rirxnoaoriko ΕΚΓΐΛίΛ5; :ντικο Ι/λρυμλ κλραλλς ΣΧΟΛΗ ΤΗΧΝΟΛϋΠΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠίΗ ΡΓΛΛΙΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ:

Transcript

1 Ί rirxnoaoriko ΕΚΓΐΛίΛ5; :ντικο Ι/λρυμλ κλραλλς ΣΧΟΛΗ ΤΗΧΝΟΛϋΠΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠίΗ ΡΓΛΛΙΟΥ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΘΕΜΑ: Δ IΑΒΡΩΣΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ (CORROSION OF ΜΕ ΓΑΙΧ) ΕΠΪΒΑΕΠΟΝ ί, ΠΑΣΧΑΑΪΛΗΙ ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΔΟΥΝΗ ΓΡΩΙΧΊΛ ΘΓΡΑΠιΛΟν ΑίΝΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 96 ΚΑΒΑΛΑ

2 ΠΡΟΣΟΧΗ ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ Η ΧΡΗΣΗ/ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Ή ΑΝΤΑΑΑΑΓΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΑΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΧΩΡΙΣ ΤΗΝ Α Δ ΕΙΑ ΤΩΝ ΕΜΠΑΕΚΟΜΕΝΩΝ ΣΤΗΝ ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ I. Π Α ΣΧ Α Λ ΙΔ Η Σ ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΔΟΥ Ν Η ΓΕΩΡΓΙΑ Θ Ε ΡΑ Π ΙΔΟ Υ Δ ΙΝ Α

3 Ευχαριστούμε ιδιαίτερα τον : κ.ι. ΠΑΣΧΑΛΙΔΗ για τη διάθεση των στοιχείων και την τεχνική στήριξη της πτηχιακής εργασίας. και τον κ. Θ. ΣΠΑΝΟ για τη διάθεση των ξενόγλωσσων βιβλίων του, ώστε να επιτευχθεί αυτή η εργασία.

4 Διάβρωση Εισαγωγή Ο βιομηχανικός πολιτισμός της σημερινής προηγμένης ανθρωπότητας εξαρτάται καθοριστικά από τη σταθερότητα και τη διατήρηση των μηχανικών ιδιοτήτων των μετάλλων και των κραμάτων τους στις αμέτρητες μεταλλικές κατασκευές, οπού αυτά χρησιμοποιούνται. Υπεύθυνο για την απώλεια της σταθερότητας και των μηχανικών ιδιοτήτων, την προσβολή ή τη βλάβη και τελικά την καταστροφή των μετάλλων είναι το γήινο περιβάλλον. Η επίδραση της υγρής ατμόσφαιρας, που συχνά περιέχει βλαβερές για τη σταθερότητα των μετάλλων προσμίξεις, και γενικά του γήινου περιβάλλοντος πάνω στις μεταλλικές επιφάνειες συντελεί στη λεγάμενη διάβρωσή τους (corrosion). Η διάβρωση ενός μεταλλικού αντικειμένου αρχίζει από την επιφάνεια του. Αν η μεταλλική επιφάνεια διατηρεί την σταθερότητά της τότε το εσωτερικό του μεταλλικού αντικειμένου θα είναι επίσης σταθερό και θα διατηρεί τις μηχανικές του ιδιότητες. Ενα κομμάτι μετάλλου παραμένει πρακτικά αναλλοίωτο για πολύ καιρό, αν διατηρείται σε κενό. Οταν όμως εκτεθεί στην υγρή γήινη ατμόσφαιρα, τα αποτελέσματα της διάβρωσης γίνονται πολύ γρήγορα αντιληπτά. Η υγρή γήινη ατμόσφαιρα με τις προσμίξεις της (C02. NaCl) είναι ένας θαυμάσιος ιονικός αγωγός, δηλαδή ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα, και στη διεπιφάνεια της με μια

5 μεταλλική επιφάνεια διεξάγονται αντιδράσεις μεταφοράς φορτίου που έχουν ως συνέπεια τη διάβρωσή τους. Διάβρωση φυσικά λαμβάνει χώρα και στη διεπιφάνεια μετάλλου/κατάλληλου ηλεκτρολυτικού διαλύματος που οδηγεί στην ποιοτική υποβάθμιση και στην τελική καταστροφή των διαφόρων μεταλικών κατασκευών.

6 περιβάλλοντος ή του τεχνικού συστήματος, που αυτά αποτελούν τμήμα του. Ηλεκτροχημική πλευρά 1-2. Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις Η ηλεκτροχημική φύση της διάβρωσης μπορεί να εικονογραφηθεί από την επίθεση σε ψευδάργυρο από υδροχλωρικό οξύ [Hcl]. Οταν ο ψευδάργυρος [Ζη] είναι τοποθετημένος σε αραιωμένο Hcl μια δραστήρια αντίδραση λαμβάνει χώρα; εκτυλίσσεται αέριο υδρογόνου και ο ψευδάργυρος διαλύεται, σχηματίζοντας ένα διάλυμμα από χλωριούχο ψευδάργυρο. Η αντίδραση είναι: Ζη + 2HC1 ^ ZnCl; + Η. (1.1) Σημειώνοντας ότι το ιόν του χλωρίου δεν είναι έχει πάρει μέρος στην αντίδραση, αυτή η εξίσωση μπορεί να γραψεί στην απλούστερη μορψή: Ζη + 2Η^ ^ Ζη'^ + Η. (1.2) ΓΓ αυτό το λόγο, ο ψευδάργυρο αντιδρά με τα ιόντα του υδρογόνου [Η^] από το διάλυμμα του οξέος για να σχηματίσει ιόντα ψευδαργύρου [ΖΝ'"^] και αέριο υδρογόνου [Η']. Ετσι, η εξίσωση (1.2) μπορεί να διαιρεθεί σε δύο αντιδράσεις, την οξείδωση του ψευδαργύρου και την αναγωγή των ιόντων του υδρογόνου [Η^];

7 Οξείδωση (ανοδική αντίδραση ) -> Ζη -> Ζη +Ze (1.3) Αναγωγή (καθοδική αντίδραση) + 2e ^ (1.4) Η οξείδωση ή ανοδική αντίδραση υποδεικνύεται από μία αύξηση του σθένους ή μια παραγωγή ηλεκτρονίων. Η μείωση της φόρτισης του σθένους ή η κατανάλωση των ηλεκτρονίων εκφράζει μια αντίδραση ή καθοδική αντίδραση. Οι εξισώσεις (1.3) και (1.4) είναι μερικές αντιδράσεις - και οι δύο πρέπει να λάβουν χώρα ταυτόχρονα και στην ίδια ταχύτητα πάνω στην μεταλλική επιφάνεια. Εάν αυτό δεν αλήθευε το μέταλλο αυθόρμητα θα φορτιζόταν ηλεκτρικά, το οποίο είναι σαφώς αδύνατο. Αυτό οδηγεί σε έναν από τον πιο σημαντικό και βασικό προσανατολισμό (πλευρά της διάβρωσης): Κατά τη διάρκεια της μεταλλικής διάβρωσης η ταχύτητα της οξείδωσης ισούται με τη ταχύτητα της αναγωγής (από την άποψη παραγωγής ηλεκτρονίων και κατανάλωσης). Η παραπάνω έννοια επεξηγείτα στο διάγραμμα 1-1. Εδοό ένα άτομο ψευδαργύρου [Ζη] έχει μετατραπεί σε ένα ιόν Ζη και δύο ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν παραμείνει στο μέταλλο, κατευθείαν έχουν καταναλωθεί κατά τη διάρκεια της αναγωγής των ιόντων υδρογόνου [Η~]. Το διάγραμμα 1-1 δείχνει αυτές τις δύο διαδικασίες στο χώρο χωρισμένες. Ούτως ή άλλως είναι πράγματι χοορισμένες ή λαμβάνουν χώρα στο ίδιο σημείο πάνω στην επιφάνεια και δεν επηρρεάζουν την παραπάνω αρχή προστασίας.

8 Ατάγραμμα 1-1; Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις παίρνουν μέρος κατά τη διάρκεια της οξείδωσης του ψευδάργυρου [Ζη] σε air-free HC1. cn ^ ( ( hd Σε μερικές διαβρωτικές αντιδράσεις, η αντίδραση της οξείδωσης παίρνει μέρος ομοιόμορφα στην επιφάνεια, μολονότι σε άλλες περιπτώσεις εντοπίζεται και περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές. Η διάβρωση του Ζη σε HC1 είναι μια ηλεκτροχημική διαδικασία. Αυτή είναι η κάθε αντίδραση που μπορεί να διαρεθεί σε δύο (ή περισσότερες) μερικές αντιδράσεις οξείδωσης και αναγωγής καλούμενες ηλεκτροχημκές." Διαρώντας τη διάβρωση ή άλλες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις σε μερικές αντιδράσεις τις κάνει απλούστερες ώστε να κατανοηθούν. Ο σίδηρος και το αλουμίνιο, όπως ο ψευδάργυρος, οξειδώνονται επίσης απότομα από το HC1. Οι αντιδράσεις είναι; Fe + 2HC1 ^ FeCF + Η. (1.5) 2Α1 + 6HC1 -> 2A1C13 + 3Η; (1.6)

9 Ωστόσο, εκ πρώτης όψεως αυτά εμφανίζονται ως ένα σημείο διαφορετικά, συγκρίνοντας τις μερικές διαδικασίες οξείδωσης και αναγωγής υποδεικνύει ότι οι αντιδράσεις (1.1), (1.5), και (1.6) είναι μάλλον παρεμφερείς. Ολα περιλαμβάνουν το ιόν υδρογόνου [Η^^] και διαφέρουν μόνο στις οξειδωτικές ή ανοδικές αντιδράσεις: Ζη -> Ζη'^ + 2e (1.3) Fe -> Fe'^ + 2e (1.7) A1 ^ + 3e (1.8) Fi αυτό το λόγο, το πρόβλημα της διάβρωσης του HC1 απλοποιείται αφότου σε κάθε περίπτωση η καθοδική αντίδραση είναι η εξέλιξη του αερίου του υδρογόνου, σύμφωνα με την αντίδραση (1.4). Αυτό επίσης ισχύει στην διάβρωση και σε άλλα οξέα όπως θειϊκό. φωσφορικό, υδροφθορικό και υδατο-διαλυτά οργανικά οξέα όπως μυρμηγκικό και οξικό. Σε κάθε περίπτωση, μόνο το ιόν υδρογόνου είναι ενεργό, τα άλλα ιόντα όπως θειϊκό άλας, φωσφορικό άλας, και οξικό άλας δεν συμμετέχουν στην ηλεκτροχημική αντίδραση. Ολη η διάβρωση μπορεί να ταξινομηθεί σε μερικές γενικευμένες αντιδράσεις. Η ανοδική αντίδραση σε κάθε διαβρωτική αντίδραση είναι η οξείδωση ενός μετάλλου στο ιόν του. Αυτό μπορεί να γραφτεί στη γενική μορφή: Μ ^ N f" + ne (1.9) Μερικά παραδείγματα είναι: Ag ^ Ag^ + e' (1.10)

10 Ζη Ζη" " + 1 (1.3) Α1 ^ + 3e' (1.8) Σε κάθε περίπτωση ο αριθμός των παραγόμενων ηλεκτρονίων ισούται με το σθένος των ιόντων. Οι πιο συνηθισμένες είναι: Εξέλιξη υδρογόνου: 2 t + 2e' > Ητ (1.4) Αναγωγή οξυγόνου: Ο2 + 4Η'^ + 4e 2Η2Ο (1.11) Αναγωγή οξυγόνου (ουδέτερα ή βασικά διαλύματα): U.0 + 4e -> 401^ (1.12) Αναγωγή ιόντος μετάλλου: + e* ^ Μ'^ (1.13) Εναποθέτηση Μετάλλου: + e' -> Μ (1.14) Η εξέλιξη του υδρογόνου είναι μια κοινή καθοδική αντίδραση εφόσον το οξύ ή τα οξικά μέσα είναι συχνά αντιμέτωπα. Η αναγωγή οξυγόνου είναι πολύ συνηθισμένη, αφότου κάθε υδάτινο διάλυμα σε επαφή με τον αέρα είναι ικανό να παράγει και να δημιουργήσει αυτή την αντίδραση. Η αναγωγή μεταλλικού ιόντος και η εναποθέτηση του μετάλλου είναι λιγότερο συνηθισμένες αντιδράσεις και βρίσκονται περισσότερο σε χημικές διαδικασίες ροής και ρευμάτοον. Ολες από τις παραπάνιο αντιδράσεις είναι όμοιες (δηλ. καταναλώνουν ηλεκτρόνια). Οι παραπάνω μερικές αντιδράσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ερμηνεύσουν κατ' ουσίαςν όλα τα προβλήματα της διάβρωσης. Αν λάβουμε υπ' όψιν τι συμβαίνει όταν ο σίδηρος είναι βυθισμιένος σε γλυκό -ή σε

11 θαλασσινό νερό, το οποίο είναι εκτεθειμένο στην ατμόσφαιρα, τότε πραγματοποιείται η ακόλουθη αντίδραση. Περιστατικά διάβρωσης. Η ανοδική αντίδραση είναι: Fe -» Fe'^ + 2e (1.7) Εφόσον το μέσο είναι εκτεθειμένο στην ατμόσφαιρα, περιλαμβάνει διαλυμένο οξυγόνο. Το νερό και το θαλασσινό νερό είναι σχεδόν ουδέτερα και έτσι η καθοδική αντίδραση είναι: Ο: + 2Η;0 + 4e' 401^ (1.12) Αν θυμηθούμε ότι τα ιόντα νατρίου και χλωρίου δεν παίρνουν μέρος στην αντίδραση η συνολική αντίδραση που μπορεί να επικρατήσει, συμπεριλαμβάνει τις (1.7) και (1.12). είναι: 2Fe + 2Η:0 + Ο. 2Fe-^ + 40Η' ^ 2Fe(0H.) (1.15) Το σιδηρούχο υδροςείδιο υγροποιείται (δίνει ίζημα) από τη διάλυση. Εν τούτοις. αυτό το μίγμα είναι ασταθές σε οςυγονομένα διαλύματα και οξειδώνεται σε σιδηρούχο αλάτι. 2Fe(0H): + Η,Ο + 1/2 Ο. ^ 2Fe(OH)3 (1.16) Το τελικό προϊόν είναι η συνήθης σκουριά. Το κλασικό παράδειγμα της αντίδρασης αντικατάστασης, η αλληλεπίδραση του ψευδάργυρου με διάλυμμα χάλκινου θειϊκού άλατος, επεςηγεί την εναπόθεση του μετάλλου: Ζη + Cu'" ^ Ζη-~ + Cu (1.17) εξετάζοντας ως μερικές αντιδράσεις: Ζη > Ζη. + 2e (1.3)

12 Cu ^ + 1 ^ Cu (1.18) Αρχικά o ψευδάργυρος γίνεται επιμεταλώμενος με το χαλκό και τελικά τα προϊόντα είναι χάλκινο έλασμα και διάλυμμα άλατος θειϊκού ψευδάργυρου. Κατά τη διάρκεια της διάβρωσης, περισσότερες από μιά αντίδρασεις οξείδωσης και αναγωγής μπορούν να λάβουν χώρα. Οταν το κράμα οξειδώνεται, τα συστατικά μέρη του μετάλλου εισέρχονται στο διάλυμμα όπως τα αντίστοιχα ιόντα. Ειδικότερα, περισσότερη από μία αντίδραση αναγωγής μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια της διάβρωσης. Παίρνοντας υπ' όψιν την διάβρωση του ψευδάργυρου σε αέριο HC1. Δύο καθοδικές αντιδράσεις είναι δυνατές: η εξέλιξη του υδρογόνου και η αναγωγή του οξυγόνου. Αυτό επεξηγείται σχηματικά στο Σχήμα 1-2. Πάνω στην επιφάνεια του Ζη υπάρχουν δύο αντιδράσεις ήλεκτρονίων. Αφότου. οι ταχύτητες της οξείδωσης και της αναγωγής πρέπει να είναι ίσες, αυξάνοντας την ολική ταχύτητα της αναγωγής αυξάνεται η ταχύτητα του διαλύματος του Ζη. Γι' αυτό το λόγο διαλύμματα οξέων, περιέχουν διαλυμένο οξυγόνο, και εί\ αι περισσότερο διαβρωτικό απ' ότι τα ελεύθερα οξέα. Η αναγιογή του οξυγόνου απλά εξασφαλίζει μια νέα έννοια της "Διάταξης ηλεκτρονίων". Το ίδιο αποτέλεσμα παρατηρείται εάν κάθε οξειδιοτικό εμφανίζεται μέσα σε διαλύμματα οξέων. Μια συνηθισμένη ακαθαρσία στο εμπορικό HC1 εί\ αι το σιδηρούχο ιόν που εμφανίζεται ως

13 σιδηρούχο χλωρίδιο. Τα μέταλλα διαβρώνονται πιο απότομα μέσα σε τόσο ακάθαρτο οξύ, επειδή υπάρχουν δύο καθοδικές αντιδράσεις, κίνηση του Η και η αναγωγή του σιδηρούχου ιόντος: + θ' ^ Fe'^ (1.19) Αφότου οι ανοδικές και καθοδικές αντιδράσεις παίρνουν μέρος κατά τη διάρκεια της διάβρωσης είναι αμοιβαίως εξαρτώμενες. Είναι δυνατόν να περιοριστεί η διάβρωση μειώνοντας τις ταχύτητες της κάθε αντιδράσεις. Στην παραπάνω περίπτωση του ακάθαρτου HC1. μπορεί να γίνει λιγότερο διαβρωτική ουσία, μετακινώντας τα σιδηρούχα ιόντα και συνεπώς μειώνοντας την ολική ταχύτητα της καθοδικής αναγωγής. Η αναγωγή του οξυγόνου αποβάλλεται εμποδίζουντας τον αέρα να έρθει σε επαφή με το υδάτινο διάλυμμα ή μετακινώντας τον αέρα που έχει διαλυθεί. Ο σίδηρος δεν θα οξειδωθεί σε ελεύθερο νερό ή θαλασσινό νερό, γιατί δεν είναι δυνατή η καθοδική αντίδραση. Αν η επιφάνεια του μετάλλου είναι επιστρωμένη με μπογιά ή χρώμα ή κάποια άλλη μονωτική επιστρωμένη μεμβράνη, οι ταχύτητες και των ανοδικών και των καθοδικιόν αντιδράσεω\' θα περιοριστούν πολύ και η διάβρωση θα επιβραδυνθεί. Ο απαγορευτής της διάβρωσης είναι η ουσία που όταν προστεθεί σε μικρά ποσά στα διαβρωτικά μεκόνει την διαβρωτικότητά του. Οι απαγορευτές της διάβρωσης λειτουργούν οος παρεμποδιστές είτε στις ανοδικές ή καθοδικές αντιδράσεις είτε και στις δύο. Αρκετοί απ'αυτούς τους απαγορευτές είναι οργανικές ενώσεις: δρούν

14 οτχηματίζοντας ένα αδιαπέραστο λεπτό στρώμα πάνω στην μεταλλική επιφάνεια ή παρεμποδίζοντας τις ανοδικές ή καθοδικές αντιδράσεις. Υψηλά Μ.Β. των αμινών επιβραδύνουν την αντίδραση εξέλιξης του υδρογόνου και μεταγενέστερα μειώνεται η ταχύτητα της διάβρωσης. Είναι ψανερό ότι η καλή αγωγιμότητα πρέπει να διατηρηθεί και στο μέταλλο και στον ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια της διαβρωτικής αντίδρασης. Βεβαίως, δεν είναι πρακτικό να αυξήσουμε την ηλεκτρική αντίσταση του μετάλλου, αψού οι θέσεις των αντιδράσεων ανόδου και καθόδου δεν είναι γνωστές, ούτε είναι αναμενόμενες. Ωστόσο, είναι δυνατόν να αυξήσουμε την ηλεκτρική αντίσταση του ηλεκτρολύτη ή της διαβρωτικής ουσίας και ως εκ τούτου μειώνεται και περιορίζεται η διάβριοση. Η χαμηλή διαβρωτικότητα της υψηλής καθαρότητας νερού είναι πρωταρχικά οψειλόμενες στην υψηλή ηλεκτρική του αντίσταση. Αυτές οι μέθοδοι, για την αύξηση της αντίστασης της διάβρωσης, περιγράψονται με μεγαλύτερη λεπτομέρεια σε ακόλουθα κεφάλαια.

15 Διάγραμμα 1-2: Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της διάβρωσης του ψευδάργυρου σε αραιωμένο HC1. HC1 + Ο. Διάλυμα

16 ΜΕΡΟΣ 2ο Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση Οι κυριότεροι παράγοντες που επηρεάζουν το φαινόμενο της διάβρωσης και μπορούν να επιταχύνουν ή να επιβραδύνουν τη διάβρωση ενός μετάλλυ είναι οι ακόλουθοι; 2-1. Ενεργός οξύτητα του διαλύματος Ενας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν το φαινόμενο της διάβρωσης είναι η ενεργός οξύτητα (ρη) του διαβρωτικού μέσου. Γενικά τα όξινα διαλύματα (μικρό ρη) είναι συνήθως περισσότερο διαβρωτικά από τα ουδέτερα (ρη=7) ή τα αλκαλικά (μεγάλο ρη). Ειδικότερα στον κοινό σίδηρο και χάλυβα η διάβρωση επιταχύνεται αισθητά όταν το ρη του διαλύματος είναι μικρότερο ή περίπου ίσο του 4.5. Ο ψευδάργυρος και το αλουμίνιο παρουσιάζουν αντίθετα μεγαλύτερη διάβρωση σε αλκαλικά (υψηλό ρη) διαλύματα απ' ότι σε όξινα. Η τάση ενός μετάλλου \ό ηλεκτροδιαλύεται (διαβρώνεται) εκτοπίζοντας τα ιόντα υδρογόνου απ' το δ ιια εξαρτάται. εκτός από τη συγκέντρωση (ενεργότητα) των ιόντων υδρογόνου, από τη θέση του μετάλλου στην ηλεκτροχημική σειρά δυναμικοόν των ηλεκτροδίων από τη συγκέντρωση των μεταλλικών ιόντοον αλλά και από την υπέρταση του υδρογόνου στο μέταλλο.

17 2-2. Οξειδωτικές ουσίες Οι οξειδωτικές ουσίες μπορούν, ανάλογα με την περίπτωση, να επιταχύνουν ή να επιβραδύνουν το φαινόμενο της διάβρωσης. Συνήθως οι οξειδωτικές ουσίες, όπως το οξυγόνο επιταχύνουν τη διάβρωση και η οξειδωτική ισχύς ενός διαλύματος αποτελεί πολλές φορές ένα μέτρο για τη διαβρωτική του ικανότητα. Σε άλλες περιπτώσεις οι οξειδωτικές ουσίες που περιέχουν οξυγόνο, όπως π.χ. ο ατμοσφαιρικός αέρας δημιουργούν στην επιφάνεια του μετάλλου ένα λεπτό και συμπαγές στρώμα οξειδίου ή ένα στρώμα ισχυρά προσροφημένου οξυγόνου. Στις περιπτώσεις αυτές το λεπτό στρώμα του οξειδίου ή του οξυγόνου, που έχει προσροφηθεί προστατεύει το μέταλλο και εμποδίζει την περαιτέρω διάβρωσή του. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως παθητικότητα των μετάλλων. Παθητικότητα εμφανίζουν ο σίδηρος, το νικέλιο, το αλουμίνιο και το χρώμιο. Η παθητικότητα του ανοξείδωτου (κράμα σιδήρου-χρωμίου ή κράμα χρωμίου-σιδήρου-νικελίου) και η αντίσταση του επομένως στη διάβρωση, οφείλεται κυρίως στη δημιουργία προστατευτικού επιφανειακού στρώματος ισχυρά προσροφημένου οξυγόνου πάνιο στο μέταλλο και στο σχηματισμό οξειδίου του χρωμίου (Cr^Oj) Θερμοκρασία Συνήθως η αύξηση της θερμοκρασίας επιταχύνει το φαινόμενο της διάβρωσης. Αν η διάβριοση επιβραδύνεται με

18 τη δημιουργία για παράδειγμα ενός προστατευτικού στρώματος ισχυρά προσροφημένου οξυγόνου πάνω στο μέταλλο, όπως στην περίπτωση του ανοξείδωτου χάλυβα, η αύξηση της θερμοκρασίας επιφέρει μια επιπλέον επιτάχυνση του φαινομένου της διάβρωσης λόγω της απομάκρυνσης του διαλυμένου οξυγόνου από την μεταλλική επιφάνεια και της καταστροφής του επιφανειακού προστατευτικού στρώματος του οξειδίου. Αν αντίθετα η διάβρωση δεν επηρρεάζεται από τη δημιουργία ενός προστατευτικού επιφανειακού στρώματος, τότε είναι δυνατόν σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα σε διαλύματα που περιέχουν διαλυμένο ατμοσφαιρικό αέρα να απομακρύνουμε με την αύξηση της θερμοκρασίας με αέρα που βρίσκεται μέσα στο διάλυμα (απομάκρυνση με βρασμό) και να επιβραδύνουμε έτσι τη διάβρωση ενός μετάλλου που θα έχει εμβαπτισθεί στο διάλυμα αυτό Λόγος μεγέθους της ανοδικής προς την καθοδική επιφάνεια Οπως είναι γνωστό το φαινόμενο της διάβρωσης λαμβάνει χιόρα λόγω της ροής ηλεκτρονίων από την ανοδική προς την καθοδική περιοχή ενός μετάλλου. Οταν δύο διαφορετικά μέταλλα βρίσκονται σε επαφή, όπως για παράδειγμια στη γαλβανική διάβριοση. η ροή του ρεύματος θα είναι από το πιο δραστικό μέταλλο (άνοδος) προς το λιγότερο δραστικό (κάθοδος) μέταλλο (ευγενές). Στην περίπτωση αυτή μια μικρή ανοδική επιφάνεια σε επαφή με μια καθοδική επιφάνεια

19 μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μια εως 1000 φορές μεγαλύτερη διάβρωση της ανόδου απ ότι αν οι δύο επιφάνειες είχαν το ίδιο μέγεθος. Το γεγονός αυτό θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη σε όλες τις περιπτώσεις που διαφορετικά μέταλλα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους Αλλοι παράγοντες Οι διατμήσεις και παραμορφώσεις, που μπορούν να παρουσιαστούν σ αυτό μέταλλο κατά τη μηχανική του επεξεργασία, είναι δυνατόν να επιταχύνουν αισθητά το φαινόμενο της διάβρωσης. Τη διάβρωση ενός μετάλλου μπορούν επίσης να επηρρεάσουν. για παράδειγμα, η ταχύτητα του διαβρωτικού διαλύματος, η συγκέντρωση του, η καθαρότητά του. η ύπαρξη ή μη ουσιών που μπορούν να δράσουν ως παρεμποδιστές της εξέλιξης του φαινομένου της διάβρωσης, η καθαρότητα της μεταλλικής επιφάνειας και ο χρόνος. Η αύξηση της ταχύτητας του διαβρωτικού διαλύματος έχει ως αποτέλεσμα την επιτάχυνση της διάβρωσης, ενώ με την αύξηση της συγκεντρώσεως του διαλύματος μπορεί ανάλογα με την περίπτωση, να παρατηρηθεί επιτάχυνση ή επιβράδυνση του φαινομένου της διάβρωσης. Η καθαρότητα του διαλύματος μπορεί επίσης να επηρρεάσει θετικά ή αρνητικά την εξέλιξη του φαινομένου. Υπάρχουν περιπτώσεις, που οι ξένες προσμίξεις δρουν ως παρεμποδιστές της διάβροοσης. ενώ σε άλλες περιπτώσεις την επιταχύνουν. Οσον αφορά τη φυσική κατάσταση της

20 επιφάνειας του μετάλλου, μπορούμε να πούμε ότι μια καθαρή και λεία μεταλλική επιφάνεια συντελεί πολλές φορές στην επιβράδυνση της διάβρωσης. Τέλος ο ρυθμός εξέλιξης του φαινομένου της διάβρωσης μπορεί να αυξάνεται ή και να ελαττώνεται με το χρόνο.

21 ΜΕΡΟΣ 3ο Τύποι διάβρωσιις Μετά από μελέτες για τις διάφορες περιπτώσεις της διάβρωσης και τους μηχανισμούς τους οι πιο σημαντικοί τύπου είναι οι ακόλουθοι: 3-1. Uniform Corrosion (Ομοιόμορφη διάβρωση) Οταν καθορίζουμε την ομοιόμορφη διάβρωση, εννοούμε ότι συνεχίζει με τον ίδιο ρυθμό πάνω σε ολόκληρη την επιφάνεια του μετάλλου που είναι εκτεθειμένο στο διαβρωτικό περιβάλλον. Το μέγεθος της έκτασης μπορεί να δοθεί ως χαμένο βάρος ανά μονάδα επιφάνειας, ή από τον μέσο όρο της διείσδυσης που είναι και το αντιπροσωπευτικό βάθος της διάβρωσης. Αυτό μπορεί να καθοριστεί από απ' ευθείας μέτρηση ή απ' τον υπολογισμό του χαμένου βάρους ανά μιονάδα επιφάνειας, όταν η πυκνότητα του υλικού είναι γνωστή. Η ομοιόμορφη διάβρωση παίρνει μέρος. Κατά κανόνα δια μέσου της επίδρασης των ηλεκτρικών στοιχείων της διάβρωσης χωρίς να έχουν οριστεί ξεκάθαρα οι ανοδικές και οι καθοδικές επιφάνειες. Από την ομοιόμορφη διάβρωση, η χρησιμότητα του υλικού είναι συνήθως σε απευθείας σχέση με το μιέσο όρο διείσδυσης ανά χρόνο. Στον πίνακα 1 δίνεται μια σχέση που απευθύνεται στις περισσότερες περιπτώσεις.

22 πίν α κ α ς 1 : Σχέσεις μεταξύ της χρησιμότητας των υλικών και των βαθμών της διάβρωσης. Γενικά κατάλληλα στην έκθεση των υγρών όταν μόνο η ομοιόμορφη διάβρωση λαμβάνει χώρα Μέσος όρος διείσδυσης Χρησιμότητα Συγκριτικά ακριβά A g, Ζ γ Μ έτριας τιμής π.χ.ο α ανοξείδω το ατσάλι Συγκριτικά φτηνά π.χ. C σκληρός χυτοσίδηρος Ικανοποιητικά <100 Αποδεκτά με ειδικούς όρους π.χ. μικρής περιόδου Μη αποδεκτά χωρίς προστασία 3-2. Pitting (Διάβρωση με βελονισμό) Η διάβρύοση με βελονισμό είναι τοπική διάβρωση η οποία καταλήγει σε ρωγμές στις μεταλλικές επιφάνειες. Αυτός ο τύπος της διάβροοσης παίρνει μέρος γενικά στα ηλεκτρικά στοιχεία με καθορισμένες ανοδικές και καθοδικές επιφάνειες. Η άνοδος έχει τοποθετηθεί στην ρωγμή και η κάθοδος συνήθως στην περιβάλλων επιφάνεια. Καταλήγει σε χειρότερη ζημιά απ' ότι η ομοιόμορφη διάβρωση, γιατί μπορεί να οδηγείσει σε διάτρηση σε πολύ μικρό διάστημα. Οτα\ αιτιολογηθεί η εκτιμόμιενη προσβολή από τη διάβρωση ιιε βελιονισμό. πρέπει να ληφθούν υπ' όψη τα ακόλουθα; ο αριθμιός των κοιλοτήτων ανά μονάδα επιφάνειας η διάμετρος των ρωγμοιν. και το βάθος αυτιόν

23 Σχήμα 1: Ρατγμές σε ατσάλινη δεξαμενή πε Ο αριθμός των κοιλοτήτων ανά μονάδα επιφάνειας και η διάμετρος των κοιλοτήτων είναι εύκολα καθορισμένα σε σύγκριση με κάποια δεδομένα. Στην περίπτωση του βάθους των κοιλοτήτων είναι συνήθως το μεγαλύτερο βάθος που έχει καθοριστεί. Σε μερικές περιπτώσεις αυτό σημαίνει το βάθος της πιο βαθειάς κοιλότητας που έχει βρεθεί στο εξεταζόμενο δείγμα, ενώ σε άλλες περιπτώσεις παίρνουμε σαν βάθος το βάθος των μεγαλύτερων κοιλοτήτων, για παράδειγμα αν είναι 5 οι βαθύτερες κοιλότητες τότε αυτό χρησιμοποιούμε. Το βάθος των ρωγμών μπορεί να μετρηθεί με το μικροσκόπιο εστιάζοντας πριότα το χαμηλότερο σημείο της

24 κοιλότητας και κατόπιν την επιφάνεια του μη-διαβρωμένου μετάλλου. Μ αυτό το τρόπο, η απόσταση μεταξύ των δύο εστιαζόμενων επιπέδων είναι εξασφαλισμένη. Το βάθος αυτής της διάβρωσης μπορεί να καθοριστεί με ένα μικρόμετρο. Ο λόγος του βάθους της μεγαλύτερης κοιλότητας (Ληαχ) και του μέσου όρου της διείσδυσης (/άνττ) καλείται συντελεστής της διάβρωσης με βελονισμό (F) Σχήμα 2: F = Λπαχ/Λν Η διάβρωση με βελονισμό μπορεί να λάβει χώρα στα περισσότερα μέταλλα CREVICE CORROSION (Χαραγής διάβρωση) Η διάβρωση η οποία συνδέεται με τη σχισμή και η οποία γίνεται μέσα σ' αυτή ή γύρω απ' αυτή καλείται χαραγής. Σε μερικές περιπτώσεις η χαραγής διάβρωση μπορεί απλώς και μόνο να δικαιολογηθεί από διάβρωση υγρών που έχουν συγκρατηθεί στη σχισμή ενώ περιβάλλουν στεγνές επιφάνειες.

25 Σχήμα 3: Χαραγής διάβρωση σε ατσάλινη φλάντζα (AISI 316) σε σύστημα αναρρόφησης θαλασσινού νερού Εάν η διάβρωση και οι περιβάλλοντες μιεταλλικές επιφάνειες είναι σε διάλυμια. το υγρό στην διάβρωση ιιπορεί να είναι αδρανές. Αυτή η μορφή συναντάται στα περισσότερα μιέταλλα. Ο κίνδυνος της χαραγής διάβρωσης είναι ειδικός στα παθητικά μέταλλα π.χ. ανοξείδωτος χάλυβας. Η χαραγής δεν παίρνει μέρος μόνο σε χαραγές μεταξύ επιφανειών του ίδιου μετάλλου, αλλά μπορεί επίσης και όταν

26 το μέταλλο είναι παθητικό. Η σύνθεση από χαραγής και διμεταλλική διάβρωση μπορεί να πάρει μέρος όταν δύο διαφορετικά μέταλλα σχηματίζουν σχισμή. Η παρουσία των C1', Br', ή Γ γενικά επιταχύνουν αυτόν τον τύπο της διάβρωσης Deposit corrosion (Διάβρωση απόθεσηςκοιτάσματος) Η διάβρωση η οποία σχετίζεται με την απόθεση παραγόμενης διάβρωσης ή άλλων υλών και η οποία λαμβάνει χώρα κάτω ή γύρω από κοιτάσματα λέγεται διάβρωση απόθεσης. Ο τύπος αυτής της διάβρωσης είναι η αιτία της υγρασίας που συγκροτείται μέσα και κάτω από το κοίτασμα. Επειδή η κίνηση του νερού είναι φτωχή, οι διαβρωτικές θέσεις μπορούν να δημιουργήσουν κάτω στο κοίτασμα μ' αυτήν την περιγραφή, την χαραγή διάβρωση. Αυτή η διάβρωση μπορεί να βρεθεί για παράδειγμα στα εξής: από τη λάσπη του δρόμου στον τροχό αυτοκινήτου (σχήμα 4) λεπτό έλασμα το οποίο έχει συγκεντρωθεί σε αυλάκι στα σάπια κελύφη σκαφών (σχήμα 5)

27 ^ Διάβρωση απόθεσης-κοιτάσματος στο μπροστινό φτερό ενός αυτοκινήτου εξαιτιας συσσώρευσης λάσπης

28 Σχήμα 5; Εξωτερική διάβρωση ατσάλινης σωλήνας κεντρικής θέρμανσης σε κατασκευή εδάφους με υγρή ορυκτή ασαφή μόνωση. Η διάβρωση προκαλείται από την ύπαρξη αεριούχων κυττάρων στο δοκάρι; επίθεση σε ατσάλινη σωλήνα 3-5. INTERGRANULAR (Κοκκώδης Διάβρωση)-"fife Ρ αλί ο Σημαίνει διάβρωση προσκείμενη στον κόκκο από το μέταλλο. Τα μέταλλα είναι συνήθως σύνθετα από κρυστάλλους. Οταν ένα μέταλλο στερεοποιείται συμβαίνουν διάφορες διαδικασίες οι οποίες και αποτελούν αιτίες δημιουργίας της κοκκώδους διάβρωσης. Η κοκκώδης διάβρωση μπορεί να συμβεί στα περισσότερα μέταλλα κάτιο από δυσμενείς συνθήκες. Μερικά πολύ γνωστά είναι σε ανοξείδωτο χάλυβα από χροομιούχο όταν ο συγκεντρωμένος άνθρακας είναι τόσο ψηλά και η δυσμενής θέρμανση έχει συμβεί. π.χ. στην θερμιαινόμενη ζώνη μεταξύ της συγκόλησης.

29 Σχήμα 6: Κοκκώδης διάβρωση στις συγκολήσεις ανοξείδωτης ατσάλινης σωλήνας LAYER CORROSION (Στρώμα Διάβρωσης) Με το στρώμα διάβρωσης η προσβολή είναι περιορισμένη στα εσωτερικά στρώματα κατεργασμένου μετάλλου. Σαν κανόνας το στρώμα είναι παράλληλο προς την κατεύθυνση της διαδικασίας και συνήθως προς την επιφάνεια. Η προσβολή μπορεί \ό καταλήξει στα μη-προσβεβλημένα στρώματα, όπου απομονώνονται και αυτό φαίνεται στο σχέδιο 7.

30 Σχέδιο 7:Διάβρωση στρώματος σε κράμα αλουμινίου σε φυσιολογική κατάσταση γήρανσης Αντιπροσωπευτικό δείγμα που δείχνει το στρώμα της διάβρωσης σε κράμα αλουμινίου (AlZnSMg) στη φυσιολογική κατάσταση. Η προσβολή έχει εμφανιστεί κατά τη διάρκεια 4,5 χρόνων έκθεσης σε θαλασσινό νερό. Η κατάληξη μπορεί επίσης \ν. είναι η δημιουργία φουσκάλων διογκώνοντας τη μεταλλική επιφάνεια, εξ' αιτίας των ογκιόδη διαβρωτικών προϊόντο^ν. Η διάβρωση στρώματος είναι μάλλον ασυνήθιστη. Είναι περισσότερο γνωστή μεταξύ κυρίιον κραμμάτων αλουμινίου.

31 3-7. EROSION CORROSION (Διαβρωσν\ Μν^χανικη) Διάβρωση είναι μια διαδικασία που εμπλέκει συνδεδεμένα τη διάβρωση με την οξείδωση. Είναι ένας τύπος της διάβρωσης που συνήθως προκαλείται από ένα απότομο και ταχύ κύμα υγρού, έτσι η προσβολή είναι εξαρτημένη από το βαθμό της αναταραχής και του στροβιλισμού. Η διαβρωσ-'π α υ γ ή μπορεί να συμβεί με τα περισσότερα μέταλλα, όμως τα υλικά με χάλκινη συμπεριφορά είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα. Σε αρκετές περιπτώσεις η ζημιά εμφανίζεται σαν αποτέλεσμα του προστατευτικού καλύμματος των προϊόντων της διάβρωσης, όπου έχει φθαρεί κατά κάποιο τρόπο ή δεν είναι αρκετά ικανό να σχηματήσει τον στροβιλισμό. Σαν κανόνας, οι κοιλότητες-ρωγμές που σχηματίζονται από τη διαβρωσγ αυυη / ^ έχουν λαμπερή επιφάνεια απαλλαγμένες από τα προϊόντα διάβρωσης. Είναι συχνά υποσκαμένες προς τη κατεύθυνση της ροής. Σχήμα 8: Δια^ρωτική οξείδοοση σε χάλκινη σωλήνα νερού: κατεύθυνση ροής από αριστερά στα δεξιά

32 Σαν κανόνας η προσβολή της p i n x a \ / i t n c S 'ia & p u fo n s είναι περιορισμένη σε τέτοιες περιοχές όπου η ροή είναι ταραγμένη, π.χ. στροφές (καμπή) σε σωλήνες, τμήματα αντλιών που είναι εκτεθημένα σε υγρά που κινούνται γρήγορα. Σχήμα 9: b νc, στη γωνία χάλκινου σωλήνα νερού 3-8. CAVITATION CORROSION (Διάβρωση Η a -' -ΛΌ εμπλέκει συνδεδεμέχ α τη δράση της διάβρωσης και την κοιλότητα-τρύπα. Οταν νεφελώδης ατμός από ψυσαλλίδες σχηματίζεται κάτω από περιορισμένη πτώση πίεσης, το κύμα εκρήξεως που προκύπτει μπορεί να προκαλέσει υλική ζημιά.

33 Σχήμα 10: Διάβρωστ* σε μια προττέλα καραβιού αλουμινίου. Η. ' Γ ν μ π ο ρ ε ί να συμβεί παράδειγμα σε περιστρεφόμενες αντλίες, σε κυλινδρικούς σωλήνες που βρίσκονται μέσα σε μηχανές και σε προπέλλες πλοίων, ειδικά σε γρήγορα σκάψη.

34 3-9. BIMETALLIC OR GALVANIC CORROSION (Διμεταλλική ή Γαλβανική Διάβρωση) Η διμεταλλική διάβρωση εμφανίζεται λόγω της δράσης του διμεταλλικού στοιχείου. (Το γαλβανικό στοιχείο, όπου τα ηλεκτρόδια αποτελούνται από διαφορετικά υλικά.) Μπορούν να αποτελούνται από δύο διαφορετικά μέταλλα ή από ένα μέταλλο και έναν άλλον ηλεκτρονικό αγωγό, π.χ. γραφίτη ή μαγνήτη. Σχήμα 11; Οξειδωτικό στοιχείο σε διμεταλλική διάβρωση Η διμεταλλική διάβρωση συχνά καλείται και γαλβανική διάβρωση. Αυτή η έννοια έχει κάπως ευρεία σημασία και επίσης περιέχει διάβρωση, η οποία έχει αποτελέσματα από τη δράση άλλων γαλβανικών στοιχείων, δηλ. στοιχεία συγκέντρωσης. Οπως μπορεί να φανεί από το Σχήμα 11. για να φέρει αποτέλεσμα το στοιχείο διάβρωσης είναι απαραίτητο η περιοχή σύνδεσης μεταξύ των υλικών να είναι καλυμμένη από έναν ηλεκτρολύτη. Μέσα στο στοιχείο διάβρωσης έχοντας δύο διαφορετικά μεταλλικά ηλεκτρόδια, το πιο

35 ευγενές μέταλλο θα είναι η κάθοδος ενώ το λιγότερο ευγενές θα είναι η άνοδος. Η ανοδική αντίδραση αποτελείται από τη μεταλλική οξείδωση: Me > Me ^ + ne* Η καθοδική αντίδραση αποτελείται από την αναγωγή, συνήθως το οξυγόνο διαλύεται στο διάλυμμα του ηλεκτρολύτη: 1/2 Ο. + Η.Ο + 2e' ^ 20Η Είναι το λιγότερο ευγενές υλικό (η άνοδος) το οποίο είναι προσβεβλημένο. Διμεταλλική διάβρωση σημαίνει, με άλλα λόγια, ότι ο ρυθμός διάβρωσης του μετάλλου με την παρουσία του ηλεκτρολύτη αυξάνεται δια μέσω της επαφής με ένα περισσότερο ευγενές μιέταλλο. Αυτό επειδή η αντίδραση αναγωγής παίρνει μέρος ευκολότερα στο πιο ευγενές υλικό απ' ότι σε ένα λιγότερο ευγενές. και το διαθέσιμο ρεύμα διάβρωσης αυξάνεται καθώς η περιοχή καθόδου αυξάνεται. Η πληροφορία, όσον αφορά την ευγένεια διαφορετικών μετάλλων, μπορεί να εξασφαλιστεί από: τις ηλεκτροχημικές σειρές, όπου ισχύει μόνο σε ορισμέχες καταστάσεις, όπου ανταποκρίνονται στα δεδομένα των ηλεκτροδίων τάσης τις γαλβανικές σειρές, όπιος καθορίστηκαν για διαφορετικά διαβρωτικά μέσα. π.χ. θαλασσινό νερό.

36 Με την διμεταλλική διάβρωση η σχέση μεταξύ των περιοχών επιφάνειας ανόδου - καθόδου, είναι μέγιστης σημασίας για το βαθμό προσβολής. Οπως μπορεί να φανεί από το Σχήμα 12. η προσβολή μοιράστηκε σε μια ευρεά περιοχή και είναι επομένως ασήμαντη στις περισσότερες περιπτώσεις, εάν η περιοχή ανόδου είναι μεγάλη συγκριτικά με την περιοχή καθόδου και εάν το διάλυμα έχει καλή ηλεκτρική αγο^γιμότητα. (περίπτωση Α). Σχήμα 12: Διμεταλ/.ική διάβρωση σε καθηλωμένη κλείδοχτη με την ^ρουσία του ηλεκτρολύτη, σε διαφορετικές περιπτιοσεις: Α: μεγάλη περιοχή ανόδου, μικρή περιοχή καθόδου, καλή αγωγιμότητα μέσα στον ηλεκτρολύτη Β: μεγάλη περιοχή ανόδου, μικρή περιοχή ανόδου, μικρή περιοχή καθόου. φτωχή αγωγιμότητα στον ηλεκτρολύτη C: μικρή περιοχή ανόδου, μεγάλη περιοχή καθόδου Κάποιες φορές, πρέπει οι επόμενες καταστάσεις να μην πραγματοποιούχ'ται γιατί μια σημαντική προσβολή μπορεί να συμβεί προς την κάθοδο (περίπτωση Β). Το ρίσκο για σοβαρή προσβολή είναι μεγάλο, όταν η ανοδική περιοχή είναι μικρή συγκριτικά με την καθοδική (περίπτωση C).

37 Προηγουμένως έχει αναφερθεί ότι η παρουσία του ηλεκτρολύτη είναι απαραίτητη για τη διμεταλλική διάβρωση, αν η μεταλλική επιφάνεια είναι στεγνή και ξηρή, δεν θα υπάρξει διμεταλλική διάβρωση. Σε εξωτερικές κατασκευές η επιφάνεια υγρασίας που σχηματίζεται πάνω στην μεταλλική επιφάνεια επαρκεί για τη διμεταλλική διάβρωση. Σε περιπτώσεις συνένωσης αλουμινίου με χαλκό, ατσάλι ή ανοξείδωτο ατσάλι, έχει ισχυριστεί ότι η διμεταλλική διάβρωση, από πρακτική σημασία, συμβαίνει πρωταρχικά σε θαλάσσιες ατμόσφαιρες, όμως είναι ασυνήθιστη σε περιβάλλον πόλεως και εξοχής. Και αυτό, πιθανώς γιατί θαλάσσιες ατμόσφαιρες περιέχουν υψηλή συγκέντρωση χλωριδίων τα οποία όχι μόνο εξασφαλίζουν καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα αλλά επιπλέον εξασθενίζουν το προστατευτικό κάλυμμα οξειδίου, το οποίο είναι κανονικά προσαρμοσμένο στο αλουμίνιο. Σε συμφίονία μ' αυτό, υπάρχει σημαντικό ρίσκο διμεταλλικής διάβριοσης όταν η επιφάνεια είναι μολυσμένη. για παράδειγμα, με αλάτι δρόμου. Ο κίνδυνος για διμεταλλική διάβρωση, σε έναν αριθμό συνδιασμού μετάλλων σε διαφορετικές αταόσφαιρες. Για να αποφύγουμε τη διμεταλλική διάβρωση αρχικά πρέπει να τηρηθούν τα παρακάτω: Δεν πρέπει να ενώνονται μέταλλα, που είναι καλά χτορισμένοι σε ηλεκτροχημικές σειρέςή στις περισσότερο αντιπροσωπευτικές γαλβανικές σειρές. Αυτή η ανάγκη πρέπει να πραγματοποιηθεί σε θαλάσσιες ατμόσφαιρες και

38 όπου οι μεταλλικές επιφάνειες αναμένονται, προσωρινά, να εκτεθούν στην υγρασία. Οταν απαιτείται απομόνωση αν είναι δυνατόν ανόμοια μέταλλα μεταξύ τους ώστε να μην γίνει μεταλλική σύνδεση, για παράδειγμα με την αντίσταση στο χρόνο του πλαστικού ή του καουτσούκ (Σχήμα 13). Σχήμα 13: Προστασία ενάντια στη διμεταλλική διάβρωση σε σημείο βίδας αλουμινίου/ατσαλιού: α.β.γ, απομονωτικά υλικά, y \a παράδειγμα καουτσούκ. Προσχεδίασε την κατασκευή, έτσι ώστε η υγρασία να μην μπορεί να συγκεντρωθεί καινα παραμείνει στο σημιείο σύνδεσης Κάλυψε την περιοχή σύνδεσης και το γύρω περιβάλλον του. με αντιδιαβρωτική μπογιά ή πίσσα (πίσσα-άσφαλτος) Ετσι αφού το ρεύμα του τμήματος θα γίνει μακρύτερο και η αντίσταση μεγαλύτερη, μια τέτοια ιιέτρηση θα οδηγήσει στο ρυθμό της διμεταλλικής διάβρωσης και θα α\ αγωγηθεί αρκετά. Το βάψιμο δεν πρέπει να οριοθετηθεί στο λιγότερο ευγενή υλικό, αφού η εντοπισμένη διάβρωση μπορεί να γίνει στους

39 πόρους του καλύμματος. Το βάψιμο του ευγενή υλικού μόνο, είναι αρκετό σε πολλές περιπτώσεις Διάβρωση τυχαίας πορείας Αυτός ο τύπος διάβρωσης - που συμβαίνει σε υπόγειες κατασκευές και μέσα στο νερό - οφείλεται στην τυχαία πορεία απ' τον ηλεκτρικό εξοπλισμό έχοντας κάποιες πορείες κουβαλώντας μέρη σε επαφή με το έδαψος ή το νερό. Η τυχαία πορεία ενδεχομένως προκαλεί ζημιά που. για παράδειγμα, μπορεί να προέρχεται από άμεση πορεία οδηγούμενου (τραμ) ή υπόγειου σιδηρόδρομου, ευθεία πορεία μετάδοσης κίνησης γραμμών ή ευθεία πορεία μετάδοσης κίνησης γραμμοιν ή ευθεία πορεία συγκόλλησης εξοπλισμού. Εναλλασσόμενο ρεύμα που οδηγεί τρένα, γενικά δεν προκαλεί διάβρωση τυχαίας πορείας. Το Σχήμα 14 δείχνει πιος η διάβρωση τυχαίας πορείας μπορεί να εμφανιστεί σε ατσάλινο αγωγό, ευρισκόμενος κατά μήκος ενός ηλεκτρικού σιδηρόδρομου οδηγείτο από ευθεία πορεία. Μέρος της πορείας, η τυχαία πορεία, δεν είναι επιστρεπτή στην αρχική πορεία (σταθμόσ ανορθωτή) δια μέσω τιον ραγιόν όπως σχεδιάστηκε, όμιος αντί για αυτό διαδρομές δια μέσου εδάφους όπου ο σωλήνας ατσαλιού βρίσκεται εκεί. Αφότου. ο ατσάλινος σουλήνας είναι πολύ αγώγιμος, μέρος της τυχαίας πορείας μεταφέρθηκε στο σωλήνα. Κοντά στο σταθμό του ανορθοοτή η πορεία αφήνει το σωλήνα και επιστρέφει στο σταθμό. Εκεί που η πορεία εισβάλλει στο σωλήνα από το υγρό έδαφος, ο σο^λήνας δρα σαν κάθοδος.

40 Εκεί που η πορεία διαρρέει από το σωλήνα, για να επιστρέψει στη δευτερεύουσα γραμμή του σταθμού η ανοδική αντίδραση και η διάβρωση του ατσαλιού παίρνει μέρος σύμφωνα με : Fe > Fe"^ + 2e' Διάτρηση του σωλήνα μπορεί σύντομα να γίνει και μπορεί σε τόσο λίγο διάστημα, όσο των δύο χρόνων. Σχήμα 14: Διάβριοση τυχαίας πορείας κατά σε ευθεία πορεία σιδηρόδρομου Σε σωλήνες από ατσάλι και χυτοσίδηρο τα ξεχωριστά μήκη του σωλήνα είναι μερικές φορές απομονχομένα από κάθε άλλο, με σφραγισμένες ροδέλλες από πλαστικό ή καουτσούκ. Εάν η τάση που θα περάσει στο σωλήνα είναι μεγάλη τότε η τυχαία πορεία μπορεί να υπερπηδήσει δια μέσιο τηε απομονιομένης κλείδωσης, δηλαδή άφησε το σωλήνα πριν την κλείδωση και ξαναβάλτο μετά απ' αυτό. Οταν η πορεία αφήσει το σωλήνα αυτό προκαλεί περιορισμένη διάβρωση. Μετρώ αντίστροφα, ενάντια στην διάβρωση τυχαίας πορείας, που αποβλέπει την πορεία εξόδου από το μέταλλο

41 και τη συνοδεία της ανοδικής επίθεσης - προσβολής. Αυτό μπορεί να κατορθωθεί φέρνοντας το σωλήνα σε ηλεκτρική (μεταλλική) επαφή με τον αρνητικό πόλο του συστήματος της συγκρουσμένης πορείας. Αυτή η μέτρηση ονομάζεται ηλεκτρική αποστράγγιση. Στην άμεση ηλεκτρική αποστράγγιση η σύνδεση δεν περικλύει κανένα άλλο ρυθμισμένο μηχανισμό, απ ότι ενδεχομένως τον μηχανισμό αντίστασης. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται όταν η άμεση πορεία πάντα ρέει στην ίδια κατεύθυνση. Αν η άμεση πορεία συχνά αλλάζει ισχύ και κατεύθυνση, όπως για παράδειγμα όταν προέρχεται από ευθεία πορεία tram (τραμ) η ευθεία πορεία συνένεωσης. τότε πολώμενη ή αποσπασμένη ηλεκτρική αποστράγγιση χρησιμοποιείται. Με την πολωμένη ηλεκτρική αποστράγγιση (Σχέδιο 15) συμπεριλαμβάνεται επανορθωτική βαλβίδα, για παράδειγμα η σιλικόνη δίοδος ή γερμάνιο δίοδος, όπου εγγυάται ότι η πορεία μόνο κάνει διαδρομές στην επιθυμητή κατεύθυνση. Σχέδιο 15; Πολωμένη ηλεκτρική αποστράγγιση I ' Overhead line y! Soil ^S tray current ^ Pipe line

42 Επίσης, ακόμη ένα μπορεί να συμπεριληφθεί στη σύνδεση στην εστία της άμεσης πορείας, όπου δίνει στο προστατευτικό αντικείμενο περισσότερο αρνητική τάση, σε σύγκριση με τα υπόλοιπα τριγύρω. Αυτό ονομάζεται ηλεκτρική αποστράγγιση (Σχέδιο 16). Κατόπιν η πορεία μπορεί συνέχεια να ρυθμίζεται με τη βοήθεια του ηλεκτριοδίου αναφοράς (χαλκός./θειϊκός χαλκός) και ενός ποτενσιόμετρου, έτσι ώστε η τάση της προστατευμένης κατασκευής να είναι πάντα κρατημένη στο κατάλληλο ύψος και βαθμίδα. Σχέδιο 16: Ηλεκτρική αποστράγγιση ^3Π. /stra!

43 ΜΕΡΟΣ 4ο Corrosion Environments (Περιβάλλον διάβρωσης) Τα πιο σημαντικά διαβρωτικά περιβάλλοντα είναι το νερό, το χώμα, η ατμόσφαιρα και το ξηρό αέριο, το οποίο αρχικά συνοδεύεται και με ψηλές θερμοκρασίες Νερό Μερικές σημαντικές συσκευές είναι εκτεθειμένες στο νερό. Για παράδειγμα τα παρακάτω; κεντικοί αγωγοί για ζεστό ή κρύο νερό (σωλήνες, αντλίες, βαλβίδες) νερό ψύξης, συστημάτων (αντλίες, εναλλάκτες) Κεντρικά συστήματα θέρμανσης (αντλίες, καλοριφέρ) πλοία (σκάφη και προπέλλες) ατμούς δυνατής εγκατάστασης (μπόϊλερ. ή γεννήτριες ατμού, τουρμπίνες ατμού, υπερθερμαντήρες) Η διάβρωση αφορά δύο τύπους νερού που συνήθως διακρίνονται σε; α) νερό γλυκό, και β) νερό θαλασσηό

44 Γλυκό νερό Η διαβρο3τικότητα του γλυκού νερού εξαρτάται από την συγκέντρωση οξυγόνου, την τιμή του ρη και την σκληρότητα στις HCO3 CO και SO4 ' συγκεντρώσεις. Συγκέντρωση οξυγόνου Σημαντικό για την διαβρωτικότητα του νερού είναι η συγκέντρωση του ελεύθερου οξυγόνου, αφού παίρνει μέρος στην καθοδική αντίδραση: 1'2 Ο: + ΗΌ + 2e 20Η' Εάν το οξυγόνο λείπει δεν υπάρχει συνήθως οξειδωτικό μέσο. Συνέπεια είναι η καθοδική αντίδραση και γι αυτό όλη η παραγώμενη διάβρωση αποκλείεται. Η διαλυτότητα του οξυγόνου στο νερό η οποία είναι σε επαφή με τον αέρα ελαττώνει τη θερμοκρασία όσο μπορούμε να δούμε στον πίνακα που ακολουθεί. Π ίνακας 2: Διαλυτότητα οξυγόνου στο νερό σε επαφή με τον αέρα σε θερμοκρασία latm και διαφορετικές θερμοκρασίες c Θερμοκρασία 1 mg/1 Διαλυτότητα 0.0! ; 0.0

45 Στα κλειστά θερμαντικά συστήματα η συγκέντρωση του οξυγόνου θα μειωθεί όσο το αποτέλεσμα από τη μείωση της διαλυτότητας στις υψηλές θερμοκρασίες και θα αντιδράσει σε μεγάλο μέρος με σιδηρούχα μέταλλα στο κύκλωμα και συνήθως θα σταθεροποιηθεί σε χαμηλό επίπεδο. Στα κλειστά θερμαντικά κυκλώματα καλοριφέρ φτιαγμένα από χάλυβα μπορούν να χρησιμοποιηθούν με μπρούτζινα εξαρτήματα και σωλήνες από χάλυβα όπως τα νερά διανομής. Αλλά στα πλούσια οξυγονούχα νερά ο ρυθμός διάβρωσης στους χαλυβδένιους σωλήνες είναι συχνά διακριτική. Επιπλέον ανάμεικτα μέταλλα για παράδειγμα χάλυβας και μπρούτζος μπορούν να μεγαλώσουν το κίνδυνο διάβρωσης του χάλυβα. Η επιρροή του οξυγόνου στη διάβρωση μπορεί να είναι από τα συστατικά τα οποία είναι μόνο μερικώς βυθισμένα στο νερό, όπου η παροχή του οξυγόνου είναι μεγαλύτερη. Η εντοπισμένη διάβρωση αυτού του είδους καλείται water-line διάβρωση. Τιμή ρη Στο νερό έχουμε ένα ρη λιγότερο από 1. Κάτω από αυτές τις προϋποθέσεις τα υδρογονοκατιόντα Η μπορούν να δράσουν όσο η οξειδωτική δράση ακολουθεί τη φόρμουλα αυτή: τ e' ^ 1/2 Η: Οπότε η τιμή του ρη του νερού είναι συνήθως 8. Εάν αυτό είναι σημαντικά χαμηλό, υπάρχει συχνά ο κίνδυνος της

46 διάβρωσης στους σωλήνες, εφόσον τα προϊόντα όπως τα οξείδια, υδροξείδια ή υδροξείδια του άλατος τα οποία μπορούν να παρέχουν ένα προστατευτικό κάλυμα στη τιμή του ρη περίπου 7 δεν μπορεί να σχηματίσει χαμηλές τιμές του pr Θερμοκρασία Η αύξηση της θερμοκρασίας συνήθως φέρνει περίπου μια αύξηση στην ταχύτητα της διάβρωσης. Αύξηση 10 C στην θερμοκρασία διπλασιάζει σχεδόν την ταχύτητα των χημικών αντιδράσεων. Αλλά σε πολλές περιπτώσεις η ταχύτητα διάβρωσης μεγαλώνει στους 80 C. Σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες συχνά μειώνεται διότι η διαλυτότητα του οξυγόνου ελαττώνεται Θαλασσινό νερό Το θαλασσινό νερό σε μεγάλους ωκεανούς έχει μόνο μικρές αλλαγές στην σύνθεση και στην διαβρωτικότητα. Η τιμή του ρη δεν αλλάζει περισσότερο από 8.1 και η συγκέντρωση είναι περίπου 3.5 βάρος ανά σέντς. Αλλά στα κρυφά και στα άλλα μέρη κο\'"ά σε στεριά το θαλασσινό νερό μπορεί να έχει άλλη σύνθεση. Αυτό συμβαίνει διότι στη\ εισροή ενός ποταμίσιου νερού ελευθερώνεται η μόλυνση του αποχετευμένου νερού. Στην Βαλτική για παράδειγμα η συγκέντρωση του NaCl μειώνεται όσο η αντίσταση από τον Ατλαντικό ανξάνει.

47 To λιμανίσιο νερό συχνά περιέχει θειούχα συστατικά τα οποία αυξάνουν την διαβρωτικότητα του νερού σημαντικά. Στα διαβρωτικά τεστ αυτό έχει δυσκολέψει την παραγωγή συνθετικού θαλασσινού νερού. Ενας σημαντικός λόγος είναι ότι το κανονικό θαλασσινό νερό περιέχει μικροοργανισμούς οι οποίοι λείπουν στο συνδετικό θαλασσινό και οι οποίοι μπορούν να επηρρεάσουν τη διάβρωση. Μεταλλικά αντικείμενα εκτεθειμένα στο θαλασσινό νερό μπορούν να πετύχουν όγκους από θαλάσσιους οργανισμούς π.χ. μαλακόστρακα, και με τη παρουσία του ημερίσιου φωτός φύκια. 17: Βροόμικο δοκιμαστικό πλαίσιο. Το πλαίσιο εκτέθηκε για ττερίποο 3 χρόνια σε θαλασσινό νερό σε μια δοκιμαστική σχεδία στο Bohus Malmon (Skagerack)

48 Υπάρχουν δυνατές μετακινήσεις στη θάλασσα οι οποίες συμβάλλουν στην ισορροπία. Αλλά παρόλα αυτά υπάρχουν διαφορές στις καταστάσεις: Διότι από το περιορισμένο ψως που διεισδύει ο τύπος και το μέγεθος των όγκων αλλάζει με το βάθος και αυτές οι αλλαγές επηρρεάζουν τη διάβρωση. Μια θαλασσινή ροή μπορεί να έχει διαφορετική ταχύτητα και θερμοκρασία από ότι έχει στον περίγυρο της και συνεπώς τα διαβρωμένα ποσοστά διαφέρουν από εκείνα στο περίγυρο νερό. Ρύθμιση του ρη Η ρύθμιση του ρη σκοπεύει στην εξουδετέρωση του διοξειδίου του άνθρακα στη μονάδα του μπόϊλερ για να ελαττώσει την διάβρωση. Μια ειδική απαίτηση είναι ότι η ρύθμιση του ρη χημικά ακολουθεί τον ατμό στις κατάλληλες ποσότητες στις διαφορετικές μονάδες. Με άλλα λόγια, πρέπει να είναι σε κατάσταση ατμού στην θερμοκρασία που αναφέρεται. Αμμωνία και κυκλοεξάνιο χρησιμοπουούνται για την ρύθμιση του ρη. Το μπορεί επίσης να έχει εςουδετερωτικό αποτέλεσμα, αφού σε ψηλές θερμοκρασίες διασπά την παραγόμενη αμμιονία ως εξής: 3Ν2Η4 ^ Ν: + 4ΝΗ,

49 4-2. Χώμα Αρκετές κατασκευές ζωτικές στην κοινωνία βρίσκονται κάτω από τη γη και ως εκ τούτου εκθέτονται στην διαβρωτική δράση του χώματος π.χ. κεντρικοί αγωγοί νερού και αποχετευτικοί αγωγοί οι οποίοι είναι σωλήνες φτιαγμένοι από χάλυβα ή χυτοσίδηρο. Το αποτέλεσμα είναι διάφορες διαρροές που έχουν σαν απόρροια την διάβρωση. Χαλυβδένιοι αγωγοί για φυσικό αέριο. Η διάτρηση δεν μπορεί να γίνει διότι υπάρχει κίνδυνος φωτιάς ή έκρηξης σε αρκετούς ευαίσθητους αγωγούς. Αρα η ασφάλεια για την προστασία από διάβρωση πρέπει να είναι μεγάλη. χαλυβδένιες δεξαμενές για καύσιμα. Αυτές πρέπει να προστατεύονται από τη διάβρωση γιατί οι τυχόν διαρροές στο περιβάλλον θα πρέπει να αποφεύγονται. Μολυβδένιες επενδύσεις των τηλεπικοινωνιακών καλοοδίων. Εάν ο ιιόλυβδος είναι διάτρητος τότε η υγρασία του χώματος μπορεί να διεισδύσει. Οχετοί δρόμου φτιαγμένοι από έλασμα χάλυβα. Η διάτρηση μπορεί να φθείρει το οδόστρωμα.

50 Μηχανισμοί διάβρωσης Κάθε διάβρωση στο χώμα παίρνει μέρος μέσω ηλεκτροχημικών στοιχείων. Η υγρασία του χώματος αποτελείται από ηλεκτρολύτες και οι ακόλουθες αντιδράσεις είναι κοινές και στις άλλες περιπτώσεις υδάτινης διάβρωσης π.χ. στο χάλυβα. ανοδική αντίδραση; Me -> + ne" καθοδική αντίδραση: 1/2 Ο. + Η.Ο + 2e 20Η" αντίδραση στο χώμα; Me^ + ηοη" Me(OH) Οταν η κάθοδος και η άνοδος είναι κοντά και η τιμή του ρη του εδάφους είναι μεγαλύτερη από περίπου 5 τα προϊόντα διάβρωσης μπορούν να σχηματίζουν ένα επίχρισμα το οποίο θα παρέχει κάποια προστασία στην επιφάνεια του χάλυβα. Η διάβριοση δρα αποτελεσματικά επομένως κατανέμεται ομαλά και η ταχύτητα ελαττώνεται με τον χρόνο. Κάτω από κανονικές καταστάσεις όσο η άνοδος και κάθοδος μπορούν να είναι κατά πολύ χιοριστές τα μεταλλικά ιόντα που σχηματίζονται στην άνοδο θα μεταναστεύσουν με το ηλεκτρικό ρεύμα στην κάθοδο και τα ΟΗ που σχημιατίζουν την κάθοδο θα μεταναστεύσουν προς την άνοδο. Τα προϊόντα της διάβρωσης υγροποιούνται κάπου μεταςυ της ανόδου και της καθόδου. Αυτά λοιπόν δεν παρέχουν καμιά προστασία στην άνοδο.

51 Ι ϋμή του ρη Η τιμή του ρη της υγρασίας του εδάφους επηρρεάζει την διαλυτότητα των προϊόντων διάβρωσης. Σε τιμές ρη <5 που μπορούν να συμβούν για παράδειγμα σε τύρφη ή λασπομένα εδάφη ένα προστατευτικό κάλυμα σκόνης δεν μπορεί να σχηματιστεί στο ατσάλι και κατά συνέπεια ο ρυθμός της διάβρωσης μπορεί να είναι σχετικά υψηλός. Σε κανονικές τιμές του ρη (5-8) ο ρυθμός της διάβρωσης του ατσαλιού είναι καθοριστικός από άλλους παράγοντες. Επομένως η αναγωγή του ρη μπορεί να συμβεί κάτω από την επίδραση της όξινης βροχής Ατμόσφαιρα Η διάβρωση από την ατμόσφαιρα συνήθως σημαίνει την διάβρωση που παίρνει μέρος στην έκθεση της γήινης ατμόσφαιρας σε κανονικές θερμοκρασίες. Πολλές μεταλλικές κατασκευές είναι εκτεθειμένες στην εξωτερική ατμόσφαιρα καθώς και στην διάβρωση. Εδώ μπορούν να αναφερθούν μεταλλικά εξαρτήματα κτηρίων όπως σκεπές, προσόψεις, πόρτες, στηρίγματα μηχανισμών Οξυγόνο Το οξυγόνο συνήθως παίρνει μέρος στην καθοδική αντίδραση που είναι απαραίτητη για να λειτουργήσουν τα στοιχεία της διάβρωσης και να συμβεί η διάβρωση από την ατμόσφαιρα.

52 1/2 Ο, + Η,Ο + 2e' ^ 20Κ Ο ρυθμός του αποθέματος οξυγόνου από τον αέρα διαμέσου του φίλμ υγρασίας στην μεταλλική επιφάνεια μπορεί να έχει μεγάλη σημασία. Το απόθεμα οξυγόνου δρα πιο γρήγορα όταν το φιλμ υγρασίας είναι λεπτό και η εξάτμηση από το φίλμ είναι μεγάλη, με αποτέλεσμα να υπάρχει καλή μεταφορά μέσα στο φίλμ. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα της διάβρωσης θα είναι ιδιαίτερα μεγάλη όταν η επιφάνεια εναλλάσεται μεταξύ υγρής και ξηρής Οξείδια του θείου Το διοξείδιο του θείου SO^ είναι μεγάλης σημασίας για την διάβρωση μέσω της ατμόσφαιρας. Η προσρόφηση του SO2 στην μεταλική επιφάνεια εξαρτάται από την σχετική υγρασία και την παρουσία των προϊόντων της διάβρωσης. Το 80% και πάνω της σχετικής υγρασίας, πρακτικά όλα τα μόρια του SO. τα οποία θερμαίνουν την σκονισμένη ατσάλινη επιφάνεια προσροφούνται. Το SO. οξειδώνεται σε SO3 στην ατμόσφαιρα ή μέσα στο φίλμ υγρασίας της μεταλλικής επιφάνειας, σε αντίθεση με το νερό που σχηματίζει το H.SO4. Αυτό το οξύ α\'τιδρά με τη σκόνη και εν μερει ουδετεροποιείται έχοντας σαν αποτέλεσμα το φίλμ υγρασίας να μετατρέπεται κατά ένα πολύ μικρό μέρος σε όξινο μιε τιμή ρη περίπου 4. Ενώ δεν μπορεί να συμβεί σε επιφάνειες που δεν ουδετεροποιούνται π.χ. βαμμένες επιφάνειες ή σκεπές όπου η τιμή του ρη είναι χαμηλότερη.

53 To διοξείδιο του S 5χηματίζεται κυρίως κατά τις καύσεις. 18: Διάβροκτη σε ατσάλι άνθρακα ως λειτουργία της απόστασης προερχόμενης από πηγή εκπομπής μόλυνσης του αέρα (καμινάδα) Σκόνη και κ ά πνα Αλλα στοιχεία του αέρα τα οποία μπορούν να επηρρεάσουν τη διάβρωση είναι η σκόνη και η κάπνα που έχουν εναποθετηθεί στην μεταλλική επιφάνεια. Η επίδραση εςαρτάται από τον μεγάλο βαθμό της σκόνης που μπορεί να συγκροτήσει την υγρασία και τα υπολείμματα. Η κάπνα μπορεί επίσης να προκαλέσει και διμεταλλική διάβρωση Χλωρίδια Τα χλωρίδια μεταψέρονται στις μεταλλικές επιφάνειες είτε σαν σταγονίδια ή σαν κρύσταλλοι από το θαλασσινό νερό. Η εναπόθεση των χλωριδιων μπορεί να συμβεί στις μεταλλικές επιφάνειες που είναι εκτεθειμένες στον αέρα. Τα σταγονίδια και οι κρύσταλλοι μπορούν να έρθουν σε επαφή με το έδαφος δηλαδή με δέντρα, θάμνους και με άλλα εμπόδια τα οποία δρουν σαν φίλτρα χλωριδίου.

54 Η μεταφορά του χλωριδίου εσωτερικά στη γη διαφέρει κατά πολύ από τις καταστάσεις που έχουμε εντοπίσευ Η επίδραση της θερμοκρασίας Η θερμοκρασία επιδρά στην διάβρωση από τη μία με αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται ο ρυθμός της διάβρωση όσο και άλλων χημικών αντιδράσεων, και από την άλλη ο χρόνος υγρασίας θα μειωθεί ώσπου να παρεμποδίσει την διάβρωση. Αυτές οι δύο αντιδράσεις σημαίνουν ότι ο ρυθμός της διάβρωσης μέσω της ατμόσφαιρας σε συγκεκριμένα σημεία φτάνει στο μέγιστο σε κάποια θερμοκρασία Ο ρυθμός της διάβρωσης Ο στιγμιαίος ρυθμός διάβρωσης ποικίλει με τις καταστάσεις υγρασίας. Σχήμα 19: Ο ακαριαίος ροθιιός διαβρί Κΐης (σχετικές τιμές) κατά τη διάρκεια έκθεσης για μερικές μέρες Οταν το φίλμ υγρασίας, αρκετού πάχους, υπάρχει στην μεταλλική επιφάνεια τότε η ταχύτητα της διάβρωσης θα είναι συγκριτικά μεγάλη. Οταν η διάβρωση επαναλαμβάνεται σε μεγαλύτερη χρονική περίοδο π.χ. ένα χρόνο τότε

55 λαμβάνεται μια συγκεκριμένη καμπύλη όπως φαίνεται στο σχήμα : Βάθος διάβρωσης (Ρ) ως λειτουργία χρόνου έκθεσης (/); (1/γ(1/ϊ=διαφορικος ρυθμός διάβρωσης Η εφαπτόμενη σε οποιοδήποτε σημείο της καμπύλης μας δίνει το διαφορικό ρυθμό της διάβρωσης σε αυτό το χρόνο dp/dr όπου; άρ. βάθος διάβρωσης d/t χρόνος διάβριοσης Π ίνακας 3: Η ταχύτητα της διάβροχιης του ατσαλιού, ψευδάργυρου, αλουμινίου και χαλκού σε διάφορους τύ~ους ατμόσφαιρας ταχύτητα μπι/γβαι Τύπος ατσάλι ψευδάργυρος αλουμίνιο χαλκός αγροτικός <0.1 <1 θαλάσσιος : αστικός ή! ~ βιομηχανικός

56 4-4. Ξηρό Αέριο Το Οξυγόνο, ο ατμός θείου, και το χλώριο είναι παραδείγματα αερίων που σε ξηρή κατάσταση μπορούν να αυξήσουν την προσβολή στα μέταλλα. Μηχανισμοί αντίδρασης Η διάβρωση που οφείλεται στο οξυγόνο - περικλυόμενη ατμόσφαιρα που οδηγεί στον σχηματισμό οξειδωμένης μεταλλικής επιφάνειας - θα εξεταστεί παρακάτω. Η διαδικασία μπορεί να χωρισθεί στις παρακάτω αντιδράσεις: Me Me^ + ne' 1/2 0: + 2e -+ Ο'' 2Me^ + ηο -> Me: On Οι αντιδράσεις παίρνουν μέρος στην παρουσία του καλύματος της επιφάνειας ενός προηγούμενου σχηματισμού οξειδίου. Σχήμα 21; Σχηματισμός οςειδίου σε μεταλλική εττιφάνεια: J δίνει το ττάχος του οςυδείοι Dry gases V Phase boundary ' \ Oxide Me20 ' Phase boundary

57 ο σχηματισμός οξειδίου σύμφωνα με την τελευταία διατύπωση μπορεί να γίνει είτε στο Με,Οη/αέρας είτε στο Me/Me20n- Η διαδικασία αποτελείται από τα παρακάτω βήματα: τον σχηματισμό του στο Me/Me^On τον σχηματισμό του Ο*' στο Με^Οη/αέρα την μεταφορά ηλεκτρονίων από Me/Me2 0n στο Μ62θη/αέρας την μεταφορά του Me*^" από Me/Me2 0n στο Με2θπ/αέρας (ή/και του 0'~ στην αντίθετη κατεύθυνση) την αντίδραση μεταξύ και θ'" Ετσι το κάλυμα του οξειδίου δρα ως ημιαγωγός. Η μεταφορά των ηλεκτρονίων γίνεται δια μέσω των κενοόν στην δομή του οξειδίου των κρυστάλλων. Δύο τύποι ημιαγωγών μπορούν να περιγραφούν: τύπος η-ημιαγωγών. όπου η δομή έχει πλεόνασμα των Me ^" ιόντων, τα οποία έχουν αναπληρωθεί από τα αρνητικά εφαρμοσμένα ευκίνητα μόρια (ηλεκτρόνια και ιόντα) τύπος ρ-ημιαγωγιόν στον οποίο υπάρχει έλλειψη Me'"" ιόντων μιε αποτέλεσμα τα θετικά εφαρμοσμένα μόρια τα οποία είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά του ηλεκτρισμού. Σαν κανόνας το μεταφερόμιενο ιόν το οποίο είναι το πιο αργό καθορίζει τη\' ταχύτητα σε όλες τις θερμοκρασίες. Σ'αυτές τις περιπτιόσεις όπου η δομή είτε έχει πλεόνασμα είτε έχει έλλειψη από ιόντα Me^". η καλυμένη επιφάνεια θα

58 είναι ηλεκτρικά μονωτική και θα παρεμποδίζει μεγαλύτερα φίλμ ανάπτυξης. Συνήθως η ανάπτυξη της δομής του καλύματος οξειδίου μειώνεται με τη πάροδο του χρόνου καθώς η πυκνότητα του καλύματος και οι δυσκολίες μεταφοράς αυξάνονται. Η ανάπτυξη του καλύματος μπορεί να υπακούσει διαφορετικούς όρους εξαρτημένη από το μηχανισμό αντίδρασης. Σχήμα 22: Σχέση μεταξύ του πάχους υ οξειδίου d και του χρόνου έκθεσης t Coating thickness (d) Η αναλογία των oymjuv υι,&ιυιου/μετάλλου είναι σημαντική. Σ' αυτές τις περιπτώσεις όπου το σχηματισμένο οξείδιο έχει μικρότερο όγκο απ' ότι το οξειδωμένο μέταλλο, οι πόροι και οι ρωγμές θα εμψανισθούν στο κάλυμα οξειδίου και η μετέπειτα ανάπτυξη είναι εννοητή. Σ' άλλες περί πτοήσεις όπου το οξείδιο έχει φανερά μεγαλύτερο όγκο απ' ότι το μέταλλο τότε οι ρωγμές στο μέταλλο εμφανίζονται με μεγαλύτερες συνέπειες. Ο πιο δραστικός περιορισμός της περαιτέρω ανάπτυξης του καλύματος γίνεται όταν το οξείδιο έχει κάπέος μεγαλύτερο όγκο απ' ότι το οξειδωμένο μέταλλο.