Koroze kovů a metody, jak jí zabránit

Co je koroze?

Funkční předměty nebo architektonické prvky z kovů a jejich slitin jsou denně vystaveny různým faktorům prostředí. To způsobuje degradaci materiálů v důsledku chemické nebo elektrochemické reakce , která se nazývá koroze (chemická nebo elektrochemická). Koroze se často nazývá rezivění , což se týká kovových materiálů. Když dojde k rezivění, kovový povrch se pokryje charakteristickým červeným povlakem zvaným rez . Rez není jednotlivá chemická sloučenina, ale vrstva oxidů, hydroxidů a železnatých solí (které vznikají oxidací železa a jeho slitin, např. oceli). Faktory prostředí způsobující korozi:

• atmosférické srážky,
• vlhkost vzduchu,
• znečištění životního prostředí (např. oxidy síry, oxidy dusíku, prach),
• nedostatečná hladina pH,
• namáhání materiálu,
• přítomnost bioorganismů,
• kontaktu s půdou.

Chemická a elektrochemická koroze

Chemická koroze Chemická koroze se vyskytuje v prostředí, kde není iontová vodivost, tedy obvykle v přítomnosti výfukových plynů, ropy, určitých organických látek nebo plynů, jako je vodík, sirovodík, oxid uhelnatý (II) nebo chlór . Chemická koroze se někdy nazývá suchá koroze. Obvykle celý povrch korodujícího materiálu přichází do kontaktu s korozívním činidlem. To však obvykle nepředstavuje významné riziko pro konstrukci. Elektrochemická koroze Vzniká v prostředí schopném vést elektrický náboj (v elektrolytech). Příkladem takového prostředí je voda, která obsahuje rozpuštěné plyny nebo soli. V takovém případě se na povrchu materiálu vytvoří lokální galvanické články (např. v místě styku s vlhkostí). Přítomnost elektrolytu způsobí uzavření okruhu. Elektrochemická koroze má za následek oxidaci na kovových površích a tvorbu hnědého nánosu (rez).

Koroze kovů a pasivace

Kovový povrch, který se dotýká korozivního činidla, je jeho vlivem oxidován; je pokryta vrstvou oxidu kovu. To není vždy nežádoucí. Pasivace je jev, kdy se vytvoří dostatečně pevná oxidová vrstva, která je silně vázána na kovový povrch. Má chránit materiál před další degradací (další oxidací). Pasivaci lze pozorovat například na hliníku . Přestože se jedná o vysoce reaktivní kov, vykazuje odolnost vůči korozi, což je zásluha pasivace. Kovy jsou běžně vystaveny pasivačním procesům, protože je to jedna z antikorozních technik. Pasivace však existuje i v přírodě. Lze ji pozorovat na mědi, jejíž povrch může být pokryt zeleným nádechem zvaným „patina“.

Korodují pouze kovy?

Předměty vyrobené z kovů nebo jejich slitin obvykle degradují v důsledku chemické nebo elektrochemické koroze. Běžná je elektrochemická koroze železa, oceli, mědi nebo hliníku, ale postihuje i jiné materiály, nejen kovové ; můžeme například pozorovat chemickou korozi betonu . Materiály (jiné než kovy), které mohou korodovat:

• beton a železobeton,
• plasty ,
• dřevo,
• keramika.

Korozní procesy pro každý materiál jsou různé. Koroze do značné míry závisí na typu elektrické vodivosti na rozhraní materiál/prostředí. Důležitý je také typ prostředí, kde se materiál nachází. U těles s vysokou vodivostí se obvykle potýkáme s elektrochemickou korozí. V případě nízké (nebo nulové) vodivosti je koroze mnohem více chemické (nebo fyzikálně-chemické) povahy.

Antikorozní techniky

Korozi nelze zcela odstranit . Všechny antikorozní techniky jsou zaměřeny na inhibici tohoto procesu. Drahé kovy, které existují přirozeně v nespojené formě, nevyžadují antikorozní ochranu. Patří mezi ně zlato nebo platina. Způsoby ochrany proti korozi:

• odstranění faktorů odpovědných za korozi z prostředí, například odstranění vlhkosti, použití iontoměničů k odstranění solí rozpuštěných ve vodě, neutralizace kyselých látek;
• použití látek, které zpomalují korozi (inhibitory);
• změna elektrického potenciálu kovu;
• pomocí ochranných nátěrů. Kov může být pokryt jiným kovem, který je vzácnější (izolační povlak) nebo méně vzácný (ochranný povlak), než je ten, který je chráněn;
• použití neorganických povlaků, např. skelných emailů, chromátových povlaků;
• použitím organických povlaků, např. polymerních materiálů nebo krycích barev.

Nátěry jsou oblíbenou antikorozní ochranou. Aplikují se ponořením předmětu do roztaveného kovu ( potahování ponorem ) nebo se odebírají z vodného roztoku elektrolytu pomocí elektrolytického elektrolytického nanášení ). Méně oblíbenou metodou je nástřik kovu , který se provádí stříkací pistolí. Nejoblíbenějším ochranným kovem je zinek . Používá se zejména jako povlak na ocel nebo litinu. Zinkový povlak vykazuje dobré ochranné vlastnosti i přes jeho nižší termodynamickou stabilitu ve srovnání se železem. Při ochraně kovového předmětu proti degradaci však může zinek samotný korodovat, když je vystaven vlhkosti. Trvanlivost zinkového povlaku závisí nejen na jeho tloušťce, ale také na podmínkách prostředí, ve kterých je předmět používán. Podle způsobu aplikace galvanizujeme buď elektrogalvanicky nebo žárovým zinkováním

Ekonomické dopady koroze v celosvětovém měřítku

Koroze je globální problém. Průběžně evidujeme zranění a úmrtí, ekonomické ztráty a negativní vlivy na životní prostředí způsobené korozí materiálů. Koroze může vést k vážným poruchám tlakových nádrží, součástí letadel a trakčního zařízení. Jak uvádí Mohmmad A. Jafar Mazumder ve svém článku nazvaném Globální dopad koroze: výskyt, náklady a zmírnění (2020) , typické náklady na údržbu problémů souvisejících s korozí v konkrétní zemi se pohybují od 1 do 5 %jejího hrubého národního produktu. V roce 2013 provedla NACE International globální studii o ekonomickém dopadu koroze. Jeho cílem bylo mimo jiné ukázat, jak důležité je integrovat antikorozní technologii se systémy řízení. Podle zveřejněné zprávy se náklady na korozi odhadují na 2,5 bilionu dolarů, což je 3,4 %celosvětového HDP, což znamená, že každý rok musí země na celém světě vyčlenit značné částky na boj proti korozi. Zdroje: https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -korozji