IZBOR MATERIJALA S OBZIROM NA OTPORNOST KOROZIJI

Izbor materijala, 3+3, 2010.

KOROZIJA

razaranje (spontano) materijala pod djelovanjem okolnog medija

promjene na površini ili u nutrini koje izazivaju gubitak materijala i promjenu svojstava

KEMIJSKA KOROZIJA

kemijske reakcije na površini – npr. oksidacija

ELEKTROKEMIJSKA – uz prisutnost ELEKTROLITA

ELEKTROLIT → električki vodljiv medij – npr. morska voda ili vlažna atmosfera

elektrolitANODA KATODA

Razlika elektropotencijala.Korodirani metal se ponaša kao ANODA

KEMIJSKA KOROZIJA NELEGIRANOG ČELIKA

- Fe2O3 - Fe2O3 - hematit

NELEG. ČELIK NELEG. ČELIK

Fe3O4 -magnetit

- Fe2O3 - hematit

NELEG. ČELIK

FeO-wüstit

Fe3O4 - magnetit- Fe2O3 - hematit

200-400°C sporo oksidira

400-575°C spora oksidacija

>575°C naglo ubrzavanje

oksidacije

Vrući oksidativni

plinovi

KEMIJSKA KOROZIJA NA ALUMINIJU, NEHRĐAJUĆIM ČELICIMA (SS) I TITANU

Al2O3

ALUMINIJ SS ČELICI(austenitni)

Fe3O4 -magnetit

Fe2O3

TITAN

TiO2

Cr2O3

20°C oksidira na zraku

20°C oksidira na zraku

Zrak (O2 )

20°C oksidira na zraku

FeO

Energije za formiranje oksida pri 0 °C

Ako je energija pozitivna, materijal je stabilan; Ako je negativna, on će oksidirati

Prema istraživanjima 2003. godine u SAD-u

DIREKTNI TROŠKOVI KOROZIJE IZNOSE:

3,1% BDP-a

276 milijardi US $

1000 US $ godišnje po stanovniku

GUBICI ZBOG KOROZIJE

NA BRZINU I VRSTU KOROZIJSKIH PROCESA UTJEČU:

A) UNUTRAŠNJI FAKTORI

• stanje materijala i naprezanja:

• stanje površine – hrapavost, talozi i sl.,

• sastav materijala i ujednačenost sastava po presjeku,

• čistoća i udio uključaka u materijalu,

• mikrostruktura – stanje i strukturna anizotropija,

• zaostala naprezanja;

B) VANJSKI FAKTORI:

• vrsta medija i njegov sastav,

• prisutnost bakterija u mediju,

• promjena sastava medija u radnim uvjetima,

• temperatura okolnog medija i promjene temperature,

• tlak okolnog medija i promjene tlaka,

• brzina i smjer strujanja medija ili dijela u mediju,

• sadržaj kisika u mediju i odzračivanje,

• oblik dijela i primijenjeni postupci oblikovanja i spajanja –zračnost, raspori,

• vrste spojeva, zaostala naprezanja i dr.,

• vrste materijala u dodiru (kompatibilnost materijala u spoju),

• mehanička i tribološka naprezanja,

• djelovanja elektromagnetskog polja i radioaktivnog zračenja i sl.

NAČINI ZAŠTITE OD KOROZIJE

1. Isključivanje uzroka korozije:elektrolita, kondenzacije vode, naprezanja, dodir različitih materijala i sl.;

2. Utjecanje na medij dodatkom stabilizatora, inhibitora i sl.;3. Drugačije konstrukcijsko oblikovanje dijela ili sklopa;4. Primjena materijala otpornog na koroziju;5. Primjena zaštitnih prevlaka i platiranja -

lak, bitumen, polimerne prevlake, metalne prevlake, platiranje, nemetalne prevlake (emajl ili keramika), anodna oksidacija i dr.;

6. Primjena katodne ili anodne zaštite npr. žrtvena anoda ili inertne anode s izvorom struje.

a) opća, b) mjestimična: točkasta ili jamičasta (“pitting”), kontaktna, razlegiravanje, interkristalna, napetosna (transkristalna), korozija u rascijepu (rasporu) i dr.

POJAVNI OBLICI KOROZIJE KOD METALNIH MATERIJALA

Stupanj

Opis otpornosti Gubitak mase, g/m2h

Smanjenje debljine lima, mm/god.

0 potpuna < 0,1 < 0,11 1 praktički postojano 0,1...1,0 0,11...1,1 2 slabo postojano 1,0...10 1,1...11 3 nepostojano > 10 > 11

Na primjer: opći konstrukcijski čelici ili sivi lijev korodiraju brzinom do 0,30 mm/god., Al i Cu-legure do 0,15 mm/god., Ni-Cr-čelici ili Ti-legure do 0,075 mm/god.

OPĆA KOROZIJA

Primjer opće korozije vanjskih stijenki spremnika- hrđanje FeO, Fe2O3 i Fe3O4

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=47

!!

Načini zaštite čelika od opće korozije jesu:

o dodatak više od 0,2 %Cu u niskougljičnim čelicima, o izbor korozijski postojanog čelika, o lakiranje ili plastificiranje površina, o galvansko prevlačenje – cinčanje, kositrenje, kadmiziranje, kromiranje ili niklovanje, o dodavanje inhibitora u okolni medij.

UVJETI OPĆE KOROZIJSKE POSTOJANOSTIČELIKA

da sadrži barem 12 %Cr i to u čvrstoj otopini

homogena monofazna mikrostruktura: feritna (F), austenitna (A) ili martenzitna (M) bez karbida, oksida ili drugih intermetalnih faza. Ne smije biti razlike u elektropotencijalu faza.

Primjer selektivne korozije pripojnog zavara

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=55

!!

Točkasta ili jamičasta (“pitting”) korozija

Otpornost čelika povisuje se:

- legiranjem s Mo i uz povišen %Cr (oko 30 %) kod F čelika, - povišenjem pH-vrijednosti na 10 (lužnato) i - sniženjem temperature medija.

Opasnost od pojave točkaste korozije smanjuje se i pasiviziranjem površine u 10...12 %-tnoj dušičnoj kiselini. Vrlo je učinkovita i katodna zaštita konstrukcije.

Djelotvorna suma elemenata:

DS = %Cr + 3,3·(%Mo) + 30·(%N)

DS 25 vrlo dobro a 35 izvrsno

Uzrok - lokalne nehomogenosti i diskontinuiteti u strukturi ili kemijskom sastavuzaštitnog sloja ili osnovnog materijala.

Uz postojanje elektrolita (vodene otopine, vlažni plinovi i sl.) → mikroelektrolizazbog razlike potencijala pojedinih područja u mikrostrukturi ili materijala u spoju.U otopinama halogenida (Cl-1, Br-1, I-1) i često zajedno s napetosnom korozijom.

Odnošenje materijala je uvijek s onog dijela koji se ponaša kao anoda.

!!

Primjer točkaste korozije u području pobojenosti zavarenog spoja

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=2

Kontaktna (galvanska ili bimetalna) korozija

Dodir metala ili legure s drugim metalom ili legurom u prisutnosti elektrolita.

Korozijski manje otporan metal postaje anoda galvanskog članka i biva napadnut, dok korozijski otporniji (plemenitiji) metal ostaje zaštićen.

Stupanj plemenitosti (elektropotencijal) se mijenja u ovisnosti o karakteristikama medija:

U vlažnoj atmosferi u spoju Cu i Ni te čelika, korodirat će čelik, a u spoju s Zn korodirat će Zn.

Mogućnosti zaštite:

katodna zaštita; kod brodova, automobila, cijevi uz tramvajske pruge, spremnika u zemlji i sl. - uz objekt se učvršćuju ploče manje plemenitog metala, od npr. Zn, koje kao anode brže korodiraju od čelika (katoda);

izbjegavanje spojeva metala različitih potencijala;

izoliranje elemenata u spoju;

izbjegavanje nepovoljnih odnosa veličina površina u dodiru – povoljno je dapovršina anode bude što veća od površine katode;

dodavanje inhibitora u elektrolit.

Primjer kontaktne korozije trupa broda

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=9

Kip sove na državnom arhivu -bakar na čeličnom nosaču

Razlegiravanje (selektivna korozija legura)

Uzrok: razlika u korozijskom potencijalu komponenti legure.

Nastaje mikro-galvanski članak.

Plemenitiji element ponaša se kao katoda galvanskog članka,dok manje plemeniti postaje nezaštićena anoda koja korodira.

Cu-Zn legura (mjedi) - cijevi i ventili za voduSmanjuje se %Zn

Cu-Al - smanjuje se %Al kao manje plemenitog metala

Napreduje nevidljivo duž granica kristalita (zrna) → razaranje metalne vezemeđu kristalitima i konačno raspad cijelog dijela uz prisutnost elektrolita. Po granicama zrna izlučuju se nečistoće i različiti spojevi legirnih elemenata(npr. karbidi ili oksidi) različitog elektropotencijala u odnosu na okolna zrna(čvrstu otopinu).

INTERKRISTALNA KOROZIJA

Podložni su austenitni Cr-Ni čelici i Cr feritni čelici, dok martenzitni čelici nisupodložni.

Duljim držanjem Cr-Ni A-čelika između 550 do 800 ºC dolazi do SENZIBILIZACIJEA, tj. do stvaranja uvjeta za formiranje Cr23C6 karbida po granicama zrnaprilikom ohlađivanja iz tog temperaturnog intervala.

Ako je %C previsok, a brzina ohlađivanja preniska, tada se stvaraju i izlučuju Cr-karbidi, tj. pojavljuje se druga faza – karbid, a istovremeno se osiromašuju područjauz granice zrna na Cr, nakon čega ta granična područja više ne ispunjavaju nužne uvjete otpornosti na koroziju.

Primjer interkristalne korozije u području zavarenog spoja Cr-Ni čelika

b) Ako treba spriječiti nastanak predispozicije za ovaj tip korozije, ili ako se zbog veličine konstrukcije ona ne možegasiti, bira se tzv. stabilizirani A-čelik s dodatkom Ti, Nb ili Ta(jači karbidotvorci od Cr), pa nastaju njihovi karbidi, a ne opasni Cr23C6 koji bi osiromašio područja uz granice zrna nakromu.

a) Ako je već došlo do izlučivanja Cr-karbida po granicama A zrna, dio treba ugrijati na 1050...1150 °C i gasiti u vodi.Time se karbidi na granicama zrna ponovo otapaju u A pa suCr i C nestali s granica i A je ponovo stabiliziran.

SPRIJEČAVANJE IK

c) Izbor čelika s što nižim %C

NAPETOSNA (TRANSKRISTALNA) KOROZIJA

Posljedica statičkog ili dinamičkog vlačnog naprezanja u korozijski agresivnoj sredini.

Na hladno deformiranim lokalitetima, ili oko zavarenih mjesta gdje su veća zaostala naprezanja.

Podložni A i M čelici, dok F nisu. Opasne su otopine koje sadrže halogenide, kloridi alkalijskih i zemnoalkalijskihmetala, uz povišenu temperaturu i tlak.

Sulfidna (SSC – Sulphide Stress Cracking) → vlačno napregnut dio u dodiru saH2S. Primjer: oprema na plinskim poljima (Molve).Stvara se atomarni vodik koji difundira u Fe-rešetku i uzrokuje izvitoperenje i napetost rešetke → pojava mikropukotina.

Čelici su to osjetljiviji na SSC što im je viša čvrstoća (tvrdoća); Zahtjev:Rp0,2 < 660 N/mm2, HRC < 22.

Legiranje ne utječe na otpornost.Austenitni Cr-Ni čelici pokazuju dobru otpornost na SSC. Potrebno je žariti za smanjenje zaostalih naprezanja pri 850 do 900 °C.

Primjer napetosne korozije dupleks čelika

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=36

Nehrđajući čelici MATERIJAL

OKOLNI MEDIJ

Alu

min

ijske

le

gure

Ugl

jični

čel

ici

Bak

rene

legu

re

Legu

re n

ikla

Aus

teni

tni

Dup

leks

Mar

tenz

itni

Tita

nove

le

gure

Cirk

onije

ve

legu

re

Amini, otopljeni u vodi N O O N N N N N N Amonijak, dehidriran N O N N N N N N N Amonijak, otopljen u vodi N N O N N N N N N Brom N N N N N N N N O Karbonati, otopljeni u vodi N O N N N N N N N Ugljik monoksid i ugljik dioksid, vodena smjesa N O N N N N N N N Kloridi, otopljeni u vodi O N N O O O N N O Kloridi, koncentrirani, vreli N N N O O O N N N Kloridi, suhi, vrući N N N O N N N O N Klorirana otapala N N N N N N N O O Cijanidi, otopljeni u vodi, zakiseljeni N O N N N N N N N Fluoridi, otpljeni u vodi N N N O N N N N N Kloridna kiselina N N N N N N N O N Fluoridna kiselina N N N O N N N N N Hidroksidi, otopljeni u vodi N O N N O O O N N Hidroksidi, koncentrirani, vući N N N O O O O N N Metanol i halogenidi N N N N N N N O O Nitrati, otopljeni u vodi N O O N N N O N N Nitratna kiselina, koncentrirana N N N N N N N N O Nitratna kiselina, dimljiva N N N N N N N O N Nitriti, otopljeni u vodi N N O N N N N N N Dušik-dioksid N N N N N N N O N Politioničke kiseline N N N O O N N N N Para N N O N N N N N N Sulfidi i kloridi, otopljeni u vodi N N N N O O O N N Sulfitna kiselina N N N N O N N N N Voda visoke čistoće, vruća O N N O N N N N N

OTPORNOST NA NAPETOSNU KOROZIJU POJEDINIH METALNIH MATERIJALA

KOROZIJA U RASCJEPU PROCIJEPU (RASPORU)

Pasivni film

Oko procijepa

Više O2

Veća pH-vrijednost

Manje Cl-

KATODAU procijepu

Manje O2

Manja pH-vrijednost

Više Cl-

ANODAH+

e-

Cl-

O2

metal

Fe++OH-

metal

Srodna jamičastoj koroziji → procijep umjesto klice jamiceNužan oksidans (depolarizator), članak  diferencijalne aeracijeProcijep: metal‐metal, metal‐nemetal

Korozija u procijepu (rascjepu, rasporu)

Nastaje stvaranjem elektrolitičkog članka tamo gdje spoj dvaju dijelova imazračnost dovoljno veliku da u nju uđe elektrolit, ali istovremeno premalu da dođedo obnavljanja dotoka elektrolita i kisika.

Intenzivnija u kloridnim otopinama (morska voda).

Nedovoljno pritegnuta matica na vijku, spoj zakovice i lima, preklop dvajulimova, nakupine metalnih i nemetalnih spojeva (oksida) i sl.

Primjer korozije u procjepu između nosača ograde i cijevnog elementa

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=22

Primjer erozijske korozije unutarnje stjenke bakrenog cjevovoda

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=50

!!

Primjer kavitacijske korozije krila brodskog vijka

http://www.fsb.hr/korozija/index.php?p=corrosions&zap=na&ID=49

KOROZIJSKI POSTOJANI MATERIJALI

Polimerni materijali i njihovi kompoziti; Titan i njegove legure; Aluminij i njegove legure – npr. tehnički čisti Al, Al-Mg, Al-Mn, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg, Al-Zn-Mg-Cu; Bakar i njegove legure – Cu-Zn, Cu-Sn, Cu-Al, Cu-Ni; Olovo i njegove legure; Nikal i njegove legure – Ni-Cu (“Monel”), Ni-Mo (“Hastelloy”); Plemeniti metali i legure – Ag, Au, Pt, Zr, Ta; Visokolegirani čelici i željezni ljevovi – feritni, austenitni,

martenzitni, duplex, čelici maraging; Porculan; Staklo; Beton; Emajl; Tehnička keramika; Grafitni (ugljični) materijali.

VRSTE ČELIKA

1. Cr-čelici (neki s dodacima Mo, Al i Ti):

feritni (< 0,10 %C, 15...18 %Cr), martenzitni i martenzitno-karbidni (0,15...1,0 %C, 13...18 %Cr), feritno-martenzitni (0,10...0,15 %C, 13...18 %Cr).

2. Cr-Ni, Cr-Ni-Mo i Cr-Mn čelici su prema mikrostrukturi:

austenitni feritni, martenzitni, austenitno-feritni (s 10 % δ ferita), martenzitno-feritni, austenitno-martenzitno-feritni.

superferitni čelici s vrlo niskim %C (ELA Extra Low Additions),

austenitni s vrlo niskim %C (ELC Extra Low Carbon),

austenitni legirani dušikom,

duplex čelici (austenitno-feritni s > 40 % ferita),

niskougljični martenzitni (mekomartenzitni),

precipitacijski očvrstljivi (PH Precipitation Hardened),

čelici “maraging”.

NOVIJE PODSKUPINE ČELIKA

Cre = %Cr + 2·(%Si) + 1,5·( %Mo) + 0,5·(%V + %Nb + %Ti) + 1·(%Al)

Nie = %Ni + 30·(%C) + 0,5·(%Mn) + 0,6·(%Cu) + 20·(%N) + 0,5·(%Co)

Schaefflerov strukturni dijagram

relativno mekani;

magnetični

relativno slabo zavarljivi zbog sklonosti pogrubljenju zrna grijanjem iznad 900 ºC te opasnosti od krhkosti “475” pri duljem držanju pri 350…520 ºC, kao i zbog mogućeg nastajanja krhke σ-faze (FeCr) pri dugom držanju od 520 do 850 ºC;

slabo oblikovljivi deformiranjem;

bolje obradljivi odvajanjem čestica od austenitnih čelika;

postojani prema oksidirajućim kiselinama (HNO3) i neosjetljivi na plinove koji sadrže sumpor, za razliku od Cr-Ni austenitnih čelika;

manje postojani prema kloridnim otopinama (morska voda);

nisu osjetljivi na pojavu napetosne korozije čak i u kloridnim otopinama;

umjereno postojani na pojavu jamičastog oštećenja ako sadrže Mo;

neotporni na rastaljene metale – Al, Sb i Pb, soli i reducirajuće medije;

niže cijene od ostalih nehrđajućih čelika;

skloni lomljivosti pri niskim temperaturama.

SVOJSTVA FERITNIH ČELIKA

sadrže < 0,1 %C i 13…17 %Cr

nemagnetični su;

dobro oblikovljivi u hladnom stanju (visoka A5, Z i KU a niska Re i Rm), a hladnom deformacijom mogu očvrsnuti (vučena žica ili hladnovaljanetrake);

uz dodatno legiranje s Mo, W i V pokazuju vrlo dobru otpornost na puzanje pri temperaturama > 600 ºC;

zbog zadovoljavajuće žilavosti pri sniženim temperaturama primjenjuju se teorijski do �273 ºC;

otporni na organske i anorganske kiseline, lužine i soli;

u određenim su uvjetima podložni interkristalnoj koroziji.

SVOJSTVA AUSTENITNIH ČELIKA

0,15 %C (moguće 0,02%C) 18 % Cr 8 % Ni (Mn)moguće Mo, Ti, Nb, Ta

AustenitniAustenitni ččelici snielici snižženog sadrenog sadržžaja ugljika aja ugljika (ELC (ELC –– Extra Low CarbonExtra Low Carbon))

< 0,03 %C,

visoka otpornost na interkristalnu koroziju (manja mogućnost stvaranja Cr-karbida), ali je snižena čvrstoća i otpornost puzanju,

zavarljivost i obljikovljivost bolja nego kod klasičnih austenitnihčelika - primjeri čelika: X2CrNi18-9, X2CrNiMo18-10.

AustenitniAustenitni ččelici elici legiranilegirani sa dusa duššikomikom

DJELOVANJE DODATKA DUŠIKA:

- kao gamageni element zamjenjuje zamjenjuje skuplji Ni, a istovremeno smanjuje alfageno djelovanje Mo,

- stvara intersticijske mješanace sa željezom i nitride, te tako povisuje granicu razvlačenja i čvrstoću koje su niske kod običnih austenitnih čelika,

- povišenjem ovih mehaničkih svojstava ujedno se povisuje i otpornost na napetosnu koroziju,

- dodatkom 0,1 %N, 2 %Mo kod 18Cr/8Ni čelika povisuje otpornost na točkastu koroziju.

AustenitnoAustenitno--feritniferitni ((duplexduplex) ) ččelicielici

- imaju dvofaznu austenitno-feritnu strukturu (40 do 60 % ferita),

- povišena otpornost na napetosnu koroziju u kloridnom okolišu,

- povišena otpornost na H2S,

- povišena otpornost na jamičastu koroziju,

- teškoće pri zavarivanju zbog sklonosti krhkosti ferita i mogućnosti izlučivanja karbida po granicama zrna ferit/austenit.

povišeni %C (0,15...1,0 %C) te > 13 %Cr;manji %C - konstrukcijski čelici (viša korozijska otpornost)veći % C - alatni čelici (viša otpornost trošenju)

toplinska obrada poboljšavanja: kaljenje + visoko popuštanje

viša tvrdoća i čvrstoća te otpornost na trošenje u odnosu na F i A čelike.

SVOJSTVA MARTENZITNIH ČELIKA

MartenzitnoMartenzitno--feritniferitni ččelicielici

< 0,20 %C i 13...17 %Cr,

optimalna svojstva postižu u kaljenom i visokopopuštenom stanju,

čvrstoća, tvrdoća i otpornost na trošenje viša od feritnih čelika, ali im je zato niža opća korozijska postojanost,

za razliku od feritnih čelika, ne naginju krhkosti,

postojani su na djelovanje vode, vodene pare i vlažnog zraka,

primjenjuju se za: pribor za jelo, dijelove vodnih turbina, kirurške instrumente, strojne dijelove u proizvodnji nitratne (dušične) kiseline itd.

MekomartenzitniMekomartenzitni ččelicielici

< 0,10 %C (realno 0,03...0,05 %C), Cr (13...18 %), i Ni (1...6 %) i Mo (< 3 %),

visokočvrsti čelici: Rp0,2 ~1000 N/mm2,

dobra postojanost na opću koroziju, slaba na jamičastu koroziju,

primjena: dijelovi izloženi agresiji nečistog zraka i vode – lopatice vodenih turbina, dijelovi pumpa, valjci za papir i sl.

primjeri čelika: X5CrNi13-4, X5CrNi17-4, X3CrNiMo14-5, X4CrNiMo13-4.

ostale vrste niskougljičnih korozijski postojanih čelika sadrže dodatno neke od elemenata – Cu, Nb, Al, Ti i Zr, koji omogućujustvaranje intermetalnih spojeva tijekom dozrijevanja (“starenja”), tj. očvrsnuće precipitacijskim djelovanjem. To su podskupine tzv. PH (Precipitation Hardened) ultračvrstih čelika čije su vrijednostiRp0,2 > 1000 N/mm2.

Vrsta materijala Industr.atmosf.

Slatka voda

Morska voda

H2SO4 (5…15%)

Lužina (8%)

niskougljični čelik 11) 1 1 1 5 galvanizirani čelik 4 2 4 1 1 sivi lijev 4 1 1 1 4 čelik s 4...6 % Cr 3 3 3 1 4 18 % Cr i 8 % Ni nehrđajući čelik 5 5 4 2 5

18 % Cr i 35 % Ni nehrđajući čelik 5 5 4 4 4

“Monel” (70% Ni i 30% Cu) 4 5 5 4 5

nikal 4 5 5 4 5 bakar 4 4 4 3 3 mjed -CuZn15 4 3 4 3 1 Al-bronca 4 4 4 3 3 novo srebro (Cu+18%Ni i 17%Zn)

4 4 4 4 4

aluminij 4 2 4 3 1 Al-Cu legura 3 1 1 2 1

Ocjene: 1 = slaba – brzi napad; 2 = osrednja – privremena uporaba; 3 = dobra – umjereno korištenje; 4 = vrlo dobra – pouzdano korištenje; 5 = izvrsna – neograničeno korištenje

NIKAL I NJEGOVE LEGURENIKAL I NJEGOVE LEGURE dobra otpornost u toplim i hladnim lužnatim otopinama,

otporan na napetosnu koroziju u većini kloridnih medija, ali je uz određene uvjete osjetljiv u natrijevom hidroksidu,

Prikladan je za primjenu:

u razrijeđenim kiselinama, kao što su sulfatna, kloridna i fosfatna kiselina,

u tekućem amonijaku i otopinama amonijeva hidroksida (NH4OH), ali u koncentracijama manjim od 1 %.

Legura nikla s 30 do 33 %Legura nikla s 30 do 33 %CuCu

svojstva vrlo slična čistom Ni uz poboljšanu otpornost na djelovanje neokisidirajućih kiselina,

Cu je odgovoran za dobru korozijsku postojanost u morskoj, te kod strujanja fluida velikim brzinama.

Legure NiLegure Ni--MoMo

vrlo dobru otpornost na koroziju u reducirajućoj sredini,

dodatak Mo rezultira poboljšanom otpornošću na lokalnu koroziju, a omogućuje i primjenu takve legure pri visokim temperaturama.

Legure NiLegure Ni--CrCr--FeFe

dobra otpornost na koroziju pri povišenim temperaturama (do 1100 ºC),

dobra otpornost na koroziju u sulfatnoj kiselini,

visoka čvrstoća na povišenim temperaturama (otpornost puzanju),

dobra otpornost na koroziju u vodi.

BAKAR I NJEGOVE LEGUREBAKAR I NJEGOVE LEGURE

Cu posjeduje vrlo visoku otpornost na koroziju,

u atmosferi s vremenom formira svjetlozeleni sloj (patina),

djelovanjem octene kiseline uz prisutnost zraka nastaje otrovni spoj –bazični Cu(II) acetat,te se stoga se Cu ne rabi za izradu uređaja u prehrambenoj industriji,

Cu je naročito korozijski postojan u industrijskim, gradskim i morskim sredinama, a visoku otpornost pokazuje i u kontaktu s morskom i slatkom vodom,

Cu je općenito postojan u alkalnim otopinama, osim u medijima koji sadrže amonijak,

Cu nije otporan na sumpor i njegove spojeve,

čisti Cu i neke njegove legure sklone su “vodikovoj bolesti” (krhkosti),

Primjena: za izradu kondenzatora, izmjenjivača topline, spremnika, armature i dijelova aparata u kemijskoj industriji i u brodogradnji

CuCu--ZnZn mjedimjedi monofazne -mjedi korozijski su postojane kao čisti Cu,

dvofazne + mjedi nisu toliko postojane, jer je -faza manje plemenita u odnosu na -fazu,

gnječene -mjedi osjetljive su na napetosnu koroziju uz prisutnost amonijaka i vlage,

legiranjem do 15 %Zn povisuje otpornost na koroziju u vodi.

Specijalne mjediSpecijalne mjedi

dodatak Al, Mn Ni i Si povisuje otpornost na koroziju u pojedinim medijima,

korozijsko ponašanje Cu-Sn bronci sa Sn < 10 %, usporedivo je s ponašanjem čistog Cu.

u alkalnim otopinama su bronce otpornije od čistog Cu, ali korodiraju ipak u amonijevu hidroksidu,

najopasnije je djelovanje HCl.

Fosforne bronceFosforne bronce

sadrže P zbog poboljšanja otpornosti na oksidaciju,

pripadaju najstarijim poznatim legurama – brončani artefakti stari tisuće godina danas svjedoče o izuzetnoj korozijskoj postojanosti fosforne bronce.

Aluminijske bronceAluminijske bronce

otporne na selektivnu koroziju,

općenito su korozijski postojane u kloridnim otopinama kalijeva karbonata, neoksidirajućim mineralnim kiselinama i brojnim organskim kiselinama,

također imaju dobru otpornost na erozijski tip korozije (impingement corrosion) i na visokotemperaturnuoksidaciju,

dodacima Ni, Fe i Mn postiže se bolja postojanost u morskoj vodi od mjedi (npr. legure za brodske vijke).

CuCu--Ni legureNi legure

otporne su na koroziju u morskoj vodi i imaju izvrsnu otpornost na biološko zaprljanje (biofouling) i na napetosnu koroziju,

Cu-Ni legure (10 do 30 %Ni) široko se primjenjuju za izradu cijevi kondenzatora i izmjenjivača topline u procesnoj industriji i energetskim postrojenjima.

OLOVO I NJEGOVE LEGUREOLOVO I NJEGOVE LEGURE

Pb ima sposobnost stvaranja čvrsto prianjajućih slojeva od olovnih spojeva – sulfata (u H2SO4), oksida (na zraku) i karbonata (u vodi),

postojanost u otopinama bitno ovisi o pH-vrijednosti otopine, a najviša je za pH = 6...9,

najviše se Pb rabi u proizvodnji H2SO4.

TANTALTANTAL

Ta je inertan prema svim organskim i anorganskim spojevima pri <150 ºC osim u fluoridnoj kiselini i dimećoj sulfatnoj kiselini (oleum – sadrži 20 do 30% otopljenog sumpor-trioksida),

Pri <150 ºC Ta je inertan prema svim koncentracijama kloridne i nitratne kiseline, prema 98 %-tnoj sulfatnoj kiselini, 85 %-tnojfosfatnoj kiselini i čitavom nizu drugih fluida,

Korozijski neotporan na vruću oksalnu kiselinu.

TITAN I NJEGOVE LEGURETITAN I NJEGOVE LEGURE

Ti i Ti-legure postižu korozijsku postojanost formiranjem stabilnog, čvrsto prianjajućeg zaštitnog oksidnog filma na površini,

oksidni film neotporan je samo na manji broj spojeva, a naročito na fluoridnu kiselinu (HF), oksalnu (H2C2O4), kloridnu, fosfatnu i sulfatnu kiselinu,

Ti je otporan na koroziju uzrokovanu vlažnim plinovitim klorom, no ukoliko udio vlage padne ispod 0,5 %, može doći do brzog napada s katastrofalnim posljedicama,

Ti je otporan na sve oblike korozije u morskoj vodi i u kloridnimotopinama pri temperaturi okoline.

POLIMERIPOLIMERI

polimeri i polimerni kompoziti imaju općenito dobru kemijsku postojanost

mnogi mediji djeluju agresivno na polimere, ne izazivajući bubrenje ili otapanje,

nego nepovratne promjene kemijske građe makromolekula procesima oksidacije, hidrolize, dehidracije.

kemijska polimera postojanost uvjetovana je molekularnom strukturom, stupnjevima kristaliničnosti, te vrstom i jačinom veze.

polikristalinični konstrukcijski plastomeri, kao što su PTFE i PA (poliamidi), često su kemijski postojaniji u usporedbi s amorfnim tipovima, npr. PC.

PTFE (politetrafluoretilen) prikladan za uporabu u kemijski vrlo agresivnim sredinama u kojima metali vrlo brzo korodiraju,

tekući kristalni polimeri (TKP), poliketoni i polifenilsulfidi (PPS) zadržavaju izvrsnu kemijsku postojanost, čak i pri povišenim temperaturama,

deterdženti i ulja uz prisustvo naprezanja mogu uzrokovati lom PE,

cinkov klorid nastao reakcijom soli s cesta i galvaniziranih dijelova, može uzrokovati ubrzano starenje PA dijelova na podvozjuautomobila.

oksidacijski efektoksidacijski efekt jest starenje gume, pri čemu dolazi do naglog padamolekularne mase praćenog mekšanjem, ili pak do povećanja molekularne mase i krhkosti.

za neumrežene plastomere i elastomere bitna neželjena pojava je bubrenjebubrenje nastupa zbog upijanja vode i drugih otopina.

Izuzetak su PE, poliisobutilen (PIB), PP, PTFE

GUBITAK ČVRSTOĆE POLIMERNIH MATERIJALA NAKON IZLAGANJA DJELOVANJU MEDIJA

MEDIJ PPS2PA 6/6 PC3 PSO4 Modificiran

PPO5

Kiseline37% kloridna 100 0 0 100 10030% sulfatna 100 0 100 100 100

Lužine28% amonij -hidroksid 100 85 0 100 10030% natrij -hidroksid 100 89 7 100 100N-butilamin 49 91 0 0 0Anilin 96 85 0 0 0

UgljikovodiciCikloheksan 100 90 75 99 0Toulen 98 76 0 0 0Diesel gorivo 100 87 100 100 36Benzin 100 80 99 100 0

Organska otapalaKloroform 87 57 0 0 0Klorobenzen 100 73 0 0 0Etilen -klorid 72 65 0 0 0Butilni alkohol 100 87 94 100 84Cikloheksanol 100 84 74 95 27Fenol 100 0 0 0 0Metil -etil keton 100 87 0 0 0Etil-acetat 100 89 0 0 0

TEHNITEHNIČČKA KERAMIKAKA KERAMIKA

kemijska postojanost bitno ovisi o jačini atomskih veza:

keramički materijali sa slabim atomskim vezama imaju relativno nisku kemijsku postojanost, oni s jakom ionskom i kovalentnomvezom kemijski su postojaniji.

Kromov oksidKromov oksid je primjer korozijski postojanije keramike:

dobro se spaja sa staklom i zbog toga se koristi za obnavljanje napuknutih staklenih obloga spremnika kemikalija,

otporan na eroziju i abraziju.

Oksidi aluminija i Oksidi aluminija i cirkonijacirkonija

odlikuju se visokom postojanošću u brojnim kemikalijama, ali nisu prikladni za upotrebu pri duljim izlaganjima jakim kiselinama i lužinama.

VolframovVolframov karbidkarbid

primjenjuje se kod zahtjeva za visokom otpornošću na trošenje,

otporan je na djelovanje jakih lužina poput NaOH i KOH, čak i na povišenim temperaturama,

neotporan na djelovanje jakih kiselina poput sulfatne i nitratne.

Silicijev karbidSilicijev karbid

otporan je na jake kiseline i na jake lužine i praktički je inertan na djelovanje HCl, HF i KOH.

ZAŠTITA METALA PREVLAKAMA

PREVLAKE

ANORGANSKE ORGANSKE

METALNE NEMETALNE NEMETALNE

PRIPREMA PODLOGE

NANOŠENJE PREVLAKE

NAKNADNA OBRADA PREVLAKE

ODMAŠĆIVANJE

MEHANIČKA PREDOBRADA

KEMIJSKA PREDOBRADA

KEMIJSKI POSTUPAK

FIZIKALNI POSTUPAK

ELEKTROLITIČKI POSTUPAK

KEMIJSKA OBRADA

MEHANIČKA OBRADA

ELEKTROKEM.OBRADA

TOPLINSKA OBRADA

POSTUPCI  PRIPREME PODLOGE, NANOŠENJA I OBRADE PREVLAKA

METALNE PREVLAKE

Katodne Anodne

Imaju pozitivniji el. potencijal od metala na koji se nanose.

npr. Au, Ni, Ag, Cr, Pb i Sn na ugljičnom čeliku

Metal zaštićuju mehanički. Dobre su samo ako su potpuno kompaktne.

Imaju negativniji el. potencijal od metala na koji se nanose.

npr. Zn, Cd na ugljičnom čeliku

Metal zaštićuju mehanički i elektrokemijski. Dobre su i kada nisu kompaktne. Djeluju kao katodni protektori.

METALNE PREVLAKE

POSTUPAK NANOŠENJA

FIZIKALNI POSTUPAK

KEMIJSKI POSTUPAK

ELEKTROKEMIJSKI POSTUPAK

VRUĆE URANJANJEMETALIZACIJA PRSKANJEMPLATIRANJENATALJIVANJENAVARIVANJEOBLAGANJELEMLJENJELIJEPLJENJE

IONSKA ZAMJENAKATALITIČKA REDUKCIJA

GALVANOTEHNIKA

ANORGANSKE NEMETALNE PREVLAKE

Oksidna prevlaka na Al; anodizacija aluminija (ELOKSIRANJE)

• Dobiva se elektrokemijskim postupkom • Sastoji se od Al2O3

• Prevlaka je staklasta i tvrda, može biti u različitim bojama

Oksidna prevlaka na čeliku (BRUNIRANJE)

• Dobiva se kemijskim postupkom (obradom u vrućim lužnatim otopinama koje sadrže nitrate i nitrite)

• Prevlaka je Fe3O4 crne boje• Prevlaka apsorbira svijetlo pa se primjenjuje za obradu oružja i

dijelova optičkih aparata

ORGANSKI PREMAZI I PREVLAKE

Organski premazi nanose se na metalne površine obično u dva ili više slojeva koji čine sustav premaza.

• Bojenje i lakiranje • Plastifikacija• Gumiranje• Bitumenizacija• Konzervacija

SVOJSTVA POLIMERNIH PREVLAKA

Cijena Otpornost

prema abraziji

Elastičnost Adhezivnost Otpornost

prema atmosferi

Zadržavanje boje

Otpornost prema

kemikalijama (općenito)

Maksimalno dopuštena

radna temperatura

Alkid 3 2 3 3 1 1 1 1 Amin-alkid 3 3 2 3 1 1 1 2 Akril 2 2 3 2 3 3 1 1 Celuloza (butirat) 1 2 3 2 3 3 1 1

Epoksi 1 3 3 3 3 1 3 2 Epoksi ester 2 3 1 3 3 1 1 2 Fluorokarbon 0,5 1 1 2 3 1 3 2 Fenol 2 3 1 3 3 0 2 2 Poliamid 2 3 1 2 1 2 1 2 Plastisol 3 3 3 2 3 1 3 1 Poliester (bez ulja) 2 2 2 3 3 2 1 1

Polivinil-fluorid (PVF) 0,5 3 3 2 3 2 3 1

Poliviniliden-fluorid (PVF2)

0,5 3 3 2 3 2 3 1

Silikon 1 2 1 1 3 3 1 3 Silikon-alkid 1 2 1 2 2 2 2 3 Silikon-poliester 1 2 2 2 3 2 2 3

Silikon-akril 1 2 1 2 2 3 2 3 Vinil 2 2 3 1 3 2 1 1 Vinil alkid 2 2 2 2 2 2 1 1 Polivinil-klorid (PVC) 1 3 3 3 3 1 3 1

Neopren (guma) 3 3 3 2 3 1 1 1

Uretan 0,5 3 3 3 3 1 1 2

Svojstva: 3= izvrstan; 2= vrlo dobar; 1= osrednji; 0= slabCijena: 3= najjeftiniji; 2= umjerena cijena; 1= skup; 0,5= vrlo skup

ELEKTROKEMIJSKE METODE ZAŠTITE

Snižavanje elektrodnog potencijala, tj. pomakom el. potencijala metala u negativnom smjeru.

Povišenje elektrodnog potencijala, tj. pomakom el. potencijala metala u pozitivnom smjeru

KATODNA ZAŠTITA ANODNA ZAŠTITA

• metal se održava ili u pasivnom stanju (u području potencijala pasivacije) ili u imunom stanju (pri potencijalima nižim od stacionarnih) kada ne korodira

KATODNA ZAŠTITA

Vanjskim izvorom struje Žrtvovanom anodom

PREDIZBOR MATERIJALA NA OSNOVI OCJENA OTPORNOSTI

IZRADA

MATERIJAL

kod

proi

zvođ

ača

na o

bjek

tu

RE

PA

RIR

AN

JE

PO

UZD

AN

OST

KO

RO

ZIJS

KA

PO

STO

JAN

OST

TRO

ŠKO

VI

U 2

0 go

d.

Galvaniziran neleg. čelik 3 2 2 2 - 1 1 1 Nelegiran čelik prevučen epoksidom 3 1 2 3 - 1 2 - 1 1 CuNi10Fe1Mn (Cunifer 10) 5 2 N 5 5 5 Ni67Cu31Fe1,5 (Nicorros 400) 3 2 N 5 5 5 X5CrNiMoTi25-25; AISI 316 L 3 2 1 1 1 1 X1NiCrMoCuN 25-20-6 (Cronifer1925hMo) 3 2 N 5 5 5 NiCr22Mo9Nb (Nicrofer 6020hMo) 3 2 N 5 5 5 - 3 Titan 3 1 N 5 5 5 - 2

5 - izvrsno 3 - dobro 2 - prihvatljivo 1 - problematično N - nije potrebno

USPOREDBA MATERIJALA U EKSPLOATACIJI I TROŠKOVI

INDEKS CIJENE MATERIJAL MATERIJAL UGRAĐENO

NELEGIRANI ČELIK 0,14 1 GALVANIZIRANI ČELIK 0,20 1,05 ČELIK PREVUČEN EPOKSIDOM 0,31 1,07 EPOKSIDNA SMOLA OJAČANA STAKLENIM VLAKNIMA

0,52 1,17

ČELIK PREVUČEN NEOPRENOM 0,45 1,33 NEHRĐAJUĆI ČELIK: X5CrNiMoTi25-25; AISI 316L 0,48 1,55 Cu-Ni -LEGURA (10 % Ni) 0,77 1,86 DUPLEX ČELIK 0,95 2,17 Ni-Cr-Mo VISOKOLEGIRAN ČELIK (6 % Mo) 1,62 3,67