k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze KORRÓZIÓ ó t r Ta Bevezetés a fémek korróziójába
k é z s s é n a épz T i iK t e z Bevezetés k e ö k n r r e é z s m ó ak t r A korrózió fogalma, alaptípusai a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta
A korrózió fogalma
k é z s s é n a épz T Az üzemelő szerkezetek anyagai gyakran i kerülnek t K e i z k e ö kapcsolatba – többnyire folyadék vagy gáz k n r r e é z s km közegekkel halmazállapotú – agresszív ó t r a a z (környezettel): ezeks Ta fizikai rendszerek a S s é ó i i c termodinamikailag stabilabb állapotba igyekeznek n k a u t r g t kerülni és sáennekns eredménye a KORRÓZIÓ d o r k á jelensége. l t-re i z S e z E Károsodási folyamat, hatása jelentős e k M er B z s Határfelületi probléma: fém – közeg határ ó t r a T
A korrózió alaptípusai
k é z s s é n a épz T i iK t e z k Kémiai korrózió e ö k n r r e é z Más néven: száraz korrózió s m ó ak t r a z Pl.: nagy hőmérsékleten,Toxidáló közegben S s s é ó i i c Elektrokémiai korrózió n k a u t r g t á s Más néven:snedves n korrózió d o r k á l e i r Pl.: hajó tengervízben z t S e z E e galvánelem Lényegében k M r e B Gyakoribb z s eset ó t r a T
Lehetséges forgatókönyvek
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r Ha a korróziós feltételek kialakulnak a következő r e é z s m k esetek fordulhatnak elő: rtó a a z S T s s A fém korrodálni kezd é ció i n uk a t r viselkedik A fém inerten, g immunisan t á s s n d o r k á A fém passziválódik l e i r z t S e z AE fém felületén bevonat képződik e k r e BM z vegyületréteg s ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z Elektrokémiai korrózió k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta
Elektrokémiai korrózió
k é z s s é n a épz T „Résztvevők”: i iK t e z k e ö Korróziós közeg, mint elektrolit k n r r e é z s m Korrodáló anyag, mint elektród ó ak t r a z S T A kettő együtt az elektrokémiai cella s s é ó i i c n k a Alapfolyamat: töltéscsere a két fázis között u t r g t á s s 2+: spontán) n Cu lemezrd rezes sóoldatban (Cu/Cu o k á l e i r z t Acélszerkezet sós vízben S e z E e k M r Az elektrolit és az elektród között e B sz ó t potenciálkülönbség alakul ki r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Elektrokémiai korrózió E e k M r e B sz Az egyensúly kialakulása töltésmegoszlásra vezet, és kialakul az elektrokémiai ó t r kettősréteg. Vastagsága néhány nm, és a „sarkain” fellépő potenciálkülönbség V a T nagyságrendű. Ezt nevezik abszolút elektródpotenciálnak, illetve cellapotenciálnak.
Az elektrokémiai egyensúly
k é z s s é n a épz T Az egyensúlyt az alábbi egyenlet fejezi i ki: i K t e z k z e ö M M ze k n r r e é z s m k Az elektronáramlás két rtó azonos nagyságú, de a a z S T (Ic) eredményez s s ellentétes előjelű áramot é ció i n k a u t Az Ic áram neve: kicserélődési áramerősség r g t á s s n d o r Egyensúly esetén a két irány Ic áramának összege k á l e i r z t S e zérus: az eelektród elszigetelt z E k M r e B sz ó t r Ta
Az elektródpotenciál
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö Az abszolút elektródpotenciált nem lehet megmérni k n r r e é z s referenciaelektród m ó ak t r aabszolút zelektródpotenciálja S T Normál hidrogénelektród s s é ó i i egyezményesen zérus c n k a u t r ) +0,2415 V g t á Kalomelelektród (Hg Cl s s 2 2 n d o r k á l e i Az elektródpotenciál értékét a Nernst-egyenlet r z t S e z E adja meg: e k M r B sze 0 RT M /M ln aM ó t r zF a T z
z
Standard elektródpotenciál
k é z s s é n a épz T Au Au + 3 e 1,830 V i t K e i z Hg Kg + 3 e 0,800 ö Vk e k n r Ag Ag + e er 0,799 V é z s e km0,337 V Cu Cu2 t+ó2 r + 2 e za – 0,257 V a Ni Ni2 T sS s Fe – 0,440 V i é Fe2 i+ó2 e c n k Cr Cr +3e – 0,740 V a u t r g Zn sánst Zn + 2 e – 0,763 V d o r k Al Al + 3 e – 1,660 V á l e i r z t Ti Ti + 4 e – 1,750 V S e z E e Mg Mg + 2 e – 2,030 V k M r B sze Na Na + e – 2,710 V ó t Cl + 2e --> 2Cl +1,36 V r a T 2H + 2e --> H E° = 0.00 3+
–
2+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
3+
–
2+
–
3+
–
4+
–
2+
+
2 +
Mg2+
–
–
-
-
-
+ 2e
2
-2.34 V
Heterogén és homogén korrózió
k é z s s é n a épz T Hetrogén a korrózió, ha helyi mikro-, i i Killetve t e z k e ö makroelemek alakulnak ki: k n r r e é z s m Koncentrációbeli inhomogenitás ó ak t r a z S T Zárvány, dúsulás s s é ó i i c n Többfázisú anyag k a u t r g t á s s n Belsőfeszültség eltérések stb. d o r k á l e i r z Homogén a korrózió, ha helyi galvánelemek nem t S e z E e k alakulnak ki, vagy kialakulnak, de eloszlásuk M r e B sz folytonos és véletlenszerű ó t r Ta
Általánosítás
k é z s s é n a épz T Általánosítva a korróziós elméletet, annak i feltétele, t K e i z k e ö hogy egy fém korrodáljon az, hogy legyen: k n r r e é z s m Egy elektronfelvevő rendszer ó ak t r a z S T Protonok redukciója s s é ó i i Oldott oxigén redukciója c 2 H 2e H n k a u t r g t á s Egy elektron leadónrendszer O 2H O 4e 4OH s d o r k á Korrodáló l fém e i r z t S e z E elektroncsere e k M r e B sz ó t r Ta
2
2
2
A korrózió termodinamikai feltétele
k é z s s é n a épz T Az elektronfelvevő rendszer elektród-potenciálja i iK t e z k e ö (εr) legyen nagyobb, mint raz elektronleadó k n r e é z s rendszer (korrodáló fém) elektródpotenciálja (εm) m ó k t r a a z 2 SV Tm=-0,62 Fe Fe ε 2e s s é ció ni k H 2 H 2eta ε -0,06 V u r= r g t á s s n d o Összességében a reakció: r k á l e i r z 2 t S e Fe 2 H Fe 2H 2 z E e k M r e B A sebességre nincs adat! z s ó t r Ta
Korróziós közegek
k é z s s é n a épz Vegyipari gáz, füst Koncentráció T i iK t Levegő, oxigén Hőmérséklet e z k e ö k Szén-dioxid Nyomás n r r e é z Kén-oxidok Feszültség s m ó Mechanikai k t r a Nitrózus gázok a z S T Termikus s Porok s é ó i Villamos „kóbor” áram c Páratartalom, csapadékani k u t r Tribológiai hatások g t Gőz (nedves, száraz) á s s n d o Ivóvizek r k á l e i Tenger észfolyóvíz t-r S e z E Vízbázisú vegyi anyag e k M r e vegyi anyag B Nem svízbázisú z ó fém, ötvözet Folyékony t r TaSóömledék
Talaj, mikroorganizmusok
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Feszültségkorrózió E e k M r B sze Hegesztési varrat mellett, a hőhatásövezetben ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Villamos „kóbor” áram hatása E e k M r e B sz 900 mm átmérőjű föld alatti cső, elektromos csatlakozó közelében ó t r a T
Gépészeti gyakorlatban…
k é z s s é n z a p T é A fémes anyagok nedves korrózióját általában i t K e i z k valamilyen vizes oldatba való bemerítés okozza, de e ö k n r r e é kiválthatja a korróziók párás atmoszféra, a z s m ó ak stb. Ezek az t r felületre lecsapódó nedvesség a z S T s s atmoszférikus korrózió esetei, amelyek nagyon é ó i i c n k jellemzőek gata szabad levegőn üzemelő u r t á s s n szerkezeteknél, berendezéseknél. A vékony nedves d o r k á l e i filmekz korróziós tulajdonságai gyakran igen r t S e z speciálisak, ami a nagy felület, a kis vastagság és a E e k r e BM jellegzetes transzportfolyamatok következménye. z s ó t r TaA korrózió alapvetően az anyagpárosítástól függ, a közeg tulajdonságait több tényező szabja meg
A közeg pH-jának szerepe
k é z s s é n a épz T A korróziós közeg pH-ja befolyással van: i iK t e z k e ö Az elektronfelvételi reakcióra k n r r e é z s m Az elektronleadási reakcióra ó ak t r a z S T A savas veszélyesebbs s é ó i i c n k a A pH szerepének szemléltetésére a Pourbaix u t r g t á s s n diagramokat alkalmazzák d o r k á l e i r z t A Pourbaix diagramok ε(pH) diagramok S e z E e k M r A diagramok izotermikusak e B sz ó t r aA diagramok meghatározott ion koncentráció-val T dolgoznak
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z A Pourbaix diagramok felépítése E e k M r e B sz Korrózió: ionok képződnek, a fém oldódik ó t r Passzivitás: stabil oxidok képződnek, oxidréteg képződhet a T Immunitás: a fém stabil marad (ionkoncentráció<10-6 mol/dm3)
A közeg egyéb tulajdonságai
k é z s s é n a épz T Oxidációs képesség i iK t e z k e ö Minél nagyobb, annál agresszívebb a közeg k n r r e é z s m Szükséges a passziváláshoztó k r a a z S T Vízben oldott oxigén, snitrátok,skromátok, klorátok é ció i n uk a Hőmérséklet t r g t á s s ona korróziót a transzport Növeléserd gyorsítja k á l e i r z folyamatokon keresztül t S e z E e jellemzők k M Áramlástani r B sze tó Erózió, kavitáció r Ta Pangás
A közeg egyéb tulajdonságai
k é z s s é n a épz T Hőtranszport-jelenségek i iK t e z k e ö Megváltoztathatják a közeg összetételét és jellegét is k n r r e é z s (pl.: forrás) m ó ak t r a z S T Oldott komponensek jelenléte s s é ó i i c n k Halogén ionok,tkülönösen kloridion a u r g t á s s Destabilizálják ao védőréteget n d r k á l e i Helyi dúsulás erős pH csökkenés r z t S e z E Reaktív S tartalmú komponensek e k r e BM sSzulfidok, z tioszulfátok, politionátok, tiocianátok ó rt Komplexképzők a T Stabil
vegyületeket képeznek könnyebb oldás
k é z s s é n a épz T i iK t e Megjelenési formákrkez nök r e é z s km ó t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta
Általános (egyenletes) korrózió
k é z s s é n a épz T Teljes felületen egyenletesen jelentkezik i iK t e z k e ö k Általában gyors, de az elektrolit rtranszport n r e é z s m óa sebességet folyamatai befolyásolhatják k t r a a z S T s s Passzív réteg képződhet a ifolyamat során é ó i c n k a Rozsdamentes acélok, alumínium u t r g t á s s n d o r Inhibitor á filmekkel védett felületen is létrejöhet k l e i r z t S e Könnyű számszerűsíteni (tömegveszteség) z E e k M r e B Korróziós ráhagyás z s ó t r TaKöltségvonzat (pl.: festés…)
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Általános korrózió E e k M r e B sz Füstcső ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze Kazáncső ó t r a T
Helyi korrózió
k é z s s é n a épz T Gyűjtőfogalom, több alfaja is létezik ti K e i z k e ö k A tömegveszteség egy helyre koncentrálódik n r r e é z s m k Különösen veszélyes, mert:rtó a a z S T s s Kis korróziós veszélyességű helyen is jelentkezhet é ó i i c n k a t Nagyon kis veszteség isrulehet kritikus g t á s s n d o Nagyonárnehéz észlelni k l t-re i z S A felderítés költsége nagy, kivéve, ha ismert, hogy e z E e mit kell keresni és pontosan hol k M pontosan r B sze ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Helyiekorrózió E k M r e B sz Kondenzátor csővezetéke ó t r a T
Lyukkorrózió
k é z s s é n a épz T Más néven pitting i iK t e z k e ö k Helyi feloldódás, nagyon gyors isr lehet rn e é z s m k Gömbszerű üreget képez rtó a a z S T s s mm-es mérettartomány é ó i i c n k a u t r g „Óvakodj a klorid ionoktól…” t á s s n d o r k á Alumínium ötvözetekre és rozsdamentes acélokra l e i r z t S e z jellemző E e k M r e B sz ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Lyukkorrózió E e k M r B sze Egy előhevítő vezetéke ó t r a T
Réskorrózió
k é z s s é n a épz T Más néven: késélkorrózió i iK t e z k e ö k Keskeny, zárt résekben következik be rn r e é z s m óstb. ak Tömítőgyűrűk, lemezek között t r a z S T s s Kis áramlásnál, vagyépangó közegben ó i i c n a trukszakasza t Általában van ginkubációs á s s n d o r k á Szintén a klorid ionok a felelősek l e i r z etS z Rozsdamentes acéloknál, titán lemezeknél, E e k M r e B szénacéloknál jellemző z s ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Réskorrózió E e k M r B sze Cőcsatlakozások ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Réskorrózió E e k M r B sze Gőzkondezátor csőcsatlakozása ó t r a T
Galvánkorrózió
k é z s s é n a épz T Különböző elektrokémiai tulajdonságú tanyagok i iK e z k e ö között alakul ki k n r r e é z s m Minél „nemesebb” az egyiktó anyagakelektrokémiai r a z S T szempontból, annál gyorsabb a másik korróziója s s é ó i i c n k Pl.: Statue of Liberty, USA, bronz/acél a u t r g t á s s n d A jelenséget kihasználják a korrózióvédelemben o r k á l e i r z t Tartályok, csövek stb. talajban S e z E e k M Lásderkésőbb: anódos védelem, Mg B sz ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Galvánkorrózió E e k M r B sze Csavar, anya és egy másik alkatrész között ó t r a T
Szemcsehatármenti korrózió
k é z s s é n z a p T Polikristályos anyagok szemcséinek mentén azKé i t e i z k anyag gyakorlatilag „szétesik” ke ö n r r e é z A legismertebb esetek: s km ó t r acélok a a z Stabilizálatlan rozsdamentes (C>0,05%) 550S T s s é ó 750°C-ra hevítés után (pl.: a hőhatásövezet-ben) savas i i c an trukklorid ionnal t környezetben,gkülönösen á s s n d Al 7075 rT6 a szemcsehatármenti kiválások miatt, klorid o k á re ionStartalmú zil et-közegben z e E Titán ötvözetek (red fuming nitric acid) k M r e B Foszforral z erősen szennyezett alumíniumbronz s ó rt korróziója szulfidos vízben a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Szemcsehatármenti korrózió E e k M r e B sz Gőzvezeték ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Szemcsehatármenti korrózió E e k M r e B sz Párologtatócső hidrogén indukált feszültség okozta repedés ó t r a T
Egyéb korróziófajták
k é z s s é n a épz T Szelektív korrózió i iK t e z k e ö Egy vagy több komponens gyorsabban oldódik k n r r e é z s m pl:.: Cu-Zn ötvözetek „elcinktelenedése” ó ak t r a z S T Súrlódási korrózió, fretting s s é ó i i c n k a Súrlódási: a korróziótermék távozik a zónából u t r g t á s s n Fretting: radkorróziótermék nem távozik o k á l t-re i z S Kavitáció e z E e k M r lökéshullám sorozat e B Hidraulikai z s ó rt a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Szelektív korrózió E e k M r e B sz Lemezgrafitos öntöttvas cső ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Kavitáció E e k M r B sze Boiler tápszivattyújának első lapátozása és diffúzorgyűrűje ó t r a T
Egyéb korróziófajták
k é z s s é n a épz T Eróziós korrózió i iK t e z k e ö Nagy sebességgel áramló folyadékok okozzák k n r r e é z s -1 m Rézötvezetek már néhány ms ó -re érzékenyek k t r a a z S T Mikrobiológiai korrózió s s é ó i i c n k Élő szervezetekta megváltoztatják a környezet jellegét u r g t á s s n d Szulfátredukáló baktérium: szulfát szulfid átmenet o r k á l t-re i z A baktériumok okozta biológiai hártya kloridionban S e z E e dús, arkkorrózió gyorsul M B sze ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Erózió E e k M r B sze Hőelem burkolat gőzturbina betáp vezetékéből ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Mikrobiológiai korrózió E e k M r e B sz Helyileg, gömb alakú mélyedések ó t r a T
k é z s s é n a épz T i iK t e Korrózióvédelem rkez nök r e é z s km ó t r a a z T sS s é ció i n uk a t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z E e k M r B sze ó t r Ta
Elv
k é z s s é n a épz T A korróziófajták és a korrózióseti folyamatok K i ök változatossága miatt csak rkeaz rn lehetőségek e é z s felmérésével, a konkrét esetek elemzésével lehet m ó k t r a a z megoldani T sS s é ció i n uk Két fő lehetőségavan: t r g t á s s n A megtámadott anyag befolyásolása d o r k á l e i r A z megtámadott anyaggal érintkező közeg t S e z E e befolyásolása k M r B sze ó t r Ta
A megtámadott anyag oldaláról
k é z s s é n a épz T Passziválódó ötvözetek alkalmazása ti K e i z k e ö k Korrózióálló ötvözetek alkalmazása n r r e é z s m ó ak Általában erősen ötvözött, rdrága t a z S T s s Passzív és aktív katódos védelem alkalmazása é ó i i c n k a u t Felületi védőréteg alkalmazása r g t á s s n d o r Fémes,lá szerves, műanyag bevonatok k e i r z t S e Más szerkezeti anyagok alkalmazása z E e k M r e B Fa, kő, kerámiák stb. z s ó t r Ta
A közeg oldaláról
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z hatóanyag S T Az oxigén, vagy egyéb korróziós s s é ó i i c n kizárása k a u t r g t á s s n A pH-értékdkedvező megválasztása o r k á l e i r z t Passziválószerek adalékolása S e z E e k M r e B sz ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Aktívekatódos védelem E k M r e B sz ó t r Ta
k é z s s é n a épz T i iK t e z k e ö k n r r e é z s m ó ak t r a z S T s s é ó i i c n k a u t r g t á s s n d o r k á l e i r z t S e z Passzív katódos védelem E e k M r e B sz ó t r Ta
