Korózia kovov a spôsoby jej prevencie

Čo je korózia?

Funkčné predmety alebo architektonické prvky vyrobené z kovov a ich zliatin sú denne vystavené rôznym environmentálnym faktorom. To spôsobuje degradáciu materiálov v dôsledku chemickej alebo elektrochemickej reakcie , ktorá sa označuje ako korózia (chemická alebo elektrochemická). Korózia sa často nazýva hrdzavenie , čo sa týka kovových materiálov. Keď dôjde k hrdzaveniu, kovový povrch sa pokryje charakteristickou červenou škvrnou nazývanou hrdza . Hrdza nie je individuálna chemická zlúčenina, ale vrstva oxidov, hydroxidov a železnatých solí (ktoré vznikajú oxidáciou železa a jeho zliatin, ako je oceľ). Faktory prostredia spôsobujúce koróziu:

• atmosférické zrážky,
• vlhkosť,
• znečistenie životného prostredia (napr. oxidy síry, oxidy dusíka, prach),
• nedostatočná hladina pH,
• materiálové napätie,
• prítomnosť bioorganizmov,
• kontakt s pôdou.

Chemická a elektrochemická korózia

Chemická korózia Chemická korózia sa vyskytuje v prostredí, kde nie je iónová vodivosť, teda zvyčajne v prítomnosti výfukových plynov, ropy, určitých organických látok alebo plynov, ako je vodík, sírovodík, oxid uhoľnatý (II) alebo chlór . Chemická korózia sa niekedy nazýva suchá korózia. Obvykle celý povrch korózneho materiálu prichádza do kontaktu s korozívnym činidlom. To však zvyčajne nepredstavuje významné riziko pre štruktúru. Elektrochemická korózia Vzniká v prostredí schopnom viesť elektrické náboje (v elektrolytoch). Príkladom takéhoto prostredia je voda, ktorá obsahuje rozpustené plyny alebo soli. V takom prípade sa na povrchu materiálu vytvárajú lokálne galvanické články (napr. v mieste kontaktu s vlhkosťou). Prítomnosť elektrolytu spôsobuje uzavretie okruhu. Elektrochemická korózia má za následok oxidáciu kovových povrchov a tvorbu hnedého nánosu (hrdze).

Korózia kovov a pasivácia

Kovový povrch, ktorý sa dotkne korozívneho činidla, sa pod jeho vplyvom oxiduje; je pokrytá vrstvou oxidu kovu. To nie je vždy nežiaduce. Pasivácia je jav, kedy sa vytvorí dostatočne pevná vrstva oxidu, ktorá je silne viazaná na povrch kovu. Má chrániť materiál pred ďalšou degradáciou (ďalšou oxidáciou). Pasiváciu možno pozorovať napríklad na hliníku . Hoci ide o vysoko reaktívny kov, vykazuje odolnosť voči korózii, za čo vďačí pasivácii. Kovy bežne podliehajú pasivačným procesom, keďže ide o jednu z antikoróznych techník. Pasivácia však existuje aj v prírode. Dá sa pozorovať na medi, ktorej povrch môže byť pokrytý zeleným leskom nazývaným „patina“.

Korodujú len kovy?

Predmety vyrobené z kovov alebo ich zliatin zvyčajne degradujú v dôsledku chemickej alebo elektrochemickej korózie. Elektrochemická korózia železa, ocele, medi alebo hliníka je bežná, ale postihuje aj iné materiály, nielen kovové ; môžeme napríklad pozorovať chemickú koróziu betónu . Materiály (iné ako kovy), ktoré môžu korodovať:

• betón a železobetón,
• plasty ,
• drevo,
• keramika.

Korózne procesy pre každý materiál sú odlišné. Korózia do značnej miery závisí od typu elektrickej vodivosti na rozhraní materiál/prostredie. Dôležitý je aj typ prostredia, kde sa materiál nachádza. Pri telesách s vysokou vodivosťou sa zvyčajne stretávame s elektrochemickou koróziou. V prípade nízkej (alebo nulovej) vodivosti je korózia oveľa chemickejšej (alebo fyzikálno-chemickej) povahy.

Antikorózne techniky

Koróziu nie je možné úplne odstrániť . Všetky antikorózne techniky sú zamerané na inhibíciu tohto procesu. Vzácne kovy, ktoré existujú prirodzene v nespojenej forme, nevyžadujú antikoróznu ochranu. Patrí medzi ne zlato alebo platina. Metódy ochrany proti korózii:

• odstránenie faktorov zodpovedných za koróziu z prostredia, napríklad odstránenie vlhkosti, použitie iónomeničov na odstránenie solí rozpustených vo vode, neutralizácia kyslých látok;
• používanie látok, ktoré spomaľujú koróziu (inhibítory);
• zmena elektrického potenciálu kovu;
• pomocou ochranných náterov. Kov môže byť pokrytý iným kovom, ktorý je vzácnejší (izolačný náter) alebo menej vzácny (tieniaci náter) ako ten, ktorý je chránený;
• použitie neorganických povlakov, napr. sklovitých emailov, chromátových povlakov;
• použitím organických povlakov, napr. polymérnych materiálov alebo vrchných náterových farieb.

Nátery sú obľúbenou antikoróznou ochranou. Aplikujú sa ponorením predmetu do roztaveného kovu ( poťahovanie ponorom ) alebo sa odoberajú z vodného roztoku elektrolytu pomocou elektrolytického elektrolytického poťahovania . Menej populárnou metódou je striekanie kovu , ktoré sa vykonáva striekacou pištoľou. Najobľúbenejším ochranným kovom je zinok . Používa sa najmä ako povlak na oceľ alebo liatinu. Zinkový povlak vykazuje dobré ochranné vlastnosti napriek svojej nižšej termodynamickej stabilite v porovnaní so železom. Avšak pri ochrane kovového predmetu pred degradáciou môže samotný zinok pri vystavení vlhkosti korodovať. Trvanlivosť zinkového povlaku závisí nielen od jeho hrúbky, ale aj od podmienok prostredia, v ktorých sa predmet používa. Podľa spôsobu aplikácie galvanicky alebo žiarovo zinkujeme

Ekonomické účinky korózie v celosvetovom meradle

Korózia je celosvetový problém. Neustále evidujeme zranenia a úmrtia, ekonomické straty a negatívne vplyvy na životné prostredie spôsobené koróziou materiálov. Korózia môže viesť k vážnym poruchám tlakových nádrží, komponentov lietadiel a trakčných zariadení. Ako uvádza Mohmmad A. Jafar Mazumder vo svojom článku s názvom Globálny vplyv korózie: výskyt, náklady a zmiernenie (2020) , typické náklady na údržbu problémov súvisiacich s koróziou v konkrétnej krajine sa pohybujú od 1 do 5 %jej hrubého národného produktu. V roku 2013 NACE International vykonala globálnu štúdiu o ekonomickom dopade korózie. Jeho cieľom bolo okrem iného ukázať, aké dôležité je integrovať antikoróznu techniku so systémami riadenia. Podľa zverejnenej správy sa náklady na koróziu odhadujú na 2,5 bilióna dolárov, čo je 3,4 %globálneho HDP, čo znamená, že každý rok musia krajiny na celom svete vyčleniť značné sumy na boj proti korózii. 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