Korrosjon er en prosess der jern brytes ned av tilstedeværelsen av forskjellige oksidasjonsmidler i miljøet. Korrosjon tar mange former og kan ha mange årsaker. Et vanlig eksempel er rustprosessen, der jern oksiderer i nærvær av fuktighet. Korrosjon er et alvorlig problem for produsenter av bygninger, båter, fly, biler og andre metallprodukter. Når jern for eksempel brukes som en del av en bro, er jernets strukturelle integritet, som kan bli skadet av korrosjon, avgjørende for sikkerheten til de som bruker broen. Se trinn 1 nedenfor for å lære hvordan du beskytter jern mot trusselen om korrosjon og hvordan du reduserer korrosjon.
Steg
Metode 1 av 3: Forstå vanlige typer jernkorrosjon
Fordi så mange forskjellige typer jern brukes i dag, må byggere og produsenter beskytte seg mot mange typer korrosjon. Hvert jern har unike elektrokjemiske egenskaper som bestemmer hvilken type korrosjon (hvis noen) det er utsatt for. Tabellen nedenfor beskriver noen vanlige jern og typer korrosjon de kan gjennomgå.
| Jern | Sårbarhet ved jernkorrosjon | Generelle forebyggingsteknikker | Galvanisk aktivitet* |
|---|---|---|---|
| Rustfritt stål (passiv) | Ensartet angrep, galvanisk, perforert, sprukket (alt hovedsakelig i sjøvann) | Rengjøring, beskyttende belegg eller tetning | Lav (innledende former for korrosjon danner et beskyttende oksidasjonslag) |
| Jern | Uniform angrep, galvanisk, sprekk | Rengjøring, beskyttende belegg eller tetning, galvanisering, rustbeskyttelse | Høy |
| Messing | Uniform angrep, avsinking, stress | Rengjøring, beskyttende belegg eller tetning (vanligvis olje eller lakk), tilsetning av bly, aluminium eller arsen til legeringer | For tiden |
| Aluminium | Galvanisk, hull, sprekker | Rengjøring, beskyttende belegg eller tetning, anode, galvanisering, katodisk beskyttelse, elektrisk isolasjon | Høy (innledende korrosjon danner et motstandsdyktig oksidasjonslag) |
| Kobber | Galvanisk, hull, estetisk flekk | Rengjøring, beskyttende belegg eller forsegling, tilsetning av nikkel til metallegeringer (spesielt for saltlake) | Lav (innledende korrosjon danner en beholdende patina) |
*Vær oppmerksom på at kolonnen "Galvanisk aktivitet" refererer til den relaterte kjemiske aktiviteten til jern som beskrevet i den galvaniske tabellen til referansekilden. I denne tabell, "jo høyere galvanisk aktivitet av jern, jo raskere vil det gjennomgå galvanisk korrosjon når det kombineres med mindre aktivt jern."
Trinn 1. Forhindre jevn angrepskorrosjon ved å beskytte jernoverflaten
Uniform angrepskorrosjon (noen ganger forkortet til "ensartet" korrosjon) er en type korrosjon som oppstår følgelig på en jevn måte over utsatte metalloverflater. I denne typen korrosjon angripes hele overflaten av jernet av korrosjon, og korrosjonen fortsetter dermed med en jevn hastighet. For eksempel, hvis et ubeskyttet metalltak regelmessig utsettes for regn, vil hele takets overflate være i kontakt med den samme mengden vann og dermed korrodere med en jevn hastighet. Den enkleste måten å beskytte mot ensartet angrep er vanligvis å plassere en beskyttende barriere mellom bæret og det etsende middelet. Dette kan være en rekke ting - maling, oljetetninger, "eller" en elektrokjemisk løsning, for eksempel et galvaniserende sinkbelegg.
I underjordiske eller nedsenket situasjoner er et katodisk skjold også et godt alternativ
Trinn 2. Forhindre galvanisk korrosjon ved å kutte strømmen av ioner fra et jern til et annet
En viktig form for korrosjon som kan oppstå uansett jernets fysiske styrke er galvanisk korrosjon. Galvanisk korrosjon oppstår når to jern med forskjellige elektrodepotensialer kommer i kontakt med tilstedeværelsen av en elektrolytt (for eksempel saltvann) som skaper en elektrisk ledningsbane mellom dem. Når dette skjer, flyter jernioner fra det mer aktive jernet til det mindre aktive jernet, noe som får det mer aktive jernet til å korrodere raskere og det mindre aktive jernet til å tære saktere. Rent praktisk betyr dette at korrosjon vil utvikle seg på det mer aktive jernet ved kontaktpunktet mellom de to jernene.
- Enhver beskyttelsesmetode som forhindrer strøm av ioner mellom jernene kan stoppe galvanisk korrosjon. Å gi jernet et beskyttende lag kan bidra til å forhindre at elektrolytter fra omgivelsene skaper en elektrisk ledningsbane mellom de to jernene, som elektrokjemiske skjermingsprosesser som galvanisering og anode også fungerer godt. Du kan også forhindre galvanisk korrosjon av elektrisk isolerende områder av jern i kontakt.
- I tillegg kan bruk av katodisk eller anodebeskyttelse beskytte det viktige jernet mot galvanisk korrosjon. Se nedenfor for mer informasjon.
Trinn 3. Forhindre gropkorrosjon ved å beskytte jernoverflaten, unngå kloridkilder i miljøet og unngå hakk og riper
Pitting er en form for korrosjon som finner sted i mikroskopisk skala, men kan ha store konsekvenser. Hull er en stor bekymring for jern som har sin korrosjonsbestandighet fra et tynt lag med passiv forbindelse på overflaten, siden denne formen for korrosjon kan føre til strukturell svikt i situasjoner der et beskyttende belegg normalt ville forhindre det. Hull oppstår der et lite stykke jern mister sitt passive beskyttende lag. Når dette skjer, oppstår galvanisk korrosjon i mikroskopisk skala, noe som fører til dannelse av små hull i jernet. I dette hullet blir miljøet høyt i syre, noe som fremskynder prosessen. Hull forhindres vanligvis ved å legge et beskyttende lag på metalloverflaten og/eller bruke katodisk beskyttelse.
Eksponering for et miljø med høyt klorid (for eksempel saltvann) kan fremskynde perforeringsprosessen
Trinn 4. Forhindre sprekkdannelse ved å minimere trange mellomrom i objektutformingen
Sprekkkorrosjon forekommer i metallgjenstandsrom der tilgangen til væsken rundt (luft eller væske) er svært dårlig - for eksempel under bolter, under skiver, under braketter eller mellom hengsleledd. Sprekkekorrosjon oppstår der gapet mellom metalloverflatene er stort nok til at væske kan komme inn, men er smalt nok til at væsken er vanskelig å unnslippe og blir stillestående. Miljøet i dette lille rommet blir etsende og jernet begynner å tære i en prosess som ligner sprekkkorrosjon. Forebygging av korrosjon er generelt et designproblem. Ved å minimere tilstedeværelsen av smale hull i konstruksjonen av metallgjenstander gjennom å dekke disse hullene eller gi sirkulasjon, er det mulig å minimere sprekkkorrosjon.
Sprekkkorrosjon er en spesiell bekymring ved håndtering av jern som aluminium som har et passivt ytre beskyttelseslag, ettersom sprekkkorrosjon kan bidra til nedbrytning av dette belegget
Trinn 5. Forhindre spenningskorrosjon ved kun å bruke sikre laster og/eller gløding
Spenningskorrosjon (SCC) er en form for korrosjonsrelatert konstruksjonssvikt som er bekymret for ingeniører som designer bygningsstrukturer som støtter kritiske belastninger. Med forekomsten av SCC danner jernet som støtter lasten sprekker og brudd under lastgrensen - i alvorlige tilfeller, i mindre grad. I nærvær av etsende ioner spres mikroskopiske bittesmå sprekker i jernet forårsaket av strekkbelastningen til de tunge ladningene når de etsende ionene når spissen av sprekken. Dette fører til at sprekken langsomt forstørres og kan føre til strukturell svikt. SCC er spesielt farlig fordi det kan oppstå selv i nærvær av materialer som generelt er mindre etsende for jern. Dette betyr at denne skadelige korrosjonen oppstår mens resten av jernoverflaten virker upåvirket.
- Å forhindre SCC er delvis et designproblem. For eksempel kan det å forhindre SCC velge materialer som er SCC -resistente i miljøet der jernet vil fungere og sikre at jernmaterialet blir skikkelig stresstestet. I tillegg kan prosessen med å styrke jernet fjerne restspenning fra designet.
- SCC har vært kjent for å bli forverret av høye temperaturer og tilstedeværelsen av oppløste kloridholdige væsker.
Metode 2 av 3: Forhindre korrosjon med hjemmeløsninger
Trinn 1. Mal jernoverflaten
Muligens er den vanligste og rimeligste metoden for å beskytte jern mot korrosjon å ganske enkelt dekke det med et malingsstrøk. Korrosjonsprosessen involverer fuktighet og oksidasjonsmidler som interagerer med jernoverflaten. På den måten, hvis jernet er belagt med en beskyttende malingsbarriere, kan verken fuktighet eller oksidasjonsmidler komme i kontakt med selve jernet, og korrosjon oppstår ikke.
- Imidlertid er malingen i seg selv utsatt for nedbrytning. Mal på nytt når noe er fliset, slitt eller skadet. Hvis malingen brytes ned slik at strykejernet blir utsatt, må du undersøke om det er korrosjon eller skade på det utsatte jernet.
-
Det er mange metoder for å male metalloverflater. Metallarbeidere bruker ofte flere av disse metodene for å sikre at alle metallgjenstander får et grundig belegg. Nedenfor er noen eksempler på metoder med kommentarer til bruken:
- Pensel - brukes for vanskelig tilgjengelige områder.
- Rulle - brukes til å dekke store mellomrom. Billig og enkelt.
- Luftspray - brukes til å dekke store mellomrom. Raskere, men ikke så lett som en rull (sløsing med maling).
- Airless spray/elektrostatisk airless spray - brukes til å dekke store områder. Rask og tillater varierende grad av tykk/tynn konsistens. Ikke så sløsing som vanlig sprayvann. Utstyret er ganske dyrt.
Trinn 2. Bruk marin maling for vann som er utsatt for jern
Metallgjenstander som regelmessig (eller konstant) kommer i kontakt med vann, for eksempel båter, krever spesiell maling for å beskytte mot høy sannsynlighet for korrosjon. I denne situasjonen er "normal" korrosjon i form av rusting ikke den eneste bekymringen (selv om den er ganske stor), ettersom marint liv (fjellet, etc.) kan vokse på ubeskyttet jern som kan være en kilde til slitasje og ekstra korrosjon. For å beskytte metallgjenstander som båter og andre, må du bruke en epoxy marinemaling av høy kvalitet. Denne typen maling beskytter ikke bare jernet mot fuktighet, men forhindrer også vekst av marint liv på overflaten.
Trinn 3. Påfør beskyttende smøring på bevegelige metalldeler
For flate og statiske metalloverflater gjør maling en utmerket jobb med å holde fuktigheten borte og forhindre korrosjon uten å påvirke bruken av jernet. Imidlertid er maling vanligvis ikke egnet for å flytte metalldeler. For eksempel, hvis du maler på et dørhengsel, når malingen tørker, vil den holde hengslet og blokkere bevegelsen. Hvis du tvinger døren til å åpne, vil malingen sprekke, slik at det blir plass til fuktighet for å nå jernet. Et bedre valg for jernholdige deler som hengsler, ledd, sjakter og så videre er en egnet vannuoppløselig smøring. Dette grundige smøremiddelet vil avvise fuktighet og samtidig sikre jevn og enkel bevegelse av metalldelene dine.
Fordi smøremidler ikke tørker på plass som maling, kan de brytes ned over tid og krever regelmessig gjenbruk. Påfør smøring jevnlig på metalldeler for å sikre at de forblir effektive som en beskyttende tetning
Trinn 4. Rengjør metalloverflaten grundig før du maler eller smører
Enten du bruker vanlig maling, marinemaling eller beskyttende smøring/tetning, bør du kontrollere at strykejernet er rent og tørt før du starter påføringsprosessen. Sørg for at strykejernet er fritt for eksisterende smuss, fett, sveiserester eller korrosjon, da dette kan kaste bort innsats ved å bidra til korrosjon i fremtiden.
- Jord, olje og annet rusk kan forstyrre maling og smøring ved å forhindre at malingen eller smøremidlet fester seg direkte til metalloverflaten. For eksempel, hvis du maler på et stålplate med et skrap av jern på toppen, vil malingen tørke på toppen av slipingen og etterlate tom plass i jernet under. Hvis og når sliperen faller. Den eksponerte delen vil være utsatt for korrosjon.
- Hvis du maler eller smører en jernoverflate med eksisterende korrosjon, bør målet ditt være å gjøre overflaten så glatt og normal som mulig for å sikre best mulig tetningsheft til jernet. Bruk en stålbørste, sandpapir og/eller kjemisk rustfjerner for å fjerne så mye korrosjon som mulig.
Trinn 5. Hold ubeskyttede jernprodukter borte fra fuktighet
Som nevnt ovenfor forverres de fleste former for korrosjon av fuktighet. Hvis du ikke klarer å påføre et beskyttende lag med maling eller tetning på strykejernet ditt, bør du være forsiktig med å sørge for at det ikke utsettes for fuktighet. Å gjøre en innsats for å holde ubeskyttede jernverktøy tørre kan øke nytten og forlenge deres effektive levetid. Hvis strykejernet ditt er utsatt for vann eller fuktighet, må du rengjøre og tørke det umiddelbart etter bruk for å forhindre at korrosjon starter.
I tillegg til å overvåke eksponering for fuktighet under bruk, må du lagre metallgjenstander innendørs, på et rent og tørt sted. For store gjenstander som ikke får plass i et skap eller et skap, dekk elementet med en klut. Dette bidrar til å avvise fuktighet fra luften og forhindrer støv fra å samle seg på overflaten
Trinn 6. Pass på at metalloverflaten er så ren som mulig
Etter hver bruk av en metallgjenstand, uansett om metallet er malt eller ikke, må du rengjøre den funksjonelle overflaten og fjerne smuss, fett eller støv. Akkumulering av smuss på metalloverflaten kan bidra til slitasje på jernet og/eller dets beskyttende belegg, noe som kan føre til korrosjon over tid.
Metode 3 av 3: Forhindre korrosjon med avanserte elektrokjemiske løsninger
Trinn 1. Bruk galvaniseringsprosessen
Galvanisert jern er jern som er belagt med et tynt lag sink for å beskytte det mot korrosjon. Sink er mer kjemisk aktivt enn det underliggende jernet, så det oksiderer når det utsettes for luft. Når sinklaget er oksidert, danner det et beskyttende lag som forhindrer ytterligere korrosjon av det underliggende jernet. Den vanligste typen galvanisering i dag er en prosess som kalles varmgalvanisering, der et stykke jern (vanligvis stål) senkes i varmt smeltet sink for å oppnå et jevnt belegg.
-
Denne prosessen innebærer håndtering av industrikjemikalier, hvorav noen er farlige ved romtemperatur, ved svært høye temperaturer og ikke bør prøves av andre enn en utdannet fagmann. Nedenfor er de grunnleggende trinnene i varmgalvaniseringsprosessen for stål:
- Stålet rengjøres med en varm løsning for å fjerne smuss, olje, maling, etc., og skylles deretter grundig.
- Stål er nedsenket i syre for å fjerne mølleskala, og skylles deretter.
- Et materiale som kalles “flux” påføres stålet og får tørke. Dette hjelper det siste sinklaget med å feste seg til stålet.
- Stålet senkes i varm sink og får lov til å nå sinktemperaturen.
- Stålet avkjøles i en "kjøletank" fylt med vann.
Trinn 2. Bruk offeranoden
En måte å beskytte jernholdige gjenstander mot korrosjon på er å feste et lite, reaktivt metall kalt en "offeranode" elektrisk. På grunn av det elektrokjemiske forholdet mellom det større jernlegemet og det lille reaktive legemet (som beskrives kort nedenfor), vil bare det lille og reaktive jernet gjennomgå korrosjon, slik at det store og viktige jernet blir intakt. Når offeranoden tærer helt, må den byttes ut, ellers vil det større jernet korrodere. Denne metoden for korrosjonsbeskyttelse brukes vanligvis for nedgravde strukturer som underjordiske lagertanker eller gjenstander som er i konstant kontakt med vann, for eksempel båter.
- Offeranoden er laget av flere forskjellige typer reaktivt jern. Sink, aluminium og magnesium er de tre vanligste jernene som brukes til dette formålet. På grunn av de kjemiske egenskapene til disse materialene, brukes sink og aluminium ofte til jernholdige materialer i saltvann, mens magnesium er mer egnet for ferskvannsformål.
- Offeranoder kan brukes på grunn av den kjemiske prosessen med korrosjon i seg selv. Når et jernobjekt korroderer, dannes naturlig områder som er kjemisk lik anoden og katoden i en elektrokjemisk celle. Elektroner strømmer fra anoden ved jernoverflaten til den omkringliggende elektrolytten. Fordi offeranoden er veldig reaktiv sammenlignet med jernet som beskyttes, blir selve objektet svært katodisk ved sammenligning, og dermed strømmer elektroner ut av offeranoden, noe som får det til å korrodere, men ikke resten av jernet.
Trinn 3. Bruk "imponert strøm"
Siden den elektrokjemiske prosessen bak korrosjon av jern innebærer strøm av elektrisitet i form av elektroner som strømmer ut av jernet, er det mulig å bruke en ekstern elektrisk strømkilde for å kontrollere den etsende strømmen og forhindre korrosjon. Denne prosessen (kalt "imponert strøm") er en kontinuerlig negativ jernladning på det beskyttede jernet. Denne ladningen overvelder strømmen og får elektroner til å strømme ut av jernet, og forhindrer korrosjon. Denne typen beskyttelse brukes vanligvis for nedgravde jernkonstruksjoner som lagertanker og rør.
- Vær oppmerksom på at typen elektrisk strøm som brukes for beskyttede systemer for imponert strøm vanligvis er likestrøm (DC).
- Vanligvis genereres en imponert strøm som forhindrer korrosjon ved å begrave to jernanoder i bakken nær en beskyttet metallgjenstand. Elektrisk strøm sendes gjennom isolasjonstråden ved anoden, som deretter renner gjennom bakken og inn i metallgjenstanden. Elektrisitet strømmer gjennom jernobjekter og går deretter tilbake til strømkilden (generatorer, likerettere osv.) Gjennom isolerende ledninger.
Trinn 4. Bruk anodisering
Anodisering er et spesielt overflatebeskyttende lag som brukes til å beskytte jern mot korrosjon. Hvis du noen gang har sett en lyse jernkarabiner, har du sett en farget anodisert jernoverflate. I stedet for å involvere fysisk påføring av et beskyttende belegg, for eksempel maling, bruker anodisering en elektrisk strøm for å gi jernet et beskyttende lag som forhindrer nesten alle former for korrosjon.
- Den kjemiske prosessen bak anodisering innebærer det faktum at mange jern, for eksempel aluminium, naturlig danner kjemiske produkter som kalles oksider når de kommer i kontakt med oksygen i luften. Dette resulterer i at jernet normalt har et tynt ytre oksydlag som beskytter (i varierende grad, avhengig av jernet) mot ytterligere korrosjon. Den elektriske strømmen som brukes i anodiseringsprosessen skaper vanligvis en tykkere oppbygning av dette oksydet på jernets overflate enn vanlig, og gir god beskyttelse mot korrosjon.
-
Det er flere forskjellige måter å donere jern på. Nedenfor er de grunnleggende trinnene i en av anodiseringsprosessene. Se Hvordan anodisere aluminium for mer informasjon.
- Aluminium rengjøres og avoljes.
- Urenheter på aluminiumsoverflaten fjernes med en de-smut-løsning.
- Aluminiumet plasseres i et syrebad med konstant strøm og temperatur (for eksempel 12 ampere/kvadratmeter og 70-72 grader F (21-22 grader C).
- Aluminium fjernes og skylles.
- Aluminium blir eventuelt introdusert i fargestoffet ved 38-60 grader C (100-140 grader F).
- Aluminium forsegles ved å senke det i kokende vann i 20-30 minutter.
Trinn 5. Bruk passivt jern
Som nevnt ovenfor danner noe jern naturlig et beskyttende oksydlag når det utsettes for luft. Noen jern danner dette oksydlaget så effektivt at det blir kjemisk inaktivt. Vi sier at jern er "passivt" med henvisning til en "passiv" prosess der det blir mindre reaktivt. Avhengig av bruken trenger ikke passive jerngjenstander ekstra beskyttelse for å gjøre dem korrosjonsbestandige.
-
Et velkjent eksempel på passivt jern er rustfritt stål. Rustfritt stål er en vanlig legering av stål og krom som motstår korrosjon under de fleste forhold uten å kreve beskyttelse. For de fleste daglig bruk er korrosjon vanligvis ikke et problem med rustfritt stål.
Imidlertid må det sies at rustfritt stål under visse forhold ikke er 100% korrosjonsbestandig - for eksempel i saltvann. På samme måte blir mange passive jern ikke-passive under ekstreme værforhold og er derfor ikke egnet for alle bruksområder
Tips
- Vær oppmerksom på korrosjon mellom granuler. Dette påvirker jernets evne til å bli støpt eller manipulert, og reduserer jernets samlede styrke.
- American Boat and Yacht Council anbefaler generelt å knytte båten. Aluminiums- og stålbåter bør imidlertid ikke festes for å forhindre at jernet tærer.
Advarsel
- La aldri korroderte metalldeler ligge i kjøretøyer eller båter. Graden av korrosjon varierer, men enhver korrosjon kan indikere alvorlig strukturell skade. For sikkerhet, bytt ut eller fjern alle tegn på jernkorrosjon.
- Når du bruker en offeranode, må du ikke male den. Det ville gjøre det umulig for elektroner å passere inn i omgivelsene og fjerne den korrosjonshindrende kraften.
