Procedee de Protejare A Suprafetelor Metalice Impotriva Coroziunii [PDF]

Zitiervorschau

PROCEDEE DE PROTEJARE A SUPRAFETELOR METALICE IMPOTRIVA COROZIUNII

Argument………………………………………….……………….……….pag.1 1. Coroziune. Generalităţi …………………………………………….….…..pag.5 2. Aplicarea acoperirilor protectoare…………………………….….…………pag.8 3. Protectia prin tratarea mediului agresiv………………………………….…pag.10 4. Metode electrochimice de protectie anticoroziva…………………………..pag.11 5. Alegerea rationala a tipului de constructie si a modului de exploatare a utilajelor……………………….……………………………………………pag.13 6. Norme de tehnica securităţii muncii…………………..……………………pag.15 7. Bibliografie………………………………………………………………….pag.16 8. Anexe……………………………………………………………….………pag.17

2

ARGUMENT

Industrializarea si activitatea industriala conduc pretutindeni in lume - deci si in tara noastra - la un mare consum de metale si aliaje. Este necesara o foarte atenta gospodarire atat in sensul direct de economisire a metalului la executie, cat si in sensul gasirii celor mai potrivite aliaje din punct de vedere al rezistentei la coroziune, in diverse conditii concrete de utilizare. Interesul pentru o atenta economisire a metalului este sporit si datorita situatiei generale a resurselor a materii prime pe plan mondial. In aceasta situatie, utilizarea celor mai potrivite aliaje, in conditii date, ca si in prevenirea distrugerii acestora, ca urmare a ceea ce numim coroziune, pot deveni surse importante de economisire a metalului. In cazul ideal, aceasta economisire s-ar cifra la 10% din consumul total de metale. Sunt multi factori care ar putea contribui la economisirea cel putin a unei parti din cele peste 10 procente de metal distruse anual prin coroziune. Printre acestia se situeaza si cunoasterea cat mai amanuntita a proceselor prin care se ajunge la distrugerea metalelor, in vederea stabilirii procedeelor de protectie.

3

1.COROZIUNE. GENERALITĂŢI

Procesul prin care un material sau aliaj este transformat de la starea sa metalica la cea combinata prin interactiunea cu mediul inconjurator poarta numele de coroziune. Coroziunea metalelor se poate clasifica dupa mecanismul procesului de distrugere si dupa aspectul exterior al distrugerii: coroziunea chimica si coroziunea electro chimica. Coroziunea este un proces de distrugere a materialelor metalice sub actiunea chimica sau electrochimica a mediului înconjurator sau a substantelor cu care acestea vin în contact. Procesele chimice si electrochimice se desfasoara la interfata metal-mediu agresiv, deci reactiile sunt eterogene. Spre deosebire de coroziune, eroziunea reprezinta un proces mecanic de distrugere a suprafetei metalelor. Deseori coroziunea si eroziunea actioneaza simultan asupra suprafetelor metalice. În cazurile când aceste fenomene actioneaza separat provoaca distrugeri cu aspect atât de asemanator încât adevarata cauza se stabileste în urma unui studiu amanuntit. Notiunea de rezistenta la coroziune se exprima adesea prin termeni echivalenti: stabilitate chimica, rezistenta anticoroziva, pasivitatea metalului (atunci când stare metalului în mediul dat nu se schimba o perioada îndelungata de timp). 1.1 METODE DE PROTECTIE ANTICOROZIVA Cunoasterea mecanismului proceselor de coroziune si a influentei diferitilor factori asupra vitezei lor a permis elaborarea unor metode eficiente de protectie anticoroziva. Protectia anticoroziva poate fi intreprinsa prin mai multe cai:

4

1.Prin actiunea asupra materialului.  alegerea rationala a materialului de construuctii.  tratamentul sau mecanic,termic sau chimic. 2.Prin acoperiri protectoare.  acoperiri metalice  acopriri nemetalice 3.Prin actiuniunea asupra mediului coroziv  variatia ph-ului agentului agresiv  indepartarea gazului care intensifica coroziunea  utilizarea in bibitorilor de coroziune 4.Prin actiunea asupra proceselor electro-chimice de coroziune  protecia catodica  protectia anodica 5.Prin alegerea rationala a tipului de constructie si a conditiilor de exploatare a instalatiilor Alegerea metalelor de protectie ce urmeaza sa fie aplicata se face tinad seama de eficienta maxima, pe baza unui studiu tehnico-economic, care are in vedere conditiile concrete de functionare a instalatiei si felul in care cheltuielile suplimentare pentru realizarea protectiei se reflecta in costul utilajului si al produsului finit. Solutia optima de protectie anticoroziva se stabileste inca din faza de proiectare a utilajelor, astfel incat pe durata lor de functionare sa se efectueze cele mai mici cheltuieli de intretinere si reparare. Trebuie sa se tina seama si de faptul ca o protectie rezistenta numai o perioada de timp dupa care trebuie revizuita sau inlocuita. Acoperirile protectoare cu metale, cu lacuri si cu vopsele se utilizeaza deosebit in conditiile coroziunii atmosferice.Costul depunerilor metalice este foarte ridicat in comparatie cu celelalte structuri de protectie. Astfel zincarea cea mai ieftina acoperire 5

cu metal este de cateva ori mai scumpa decat vopsirea. Protectiile mai scumpe si mai eficace se aplica la utilajele mai costisitoare. Procesele de coroziune sunt atat de complexe incat de multe ori se aplica sietemul protectiilor combinate, care desi la prima vedere este mai costisitor este preferabil unor solutii nestabilite. Astfel utilizarea placilor ceramice pe suport de polimeri, vopsirea suprafetelor fosfate, vopsirea corpului vapoarelor concomitent cu protejarea lor electro chimica reprezinta protectia mai eficienta in comparatie cu metodele singulare. Aplicarea protectiei anticorozive trebuie corect executata iar intretinerea ei consticios realizata pentru a se asigura eficacitatea metalului ales. 1.2. ACTIUNEA ASUPRA METALULUI PENTRU MARIREA REZISTENTEI LA COROZIUNE Metodele de combinare a coroziunii prin actiunea asupra materialului de costructie, au in vedere urmatoarele aspecte:  alegerea judicioasa a materialului, care sa prezinte o buna rezistenta la coroziunein conditile de functionalitate a utilajului;  prelucrarea suplimentara a materialului pentru a le micsora suscebilitatea la coroziune, prin reducerea activitatiior electrochimice.

Reducerea

activitatii catodice si anodice a materialului se face prin asigurarea unei structuri cat mai omogene, aplicand tratamente mecanice si termice . Activitatea anodica a materialului metalic se micsoreaza si prin marirea stablitatii termodinamice sau a tendintei spre pasivare, obtinuta prin aliere cu elemente care ii confera o buna rezistenta la mediul coroziv dat.

6

2. APLICAREA ACOPERIRILOR PROTECTOARE Proctectia suprafetelor metalice poate fi realizata prin depunerea unui strat metalic sau nemetalic, care sa constituie o bariera intre suprafete de protejat si mediul agresiv. Este o metoda larg utlizata in special pentru previnerea coroziunii atmosferice . In majoritatea cazurilor acoperirea cu straturi protectoare realizeaza si finisarea decorativaa pieselor si a suprafetelor. Dupa natura lor acoperirile de protectie se pot clasifica astfel:  straturi protectoare metalice  acoperiri de natura anorganica  straturi si pelicule organice Coroziunea chimica include acele procese in care o reactie chimica directa are loc intre metal si mediul sau, fara schimb de sarcini electrice. Exista trei tipuri de reactii de coroziune chimica:  metal/gaz  metal/oxygen  metal/lichid Coroziunea electrochimica include acele procese care inplica un transfer de sarcina la interfata metal mediu agresiv. Reactii de coroziune electrochimica pot fi clasificate in urmatoarele tipuri:  Reactii de coroziune cu zonele anodice si catodice  Reactii cu zone anodice si catodice separate  Reactii in care suprafata metalului este acoperit de un filem.

7

In procesele de coroziune uniforma sau generala, ariile anodice nu sunt separate de cele catodice. Atunci cand ariile diferite ale suprafetei metalice sunt predominate anodice sau catodice distrugerea coroziva este localizata (coroziunea locala).

2.1. PREGATIREA SUPRAFETEI PIESELOR METALICE PENTRU ACOPERIRE Inainte de aplicarea stratului proctector, suprafata metalica va fi prelucrata pentru a se asigura o buna aderenta intre acoperire si suport si un aspect placut decorative. Pregatirea piesei in vederea acoperirii cu un strat protector include prelucrarea mecanica degresarea si decaparea. Prelucrarea mecanica: Operatiile mecanice care se executa sunt: rectificarea, lustruirea si sablarea. Prin rectificare se indeparteaza stratul superficial cu ajutorul discurilor cu materiale abrazive, asigurandu-se o buna nivelare a suprafetei. Lustruirea urmareste finisarea superioara a suprafetei pieselor si reducerea la minim a inaltimi microneregularitatilor. Sablarea consta in trimiterea pe suprafata metalului a unui jet de nisip curat si uscat sau a alicelor de otel cu diametru mic, cu ajutorul aerului comprimat. Degresarea: Suprafata prelucrata pe cale mecanica este degresata pentru indepartarea materiei grase prin dizolvarea emulsionare. Decuparea: Piesele degresate se decapeaza in solutii acide sau uneori alkaline (in cazul pieselor de aluminiu ) in care are loc dizolvarea stratului fin de oxid ce s-a format pe

8

suprafata in timpului operatiei de degresare sau la depozitarea lor. Operatia poate fi efectuata chimic sau electrochimic

3. PROTECTIA PRIN TRATAREA MEDIULUI AGRESIV Influenta mediului agresiv asupra coroziuni este deosebit de complexa, deoarece multi factori pot interveni simultan, natura si concentratia reactivului ph-ului continutul in oxygen, temeratura, presiunea, viteza de scurgere a fluidului, impuritatile, prezenta razelor ultraviolete si gradul de umiditate. Tratarea mediului cu scopul de a micsora caracterul lui agresiv conduce in multe cazuri la o scadere considerate a vitezei de coroziune. Acest lucru se poate realiza intr-o serie de posibilitate tehnologice: modificarea ph ului, indepartarea gazelor care maresc viteza de coroziune, utlizarea inhibitorilor.

9

4. METODE ELECTROCHIMICE DE PROTECTIE ANTICOROZIVA 4.1 PROTECTIA ANODICA

Protectia electrochimica anodica si a materialelor impotriva coroziunii este o metoda comparativ mai noua si destul de specifica. Ea se bazeaza pe trecerea materialului din starea activa in starea pasiva de la o sursa exterioara de curent. Conditiile si eficacitatea protectiei anodice: La proctectia anodica de coroziune generala potentialul materialului trebuie mentinut in limitele domeniului pasiv. Alegerea corecta a intervalului potentialelor de protectie permite sa se protejeze metalul in multe cazuri nu numai de coroziune generala dar si de diferite tipuri de coroziune localizata. Caracteristicile de baza ale dependentei curent-potential care influenteaza considerabil asupra conditilor de exploatare si a eficacitatii protectiei anodice sunt: 

densitatea curentului de critic



potentialul critic de pasivare stabila



viteza de dizolvare in stare pasiva

Aceste caracteristici depind nu numai de natura metalului si aliajului dar si de proprietatile mediului agresiv.

10

4.2 PROTECTIA CATODICA CU SURSA EXTERIOARA DE CURENT Protectia catodica cu sursa exterioara de curent se realizeaza practic prin polarizarea catodica a instalatiei metalice de protejat de la o sursa de curent continuu cu ajutorul unui electrod auxiliar care are rolul de anod in circuitul de polarizare. Alegerea justa a conditiilor tehnologice de exploatare poate contribui la prelungirea duratei de functionare a utilajelor industriale. In general se recomanda sa se mentina conditii cat mai uniforme de lucru. In toate aceste cazuri una din masurile principale de protectie consta in schimbarea constructiei utilajului sau a conditiilor de exploatare in directia repartizarii uniforme a temperaturii , a concentratiei sau a aciditatii electrodului.

11

5. ALEGEREA RATIONALA A TIPULUI DE CONSTRUCTIE SI A MODULUI DE EXPLOATARE A UTLIAJELOR Tipul de constructie si modul de exploatare a utilajulor industriale influenteaza si viteza si localizarea coroziuni. Masurile anticorozive privitoare la constructia si exploatarea utilajelor sunt in stransa legatura cu factorii coroziuni care actioneaza in partea metalului lichidului sau a conditiilor fizico-chimice de exploatare. Trebuie observat ca aceiasi factori de coroziune pot exercita influente diferite asupra diferitelor metale cum si faptul ca in practica ei functioneaza rar in forma izolata; pe una si aceiasi portiune de suprafata se insumeaza de obicei influenta mai multor factori ceea ce poate sa duca la intensificarea puternica a coroziunii..

12

Norme de tehnica securitatii muncii la operatiile de protectie anticoroziva a suprafetelor metalice

o Muncitorii vor purta echipamentul de protectie adecvat activitatii pe care o executa: salopeta sau combinezon din bumbac, manusi, casca de protectie, antifoane, ochelari sau masca de protectie, etc. o La operatiile de curatare a suprafetelor metalice, cat si la operatiile de vopsire, se va avea in vedere ventilatia corespunzatoare, pentru eliminarea din zona de lucru a prafului, particulelor toxice sau a gazelor daunatoare sanatatii. o Zona de lucru va fi curatata in permanenta, se vor indeparta carpele sau alte materiale imbibate cu solventi, pentru eliminarea pericolul de izbucnire a unui incendiu. o Este obligatorie purtarea unei masti de praf si a ochelarilor la operatiile de sablare sau polizare pentru prevenirea inhalarii particulelor de praf sau de metal si pentru protejarea ochilor impotriva acestora. o Echipamentul electric va fi bine izolat si legat la pamant pentru a evita aparitia scanteilor. o Recipientele cu vopsea se vor depozita in camere speciale, ventilate, departe de zona de lucru. o Nu se vor folosi solventi pentru curatarea mainilor, existand pericolul absorbirii acestora prin piele. o Zona de lucru va fi delimitate si accesul in incinta va fi limitat numai personalului calificat, instruit din punct de vedere al protectiei muncii.

13

BIBLIOGRAFIE 1. Nicolae Popescu, Materiale pentru constructii de masini, manual pentru clasa a IX-a, licee industriale si şcoli profesionale, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1995 2. V. Raducu, P. Teodorescu – Cartea lacatusului, Editura Tehnica, Bucuresti, 1972 3. Bălăşoiu D. ş.a., Elemente de tehnologie generală, Editura EconomicăPreuniversitaria, Bucureşti, 2000 4. Teodora Badea – Electrochimie si coroziune, Editura Matrixrom, 2005 5. WEB site-uri: o www.corrosionlab.com o http://www.alu-info.dk/html/alulib/modul/A00169.htm o http://www.corrosion.com/ o http://www.corrosion-doctors.org/

14

ANEXE

15

COROZIUNE A METALULUI, LA MICROSCOP

BILĂ DE METAL CORODATĂ

16

PROTECŢIA ÎMPOTRIVA COROZIUNII

17

Coroziune de oboseala - fisuri

Coroziune pitting

Coroziune generala

Coroziune sub forma de striatii

18

Fig. 1 Imagine de la baza experimentală de la Miami – reprezentativă climat subtropical, pentru îmbătrânirea materialelor/produselor prin expunere liberă

19

Fig. 2 Imagine dintr-o bază experimentală de expunere a probelor pentru îmbătrânire „naturală” outdoor; sistem de îmbătrânire statică directă

Fig. 3 Imagine dintr-o bază experimentală de expunere a probelor pentru îmbătrânire „naturală” outdoor; sistem de îmbătrânire statică indirectă

20