קורוזיה היא תופעה טבעית המשפיעה כמעט על כל חפצי המתכת שאנו משתמשים בהם בחיי היומיום שלנו. מכוניות, מטוסים, מכשירים רפואיים, מבנים, תשתיות, מכשירי חשמל ומערכות חלוקת אנרגיה מורכבים כולם ממתכת, ולכן כולם עלולים להרוס.
לכולנו הייתה מכונית אחת. כן, גלגול הרכב של ספינת תזאוס שאנו די בטוחים שאינו קיים יותר. תודה רבה, קורוזיה!
קורוזיה מגיעה בצורות שונות, ובדרך כלל רכיבים קורוזיים העשויים ממתכת יסבלו מיותר מצורה אחת בו-זמנית. תמהיל המתכות המשמשות ברכיב והמגוון הרחב של הסביבות אליהן הוא חשוף מספקים לעתים קרובות הזדמנות ליותר מצורת התקפה אחת. בסביבות מסוימות, מתכות עשויות להיות חשופות לסוגים שונים של קורוזיה מקומית, לרבות חריפות, חריצים, חציבה, מתח וקורוזיה גלוונית. אפילו סגסוגת בודדת יכולה לסבול מיותר מצורה אחת של קורוזיה בהתאם לחשיפה שלה לסביבות שונות בנקודות שונות בתוך המערכת.
משך הזמן, התנאים הכלליים ורמת החשיפה לסביבות קורוזיביות יכולים כולם להשפיע על הקצב, החומרה והסוג של הקורוזיה שנוצרה.
מהי קורוזיה מתכת?
קורוזיה היא הידרדרות של חומר כתוצאה מתגובות כימיות בינו לבין הסביבה הסובבת. למרות שקורוזיה משפיעה על חומרים אחרים מלבד מתכות, לרבות פולימרים וקרמיקה, המונח קשור לרוב עם השפלה של מתכות.
מדוע מתכות קורוזיות?
רוב המתכות אינן מתרחשות באופן טבעי במצבן המתכתי, נדרשת אנרגיה (להכניסה לכבשן פיצוץ) כדי להפריד את היסודות המתכתיים הללו מהתרכובות שהם מרכיבים בטבע. מכיוון שהאנטרופיה גדלה והאנרגיה החופשית חייבת לרדת, האטומים המרכיבים מתכת במצבה המט-יציבי רוצים לחזור למצב היציב שנדרש לשמירה על האנרגיה הנמוכה ביותר. קורוזיה היא החזרת האנרגיה המשמשת לחילוץ אותם ממצבם המקורי דל האנרגיה (עפרה) באמצעות חמצון.
זה מושג באמצעות חילופי אלקטרונים המתרחשים בין מתכת לסביבתה.
במהלך קורוזיה המתכת בדרך כלל מאבדת אלקטרונים, מתחמצנת, בעוד שהחומרים הסביבתיים הפועלים עליה צוברים אלקטרונים והופכים מופחתים.
תגובה זו היא גם ספונטנית וגם מועדפת מבחינה אלקטרוכימית.
לרוע המזל למתכות כמעט כל הסביבות יגרמו לקורוזיה במידה מסוימת מכיוון שהמצב הקורוזי הוא המצב היציב יותר.
מהם הסוגים הנפוצים ביותר של קורוזיה מתכת?
קורוזיה מסווגת לפי האופן שבו היא מוצגת. צורותיו השונות מקובצות על סמך מראה המתכת הקורוזיה עם צורות קורוזיה שזוהו על ידי התבוננות ויזואלית. ברוב המקרים עין בלתי מזוינת מספיקה, אבל לפעמים הגדלה מועילה או נדרשת. NACE, הסמכות לקורוזיה, מחלקת את הקורוזיה ל-3 קבוצות. קבוצות אלו הן:
- קבוצה 1: קורוזיה שנקבעת על ידי תצפית חזותית
- קבוצה 2: קורוזיה המצריכה אמצעי בדיקה נוספים
- קבוצה 3: קורוזיה הדורשת אימות מיקרוסקופי
בתוך קבוצות אלה, ישנם סוגים רבים של קורוזיה שיכולים להתרחש. להלן חלק מהנפוצים ביותר.
פיצוח קורוזיית מתח
כשאתה מסתכל על החלק שלך עם עיניים, אתה מבחין בשברים קטנים בקו השיער הנראים בפינות. זהו סימן מובהק לצורה גרועה הידועה לשמצה של קורוזיה, קורוזיה מתח.
קורוזיה מתח מתרחשת בזמן שהחומר נמצא בסביבה קורוזיבית וקיימים מתחי מתיחה. לכל המתכות יש מגבלות/טווחי מתיחה שונים, וככל שהמגבלה הזו קרובה יותר לגובה הגבול הזה, כך גדל הסיכוי להתרחשות קורוזיה במתח. דוגמה כוללת כל תהליכים הכוללים שינויים/מחזורים בטמפרטורה גבוהה/נמוכה. חשוב מאוד לוודא שזה נלקח בחשבון במהלך שלב המו"פ תוך בחירת הסגסוגת הנכונה עבור היישום שלך.
קורוזיה פיתול
בבדיקה, מישהו באיכות מבחין בחללים קטנים גם בתוך החומר. למרות שסדק קורוזיה קיים גם הוא, זה מראה סימנים מובהקים של סוג הרבה יותר מסוכן של קורוזיה: בור.
חללים קטנים ועמוקים אלה יכולים להיגרם על ידי מגוון גורמים שונים. כמה דוגמאות הן יישום לקוי של ציפוי, נזק לסרט או ממשקעים זרים בתוך המתכת עצמה. אף על פי כן, פיתולים עלולים לגרום לכשלים מהירים והרסניים מאוד אם לא נתפסים בשלב מוקדם במחזור החיים של תהליך הייצור. במקומות שבהם הסרט הזה (פסיביות) נשבר, ללחות יש פוטנציאל להיכנס ולגרום לתאי קורוזיה. זה יוצר סיכון מוגבר לכשל בתוך החומר עצמו, שכן ישנן מספר נקודות שבהן לגרגרי החומר אין קשיחות מבנית.
קורוזיה שחיקה
אחד הערכים הנפוצים יותר ברשימה, קורוזיה בשחיקה מתרחשת כאשר נוזל קורוזיבי עובר על מתכת, ובכך יוצר הידרדרות מואצת של משטח המתכות. סוג זה של בלאי מתכות נראה בדרך כלל בעין בלתי מזוינת, ויוצר חריצים, מכתשים או עמקים על פני החומר.
איך זה עובד? יונים על פני החומרים נסחפים, פשוטו כמשמעו, בכוח הנוזל המאכל שעובר עליהם. זה מוביל את החומר להיות הרבה יותר רגיש לנזק על ידי הסרת הסרט וחדירה למתכת עצמה. כמו רבות מהצורות האחרות של קורוזיה, ציר הזמן להתמוטטות זו תלוי בגורמים רבים.
אם יש לך שאלות לגבי צרכי החומר הייחודיים שלך או התהליכים שאתה מבצע על מתכת שאתה קונה ואתה רוצה להבין את הגורמים הסבירים ביותר שיגרמו לסוג זה של קורוזיה ביישום שלך, צוות המטלורגים של Be-Cu יכול לסייע.
קורוזיה של חריץ
כפי שהשם מציין, סוג זה של קורוזיה נוצר בתוך פערים או חריצים על פני המתכת. קורוזיה של חריצים יכולה להשפיע גם על כל דבר שהמתכת 'מחוברת' אליו; מתכת מרותכת על מתכת, או אפילו מתכת המחוברת לחפצים שאינם מתכתיים.
חריצים אלה לרוב מתמלאים בזיהומים שמאיצים את מהירות תהליך הקורוזיה. מים (בדרך כלל עומדים) הם החשוד הגדול ביותר שיש לשים לב אליו. מים אלו הם הזרז בגרימת התגובות האלקטרוכימיות שיובילו בסופו של דבר להתמוטטות וכשל של החומר.
שטיפה סלקטיבית
דמיינו את זה: אתם מחפשים לבנות כלי חדש לחנות שלכם ולהשתמש בפיסת פלדת אל-חלד שהייתה מונחה מסביב כדי ליצור משפך שנוזל יזרום דרכו. הנוזל הזה זורם כל הזמן דרך המשפך. עם הזמן, אתה שם לב שיש נתזים קטנים של חומר מתכתי בנוזל היוצא מהצד השני. לאחר שמסתכלים לתוך החלק הפנימי של המשפך, אתה מבין שהנוזל שעובר דרך המשפך גורם לחריצים והתפצלות לאורך המשטח הפנימי. זוהי דוגמה לדניקליפיקציה; צורה של שטיפה סלקטיבית הגורמת להסרת ניקל ספציפית מיסודות אחרים בסגסוגת.
קורוזיה סלקטיבית של שטיפה מתרחשת כאשר רק אלמנט אחד (או יותר) בסגסוגת מתקלקל. כאשר ההידרדרות הזו מתחילה, הסגסוגות מתחילות להיפרד אחת מהשנייה בצורה מולקולרית. עקב ההיסטוריה ותנאי השימוש, המשפך שלך החל להראות סימנים של שטיפה סלקטיבית. במקרה זה, גורם לניקל בפלדת אל-חלד להתפשט כאשר המתכות האחרות של הסגסוגת נשארות. ניתן למנוע מצב כזה על ידי חומר טיפול בחום כדי להפוך אותו לגמיש יותר, כמו גם ביצוע מחקר נוסף על האופן שבו הנוזל עלול לגרום לתגובות כימיות להתרחש על נירוסטה. זה יכול להיות גורם חשוב שיש לקחת בחשבון כאשר עובדים עם סגסוגות דופלקס.
קורוזיה אחידה
דוגמה נפוצה מאוד לקורוזיה אחידה שרובם יכולים לזהות, במיוחד אלו מכם שרכשו מאזדה6 בין 2005 ל-2008, היא חלודה! סוג זה של קורוזיה אחיד תוקף את כל שטח הפנים (או כמויות גדולות) של החומר שצוין. זה מאוד גלוי לעין בלתי מזוינת.
קורוזיה זו תגרום למתכת לאט לאט לאבד את 'עוביה' ולהתפרק, ולהמיס אותה טיפין טיפין. בסופו של דבר זה יגרום למתכת להיות שבירה, ולהישבר.
תחשוב על בורות הגלגלים והקצה הקדמי של מכסה המנוע של מאזדה 6 הישנה שלך 2008. אם אתה גר בכל מקום שבו ירד גשם יותר מפעם אחת מאז שנת הדגם 2008, אתה רואה כעת מתכת מתקלפת חומה ושבירה. יש לך דוגמה אמיתית של קורוזיה אחידה! בדרך כלל, זה נגרם על ידי תגובות כימיות או אלקטרוכימיות. קורוזיה אחידה ידועה כאחד מסוגי הקורוזיה הנפוצים ביותר.
קורוזיה בין-גרנולית
כפי שהרבה מהנדסים, מתכות ואחרים שעובדים בשיתוף פעולה הדוק עם הכימיה של מתכות יודעים, מתכת מורכבת ממיליארדי 'גרגרים'. גרגרים אלו הם המשפיעים על קשיחות וחוזק המתכת עצמה. אם מתרחשת קורוזיה בין-גרגירית, אזי המבנה הפיזי שמחזיק את המתכת יחד (הגרגרים) הופך לפגיעה.
כדוגמה, פלדות אל-חלד אוסטניטיות חשופות בדרך כלל לקורוזיה בין-גרגירית כאשר עוברות תהליך טיפול בחום. גבולות אלה שנוצרים כאשר מטופלים בחום בצורה לא נכונה עלולים לגרום לתוצאות קשות בעתיד, לכן חשוב לדעת את הנתונים על תכונות מכניות כאשר שוקלים סגסוגות עבור היישום שלך. המצב גורם לקורוזיה מועדפת או בלתי מתקבלת על הדעת לגבולות התבואה, מה שמפחית את חוזק תפזורת החומר שעלול לגרום לכשל חומר מוקדם מדי.
קורוזיה גלוונית/בימטלית
כאשר שתי מתכות שאינן דומות נמצאות במגע במשך פרקי זמן ארוכים, מתרחשת קורוזיה דו-מתכתית. ההבדל בפוטנציאל האלקטרודה בין המתכות גורם לתא הנקרא זוג דו מתכתי. התא הזוגי הדו-מתכתי גורם למתכת אחת לפעול כקתודה ואחת כאנודה.
ככל ששתי מתכות נמצאות זו מזו בסדרה הגלוונית, כך ההשפעה הפוטנציאלית עלולה להיות גדולה יותר לגבי קורוזיה דו-מתכתית של שני החומרים.
מה ניתן לעשות כדי למנוע קורוזיה במתכות?
המדע של מניעת קורוזיה ובקרה הוא מורכב ביותר. מורכבות זו רק מחמירה על ידי העובדה שיש צורות רבות ושונות של קורוזיה המושפעות ממגוון רחב של גורמים חיצוניים. כדי להבטיח תפעול ארוך וללא תקלות של המוצרים שהארגון שלך מייצר, ישנה חשיבות עליונה לעבוד עם שותפים בעלי ידע מתכות, שיש להם ידע על קורוזיה וההשפעה שיכולה להיות לה על החומרים באתרם בתוך סביבת ההפעלה. ניתן לבטל כשל ברכיבים וכמות משמעותית של נזק חומרי שנגרם על ידי קורוזיה על ידי בחירת הסגסוגת והמאפיינים המתאימים ליישום נתון.
התורמים העיקריים להשפעות הקורוזיביות של נוזלים ומתכות הם:
- תכולת חמצן, כלוריד ו/או גופרית
- טֶמפֶּרָטוּרָה
- ערך חומציות
מניעת קורוזיה כוללת את האסטרטגיות הבאות:
- בחירת החומרים המתאימים
- התכנון המהנדס של המוצר
- שימוש בשיטות הגנה (ציפויים, אנודות וכו')
- התקנה ותחזוקה נכונה של רכיבים
- שימוש במחקר, פיתוח ובדיקות מהטובים מסוגו
בחירת הסגסוגת הנכונה עם ההרכב הכימי האידיאלי עבור העבודה שלך היא המפתח למניעת קורוזיה. במקרה של פלדת אל חלד המכילה לפחות 11% כרום, כאשר מתכת זו חשופה לסביבה מחומצת, הכרום יגיב עם האוויר ליצירת שכבת תחמוצת פסיבית על פני המתכת. זה מאט את החמצון נוסף ועוזר למתכת להתנגד בפני קורוזיה אחידה ומקומית. אלמנטים אחרים מספקים גם השפעות אנטי קורוזיביות. לדוגמה, ניקל עוזר לייצב את המיקרו-מבנה, להגביר את העמידות בפני פיצוח קורוזיה. מנגן, בכמויות מתונות ובשילוב עם ניקל מסייע במניעת חרצנים. תוספת של מוליבדן מוסיפה עמידות רבה יותר בפני חריצים כמו גם קורוזיה של חריצים.
כאן ב-Be-Cu, צוות המטלורגים המומחים שלנו ראה הכל. תקשורת מהנדס להנדסה בין יצרנים לשותפי הגלגול שלהם או ספקי מתכת הם המפתח להתגברות על האתגרים של קורוזיה מתכת. אם אתה עובד על חלק או מוצר שבו עמידות בפני קורוזיה היא קריטית וברצונך להישען עלינו לסיוע, אנחנו כאן בשבילך! עזרנו לאינספור שותפים בייצור חלקים עבור כמה מהיישומים המאתגרים ביותר לזהות את הסגסוגת המתאימה לעבודה. אם אתה זקוק לעזרה בבחירת סגסוגת עמידה בפני קורוזיה וברצונך ללמוד עוד על המאפיינים שיש לחפש כדי שהיא תעמוד בתנאים שאליהם היא תיחשף, פנה ותדבר עם אחד המהנדסים שלנו עוד היום!
יש לנו גם דפי נתונים באתר האינטרנט שלנו המספקים פרטים שיעזרו לך להרחיב את הידע שלך על המבחר הרחב של סגסוגות.
