Controlul coroziunii si expertizarea materialelor metalice

-curs 1-

S.l. dr. ing. Luisa Pilan

Cuprins Concepte de bază in coroziune. Definiţia şi clasificarea coroziunii. Cauzele coroziunii. Implicaţii economice şi importanţa prevenirii şi/sau reducerii coroziunii.

Forme ale coroziunii: mecanisme și recunoaștere. Medii și influenţa lor asupra proceselor de coroziune.

Termodinamica şi cinetica coroziunii. Diagrame de echilibru electrochimic. Metode electrochimice şi neelectrochimice de investigare a proceselor de coroziune. Determinarea parametrilor cinetici de coroziune.

Metode de protecţie anticorozivă. Inhibitori de coroziune. Filme pasive. Acoperiri organice şi anorganice de protecţie.

Protecţia anodică şi catodică pentru controlul coroziunii - avantaje şi limitări.

Coroziunea şi protecţia anticorozivă a unor metale şi aliaje în diferite medii. Selectia materialelor metalice rezistente la coroziune in diferite medii. Teste de coroziune si standarde.

Etapele expertizării unor incidente de coroziune în practica industrială. Prognozarea problemelor de coroziune. Metodologia de expertizare.

Concepte de bază in coroziune. Definiţia şi clasificarea coroziunii. Cauzele coroziunii.

• Definitia coroziunii Coroziunea metalelor reprezintă un proces de distrugere spontană a acestora în cursul interacţiei lor chimice, electrochimice şi biochimice cu mediul înconjurător. Coroziunea este un proces nedorit. Dizolvarea electrochimică a anozilor de cupru, de exemplu, în băile de rafinare a cuprului, nu poate fi considerată un proces de coroziune, pentru că este un procedeu necesar la purificarea cuprului. Dizolvarea electrochimică a unui anod din fier într-un electrolit oarecare, poate fi inclusă în categoria proceselor de coroziune, pentru că în acest caz ea este nedorită. Coroziunea cazanelor de fier în care se transportă acid sulfuric este considerată o distrugere corozivă, în timp ce dizolvarea fierului în acid sulfuric în scopul obţinerii sulfatului de fier pur, nu se consideră un proces de coroziune, deşi ambele procese se bazează pe acelaşi fenomen.

• Clasificarea coroziunii Coroziunea se produce în mai multe forme. Clasificarea este de obicei bazată pe unul din următorii factori:

a) Natura agentului coroziv: In funcţie de acest factor, coroziunea poate fi clasificata ca umedă şi uscată. Coroziunea umedă necesită prezenţa unui lichid sau a umezelii; în timp ce coroziunea uscată implică, de obicei reacţii cu gaze la temperaturi înalte.

b) Aspectul exterior al metalului corodat: Coroziunea este fie uniformă şi metalul se corodează cu aceeaşi viteză pe întreaga sa suprafaţă, fie este localizată, în care caz sunt afectate numai suprafeţe mici. O clasificare generală a formelor de coroziune după aspectul exterior al metalului este dată în schema următoare:

• Clasificarea coroziunii

c) Mecanismul coroziunii: implică coroziunea chimică, biochimică şi electrochimică

• Coroziunea chimică se referă la acele procese în care metalul în contact cu agenţii chimici, fie în mediu lichid, fie în mediu gazos, suferă reacţii chimice obişnuite. Ea ascultă de legile cineticii chimice, care guvernează reacţiile chimice eterogene şi nu este asociată cu generare de curent electric.

• Coroziunea biochimică sau biocoroziunea este determinată de activitatea diferitelor microorganisme, care folosesc metalul cu mediu de cultură şi se observă în sol, ape care stagnează etc. Coroziunea biochimică este însoţită de obicei de alte tipuri de coroziune .

• Cea mai importantă formă de coroziune este cea electrochimică. Ea apare când un metal se află într-un mediu cu conductibilitate electrolitică. Caracteristicile principale ale acestei forme de coroziune sunt date de trecerea sarcinilor electrice prin limita de fază metal-electrolit. De fapt, coroziunea electrochimică constă dintr-un proces redox care are loc la interfaţa metal/soluţie, cu transfer de electroni prin metal şi ioni prin soluţie.

Viteza şi natura coroziunii electrochimice sunt determinate în cea mai mare măsură de natura metalului şi a mediului.

In funcţie de viteza coroziunii într-un anumit mediu, metalele se clasifică în stabile şi instabile. De asemenea, în funcţie de viteza cu care un mediu dat corodează metalul, acesta este definit ca agresiv sau neagresiv.

Un caz particular al coroziunii electrochimice il constituie electrocoroziunea, determinată de o sursă externă de curent; ea distruge, graţie unor curenţi vagabonzi, anozi altfel insolubili, conducte ce transportă lichide electric conductoare, pereţii unor băi electrolitice şi structuri metalice subterane.

Viteza de coroziune variază între limite foarte largi:

- de exemplul viteza de dizolvare a unui metal nenobil, activ, într-un acid tare, este caracterizată prin densităţi de curent de ordinul 1Acm-2, ceea ce este apreciabil, pe când la atacul unui metal nobil viteza de coroziune este de ordinul mAcm-2 sau chiar µAcm-2.

- uneori produsul de reacţie în procesul de coroziune este un oxid compact, lipsit de porozitate şi aderent, care acoperă şi izolează metalul de mediul coroziv; are loc pasivarea metalului şi coroziunea continuă cu o viteză foarte mică (coroziune în stare pasivă).

O coroziune caracterizată prin densitate de curent icor < 1A cm-2 este practic lipsită de importanţă şi foarte greu sesizabilă!

• Cauzele coroziunii Faptul că cele mai multe metale se găsesc în natură sub formă de combinaţii, este dovada cea mai concludentă a tendinţei naturale a metalelor de a trece din starea metalică, caracterizată printr-un conţinut ridicat de energie, într-o stare cu un conţinut energetic redus. Descreşterea de energie produsă în urma acestei modificări este măsura tendinţei de reacţie a metalului cu mediul său şi este exprimată în termeni termodinamici prin variaţia entalpiei libere de reacţie G. G < 0: tendinţa de reacţie (fără a da nici un fel de informaţii asupra vitezei cu care ea se desfăşoară ), iar G > 0 arată imposibilitatea reacţiei în mediul considerat. In condiţii atmosferice, la pH=7, în prezenţa oxigenului, metale ca Au, Ir, Pt, Pd arată un G > 0 şi, deci, nereacţionabilitate. Aceste metale, cunoscute ca metale nobile, sunt singurele care se găsesc în natură în stare pur metalică. Toate celelalte metale posedă tendinţa de a forma compuşi şi deci, de a se coroda. Bazele coroziunii electrochimice au fost puse încă din 1830 de către August de la Rive, prin teoria elementelor locale de coroziune, conform căreia cauza coroziunii electrochimice este eterogenitatea chimică a suprafeţelor metalice, producătoare de cupluri galvanice de coroziune scurtcircuitate (sau pile locale). Cercetările ulterioare au adus dovezi cu privire la faptul că şi în cazul metalului perfect omogen (mercur şi amalgame), lipsit de orice fel de sursă de neuniformitate (indiferent care este natura acestora, fizică sau chimică), procesul de coroziune decurge de asemenea după un mecanism electrochimic. Deci, cauza coroziunii unui metal într-un mediu dat o constituie instabilitatea termodinamică a metalului respectiv în raport cu o formă oxidată a sa în acelaşi mediu.

Implicaţii economice şi importanţa prevenirii şi/sau reducerii coroziunii

• Pagubele provocate economiei de catre coroziune ating proportii uriase. Conform datelor existente, aproape o treime din productia mondiala de metal este scoasa din uz datorita coroziunii. Întrucât numai circa doua treimi din metalul corodat se recupereaza prin topire, înseamna ca circa 10% din productia mondiala se pierde definitiv ca urmare a actiunii de distrugere a coroziunii.

• Pagubele datorate coroziunii sunt adesea legate nu numai de pierderile de metal, ci si de scoaterea din functiune a unor instalatii întregi, pentru a caror prelucrare si montare se cheltuieste mai mult decât costul materialului din care sunt facute (ex: Daca pentru sinele de cale ferata costul materialului depaseste costul de fabricatie, pentru alte produse cum ar fi masinile, avioanele, aparatele de precizie etc., costul de fabricatie depaseste cu mult costul materialului).

• Controlul coroziunii este foarte important pentru că, nesupravegheata, poate deveni foarte costisitoare. Prin actiunea ei, aceasta poate duce la oprirea instalaţiilor, iar costurile de întreţinere şi reparaţii vor creşte. Uneori, insa, costurile preintampinarii totale, respectiv eliminarii coroziunii, pot fi foarte mari. De aceea, în urma unei analize atât economice cât şi a lucrarilor ce trebuiesc efectuate, se poate realiza un echilibru între impactul coroziunii şi cheltuielile pentru prevenirea acesteia. Prin prevenirea coroziunii s-a constatat că 25 % din cheltuielile anuale legate de coroziune pot fi eliminate. Cheltuielile anuale legate de coroziune reprezintă circa 16% din valoarea instalaţiilor şi echipamentelor. Se impune ca la proiectarea şi execuţia instalaţiilor şi echipamentelor, respectiv la modificările majore sau reparaţiile instalaţiilor existente trebuie să se ţină cont de aspectele legate de controlul coroziunii. Reducerea cheltuielilor inca din faza de proiectare se poate realiza prin alegerea materialelor rezistente la coroziune, aceste cheltuieli fiind mult mai mici decât acţiunile de înlăturare a cauzelor atunci când construcţia echipamentelor şi instalaţiilor s-a încheiat.

Implicatii economice

• Aproape toate tipurile de coroziune pot fi anticipate, observate, controlate. Coroziunea poate provoca defecte ascunse în afara celor cunoscute, cum ar fi:

- Distrugerea structurilor şi pierderile de materiale.

- Produsele de coroziune pot să contamineze alimentările cu apă sau combustibil cauzând atât probleme tehnice cât şi probleme legate de sănătatea oamenilor. În general, echipamentele sunt proiectate ca să reziste în condiţii medii, iar atunci când se folosesc într-un mediu coroziv este nevoie de protecţie suplimentară.

- Contaminarea mediului datorită scurgerilor de combustibil şi de materiale periculoase reprezintă o problemă importantă în legătură cu mediul. De obicei, cheltuielile făcute pentru eliminarea acestor materiale sunt mult mai mari decât cele asociate controlului coroziunii.

- Coroziunea poate avea un impact mare asupra funcţionării întreprinderilor deoarece poate cauza creşteri de emisii poluante. În unele cazuri, chiar produşii de coroziune sunt foarte periculoşi şi de aceea coroziunea trebuie controlată pentru a preveni poluarea mediului.

De asemenea, controlul coroziunii poate reduce cheltuielile cu manopera pentru inlaturarea efectelor coroziunii.

Calculul economic in controlul coroziunii • Fiecare proiect de inginerie coroziunii va avea un anumita structura de cheltuieli in timp. În calculele

economice de control al coroziunii, trebuie să fie făcut un compromis între două nevoi opuse, nevoia de precizie și nevoia de simplitate. De exemplu, costurile prezente sau costurile de investiţii pentru metode alternative de prevenire a coroziunii pot fi cunoscute cu un grad ridicat de certitudine. Dar, timpul de viata, costurile de întreţinere viitoare sau costurile de funcţionare pot fi doar estimate, cu un grad limitat de certitudine. Necesitatea de evaluare stricta a riscurilor ceruta de multe sisteme de inginerie moderne se poate adăuga, de asemenea, la complexitatea estimarii duratei de viaţă utile și a estimărilor de cost.

• Atunci când se analizează structura de cheltuieli în timp, trebuie să fie luate în considerare valoarea în timp a banilor. Acest concept implică faptul că banii au o valoare care variază în funcţie de momentul în care sunt primiti sau plătiti. Un împrumut primit "acum" trebuie să fie rambursat cu dobânzi în viitor. Următoarea relatie este o formulă generalizată între valoarea actuală și valoarea viitoare a fluxurilor de numerar: care prevede că valoarea prezentă (PV) a unui flux viitor de numerar (Fn), după perioada de timp (n) este egală cu valoarea viitoare (Cn) actualizate la zero, data de la o anumită rată a dobânzii (i).Valoarea lui n este, de obicei specificată în ani și i este rata anuală a dobânzii.

• Există mai multe tehnici de estimare a costurilor, care se bazează pe valoarea în timp a banilor, metode care variază considerabil în ceea ce privește aplicarea lor și complexitatea. NACE International susţine utilizarea metodei fluxurilor de numerar, care asigura calculul valorii prezente nete (PV). Factorii care trebuie să fie luati în considerare la calcularea valorii nete prezente includ:

• - costul iniţial - cea mai bună estimare a duratei de viaţă - durata tipica de oprire a instalatiei pentru reparaţii de urgenţă - costul lucrărilor de întreţinere planificate în timpul opririlor programate - efectul defectiunilor asupra funcţionării instalaţiei

Calculul economic in controlul coroziunii • Verink a dezvoltat o ecuaţie generalizată, care este special conceputa pentru problemele de calcul economic in

controlul coroziunii. Această ecuaţie ia în considerare influenţa impozitelor, amortizarea în linie dreaptă, cheltuielile de exploatare si valoarea de recuperare în calculul valorii prezente și costurilor anuale. Folosind această ecuaţie, o problemă de calcul economic poate fi rezolvată doar prin introducerea datelor cunoscute în ecuaţie.

•Primul termen, - P, reprezintă cheltuiala proiectului iniţial, la momentul zero. Fiind o cheltuială, acesteia i se atribuie o valoare negativă. Nu este nevoie de a traduce aceasta valoare la o valoare viitoare, în timp, deoarece abordarea PW actualizeaza toate valorile monetare la momentul prezent. •Al doilea termen, [t(P-S)/n](P/A, i%, n), descrie deprecierea unui sistem. Partea între paranteze patrate exprimă valoarea anuală a creditului fiscal permis prin această metodă de amortizare liniară. Partea din paranteze rotunde traduce costurile prezente la costuri anuale. •Al treilea termen, -(1-t) (X) (P/A, i%, n) al ecuaţiei generalizate este format din doi termeni. Unul este (X) (P/A, i%, n), care reprezintă costul elementelor considerate ca si cheltuieli, precum costul de întreţinere, asigurări sau costurile de inhibitori de coroziune. Deoarece acest termen implică cheltuieli de bani, de asemenea, are semn negativ. A doua parte, t(X) (P/A, i%, n) corespunde creditului fiscal asociat cu aceastei cheltuieli și pentru că reprezintă o economie, acesta este asociat cu un semn pozitiv. •Al patrulea termen, S(P/A, i%, n), traduce valoarea valorificata in viitor la valoarea actuală. Acesta este un eveniment care are loc mai degrabă o singură dată, decât la un anumit interval. Multe dintre măsurile de coroziune, cum ar fi de acoperire și alte măsuri de întreţinere repetitive, nu au nici o valoare de valorificare finala, caz în care acest termen este zero.

A: cheltuieli anuale F: cheltuieli viitoare i%: rata dobânzii n: numărul de ani PW: valoarea in prezent P: costul sistemului la momentul 0 S: valoarea recuperata in urma valorificarii T: rata de impozitare exprimata in procente X: cheltuieli de exploatare

Calculul economic

Valoarea prezenta neta (PW) poate fi convertita la costul anual echivalent (A) folosind următoarea formulă:

Functia de recuperare, sau cum se calculeaza P daca se cunoaste A, se poate calcula cu urmatoarea formula:

Exemplul 1 In urma unei rearanjari a unei instalatii industriale, s-a constatat necesitatea adaugarii unui nou schimbător de căldură. Din cauza coroziunii, durata de viaţa a unui schimbător de căldură din oţel carbon este de 5 ani. Costul de instalare este de 9500$. O alternativă la acest schimbător de căldură o reprezinta o unitate fabricata din oţel inoxidabil de tip AISI 316, cu un cost de instalare de 26.500$ și o durată de viaţă estimată de 15 ani, care urmează să fie amortizată în 11 ani. Rata minimă a dobânzii acceptate este de 10%, rata de impozitare este 48%, iar metoda de amortizare este liniara. Determinaţi care unitate ar fi mai economica pe baza costurilor anuale.

A: cheltuieli anuale F: cheltuieli viitoare i%: rata dobânzii n: numărul de ani PW: valoarea in prezent P: costul sistemului la momentul 0 S: valoarea recuperata in urma valorificarii t: rata de impozitare exprimata in procente X: cheltuieli de exploatare

Exemplul 1

Exemplul 2

In cazul in care schimbatorul de caldura din otel carbon prezentat in Exemplul 1 va necesita costuri de protectie suplimentare de 3000 $ pentru mentenanta anuala prin vopsiri, utilizarea de inhibitori, etc. Determinati daca alegerea stabilita prin Exemplul 1 ar fi modificata.

• Importanta alegerii unui anumit material metalic pentru constructia a diferite obiective

Faimoasa statuie a lui “Eros” din Piccadilly (Londra) construita in 1892 Examinarea si restaurarea statuii lui “Eros” a contribuit la o mai buna intelegere a modului in care aluminiul si aliajele sale reactioneaza intr-un mediu ostil, precum atmosfera foarte poluata existenta in Londra. Statuia (proiectata de Sir Alfred Gilbred) a fost turnata de catre turnatoria Broad & Son dintr-un aliaj de 98 % aluminiu. Are 2,4 m inaltime si cantareste 190 de kg. Testele realizate au aratat ca statuia este intr-o stare relativ buna, avand totusi nevoie de cateva reparatii nesemnificative in urma deteriorarilor cauzate de diferitii agenti poluanti din atmosfera. Acest lucru poate fi explicat de excelenta rezistenta la coroziune a aluminiului si aliajelor sale care formeaza o pelicula protectoare de oxid pe suprafata metalului imediat ce acesta este expus la aer. Gradul relativ inalt de puritate al aluminiului folosit pentru turnarea statuii “Eros” este considerat ca fiind principala cauza ce a conferit statuii abilitatea de a rezista coroziunii.

O copie a statuii, realizata dintr-un aliaj aluminiu-cupru-zinc folosit initial pentru motoarele avioanelor, situata in Sefton Park din Liverpool a suferit deteriorari severe din cauza coroziunii atmosferice. Aceasta confirma importanta deosebita a alegerii materialului de constructie pentru diferitele obiective sociale din zone geografice diferite.

• Statistica distributiei a diferitelor tipuri de coroziune pe plan mondial

http://www.nace.org/

• Moduri de identificare ale diferitelor forme de coroziune

Diferitele forme de coroziune reprezintă fenomene de coroziune clasificate în funcţie de aspectul lor. Paul Dillon a împărţit formele de bază a coroziunii în trei grupuri, în funcţie de ușurinţa lor de identificare. Cele trei categorii sunt: Grupa 1: ușor de identificat prin examinare vizuală obișnuită; Grupa 2: pot necesita mijloace suplimentare de examinare; Grupa 3: verificarea este de obicei necesară prin microscopie (optică, microscopie electronica, etc). Principalele forme de coroziune, sunt prezentate în figura, împreună cu categoriile respective de grup.

• Coroziunea uniforma: se refera la acel tip de distrugere in care procesul de coroziune are loc cu aceeasi viteza pe intreaga suprafata a metalului in contact cu mediul coroziv.

este cea mai comună formă de coroziune; întreaga suprafaţă a metalului este afectată de coroziune. Această formă de coroziune implică trecerea ionilor metalici în soluţie, în cazul mediilor lichide, sau acoperirea cu produşi de reacţie, în cazul gazelor.

Atacul uniform reprezintă cea mai mare distrugere de metal, sub aspectul tonajului; totuşi din punct de vedere tehnic această formă de coroziune nu este considerată periculoasă, deoarece durata de viaţă a echipamentului, poate fi estimată destul de exact pe baza testelor de laborator.

În multe cazuri, aceast tip de coroziune este inacceptabila numai din punct de vedere al aspectului. Defectarea sistemelor de acoperire de protecţie a diferite structuri duce, de multe ori, la această formă de coroziune. Mătuirea unei suprafeţe strălucitoare/lustruită sau oxidarea oţelului sunt exemple de coroziune de suprafaţă. Aliajele rezistente la coroziune si otelurile inoxidabile pot deveni terne sau oxidate în medii corozive. Coroziunea de suprafaţă poate indica o defectare a sistemului de acoperire de protecţie, cu toate acestea, materialul trebuie să fie examinat cu atenţie pentru a preveni un atac coroziv mai avansat. Dacă este permisă continuarea coroziunii de suprafaţă, aceasta poate continua cu alte forme mai grave de distrugere.

Stanga: cupoane de oţel corodate (ruginite) uniform pe toată suprafaţa după imersia în apă în prezenta oxigenului atmosferic; Dreapta: același lot de cupoane după imersia în apă dezaerata reţin aspectul lor metalic, fără coroziune vizibila). În mediul natural, oxigenul este cauza principală a coroziunii uniforme de otelurilor si altor metale și aliaje.

Viteza de coroziune uniforma poate fi calculata ca in exemplul urmator. Aceasta este exprimata, de regula, in mpy (mils per year, 1 mil = 1/1000 inch).

Exemplu: O bucata de otel cu dimensiunile 10 x 5 x 0.3 cm este imersata intr-o solutie de acid timp de o saptamana, si pierde 90 mg. Calculati viteza de coroziune in mpy. Se face presupunerea ca densitatea otelului este egala cu cea a fierului, de 7870 kg/m³.

viteza = 90 mgFe x 106 cm3 x 1 x (365 days) x 1 in x 1000 mil (109 cm2) 7870 · 106 mgFe (7 days) 1 year 2.54 cm 1 in = 2.15 mpy

Aria suprafetei = 2(10cmx 5cm) + 2(10cmx 0.3cm) + 2(5cm x 0.3cm) = 109 cm2

UNITATI DE MASURA pentru viteza de coroziune

mA cm-2 mm year-1 mpy g m-2 zi-1 mA cm-2 1 3.28 M/nd 129 M/nd 8.95 M/n mm year-1 0.306 nd/M 1 39.4 2.74 d mpy 0.00777 nd/M 0.0254 1 0.0694 d g m-2 day-1 0.112 n/M 0.365 /d 14.4 /d 1

Conversia între unităţile de masura cele mai comun utilizate în coroziune, și anume: curentul de coroziune (mA cm-2), pierderea de masa (g m-2 zi-1), precum și vitezele de penetrare (mm y-1 sau mpy):

mpy = milli-inch pe an n = numarul de electroni schimbati in reactia de coroziune M = masa atomica d = densitatea

1 mA cm-2 = (3.28 M/nd) mm y-1 = (129 M/nd) mpy = (8.95 M/n) g m-2 zi-1

1 mA cm-2 = 11.6 mm y-1 = 456 mpy = 249 g m-2 zi-1

mA cm-2 mm year-1 mpy g m-2 zi-1

mA cm-2 1 11.6 456 249 mm year-1 0.0863 1 39.4 21.6 mpy 0.00219 0.0254 1 0.547 g m-2 day-1 0.00401 0.0463 1.83 1

Daca metalul este otelul sau fierul (Fe), n =2, M = 55.85 g and d = 7.88 g cm-3

• Coroziunea in pitting (punctiformă) se manifestă când atacul se concentrează pe suprafeţe mici de 0.1-2 mm, metalul distrugându-se intens în adâncime şi, în cazuri limită, cauzând perforaţia peretelui metalic. Coroziunea in pitting este considerata a fi mai periculoasa decât coroziunea uniformă, pentru că este mult mai dificil pentru a fi detectata, prezice și preveni. Produsele de coroziune acoperă de cele mai multe ori la piturile. Un pit mic, îngust, cu pierderi globale minime de metal poate duce la distrugerea unui sistem întreg. Coroziunea in pitting poate presupune forme diferite, după cum e ilustrat în figura. Se pot produce pituri deschise (neacoperite), sau acoperite cu o membrana semipermeabila de produse de coroziune. În unele cazuri, acestea au pereţi plati, dezvăluind structura metalica, sau pot avea o formă complet neregulată. În afară de pierderea localizata in grosime, piturile de coroziune pot fi, de asemenea, dăunătoare, acţionând ca initiatori de tensiuni. Coroziunea in pitting poate sta la baza coroziunii prin uzura si a coroziunii fisurante sub tensiune.

Atac vertical

Atac eliptic

Atac intins si larg

Atac pe dedesubt

Atac orizontal

Atac la subsol

Pituri adevarate

Pituri laterale

Mecanism. Coroziunea în puncte poate aparea in orice metal, dar este cel mai des intalnita la metalele care formeaza straturi oxidice protectoare, atunci cand apar mici strapungeri ale acestuia sau puncte de coroziune. Aceste mici deschideri în suprafaţă pot pătrunde adânc în interiorul materialului metalic. Atât la oţelul inoxidabil cât şi la aliajele de aluminiu, metalele sunt acoperite de un film de oxizi care protejează materialul intr-o mulţime de medii corozive. În mediul marin, acest film cedează şi nu se autoreface. Acolo unde el cedează, vor apare zone anodice iar în jurul lor, zone catodice. De asemenea, zonele în care cedează filmul sunt mult mai mici decât suprafeţele totale, deci raportul suprafaţă anod/suprafaţă catod este nefavorabil. Exemple. Oţelurile inoxidabile, aliajele de aluminiu, aliajul Monel (Ni-Cu) şi unele aliaje de cupru sunt susceptibile la acest tip de coroziune în diferite medii. Mediile agresive, care pot provoca uşor o coroziune în puncte sunt, în general, soluţii de cloruri, bromuri sau hipocloriţi. Anionii agresivi pot stimula dezvoltarea coroziunii în puncte numai când concentraţia lor în soluţie este mai mare decât o anumită valoare critică,care depinde de natura metalului sau aliajului, de prelucrarea termică şi de starea suprafeţei. De asemenea, apariţia coroziunii în puncte este favorizată de cationii metalelor cu mai multe grade de oxidare, cum ar fi clorurile ferice, cuprice sau mercurice. În schimb, alte soluţii precum cele de hidroxizi, cromaţi, silicaţi, si în special azotaţi acţionează, din contra, ca inhibitori ai coroziunii în puncte. Prezentare. Acest tip de coroziune se prezintă sub forma unor găuri aparent provocate mecanic sau generate de către un microorganism. În multe cazuri, zonele înconjurătoare nu sunt afectate. Măsurători. La acest tip de coroziune se măsoară adâncimea găurilor. În unelecazuri se consideră cea mai mare adâncime, iar în altele se face o medie a celor mai adânci 10 găuri. În rezervoare sau recipiente de presiune, efectul acestui tip de coroziune poate fi mult mai grav decât indică pierderea de material.

• Stadii ale coroziunii in piting

• Deschiderea pitului

Initial, pitul se poate forma pe suprafaţa acoperită cu o peliculă de oxid pasiv ca urmare a următoarelor cauze:

Deteriorarea mecanică a filmului pasiv cauzata de zgârieturi. Reacţie anodică începe pe suprafaţa de metal expusă la electrolit. Suprafaţa pasivizata acţionează ca si catod.

Particulele unei a doua faze (incluziuni nemetalice, incluziuni intermetalice, particule metalice, microsegregare) apar pe suprafaţa metalică. Aceste particule precipitand de-a lungul limitelor dintre graunti pot funcţiona ca anozi locali cauzând coroziunea localizată galvanica și iniţierea de pituri.

Tensiunea localizata în forma dislocaţiilor in curs de initiere la suprafaţa pot deveni anozi și iniţia pituri.

Mediile neomogene pot dizolva filmul pasiv in anumite poziţii unde se pot forma pituri.

• Cresterea pitului.

În prezenţa ionilor clorură, piturile cresc printr-un

mecanism autocatalitic.

• Exemple de coroziune in pitting Coroziunea in pitting se intalneste la constructiile din aluminiu si aliajele sale, otelurile inoxidabile si alte metale acoperite cu filme pasive protectoare.

Exemplu de coroziune in pitting pentru echipamentul de foraj

coroziune pitting ale unor suprafete din otel inoxidabil in solutie de acid clorhidric

coroziune pitting a aluminiului langa Oceanul Atlantic

• Metale susceptibile la coroziunea in pitting Dintre toate metalele si aliajele, otelurile inoxidabile tind să fie cele mai susceptibile la coroziune in pitting. De exemplu, oţelurile inoxidabile tind să formeze pituri adânci în apa de mare sau medii care conţin concentraţii mai mari de clorura sau bromura. Lustruirea suprafaţei oţelului inoxidabil poate crește rezistenţa la coroziune pitting. Alierea pot avea un impact semnificativ asupra rezistenţei la coroziunea in pitting a oţelului inoxidabil. Efectele unele dintre elementele de aliere din oţelurile inoxidabile asupra rezistenţei la coroziune sunt prezentate in tabel:

Elementul Efectul asupra rezistentei la coroziune in pitting

Crom Creste

Nichel Creste

Molibden Creste

Siliciu Scade, cand este prezent si Mo

Titan si Niobiu Scade rezistenta in FeCl3, in alte medii nu are efect

Sulf si Seleniu Scade

Carbon Scade, in special conditii sensibilizate

Azot Creste

Oţelurile conventionale au o rezistenţă mai mare la coroziunea in pitting decât otelurilor inoxidabile, dar sunt totusi susceptibile la acest tip de coroziune, în special atunci când sunt neprotejate. Aluminiul, în medii care conţin cloruri și alama în apa contaminată sau poluată sunt, de obicei, sensibile la pitting. Titanul este puternic rezistent la coroziunea in pitting. Rezistenţa relativă la coroziunea in pitting a unor metale este prezentată în schema din dreapta.

• Coroziunea in crevase este o formă de coroziune extrem de răspândită şi prezintă asemănări foarte mari cu coroziunea în puncte şi de aceea este uneori considerată o variantă a acesteia. Apare adesea ca efect a prezenţei halogenurilor (mai ales a clorurilor) în mediu.

• Definiţie. Coroziunea în crevase (denumită şi pilă de concentraţie) reprezinta coroziunea metalica într-o îmbinare metal-metal, coroziunea la marginea unei îmbinări a două metale sau coroziunea unui punct de pe suprafaţa unui metal acoperit de un alt material.

• Mecanism. Acest tip de coroziune este generat de diferenţe de concentratie ale mediului aflat in contact cu un material care poate duce la activităţi electrochimice diferite. Coroziunea în crevase are la bază aerarea deficitară cu apariţia unei reacţii anodice în această zonă şi a uneia catodice pe suprafaţa liberă bine aerată, în acelaşi timp filmul de oxid pasivant dispărând în crevase. Vitezele pentru aceasta forma de coroziune depind de raportul dintre suprafeţele anodului şi catodului, la fel ca la coroziunea galvanică.

• Exemple. Majoritatea materialelor sunt susceptibile la acest tip de coroziune, chiar şi materialele foarte rezistente la coroziune pot fi afectate de acest tip de coroziune în anumite condiţii. In general, materialele care se pasiveaza au o mai mare susceptabilitate la coroziunea in crevase. Acestea includ aliajele din aluminiu si, in special, otelurile inoxidabile. Titanul este susceptibil la acest tip de coroziune în medii bogate în cloruri (clorurate) şi la temperaturi ridicate. Inconel – 625 (Inconel = austenitic nickel-chromium-based superalloys) este susceptibil la acest tip decoroziune dacă crevasele sunt inguste şi adânci.

• Prezentare. Acest tip de coroziune are de multe ori aspectul de coroziune în puncte.

• Măsurători. La fel ca şi la alte tipuri de coroziune localizată, măsurarea pierderilor în greutate nu poate fi folosită. Se determină diametrul de intrare şi adâncimea crevaselor .

• Coroziunea in crevase este o formă a coroziunii localizate care se dezvoltă atunci când materialul metalic se găseşte în contact cu mediul coroziv, iar accesibilitatea oxigenului este diferită de-a lungul piesei, formându-se astfel pile de concentraţie (pile de aerare diferenţială). Coroziunea apare tocmai în zonele în care accesul mediului coroziv este împiedicat, situaţie paradoxală, cu explicaţie electrochimică.

Reacţia catodică de reducere a oxigenului nu poate fi susţinută în zona crevasă, dându-i un caracter anodic în celula de concentrare. Acest dezechilibru anodic poate duce la crearea unor condiţii extrem de corozive ale micromediului în spaţiul îngust, care să ducă la dizolvarea în continuare a metalului. Formarea unui micromediu acid, împreună cu o concentraţie ridicată de ioni de clorură, este ilustrată în figura:

• Stadii ale coroziunii in crevase Coroziunea în crevase a materialelor pasivabile în mediu de cloruri prezintă trei faze ce pot fi distinse cu uşurinţă: 1. Perioada de incubaţie, în timpul căreia nici o daună aparentă nu se observă în interiorul sau în exteriorul crevasei. Această perioadă poate dura de la câteva ore la mai multe luni sau chiar ani. 2. Perioada de amorsare, în timpul căreia are loc o coroziune rapidă în interiorul zonei fisurate. 3. Perioada de propagare cauzează distrugerea materialului. Coroziunea se dezvoltă în interior, uneori aproape de intrarea în crevasă. Perioada de propagare este însoţită de o scăderea potenţialului de coroziune. Absenţa deteriorărilor în timpul perioadei de incubaţie şi declanşarea instantanee aunei coroziuni rapide, fac din coroziunea în crevase un fenomen atât periculos, cât şi dificil de prevenit pe baza examenelor periodice de structură.

• Perioada de incubaţie – în timpul acestei perioade, evoluţia continuă a mediului din crevasă are drept consecinţă o modificare progresivă a rezistenţei la coroziune a metalului în crevasă care se poate traduce prin unul sau mai multe dintre următoarele aspecte:

-atingerea potenţialului de străpungerea filmului pasiv;

-degradarea progresivă a pasivităţii;

-apariţia unui domeniu de activitate;

-dispariţia pasivităţii.

• Perioada de amorsare – amorsarea unei coroziuni rapide în crevasă se produce:

- prin declanşarea unei coroziuni localizate (în puncte) în crevasă: acesta este cazul anumitor aliaje din aluminiu şi a unor oţeluri inoxidabile relativ slab aliate;

- prin tranziţii activ-pasiv, ceea ce antrenează o depasivare generalizată a suprafeţelor: cazul aliajelor de titan şi cazul anumitor oţeluri inoxidabile înalt aliate cu crom, molibden şi azot şi foarte rezistente la coroziune în puncte.

• Perioada de propagare – după declanşarea coroziunii active în crevasă, procesele de modificare a mediului rămân practic aceleaşi, dar:

-curenţii anodici fiind mult mai mari, aceste procese sunt accelerate; -factorii limitanţi de cinetică se pot schimba: căderile omice devenind mai mari, de asemenea fluxul de difuzie, coroziunea poate modifica factorii geometrici, etc. În această etapă, pentru început are loc epuizarea locală a agentului oxidant. Dintre agenţii oxidanţi posibili menţionăm: oxigenul, cromaţii, acidul azotic etc. Acest proces în care are loc dispariţia locală a oxidanţilor, nu reprezintă singura cauză pentru dezvoltarea coroziunii în crevase, dar constituie etapa iniţială necesară acestui proces. În continuare în crevasă are loc o creştere rapidă a acidităţii şi a concentraţiei ionilor de clor. Epuizarea oxidanţilor, împreună cu procesele anodice care s-au produs în crevasă, conduc la formarea cationilor metalici şi a ionilor de hidrogen.

• Exemplu de coroziune in crevase

• Incidentul “Aloha” – pierderea unei portiuni mari din fuselajul superior al avionului in timpul zborului

• Exemplu de coroziune in crevase

• Fuselaj avion Cele trei tipuri de baza de imbinari prin suprapunere pentru fuselajul de aeronava :

În mod obisnuit, un anumit design de aeronava cuprinde doua sau mai multe tipuri de imbinari ale fuselajului. Fuselajele aeronavelor comerciale sunt in mod obisnuit construite din aliajul de aluminiu 2024 T3. Îmbinările prin suprapunere sunt nituite şi sigilate de către unii producători, în timp ce alţii folosesc o combinatie de nituire şi lipire cu adeziv. Coroziunea în crevasă este extrem de nedorită în cazul acestor îmbinări. Coroziunea la uzura in cazul accidentului aviatic Aloha nu a fost prevăzută, mai ales ca panourile suprapuse ale fuselajului au rămas strâns lipite.

• Exemplu de coroziune in crevase

• Procesele de coroziune pentru această geometrie și acumularea ulterioară a produselor voluminoase de coroziune în interiorul îmbinărilor conduce la asa-numitul fenomen de „pillowing”, o stare periculoasă în care suprafeţele suprapuse devin separate. Produsul de coroziune predominant identificat în articulaţiile de fuzelaj corodat este oxidul de aluminiu trihidrat, care are un volum de expansiune deosebit de ridicat în raport cu aluminiul, așa cum se poate vedea în figură. Acumularea de produse voluminoase de coroziune, de asemenea, duce la o creștere nedorită a solicitărilor în apropierea de gaurilor de fixare critice; astfel niturile se pot rupe din cauza solicitarillor ridicate la tracţiune rezultate ca urmare a fenomenului de „pillowing”.

• Alte exemple de coroziune in crevase

• Coroziune in crevasa ale unor suprafete metalice in mediu deschis (in atmosfera)

• Coroziune in crevasa ale unor suprafete din otel inoxidabil in diferite medii

• Coroziune in crevasa la avioane

• Coroziunea galvanica este definită ca fiind efectul de coroziune rezultant al contactului dintre două metale sau aliaje diferite imersate într-un mediu coroziv conductor. Pentru a se manifesta acest tip de coroziune trebuie îndeplinite minimum 3 condiţii: a) în sistem să existe minimum două specii metalice, electrochimic diferite; b) să existe un contact electric conductiv între cele două specii; c) să existe o porţiune conductivă care să asigure o mişcare a ionilor de metal din partea anodică spre partea catodică. În sistem se formează o celulă electrochimică, aliajul mai puţin nobil devine anod, iar materialul mai nobil formează catodul celulei. Cu cât diferenţa de potenţial dintre cele două materiale metalice este mai mare, cu atât va creşte viteza de coroziune a materialului mai puţin nobil. Atunci când un metal este introdus într-o soluţie electrolitică oarecare, se poate măsura potenţialul său liber de dizolvare cu ajutorul unui electrod de referinţă şi a unui milivoltmetru. În fiecare soluţie este deci posibil să stabilim o serie galvanică, acesta fiind un fel de a denumi clasamentul diferitelor metale şi aliaje în funcţie de potenţialul măsurat experimental . Descrierea cea mai simplă a mecanismului de cuplare se bazează pe noţiunea de potenţial mixt şi nu ţine seama de cele două reacţii anodică, localizată pe metalul mai puţin nobil şi catodică, ce se produce cu aceeaşi viteză pe metalul mai nobil. Această descriere este foarte utilă pentru reprezentarea calitativă a fenomenelor de cuplare galvanică şi precizează tipul de control asupra cineticii procesului (anodic, catodic,mixt sau prin rezistenţă ohmică)

Curbe bazate pe conceptul de potenţial mixt şi care permit aprecierea tipului de control încoroziunea galvanică: a) control anodic; b) control catodic; c) control mixt; d)control prin rezistenţă

ASTM G82 - 98(2009) Standard Guide for Development and Use of a Galvanic Series for Predicting Galvanic Corrosion Performance

Un exemplu de coroziune galvanica destul de spectaculos îl reprezinta Statuia Libertăţii: în timpul întreţinerii periodice, în anii 1980, s-a arătat că între invelisul de cupru exterior și structura de rezistenta din fier forjat a a avut loc coroziunea galvanica. 1866 - Întregul schelet a fost fabricat din fier forjat, un material de construcţie comun acelei epoci, iar cuprul a fost selectat ca material exterior pentru a facilita conturarea detaliilor artistice, dar si datorita durabilitatii, a raportului rezistenţa/greutate fata de materialele disponibile în comerţ la acel moment. Pentru atasarea cuprului la scheletul de fier au fost folosite foi de cupru in forma de U ce s-au înfășurat în jurul barelor de fier ale armaturii si au fost nituite la invelisul de cupru. Intre armatura si invelis s-a utilizat azbest impregnat cu o rasina naturala numita serlac, dar acesta s-a dezintegrat în timp.

Această problemă de coroziune galvanica a necesitat un proiect de restaurare masiv, la un cost de peste 200 milioane dolari din fonduri private. După testele de compatibilitate galvanica și având în vedere necesitatea unor cerinţe mecanice apropiate de cele ale fierului forjat iniţial, s-a decis să se înlocuiască armatura de fier cu un oţel inoxidabil AISI 316L. Acest aliaj inoxidabil fost selectat pe baza faptului că s-a vazut ca este inevitabil un contact electric cu invelisul exterior. Conform seriei galvanice, la utilizarea unui oţel inoxidabil, acesta va rămâne pasiv, iar suprafetele mai mari de cupru vor tinde să acţioneze ca anozi. Ca o măsură de precauţie suplimentară, a fost aplicata o barieră de teflon între armătura de inox și invelisul de cupru.

• “Lasagna cell” - este un alt exemplu de coroziune galvanica ce are loc atunci când, accidental, alimente sarate, cum ar fi lasagna este stocată într-o tava de copt de oţel și este acoperita cu o folie de aluminiu. După câteva ore, folie dezvoltă găuri mici, în cazul în care acesta atinge lasagna, și suprafaţa mancarii devine acoperită cu pete mici compuse din aluminiu corodat. În acest exemplu, alimentul sarate (de exemplu, lasagna) este electrolitul, folia de aluminiu anodul și tava de copt de oţel, catodul. În cazul în care folia de aluminiu atinge electrolitul doar în zone mici, coroziunea galvanică este concentrata, iar coroziunea se poate dezvolta destul de rapid. •Cuplul dintre otel si alama (aliaj cupru-zinc) •Șuruburi din oţel inoxidabil vs. saiba otel placat cu cadmiu

• Moduri de identificare ale diferitelor tipuri de coroziune

Diferitele forme de coroziune reprezintă fenomene de coroziune clasificate în funcţie de aspectul lor. Dillon a împărţit formele de bază a coroziunii considerate de Fontana în trei grupuri, în funcţie de ușurinţa lor de identificare. Cele trei categorii sunt: Grupa 1: ușor de identificat prin examinare vizuală obișnuită; Grupa 2: pot necesita mijloace suplimentare de examinare; Grupa 3: verificarea este de obicei necesară prin microscopie (optică, microscopie electronica, etc).

• Coroziunea prin eroziune: Coroziunea prin eroziune reprezintă distrugerea cumulativă indusă de reacţii electrochimice de coroziune și efectele mecanice de mișcare relativă între electrolit și suprafaţa supusă coroziunii. Coroziunea prin eroziune poate fi definită ca degradarea accelerată în prezenţa unei astfel de mișcări relative. Această mișcare este de obicei caracterizată de viteza mare, cu uzură mecanică și efectele de abraziune. Canelurile, rigolele, marginile rotunjite și vălurirea suprafeţei sunt caracteristici ale acestei forme de degradări. Coroziunea prin eroziune se gaseste in sisteme precum conducte (mai ales coturi, îmbinări), supape, pompe, duze, schimbătoare de căldură, palete de turbină, șicane și mori.

Coroziune prin eroziune la masina de spalat Material: Bronz (CuSn10).

Sistem: sistem de transport chimic Piesa: Impeler pompa centrifuga Aspect: Intreaga suprafata a impelerului este afectata dupa un anumit mod de curgere Timp de viata: 21 zile

Material: Otel carbon Sistem: transport solutie carbonat Piesa: Cot Aspect: atac localizat Timp de viata: 2-3 luni

• Coroziunea prin eroziune este tipul de coroziune ce apare pe suprafete metalice în contact cu medii agresive lichide, in curgere turbulentă. Distrugerea metalului este provocata atat de desprinderea metalului prin lovire de catre jeturile de lichid cu viteză mare, cat si de actiunea coroziva a mediului.

• Îndepărtarea continuă prin uzură a straturilor protectoare face să existe în permanenţă o suprafaţă de metal neprotejat, care poate fi distrusă extrem de rapid pe cale electrochimică. Condiţiile care favorizează această deteriorare combinată sunt: viteze mari de circulaţie a lichidelor, corpuri solide în suspensie, curgere turbulentă, amestecuri de două faze cu circulaţie rapidă (picături condensate antrenate de gaze), coturile conductelor, etc.

• Metalele şi aliajele care sunt capabile să formeze pe suprafaţa lor un film dur, dens şi aderent (titanul, aluminiul) au rezistenţă sporită la acest tip de coroziune. Natura şi compoziţia filmelor se modifică in funcţie de pH. Acest tip de coroziune poate fi evitat atât prin folosirea de materiale mai rezistente, cât şi prin filtrarea lichidelor pentru înlăturarea substanţelor solide care determină frecarea, înainte de intrarea lichidului în instalaţie sau prin reducerea vitezei de curgere.

• Mecanism. Curgerea fluidului poate accelera coroziunea în două moduri. În primul mod, datorită vitezei mici, materialele necesare procesului de coroziune sunt aduse în cantităţi mari (oxigen), iar ionii metalici produşi sunt înlăturaţi. În al doilea mod, datorită vitezei mari, sunt înlăturate filmele protectoare care dau rezistenţa mare a metalelor la coroziune. Acest efect este intensificat de prezenţa impurităţilor în fluid şide turbulenţe.

• Exemplu. Coroziunea prin eroziune este întâlnită de obicei la ţevi, pompe şi vane (robineţi). Factorii care intensifică efectele vitezei sunt modificările de diametru şi de direcţie a conductelor, de îmbinări şi coturi.

• Prezentare. La coroziunea prin eroziune se formează de obicei găuri sub formă de potcoavă, iar localizarea ei este în zonele în care apar turbulenţe.

• Cavitatia coroziva este un proces mecanic de degradare; în prezenţa turbulenţelor, se poate crea local o cădere de presiune în interiorul lichidului, care conduce la formarea de bule de vapori. Implozia acestor bule provoacă şocuri mecanice repetate sub presiuni forte mari (>1000MPa), care antrenează o uzură locală a metalului şi degradarea sa însoţită şi de smulgeri din metal. În consecinţă, atunci când metalul este acoperit de un film protector acesta este distrus rapid şi prin succesiunea de depasivări - repasivări, rezultă un atac localizat.

• Mecanismul acestui tip de distrugere este complicat. Modificările violente şi bruşte ale presiunii fluidului provoacă deformarea unitară a suprafeţei care contribuie la penetrarea oxigenului sau hidrogenului în structura reţelei metalice, în momentele de presiune înaltă. Bulele de gaz se sparg în zonele de presiune scăzută, ducând la desprinderea unor bucăţi foarte mici de material metalic. Penetraţia în structura metalelor, duce la oxidarea sau hidrogenarea metalului şi la eroziunea ulterioară a produselor de coroziune din cauza vitezei mari de curgere a lichidului.

• Datorită presiunii diferenţiate din lichid, se pot forma pile locale de coroziune în urma cărora, în zonele anodice are loc dizolvarea intensă a metalului, sub forma unei coroziuni în puncte. În aceste zone are loc o reducere în continuare a presiunii, atacul se intensifică, fapt care explică natura localizată a coroziunii.

• Mărimea distrugerii prin cavitaţie depinde de viteză, temperatură, de direcţia de circulaţie a mediului agresiv, precum şi de structura şi proprietăţile fazei metalice. Procesul de cavitaţie poate decurge până la perforarea metalului ca in figura de mai jos:

Vasul reactorului Davis-Besse afectat de cavitatie coroziva

Centrala nucleara Davis-Besse din Oak Harbor, Ohio care a fost foarte aproape (o chestiune de săptămâni) de la a conduce la un accident nuclear catrastofal in urma cavitatiei corozive a unui vas de presiune al reactorului său (2002).

• Exemple. Acest tip de coroziune se întâlneşte de obicei în pompe şi este intensificat de prezenţa aerului în sistemele cu viteze mari. Oţelul inoxidabil şi unele aliaje de nichel sau titan sunt rezistente la acest tip de coroziune.

• Prezentare. Acest tip de coroziune este asemănător coroziunii prin eroziune. Aceasta poate fi testată printr-o analiză hidrodinamică prin care se poate localiza, respectiv realiza, minimizarea bulelor sau mutarea zonei de implozie a bulelor într-o zonă în care are efect minim.

• Măsurători. Pentru acest tip de coroziune nu există teste standardizate. Aceasta poate fi înlăturată, pe baza experienţei, ţinând cont de faptul că în nici un sistem nu trebuie să existe viteze mari.

• Coroziune prin frecare reprezinta coroziunea rapida care apare la interfaţa dintre suprafetele metalice aflate in contact, intens solicitate, atunci când sunt supuse la mișcări ușoare de vibratie

• În general, fenomenul se întâlneşte în faze gazoase (gaz, atmosferă); este întâlnit în special atunci când se transportă piese metalice.

• Filmul protector de la suprafaţa materialelor este deteriorat de acţiunea mecanică a unei suprafeţe ce acţionează asupra celeilalte; în final materialul metalic se distruge atmosferic. Este o reacţie corozivă care nu este indusă de către un electrolit, de fapt umezeala inhibă reacţia.

Aplicatia Banda de sortare a bagajelor intr-un aeroport mare

Modul de distrugere

Pinii lantului de transmisie prezinta depozite de culoare rosie ceea ce indica un proces de coroziune

Diagnoza

Coroziune prin frecare determinata de lubrifierea marginala unde lubrifiantul prezent este insuficient pentru a preveni frecarea dintre asperitatile fiecarei componente aflate in contact

Solutia Fiecare pin ar trebui curatat de urmele de oxid. Lantul ar trebui operat apoi intr-un motor cu lubrifiere imbunatatita

Coroziune prin frecare intre stalpii de sustinere ai unui gard și firele care se balaseaza datorita vantului. Atât stalpul cat și firele de legătură se confruntă cu acest tip de coroziune

• Coroziune intergranulara (intercristalina): reprezintă una dintre cele mai periculoase forme de distrugere. Atacul se desfăşoară intern, la limita cristalitelor şi are ca efect o înrăutăţire pronunţată a proprietăţilor mecanice şi anticorozive ale aliajului. De multe ori, se produce înrăutăţirea proprietăţilor mecanice ale aliajului fără să aibă loc o modificare a aspectului exterior, ca urmare a coroziunii intercristaline, fapt care poate provoca distrugerea pe neaşteptate a piesei respective.

• Apariţia coroziunii intercristaline este determinată de existenţa unui gradient de concentraţie, ca rezultat al separării componentului de aliere la marginea cristalitelor, în urma unui tratament termic la care este supus aliajul, absolut necesar pentru obţinerea unor calităţi superioare de exploatare.

• Mediile agresive capabile să provoace coroziunea intercristalină sunt foarte numeroase: soluţii de azotaţi, amestecuri sulfonitrice, acizii sulfuric şi fosforic, apa de mare etc. De asemenea, temperatura influenţează în mare măsură sensibilitatea oţelurilor la acest tip de coroziune.

Oţel inoxidabil care s-a corodat termic, zona afectată fiind la o distanţă scurtă de sudură. Acest lucru este tipic pentru coroziunea intergranulară la oţelurile inoxidabile austenitice. Acest tip de coroziune poate fi eliminata prin folosirea otelurilor inoxidabile stabilizate (321 sau 347) sau prin utilizarea tipurilor de otel inoxidabil cu continut mic de carbon (304L sau 3I6L).

Micrografie optică a probelor supuse coroziunii intergranulare (a)oţel inox 304; (b) aliaj Fe-18Cr- 14Ni

• Coroziune intergranulara (intercristalina) - la acest tip de coroziune distingem trei mecanisme:

• 1. primul mecanism este dat de coroziunea preferenţială la limita grăunţilor datorită nivelului mare de energie. Cristalele metalice au un aranjament ordonat de atomi datorită faptului că acest aranjament are un nivel de energie mai mic faţă de un aranjament neordonat specific limitelor. Limitele dezordonate alegrăunţilor pot avea între 10-100 de atomi şi mai multă energie decât atomii din vecinătate. Materialele cu un nivel energetic mai ridicat sunt active, deci limitele grăunţilor pot fi anodice faţă de zonele din vecinătate. În această situaţie, zona anodică este mică în comparaţie cu zona catodică, deci, coroziunea înaintează rapid. Astfel, se slăbesc legăturile intergranulare şi se dezintegrează, rămânând în urmă reziduuri sub formă de pulbere.

• 2. al doilea mecanism este dat de coroziunea materialului de la limita grăunţilor care are compoziţia diferită faţă de grăunţii din vecinătate. Când metalele cristalizează din topitură, majoritatea impurităţilor se concentrează la marginea grăunţilor. Atunci când compoziţia impurităţilor face ca acestea să fie mai anodice faţă de grăunţii din vecinătate, apare acest tip de coroziune. Contaminarea limitelor grăunţilor poate să survină uneori după procesul de fabricaţie. Mercurul poate penetra aluminiul contaminând limitele grăunţilor, provocând deci coroziunea. De aceea, la bordul navelor aeriene şi maritime sunt interzise mercurul şi compuşii pe bază de mercur.

• 3. al treilea mecanism este dat de coroziunea zonelor adiacente marginilor grăunţilor datorită sărăcirii locale a unui element de aliere. Acest tip de coroziune poate să apară la oţelurile inoxidabile şi se mai numeşte sensibilizare. Oţelurile inoxidabile se bazează pe diverse combinaţii de nichel şi crom pentru asigurarea rezistenţei la coroziune. Carburile de crom se pot forma la limitele grăunţilor în timpul tratamentelor termice şi în timpul sudurii. Pentru prevenirea acestui tip de coroziune în timpul sudarii şi al tratamentelor termice la oţelurile inoxidabile se folosesc următoatele trei metode:

• A) Tratamentul termic reprezintă prima metodă de evitare a sensibilizării. La temperaturi ridicate (peste 980oC), carburile de crom sunt instabile şi, în cazul în care s-au format, se vor dizolva. La temperaturi scăzute (sub 550oC) atomii de crom şi de carbon nu se pot deplasa deci, formarea carburilor de crom este imposibilă. Formarea acestora devine o problemă numai în domeniul de temperaturi 550-870oC. În timpul sudarii oţelului inoxidabil, zona de lângă sudură poate atige aceste valori făcând posibilă formarea carburilor de crom. În această situaţie, aliajul este deja sensibilizat; el va trebui încălzit la peste 980oC pentru redizolvarea carburilor şi apoi răcit rapid sub 570oC pentru a evita formarea acestora.

• B) A doua metodă constă în reducerea conţinutului de carbon al aliajului. Aliajele cu conţinut scăzut de carbon nu conţin suficient carbon pentru formarea carburilor, şi de aceea rezistă în timpul sudurii.

• C) A treia metodă constă în introducerea unui element care să se combine cu carbonul. Titanul şi niobiu au o mai mare afinitate faţă de carbon în comparaţie cu cromul. Oţelul inoxidabil 321 conţine titan, iar oţelul inoxidabil 327 conţine niobiu. Aceste aliaje se folosesc la structurile sudate care nu se tratează termic.

• Exemple: Aliajele de aluminiu sunt susceptibile la coroziunea intergranulară cauzată de segregaţia impurităţilor la marginea grăunţilor. În afară de oţelurile inoxidabile, şi unele aliaje de nichel sunt susceptibile la sensibilizare.

• Prezentare: În cadrul măririi la microscop se pot vizualiza grăunţii. Coroziunea intergranulară la aliajele de aluminiu apare sub formă de puncte sau localizat. Atunci când sensibilizarea este cauzată de sudură se pot observa nişte benzi drepte lângă sudură.

• Măsurători: pentru măsurarea acestui tip de coroziune este necesară observarea la microscop a epruvetelor secţionate.

• In cazul otelurilor inoxidabile pot fi aplicate urmatoarele teste conform ASTM 262:

• Testul Streicher- cu sulfat de fier si acid sulfuric. Acest test se bazeaza pe determinarea pierderilor in greutate a materialului corodat. Procedura include fierberea probelor analizate timp de 24 ore la 120oC intr-o solutie formata din sulfat de fier si acid sulfuric 50%. Aceasta procedura masoara sensibilitatea otelului inoxidabil si a aliajelor pe baza de nichel la coroziunea intercristalina datorita precipitarii particulelor de crom la limita grauntilor.

• Testul Huey in acid azotic - consta in fierberea timp de cinci perioade, fiecare de 48 de ore, intr-o solutie de 65% acid azotic. Rata de coroziune in timpul fiecarei perioade de fierbere se determina prin pierderea de greutate a probelor. Corect interpretate, rezultatele pot dezvalui daca otelul a fost tratat in mod corect. Mediul de testare este puternic oxidant si este folosit ca o verificare daca materialul a fost corect tratat termic. Acest test este potrivit pentru detectarea zonelor saracite in crom, a precipitatelor intermetalice. Testul Huey este de asemenea utilizat pentru testarea materialelor care vin in contact cu agenti puternic oxidanti, de exemplu acid azotic. Aceasta procedura poate fi de asemenea folosita pentru a verifica eficacitatea stabilizarii sau a reducerii continutului de carbon in cazul otelurilor crom –nichel.

• Testul Strauss - in sulfat de cupru si acid sulfuric: Aceasta procedura se efectueaza pentru determinarea susceptibilitatii otelului inoxidabil austenitic la coroziunea intercristalina. Dupa ce proba a fost supusa la fierbere in solutie de sulfat de cupru, acid sulfuric si apa distilata este indoita la 180oC se examineaza vizual proba indoita.

• Moduri de identificare ale diferitelor tipuri de coroziune

Diferitele forme de coroziune reprezintă fenomene de coroziune clasificate în funcţie de aspectul lor. Dillon a împărţit formele de bază a coroziunii considerate de Fontana în trei grupuri, în funcţie de ușurinţa lor de identificare. Cele trei categorii sunt: Grupa 1: ușor de identificat prin examinare vizuală obișnuită; Grupa 2: pot necesita mijloace suplimentare de examinare; Grupa 3: verificarea este de obicei necesară prin microscopie (optică, microscopie electronica, etc).

• Exfolierea. Coroziunea prin exfoliere este o formă avansată a coroziunii intergranulare şi se prezintă prin ridicarea la suprafaţă a grăunţilor de metal cu ajutorul forţei de expandare a produşilor de coroziune formaţi la limitele dintre grăunţii situaţi în apropierea interfeţei. De fapt, acest tip de coroziune constă în modificarea compoziţiei în aceeaşi fază şi este specifică pieselor laminate (aliaje Cu-Al), dar poate aparea si in cazul otelului carbon.

Exfolierea aluminiului

Dilatarea metalului afectat de coroziune prin exfolieree poate crea tensiuni care rup conexiunile și conduc la avarii structurale.

Exfolierea otelului carbon

• Dealierea (coroziunea selectiva). Pentru anumite aliaje, atacul intervine selectiv pe unul dintre componenţi (care se află în soluţie solidă sau în amestec de faze). Exemplul cel mai cunoscut este cel al alamelor la care se produce dezincarea (atacul selectiv al zincului), cu formarea unor zone poroase de cupru. Aceste atacuri pot fi foarte localizate (punctuale) şi atunci se propagă mai mult în adâncimea aliajului decât în lateral.

• Trebuie făcută distinctia între termenul de coroziune selectivă a aliajului când este atacat un singur element de aliere şi coroziunea selectivă a structurii când este vorba de distrugerea unui anumit component al structurii, adică a unui cristal mixt.

• Dezincarea apare de obicei la aliajele cu un conţinut mai mare de 15% zinc, iar soluţiile corozive care o provoacă sunt în mod obişnuit soluţii uşor acide, bune conducătoare de electricitate. Cauzele dezincării sunt: un conţinut mare de zinc în aliaj, un conţinut mare de oxid de cupru în soluţie, straturi de acoperire poroasă sau straturi protectoare cu defecte, contactul alamei cu aliaje mai nobile, prezenţa clorurilor în soluţia agresivă.

• Fontele gri pot fi gazda unor dizolvări selective ale fierului care duc la formarea unei structuri poroase de grafit, de unde vine şi numele de „coroziune grafitică sau grafitizare” dată acestei forme de atac favorizată de sulfaţi şi care poate fi remediată prin adăugarea de nichel în fontă. În toate cazurile, aceste atacuri selective conduc la modificări profunde ale caracteristicilor mecanice ale materialelor.

Mecanism. Aşa cum se poate observa din seria galvanică, constituenţii celor mai utilizate aliaje se situează pe poziţii diferite în seria galvanică. Când suprafaţa unui astfel de aliaj este expusă la un electrolit, are loc coroziunea galvanică preferenţială amaterialului anodic (mai activ). În multe cazuri, materialul catodic îşi păstrează forma iniţială. La multe aliaje se folosesc tratamente termice pentru omogenizare şi pentru creşterea rezistenţei la dezaliere. Prezentare. În cadrul dezalierii, mărimea şi forma iniţială se păstrează. Constituentul rămas are de obicei, o culoare diferită faţă de cea a aliajului. Dezalierea poate să apară fie pe întreaga suprafaţă, fie în puncte. Măsurători. Pierderea în greutate nu este relevantă în cadrul dezalierii. Analiza adâncimii se face prin examinarea microscopică a epruvetei secţionate. Influenţa dezalierii asupra rezistenţei materialului se poate face prin teste mecanice. În multe cazuri, adâncimea nu depăşeşte anumite limite ce uneori pot ajunge la 6 mm.

Dezincarea alamei

• Coroziunea fisuranta sub tensiune: este procesul de fracturare sau fisurare provocat de actiunea simultana a unei tensiuni de intindere si a mediului coroziv. Coroziunea fisuranta sub tensiune are loc in conditii specifice metalurgice, mecanice si ale mediului coroziv. Acest lucru este important deoarece este posibil adesea sa se elimine sau sa se reduca sensibilitatea la coroziunea fisuranta sub sarcina mecanica prin modificarea caracteristicilor metalurgice ale metalului sau a compozitiei mediului coroziv. O alta caracteristica importanta la coroziunea fisuranta sub sarcina este prezenta obligatorie a unei tensiuni de intindere. Tensiunile de intindere pot proveni din prelucrarea la rece, tensiuni reziduale din procesul de fabricatie sau sarcini aplicate extern.Propagarea fisurilor se face intr-un plan perpendicular pe cel al tensiunii mecanice operative, luand forme de fisuri intergranulare sau transgranulare. Coroziunea fisuranta sub tensiune (mecanica) decurge in trei etape principale:etapa de initiere a fisurii, de propagare a ei si de fracturare.

• I. Etapa de initiere a fisurii apare:

• a) datorita diferentei de potential dintre componentele aliajului - aceasta determina coroziunea selectiva, ceea ce conduce la dizolvarea anodica a componentelor cu potential mai negativ si pasivarea componentelor mai nobile. Intre granule se formeaza produsi de coroziune a caror masa exercita presiune la limita de separatie intre cristale initiind o fisura (de exemplu, dizolvarea feritei din aliaje)

• b) initierea fisurii datorita precipitarii carburilor de crom la limita dintre cristalite in timpul tratamentelor termice: incalziri si raciri repetate, care in cazul otelurilor inoxidabile, conduc la decromizare, si fisuri al caror numar creste si se propaga sub actiunea solicitarilor mecanice;

• c) degajarea hidrogenului in urma reactiilor de depolarizare (de reducere) cu hidrogen in special in medii acide care, datorita volumului atomic mic, difuzeaza cu usurinta in volumul aliajului acumulandu-se in defecte unde initiaza fisurile.

• c) Tot fisurarea prin hidrogen (fragilizarea fontelor si otelurilor) apare in cursul tratamentelor termice in atmosfera reducatoare de hidrogen cand are loc reactia: Fe3C + 2H2→3Fe + CH4; gazulmetan acumulandu-se si el in defecte, initiaza si el fisuri in tendinta sa fireasca de a parasi masa materialului metalic.

• II. Etapa de propagare a fisurii

• Fisurile se pot propaga in trei moduri astfel incat fisurarea se poate datora: a) dizolvarii anodice in frontul de avansare a fisurii; b)acumularii de hidrogen sau metan in fisuri; c) formarii de produsi de coroziune in varful fisurii a caror acumulare determina tensiuni mecanice ce initiaza sau propaga noi fisuri.

• III. Etapa de fracturare a aliajului este rezultatul propagarii fisurilor sub actiunea simultana a celor doua procese: dizolvarea anodica si deformarea plastica.

• Exemple. Multe materiale, îndeosebi cele cu rezistenţă mare, sunt susceptibile la acest tip de coroziune într-un anumit mediu. De exemplu, alama de cartuşe prelucrată la rece este susceptibilă la acest tip de coroziune atunci când este expusă în mediu amoniacal. În mediul cu clor, aliajele de titan, cele de aluminiu şi oţelurile inoxidabile cu rezistenţă mare sunt susceptibile la acest tip de coroziune. Tensiunile necesare pentru iniţierea şi propagarea fisurii sunt de obicei mici, iar fisurile apar mai degrabă datorită tensiunilor reziduale. Coroziunea fisuranta apare si la otelurile inalt aliate in contact cu solutii concentrate de NaOH (>4000mg/l). Coroziunea fisuranta sub sarcina mecanica prezinta pericol pentru cazanele sub presiune. Formarea fisurilor depinde de agresivitatea apei de cazan si de tensiunile locale

• Prezentare. Acest tip de coroziune se evaluează prin examinarea microscopică a secţiunilor fisurilor şi poate apărea şi în prezenţa altor tipuri de coroziune sau în absenţa unei coroziuni vizibile.

• Măsurători. În general, trebuie evitate aliajele susceptibile la acest tip de coroziune. În multe cazuri se pot folosi tratamente termice speciale pentru mărirea rezistenţei la acest tip de coroziune. De-a lungul timpului s-au cercetat diverse metode referitoare la verificarea susceptibilităţii metalelor în prezenţa unei fisuri iniţiale şi expunerea la mediul de exploatare.

• Coroziunea fisuranta sub tensiune

SCC indusa de clorura

eșecuri ale instalatiilor sanitare care implică alamă galbena (alama adică cu mai mult de 30% Zn în aliaj). Cele două moduri de defectare majore de alama din alamă galbena sunt dezincarea și coroziunea fisuranta sub tensiune. In figura sunt prezentate două eșantioane caracterizate de coroziunea fisuranta sub tensiune. Coroziunea fisuranta sub tensiune a alamei galbene implică, de obicei, si prezenţa ionului amoniu pe langa respectiva solicitare (tensiune). Proba 1 reprezinta un inel de alamă care s-a rupt. Tensiunea care a condus la rupere a fost generata de forţa de prindere a inelului pe furtunul de cauciuc. Aceste inele au fost acoperite cu o izolaţie de spumă expandată, care a fost vopsita apoi cu o vopsea pe baza de latex. Vopseaua pe baza de latex conţine amoniac si, de asemenea, se crede că a existat amoniac rezidual în spuma de cauciuc folosita pentru izolatie. Proba 2 reprezinta un racord flexibil de alimentare cu apă pentru baie. Tensiunea în aceast caz de defectare a conductei consta in tensiunea reziduală de la curbarea neuniforma. Se presupune că amoniacul provine de la detergentii de curăţare utilizati pentru instalaţiile sanitare. În ambele cazuri, coroziunea este intergranulara si se datoreaza coroziunii fisurante sub tensiune.

• Fragilizare prin hidrogen este un proces care determină o scădere a duritatatii sau ductilitatatii unui metal ca urmare a prezenţei hidrogenului atomic. Fragilizare prin hidrogen este cunoscuta ca fiind de două tipuri:

• Primul tip, cunoscut sub numele de fragilizare prin hidrogen interna, se produce atunci când hidrogenul intră metalul topit, care devine suprasaturat cu hidrogen, imediat după solidificare.

• Al doilea tip, fragilizarea prin hidrogenul din mediu, rezulta ca urmare a absorbtiei hidrogenului de metalele solide. Acest tip poate apărea în timpul tratamentelor termice la temperaturi înalte si în timpul galvanizarii, contactului cu substanţe chimice de întreţinere, reacţiilor coroziune, protecţiei catodice și operarii in atomsfera de hidrogen de înaltă presiune.

• În lipsa unei tensiuni reziduale sau solicitari externe, fragilizarea prin hidrogenul din mediului se manifestă în diverse forme, cum ar fi apariţia de vezicule, de fisuri interne, formarea de hidruri și ductilitate redusă. In prezenta unei solicitari la intindere sau a unei tensiuni care depaseste un anumit prag, hidrogenul atomic interacţionează cu metalul inducand creșterea fisurii subcritice pana la rupere. În absenţa unei reacţii de coroziune (polarizate catodic), termenul folosit de obicei este de fisurare asistata de hidrogen (hydrogen-assisted cracking, HAC sau hydrogen stress cracking HSC).

• În prezenţa coroziunii active, prezente de obicei ca pituri sau crevase (polarizata anodic), fisurarea este, în general, numita de coroziune fisuranta sub tensiune (stress-corrosion cracking, SCC), dar ar trebui să fie numit mai corect coroziune fisuranta sub tensiune asistata de hidrogen (hydrogen-assisted stress-corrosion cracking, HSCC). Astfel, fisurarea asistata de hidrogen si coroziunea fisuranta sub tensiune electrochimic anodică pot funcţiona separat sau în combinaţie (HSCC). În unele metale, cum ar fi oţelurile cu rezistenţă ridicată, mecanismul este considerat a fi in toate cazurile, sau aproape toate, HSCC. Mecanismul de tip HSC nu este întotdeauna recunoscut și, de aceea, poate fi evaluat sub titlul generic de SCC (coroziune fisuranta sub tensiune).

• Fragilizare prin hidrogen poate fi prevenita prin: controlul nivelului de stres (rezidual sau de sarcină) și duritate; evitarea sursei de hidrogen, coacere pentru a elimina hidrogenul.

• Coroziunea fisuranta sub tensiune asistata de hidrogen este o deteriorare a materialului metalic solicitat mecanic la temperatura ambiantă, aflat sub acţiunea chimică sau electrochimică a unui mediu capabil să conducă la degajarea de hidrogen pe suprafaţa metalului. Fisura este rezultatul acţiunii combinate a efortului mecanic şi a fragilizării metalului provocată de penetraţia hidrogenului. Fisura se propagă într-un plan perpendicular pe direcţia tensiunilor mecanice. Hidrogenul atomic degajat la suprafaţa metalului difuzează în metal şi se acumulează sub formă de hidrogen molecular în zonele cu defecte de reţea. La o acumulare suficientă de hidrogen, incapabil să difuzeze în reţeaua cristalină a metalului, se dezvoltă presiuni ce produc fisuri locale. Fisurile provocate de presiunea internă a gazelor se propagă sub acţiunea tensiunilor mecanice aplicate sau existente ca tensiuni remanente.

• Coroziunea la uzura implică solicitări periodice şi existenta unui mediu coroziv. Metalul poate rezista la un număr infinit de cicluri de solicitare atât timp cât solicitarea este sub limita de rezistenţă a metalului. Odată ce această limită a fost depăşită, metalul se va fisura şi, în final, va ceda. Atunci când pe lângă solicitarea mecanică există şi mediu coroziv, limita de rezistenţă a metalului poate scădea de mai multe ori. La fiecare solicitare proprietăţile metalului se modifică, iar după un anumit număr de cicluri apar perturbări în reţelele atomice ale metalului. Fenomenul este influenţat de numeroşi parametrii: compoziţie, structura aliajului, natura solicitărilor ciclice etc.

• Mecanism. În materialele care sunt susceptibile coroziunii datorată tensiunilor, rezistenţa la uzură este redusă probabil datorită propagării rapide a fisurilor după ce acestea au ajuns la dimensiunile necesare coroziunii datorată tensiunilor.

• Exemple. Oţelurile cu rezistenţă mare la coroziune sunt susceptibile la reducerea semnificativă a rezistenţei la uzură în multe medii. Reducerea nivelului tensiunii admisibile ajunge până la 90 % din valoarea iniţială (în aer liber). Protecţia catodică poate mări rezistenţala oboseală a oţelurilor, dar aceasta trebuie făcută între anumite limite pentru a nu favoriza incluziunile de hidrogen. Aliajele de titan care au rezistenţă la tensiunile aplicate sunt rezistente şi la oboseală la fel cum sunt şi aliajele de nichel, cum ar fi Inconelul 625 şi 718. Aliajele de cupru si oţelurile inoxidabile sunt de asemenea susceptibile la coroziunea la oboseală cu o reducere de până la 2/3 a valorii admisibile.

• Prezentare. Suprafeţele fisurilor provocate de coroziunea la uzură arată la fel ca cele datorate uzurii numai că, în unele cazuri, apar produşi de coroziune.

• Coroziunea in gaze. Oxigenul, datorita caracterului puternic oxidant, este cel mai coroziv gaz. Alte gaze

corozive sunt CO2 şi H2S.

• Coroziunea generata de oxigen. Oxigenul dizolvat în apă reprezintă una din cauzele principale ale

coroziunii. Când oxigenul este prezent, cele mai importante tipuri de coroziune care apar sunt:-coroziunea în puncte si coroziunea uniformă. Oxigenul este un puternic oxidant şi reacţionează rapid cu metalele. Produşii decoroziune ai oxigenului sunt oxizii de fier:- FeO – wustita, Fe2O3– hematită, Fe3O4– magnetită, FeO(OH) – hidroxid de fier.

• Aeraţia. Coroziunea apare şi datorită nivelelor diferite de aeraţie. În aceste cazuri, o secţiune a metalului este expusă oxigenului, iar cealaltă parte nu. Secţiunea care nu este aerată devine anodică fiind astfel predispusă la coroziune.Prima figură ne arată cum se poate forma o celulă de coroziune la o conductă îngropată. Solul de deasupra conductei poate fi aerat datorită săpăturilor, astfel că, partea superioară a conductei este expusă la mai mult oxigen decât partea inferioară. În acest fel, partea inferioară devine anodică, iar cea superioară devine catodică, rezultând coroziunea. În figura din partea dreaptă oxigenul este împiedicat să ajungă la porţiunea de conductă aflată în dreptul unui pavaj, astfel că această parte devine anodică şi este predispusă la coroziune.

• Prevenirea. S-a constatat că este mai rentabil să se păstreze echipamentul fără infiltraţii deoxigen decât să se evacueze din sistem. Cel mai folosit mod de a preveni infiltraţiile de oxigen într-un sistem este folosirea de straturi gazoase libere de oxigen, cum ar fi metanul şi nitrogenul. Aceste straturi gazoase se folosesc la puţurile de apă şi la rezervoarele de apă, la puţurile de alimentare, la puţurile de extracţie şi la pompe.

• Coroziunea generata de hidrogenul sulfurat (H2S)

• Mecanismul acestui tip de coroziune este complex. Hidrogenul sulfurat este un acid slab care atunci când este dizolvat în apă are rol de catalizator la absorbţia atomilor de hidrogen în oţel. În mediile cu hidrogen sulfurat, cele mai întâlnite tipuri de coroziune sunt:

• coroziunea uniformă

• coroziunea în puncte

• coroziunea la oboseală

• coroziunea provocată de tensiuni

Locurile unde întâlnim această coroziune sunt: puţurile de producţie; conductele de refulare; la foraj – la prăjinile de pompare

• Prevenirea

• în producţie – prevenirea se face cu inhibitori

• la conducte – pentru prevenire se folosesc inhibitori şi eliminatori de hidrogen sulfurat

• Exemple. Puţurile acide sunt corozive dacă au pH ≤ 6,5 şi concentraţia hidrogenului sulfurat mai mare de 250 uam.

a) Semne ale atacului cu hidrogen sulfurat – găuri rotunde cu partea inferioară bine conturata

b) Atacul hidrogenului la prăjinile de pompare urmată de ruperea cauzată de coroziunea la oboseală datorată alternanţei tensiunilor.

c) Coroziunea provocată de tensiuni atunci când coroziunea cu hidrogenul sulfurat este accelerată de tensiuni

d) Fisurile datorate incluziunilor de hidrogen concentrate în zonele cu tensiuni puternice fac metalul foarte casant

• Coroziunea microbiologica implică solicitări periodice şi mediu coroziv.

• Microorganismele se împart în două categorii: aerobe si anaerobe. Aceste două categorii se bazează pe tipul de mediu pe care îl preferă, cu sau fără oxigen. Printre bacteriile anaerobe amintim şi bacteriile reducătoare de sulf /sulfaţi. Bacteriile tind să formeze colonii care au caracteristici diferite la exterior şi la interior. Aceste organisme aerobe consumă tot oxigenul disponibil, transformând colonia într-un mediu propice pentru bacteriile anaerobe, mărind coroziunea subcoloniei. Acest tip de coroziune (MIC) este importantă atunci când oţelurile sau aliajelede aluminiu şi cupru sunt în contact cu apă neutră, cu pH cuprins între 6 – 9, la temperaturi între 10 – 50oC, îndeosebi in apa stătută.

• MIC-ul apare sub formă de coroziune în puncte. Printre produşii de coroziune amintim sulfurile de fier şi creşterile bacteriale. Bacteriile reducătoare de sulf sunt bacterii anaerobe care metabolizează sulfatul si produc hidrogen sulfurat introducând astfel hidrogenul sulfurat în sistem. Coloniile de bacterii reducătoare de sulf mai pot forma şi depuneri care favorizează coroziunea în crevase. Acest tip de coroziune este cel mai des întâlnit la rezervoarele de stocare a apei. Bacteriile reducătoare de sulf pot contamina rezervoarele de apă, de aceea aceste rezervoare trebuie descărcate şi curăţate la o anumită perioadă de timp.

• Apare în conducte, pe partea inferioară a conductelor, acolo unde se acumulează apă.

Atac bacterial cu găuri rotunde, cu marginile rotunjite şi cu părţile inferioare bine delimitate

• Coroziunea atmosferica: evaluari aproximative arata ca cel putin 80% din structurile si instalatiile metalice sunt amplasate in aer liber.

• Atmosfera, in general, si in special cea urbana si industriala contine in afara umiditatii si oxigenului diferite impuritati sub forma de suspensii solide si cantitati variabile de: oxid de carbon (CO), dioxid de carbon (CO2), dioxid si trioxid de sulf (SO2 si SO3), oxizi de azot (NO si NO2).

• Umiditatea este principalul responsabil de aparitia coroziunii atmosferice. Ea poate varia extrem de mult, atat in functie de pozitia geografica, cat si de perioada zilei si de anotimp. Exista o umiditate minima (critica) pentru a aparea coroziunea cu o viteza apreciabila. Aceasta umiditate critica pentru otel este de circa 50-70%. Grosimea filmului de lichid rezultat in urma condensarii este variabila, dar nu depaseste 100 μm,deoarece peste aceasta valoare el curge de pe suprafata metalica.

• Continutul de CO2 din atmosfera variaza foarte mult. In absenta altor gaze (CO2 este prezent intotdeauna in atmosfera), CO2 este principalul factor care mareste conductivitatea electrica a stratului de umiditate extrem de subtire condensat pe suprafata metalica. Prin dizolvarea CO2 in pelicula de umiditate de la suprafata metalului , rezulta ioni de H+ proveniti din disocierea acidului:

CO2+H2O↔H2CO3 si H2CO3↔ 2H++CO3-2

• Oxigenul, prezent intotdeauna in atmosfera in proportie aproximativ constanta, are un bun acces la metal datorita faptului ca pelicula de umiditate de la suprafata acestuia este foarte subtire. Prezenta oxigenului in cantitate constanta pe diversele portiuni ale suprafetei expuse atmosferei umede si rezistenta electrica relativ mare a peliculei de umiditate determina mecanismul electrochimic al coroziunii, iar aspectul atacului corosiv indica o coroziune generala si uniforma.

• Compusii sulfului si azotului sunt dintre cei mai activi in agravarea coroziunii atmosferice. Oxizii acestora prin dizolvare maresc aciditatea peliculei de umiditate condensate la suprafata materialului metalic: SO2+H2O+1/2O2→ H2SO4 sau 2NO2+ H2O+1/2O2→ 2HNO3

• Coroziunea atmosferica

• Impuritatile solide din atmosfera in zonele intreprinderilor industriale petrochimice sau in regiunile de litoral, pot fi

- particule active, care includ clorurile, sulfatii, azotatii existenti in atmosfera sub forma de pulberi fine;

- particule indirect active, cum ar fi funinginea, sau alte produse similare provenite din arderea incompleta a carbunelui.

• Mecanismul electrochimic al coroziunii atmosferice.

• In lipsa SO2, in atmosfera cu o umiditate peste 70%, materialele pe baza de fier se corodeaza, cu formarea in timp a hidroxidului de fier bivalent. Reactia de ionizare este: Fe →Fe+2 +2e- iar reactia de depolarizare cu oxigen: H2O +1/2O2+2e- →2OH-

Procesul global este formarea hidroxidului: Fe + H2O +1/2O2→ Fe(OH)2

Spre deosebire de oxidarea directa a fierului, cand pe suprafata sa se formeaza oxizi aderenti cu proprietati protectoare, in cazul coroziunii atmosferice, compusii de coroziune nu pot impiedica continuarea atacului coroziv. Astfel, prezenta oxigenului dizolvat in pelicula de umiditate condensata favorizeaza oxidarea rapida a Fe(OH)2 la compusi ai fierului trivalent (rugina) conform reactiei: 2Fe(OH)2+1/2O2→2 FeOOH

• In prezenta SO2, coroziunea atmosferica a fierului se modifica decurgand in trei etape.

- Prima etapa corespunde adsorbtiei SO2 de catre rugina formata in prezenta atmosferei umede:

- Etapa a doua corespunde reactiei bioxidului de sulf absorbit cu oxigenul atmosferic si dizolvat in stratul de lichid condensat spre a forma sulfatul feros conform reactiei: Fe + SO2 +O2 →FeSO4

- A treia etapa reprezinta transformarea FeSO4 in rugina, proces ce are loc prin intermediul actiunii catalitice a acidului sulfuric asupra sulfatului feros, conform urmatoarei reactii: 4FeSO4+O2+6 H2O→ 4FeOOH+ 4H2SO4

• Coroziunea atmosferica este o formă foarte acută de coroziune localizata. Din cauza complexităţii intrinseci a situaţiilor care conduc la diferite forme de coroziune atmosferica, parametrii care conduc la această categorie de probleme au fost adesea descrise în termeni calitativi, cum ar fi cele din tabelul 1. Tabelul enumeră factorii care contribuie la una din cele trei forme de CA, care sunt: coroziunea fisuranta sub tensiune, coroziunea prin uzura și fragilizarea prin hidrogen.

• Coroziunea in ape naturale

• Apa are mai multe proprietăţi unice, una dintre acestea fiind capacitatea sa de a dizolva într-o anumită măsură fiecare substanţă care apare in scoarţa pământului și în atmosferă. Datorită acestei proprietăţi de solvent, apa conţine de obicei o varietate de impurităţi. Aceste impurităţi sunt o sursă potenţială de probleme, prin depunerea de impuritati în conductele de apă, în schimbatoare de caldura, și cu privire la produsele care sunt in contact cu apa. Oxigenul dizolvat, gazul principal prezent în apă, este responsabil pentru nevoia (costisitoare) de înlocuire de conducte și echipamente, ca urmare a atacului său coroziv asupra metalelor cu care vine în contact.

• Atunci se aplica tehnici de purificare și de conditionare a apei, în scopul de a produce apa care este acceptabil pentru uz industrial, trebuie să fie efectuate anumite teste analitice pentru a ne asigura că obiectivele tratamentului sunt atinse. Tabelul urmator prezinta o listă a determinărilor analitice realizate in scopul examinării celor mai multe dintre apele naturale. În lista sunt incluse categoriile generale de substanţe, dificultăţile frecvent întâlnite ca urmare a prezenţei fiecărei substanţe, precum și metodele de tratare uzuale pentru a atenua aceste dificultăţi.

• Coroziunea in ape naturale

• Coroziunea in ape naturale

• Coroziunea in ape naturale

• Coroziunea in apa de mare apare in multe ramuri industriale, cum ar fi transportul, exploatarea de petrol și gaze din zone maritime, centrale electrice, precum și instalaţiile industriale de coastă. Principala utilizare a apei de mare este pentru scopuri de răcire, dar este, de asemenea, folosita pentru stingerea incendiilor, pentru injecţia de apă in câmpuri petroliere și instalatii de desalinizare. Problemele de coroziune din aceste sisteme au fost bine studiate timp de mulţi ani, dar, în ciuda informaţiilor publicate cu privire la comportamentul materialelor în apă de mare, problemele legate de coroziunea in acest mediu continua sa apara.

• Cele mai multe dintre elementele care pot fi găsite pe pământ sunt prezente în apa de mare, cel puţin în urme. Cu toate acestea, 11 dintre acestea constituie 99.95% din totalul substanţelor dizolvate, ionii de clorură fiind de departe constituentul predominant. Concentraţia de materiale dizolvate în mare variază foarte mult in functie de locatie si timp, deoarece apa de mare se diluează datorata râurilor, ploilor sau prin topirea ghetii, sau poate fi concentrată prin evaporare. Cele mai importante proprietati ale apei de mare sunt:

• Concentraţia mare de sare, în principal, de clorură de sodiu

• Conductivitatea electrică mare

• pH constant si relativ mare

• Proprietati tampon

• Solubilitate pentru gaze, în special, pentru oxigen si dioxid de carbon, care sunt importante în contextul de coroziune

• Prezenţa unui număr mare de compuși organici

• Existenţa vieţii biologice: “microfouling” (bacterii) si macrofouling (alge, scoici, lipitori, și multe tipuri de animale sau pești). Unii dintre acești factori sunt legate între ele și depind de proprietăţile fizice, chimice, și variabilele biologice, cum ar fi adâncimea, temperatura, intensitatea luminii, și disponibilitatea de elemente nutritive.

• Coroziunea in apa de mare

Coroziunea in soluri

Forme de coroziune

Forme de coroziune

Forme de coroziune

Reguli de baza in coroziune

Reguli de baza in coroziune

Reguli de baza in coroziune

Reguli de baza in coroziune

Reguli de baza in coroziune