Rakon korroosio - Crevice corrosion

Rakokorroosio tarkoittaa korroosiota, joka esiintyy suljetuissa tiloissa, joihin käyttöaineen pääsy ympäristöstä on rajoitettua. Näitä tiloja kutsutaan yleensä rakoiksi. Esimerkkejä halkeamista ovat osien väliset aukot ja tiivistealueet, tiivisteiden tai tiivisteiden alla, halkeamien ja saumojen sisällä, kerrostumilla täytetyt tilat ja lietepaalut.

Mekanismi

Ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys riippuu erittäin ohuen suojaavan oksidikalvon (passiivikalvo) läsnäolosta sen pinnalla, mutta tietyissä olosuhteissa on mahdollista, että tämä oksidikalvo hajoaa esimerkiksi halogenidiliuoksina tai pelkistävinä happoja. Alueet, joilla oksidikalvo voi hajota, voivat joskus olla seurausta myös komponenttien suunnittelutavasta, esimerkiksi tiivisteiden alla, terävissä uudelleenkulmista tai epätäydellisestä hitsin tunkeutumisesta tai päällekkäisistä pinnoista. Nämä kaikki voivat muodostaa rakoja, jotka voivat edistää korroosiota . Toimiakseen korroosiopaikkana rakon on oltava riittävän leveä, jotta syöpyminen pääsee sisään, mutta riittävän kapea varmistamaan, että syöpyvä pysyy paikallaan. Vastaavasti rakokorroosio tapahtuu yleensä muutaman mikrometrin levyisissä rakoissa, eikä sitä löydy urista tai urista, joissa syöpymän kiertäminen on mahdollista. Tämä ongelma voidaan usein ratkaista kiinnittämällä huomiota komponentin suunnitteluun, erityisesti välttämällä rakojen muodostumista tai ainakin pitämällä ne mahdollisimman avoimina. Rakokorroosio on hyvin samanlainen mekanismi kuin pistekorroosio ; yhdelle vastustuskykyiset seokset ovat yleensä kestäviä molemmille. Rakokorroosiota voidaan pitää paikallisen korroosion vähemmän vakavana muotona kuoppaan verrattuna. Tunkeutumissyvyys ja etenemisnopeus kuoppakorroosiossa ovat merkittävästi suuremmat kuin rakokorroosiossa.

Rakot voivat kehittää paikallisen kemian, joka eroaa hyvin suuresta nesteestä. Esimerkiksi kattiloissa haihtumattomien epäpuhtauksien pitoisuuksia voi esiintyä lämmönsiirtopintojen lähellä olevissa rakoissa jatkuvan vesihöyrystymisen takia. Monien miljoonien "pitoisuuskertoimet" eivät ole harvinaisia ​​tavallisten veden epäpuhtauksien, kuten natrium, sulfaatti tai kloridi, kohdalla. Keskittymisprosessia kutsutaan usein "piilopaikaksi" (HO), kun taas päinvastaista prosessia, jossa konsentraatiot pyrkivät tasaantumaan (esim. Sammutuksen aikana), kutsutaan "piilopaikaksi" (HOR). Neutraalissa pH-liuoksessa rakon sisällä oleva pH voi laskea kahteen, erittäin happamaan tilaan, joka kiihdyttää useimpien metallien ja seosten korroosiota.

Tiettyyn rakotyyppiin on kaksi tekijää tärkeitä rakokorroosion aloituksessa: rakossa olevan elektrolyytin kemiallinen koostumus ja mahdollinen pudotus rakoon. Tutkijat olivat aiemmin väittäneet, että jompikumpi tai toinen näistä kahdesta tekijästä oli vastuussa rakokorroosion aloittamisesta, mutta äskettäin on osoitettu, että se on näiden kahden yhdistelmä, joka aiheuttaa aktiivisen rakokorroosion. Sekä rakoelektrolyytin potentiaalinen pudotus että koostumuksen muutos johtuvat rakon hapenpoistosta ja elektroaktiivisten alueiden erottelusta, kun rakossa esiintyy nettoanodisia reaktioita ja rakon ulkopuolella (rohkealla pinnalla) esiintyviä katodisia nettoreaktioita. . Katodisen ja anodisen alueen pinta-alojen suhde on merkittävä.

Jotkut rakossa esiintyvät ilmiöt saattavat muistuttaa jonkin verran galvaanista korroosiota :

galvaaninen korroosio
kaksi yhdistettyä metallia + yksi ympäristö
rako korroosio
yksi metalliosa + kaksi liitettyä ympäristöä

Rakokorroosion mekanismi voi olla (mutta ei aina) samanlainen kuin reikäkorroosio . Eroja on kuitenkin riittävästi erillisen kohtelun saamiseksi. Esimerkiksi rakokorroosiossa on otettava huomioon rakon geometria ja väkevöintiprosessin luonne, joka johtaa paikallisen differentiaalikemian kehittymiseen. Rakon sisällä olevat äärimmäiset ja usein odottamattomat paikalliset kemiaolosuhteet on otettava huomioon. Galvaanisilla vaikutuksilla voi olla merkitys rakon hajoamisessa.

Hyökkäystapa

Rakoon muodostuneesta ympäristöstä ja metallin luonteesta riippuen rakon korroosio voi olla:

  • kuoppa (eli kuoppien muodostuminen), mutta huomautus, että kuoppa ja rako korroosio eivät ole samat.
  • filiforminen korroosio (tämän tyyppinen rakokorroosio, jota voi esiintyä metallipinnalla orgaanisen pinnoitteen alla),
  • rakeiden välinen hyökkäys tai

Jännityskorroosio

Hopeasilta valmistuessaan vuonna 1928
Romahtanut Hopeasilta Ohion puolelta katsottuna

Rakojen vikaantumisen yleinen muoto tapahtuu jännityskorroosiohalkeamasta johtuen , jolloin halkeama tai halkeamia kehittyy rakon pohjasta, jossa jännityskonsentraatio on suurin. Tämä oli perussyy syksyllä Silver Bridge vuonna 1967 Länsi-Virginia , jossa yksi kriittinen halkeaman vain noin 3 mm pitkä yhtäkkiä kasvoi ja murtunut yhdystanko yhteinen. Loput sillasta putosi alle minuutissa. Hopeasillan silmukat eivät olleet tarpeettomia, koska linkit koostuivat vain kahdesta kussakin, erittäin lujasta teräksestä (yli kaksi kertaa vahvemmasta kuin tavallinen mieto teräs), eikä paksusta pinosta ohuempia tankoja, joiden materiaalivahvuus oli "kammattua" "yhdessä, kuten irtisanomiselle on tavallista. Kun vain kaksi palkkia, toisen vika voi aiheuttaa liian suurta kuormitusta toiselle aiheuttaen täydellisen vian - epätodennäköistä, jos käytetään enemmän palkkia. Vaikka matalan redundanssin ketju voidaan suunnitella suunnitteluvaatimusten mukaisesti, turvallisuus riippuu täysin oikeasta, laadukkaasta valmistuksesta ja kokoonpanosta.

Merkitys

Herkkyyskorroosioalttius vaihtelee suuresti materiaali-ympäristöjärjestelmästä. Rakokorroosio on yleensä suurin huolenaihe materiaaleissa, jotka ovat normaalisti passiivisia metalleja, kuten ruostumaton teräs tai alumiini. Rakokorroosiolla on yleensä suurin merkitys komponenteille, jotka on rakennettu erittäin korroosionkestävistä superseoksista ja jotka toimivat puhtaimmalla käytettävissä olevalla vesikemialla. Esimerkiksi ydinvoimalaitosten höyrygeneraattorit hajoavat suurelta osin rakokorroosiolla.

Rakokorroosio on erittäin vaarallinen, koska se on paikallinen ja voi johtaa komponenttien rikkoutumiseen, kun taas materiaalihäviöt ovat vähäisiä. Rakokorroosion alkamista ja etenemistä voi olla vaikea havaita.

Katso myös

Viitteet

  1. ^ Fontana, Mars Guy (1987). Korroosiotekniikka . Ohion osavaltion yliopisto: McGraw-Hill. s. 51–59. ISBN 0-07-100360-6.
  2. ^ "Rakokorroosio - NACE" . www.nace.org . Haettu 2021-05-24 .
  3. ^ "Raon korroosio - yleiskatsaus | ScienceDirect-aiheita" . www.sciencedirect.com . Haettu 2021-05-24 .
  4. ^ "Erilaiset korroosiotyypit: Rakokorroosio - syyt ja ennaltaehkäisy. Korroosion eri muodot: korroosiotyypit, korroosion muodot, putkien korroosio, yleinen korroosio, kuoppakorroosio, galvaaninen korroosio, MIC-korroosio" . www.corrosionclinic.com . Haettu 2021-05-24 .
  5. ^ Kennell, Glyn F .; Evitts, Richard W .; Heppner, Kevin L. (2008). "Kriittinen rakosuojausratkaisu ja IR-pudotusrakon korroosiomalli". Korroosiotiede . 50 (6): 1716–1725. doi : 10.1016 / j.corsci.2008.02.020 .
  6. ^ "Mikä on ero kuoppa- ja rakokorroosion välillä?" . Langley Alloy Inc . Haettu 2021-05-24 .

Ulkoiset linkit