OSNOVE TEHNOLOGIJE I STRUČNI VELEUČILIŠTE U S B III PREDAVANJE

Biološka oštećenja Biološka oštećenja organskih materijala uzrokuju mnogi organizmi, kao što su: - gljivice truleži - plijesni - kukci - školjke - puževi - račići i - glodavci. Ova su oštećenja uglavnom mehaničkog karaktera, a najčešće se susreću na drvetu Mikroorganizmi izlučuju izlučuju fermente razgradnje ili druge agresivne tvari

TEORIJSKE OSNOVE ZAŠTITE KOROZIJE Af ↓R↓ (smanjuje ili poništenje afiniteta za proces korozije, povećava otpor koroziji) - promjenom unutrašnjih faktora korozije - promjenom vanjskih faktora korozije ili - nanošenje prevlaka na konstrukcijske materijale. Prevlačenjem se zapravo mijenjaju i unutrašnji i vanjski faktori korozije Zaštita metala od kemijske korozije Borba protiv kemijske korozije metala, ( vrućim oksidativnim plinovima i u lošim mazivima, smanjenjem ili poništenjem afiniteta ili zamjenom običajnih konstrukcijskih materija (metala) plemenitim metalima odnosno internim nemetalima. Zamjenom ili obradom agresivne sredine: zaštitom atmosfere – u metalurgiji zavarivanjem smanjenjem parcijalnog tlaka ili zamjenom zraka dušik argon

Zaštita metala od elektrokemijske korozije Borba protiv kemijske elektro kemijske korozije ( u vodi, vodenim otopinama, u tlu, vlažnoj atmosferi itd) Osnivaju se na smanjenju brojnika ili povećanju nazivnika na desnoj strani jednadžbe. Budući da je razlika elektrodnih potencijala katode i anode korozijskih članaka mjera afiniteta za elektrokemijsku koroziju, taj se afinitet može smanjiti povišenjem elektrodnog potencijala anode ili sniženjem elektrodnog potencijala katode. Anode se oplemenjuju zamjenom metala plemenitijem npr. zamjena čelika bakrom Katodne se oneplemenjuju promjenom sastava elektrolita ili katodnom polarizacijom (uklanjanjem kisika iz vode, smanjenjem relativne vlažnosti zraka)

Elektrokemijska se korozija može usporiti povećanjem katodne polarizacije koja snižava radni potencijal katode, odnosno povećanjem anodne polarizacije koja povisuje radni potencijal anode. Katodna polarizacija povećava se legiranjem metalima koji imaju visok prenapon katodne depolarizacije (npr. legiranjem cinka živom) ili uklanjanjem djelotvornih katoda (npr. rafinacijom aluminija). Anodna polarizacija povećava se legiranjem malom količinom plemenitijih metala (npr. čelika s 0,3 do 0,5 % Cu) ili velikom količinom metala sklonih pravoj pasivnosti (npr. legiranjem čelika s > 12% Cr). - anodni inhibitori koče također koroziju

Povećanje električnog otpora u strujnom krugu korozijskih članaka koči proces korozije. - čvrsti korozijski produkti nastali kemijskom ili elektrokem. korozijom (npr. Pb u sulfatnoj kiselini, Zn u atmosferi itd.) Takvi su metali kemijski pasivni - adsorpcijski inhibitori (npr. škrob) koji se dodaju elektrolitima da bi na površini metala nastali filmovi visoke električne otpornosti. - povećanjem električnog otpora elektrolita (npr. zamjenom morske vode za hlađenje slatkom) - nemetalne prevlake (npr. oksidne prevlake na aluminiju, fosfatne prevlake na čeliku

Zaštita metala od posebnih oblika i vrsta korozije Lokalne, selektivne i interkristalne korozije - izbjegavati uvjete nastajanja - kontakt dvaju metala vrlo različitih elektrodnih potencijala ionizacije - izbjegavati lokalne galvanske članke - kaljenjem austenitnih nehrđajućih čelika izbjegava njihova sklonost interkristalnoj koroziji. - napetosna korozija – statičko i dinamičko naprezanje - uklanjanjem erozijskih korozijskih čestica iz fluida i sl.

Zaštita nemetala od korozije Zaštita anorganskih nemetala od korozije najčešće se temelji na poboljšavanju njihovih svojstava ili na izolaciji od okoline npr. otpornost portlandskog cementa na koroziju poboljšavaju se npr. dodatkom troske visoke peći. U kiselim medijima portlandski cementa zamijenit ćemo boksitnim (taljenim) cementom KOROZIJA BETONA OVISI: - izboru agregata - pripremi smjese - ugradnje - kompatibilnosti - zaštiti betona – izbacivanja bitumena vodeno staklo Drvo se redoviti zaštićuje od biološkog oštećivanja org. premazima i impregnacijom

Ispitivanja korozije KLASIFIKACIJA ISPITIVANJA LABARATORIJSKA TERENSKA(POLJSKA) EKSPLATACIJSKA (POGONSKO INDUSTRIJSKA) Terenska i eksploatacijska ispitivanja izvode se u uvjetima koji vladaju u praksi. To su obična ili ne ubrzana ispitivanja koja redovito dugo traju, a provode se na predmetima upotrebne vrijednosti. Laboratorijska ispitivanja gotovo se isključivo vrše na uzorcima i najčešće su ubrzana pa kraće traju.

Svrha ispitivanja korozije može biti: - izbor optimalnih konstrukcijskih materijala, - zaštitnih postupaka ili sustava, - razvoj novih konstrukcijskih materijala, - osvajanje i određivanje djelotvornosti novih zaštitnih postupaka i sustava, - utvrđivanje korozijskog ponašanja određenoga konstrukcijskog materijala, tj. njegova područja upotrebljivosti, - određivanje agresivnosti neke sredine, - kontrola kvalitete konstrukcijskih materijala ili provođenja zaštitnih postupaka, - dijagnostika oštećenja opreme te istraživanje mehanizma korozije i zaštite. metodama koje mogu biti: - kvalitativne i - kvantitativne.

LABARATORIJSKA ISPITIVANJA Vizualni pregled i srodne metode - najvažnija kvalitativna metoda ispitivanja korozije pratimo promjene uočljive na materijalu ili u agresivnom mediju (redovito u tekućini) ili u toku ispitivanja. Završni pregled upotrebljavaju se i priručna pomagala (npr. povećalo, džepni nožić, ručna turpija itd.)

Vizualnim pregledom utvrđujemo: - da li je uopće došlo do korozije, - da li je zahvatila cijelu izloženu površinu ili samo njezin dio, - promjene oblika ili izgleda površine materijala (npr. potamnjene, zamućenje ili povećanje hrapavosti), - da li su nastali čvrsti korozijski produkti, koje su boje ti produkti, imaju li oni oblik ljuski, filma ili sloja, prianjaju li na materijal, da li su tvrdi ili meki, kompaktni ili rahli, vlažni ili suhi, - jesu li se na površini materijala pojavili mjehuri, udubine ili pukotine, - da li je materijal perforiran, - je li agresivna tekućina otapanjem produkata korozije promijenila boju ili su se ti produkti u njoj suspendirali, odnosno istaložili itd.

Vizualno zapažanje dobro je: Dokumentirano opisati (opis, detalji,crteži, fotografije, ova metoda prihvatljiva je za početak lab. ispitivanja i za sva ostala ispitivanja. Nedostatak metoda subjektivnost, zato usporedno s vizualnim pregledom primjenjuju druge metode. optički (metalografski) mikroskop – posebni vizualni pregled – usporedna metoda prije i poslije ispitivanja zatim morfologija korozije ispitivanja produkata površine korodiranog materijala- promatra poprečni presjek materijala (dubina prodiranja korozije)

- mogu poslužiti i indikatori anodnih i katodnih mjesta npr. ( feroksilnog reagensa) za čelik već i druge metale. npr. za aluminij i njegove legure primjenjuje se ali zarinski indikator koji na anodnim mjestima poprima crvenu, a na katodnim mjestima ljubičastu boju. - defektoskopskim metodama, - radiografske metode, prozračivanja materijala rendgenskim zrakama, odnosno snopovima elektrona - ultrazvučnih, magnetskih i elektromagnetskih metoda otkrivanja defekata pukotina

METODE VAGANJA 1.Metoda gubitka mase Najraširenija kvantitativna metoda ispitivanja korozije. Vaganjem uzoraka ili predmeta prije izlaganja agresivnoj sredini. Gubitak mase, sveden na jedinicu početne geometrijske ploštine izloženog materijala (površinski gubitak mase = Δm/S) Na temelju dobivenih podataka izračunava prava prosječna brzina korozije u razdoblju između vremena t1 i t2 formulom

m1 - masa uzorka (produkta) prije ispitivanja m2 - njegova masa nakon ispitivanja i skidanja produkta čvrste korozije. Δm - pokusno vrijeme Vk - g cm-2 d-1; g m-2 d-1, mdd ( mg dm-2 d-1) - koja se preračunava u prosječnu brzinu produkta korozije u materijalu h - pros. dubina prodiranja korozije Δm – smanjenje volumena uzrokovano korozijom ρm – gustoća materijala koji korodira Postaje previsoki faktori u sve jedinice prema tablici

Metoda gubitka mase prikladna je za ispitivanje opće korozije i one lokalne korozije za koju je moguće odrediti faktor ograničenosti kao omjer ukupne geometrijske ploštine S izloženim materijalima i kordinirane geometrijske ploštine S Metodom gubitka mase ne mogu se ispitivati: - pojave selektivne korozije, - interkristalne korozije, - napetosne korozije . - ispitivanje korozije organskih materijala praćene ( pojavom bubrenja )

Točnost metode gubitka mase ovisi prije svega o načinu uklanjanja čvrstih produkata korozije Služe: - mehanički, - kemijski i - elektrolitički postupci Mehaničko čišćenje - površine materijala provodi se trljanjem četkama od čekinja ili od meke žice, struganjem drvenim lopaticama, gumenim čepovima ili strugačima i sl. To se redovito obavlja pod mlazom vode ili bar u vlažnom stanju.

Kemijsko čišćenje - izvodi se u otopinama koje ne djeluju agresivno na konstrukcijski materijal, ali lako otapaju ili bar razrahljuju čvrste produkte korozije. Elektrolitičko čišćenje - provodi se katodno, tj. spajanjem uzoraka (predmeta) s negativnim polom izvora istosmjerne struje, tako da se na njima razvija vodik koji razrahljuje produkte Konstrukcijski materijali obično se ocjenjuju prema različitim standardima i propisima na temelju prosječne brzine prodiranja korozije izražene u mm a-1 . Za opću orijentaciju može međutim poslužiti klasifikacija materijala u tablici

Orijentacijska klasifikacija konstrukcijskih materija s obzirom Na prosječnu brzinu prodiranja korozije Postojanost materijala Upotrebljivost materijala Prosječna brzina prodiranja korozije Vp/mm ·a -1 potpuno postojan vrlo postojan postojan smanjeno postojan slabo postojan nepostojan uvijek upotrebljiv uglavnom upotrebljiv obično upotrebljiv katkad upotrebljiv iznimno upotrebljiv neupotrebljiv < 0,001 0,001 do 0,01 0,01 do 0,1 0,1 do 1 1 do 10 > 10

Metoda prirasta mase Slično metodi gubitka mase, primjenjuje se kada produkti korozije dobro , prianjaju na osnovni materijala ( visoka temp. korozije atmosfera korozije) Ova metoda nije upotrebljiva ako su nastali produkti onečišćivanja prašinom, pepelom, čađom, koksom Mjerenje porasta mase redovito se prate procesi bubrenja tehničkih poliplasta. izračunava se površinski prirast mase (Δm'/S), odnosno konvencionalna prosječna brzina korozije

m1 - masa uzorka (produkta) prije ispitivanja m2 - njegova masa nakon ispitivanja i skidanja produkta čvrste korozije. Δm – pokusno vrijeme Radi li se o plinskoj koroziji, često se izračunava i prosječna brzina rasta sloja korozijskih produkata ako je poznat Pilling-Bedworthov omjer, PB gdje je: δ1 - debljina sloja prije pokusa, a δ2 - nakon pokusa.

METODE PRAĆENJA POPRATNIH POJAVA 1. Mjerenje množine razvijenog vodika Procesi korozije mogu se ispitivati praćenjem različitih popratnih pojava, npr. razvijanje vodika u toku elektrokemijske korozije metala uz vodikovu depolarizaciju mjeri se volumen oslobođenog vodika V(H2) uz poznat tlak i temperaturu, a njegova se množina izračunava općom jednadžbom stanja idealnog plina:

Ako je naboj z iona metala nastalih korozijom konstantan i poznat, onda je prava prosječna brzina korozije: Ova metoda se koristi isključivo u laboratorijskim uvjetima i vrlo je osjetljiva 2. Mjerenje množine potrošenog kisika Za proces korozije koji teku uz potrošak kisika – mjerimo volumen potrošenog kisika pri konstantnim tlakom temp. i volumenom Vrijede izrazi :

Također ova metoda je i laboratorijskog karaktera i moguća je konstrukcija krivulje potrošnje kisika i toka korozije. U ovoj metodi greške su u sekundarnim procesima korozije 3. kombinirana metoda - istodobno vodika i kisika kao depolarizacija - mjeri oslobađanje vodika i potrošenog kisika 4.Ostale metode Ispitivanje koncentracije : volumetrijskim, kolorimetrijskim, spektrofotometrijskim, polarografskim i drugim analitičkim postupcima.

Metode mjerenja dimenzija Mjerenje promjene dimenzija Ova metoda određuje se: smanjenje dimenzija- ako na materijalu ne nastaju čvrsti produkti korozije ili ako se ti produkti lako uklanjaju, b) povećanje dimenzija – ako čvrsti kompaktni sloj ostaje na površini metala -upotrebljavaju pomična mjerila osjetljivosti 0,1 mm i mikrometarski vijci osjetljivosti 0,001 mm Ova mjerenja mogu biti korisna kod cjevovoda , spremnika Mjerenja Smanjene dimenzija izravno dobivaju podatci o prosječnoj brzini prodiranja korozije vp, a otuda i o pravoj prosječnoj brzini korozije v. Te se brzine izračunavaju po formulama

metodom povećanja dimenzija plosnatih limenih uzoraka (npr. plinska korozija), uz uvjet da nastaje samo jedan čvrsti produkt poznatog Pilling-Bedworthova omjera (PB) mogu se približno preračunati

Mjerenje dubine pittinga - dubina pitinga mjeri se mikrometarskim komparatorom s kazaljkom ili šiljastim pipalom male dubine (ali ne < 3 mm) ispituje se metalografskim mikroskopom bitno je dobro pripremiti površinu kako bi ovi uređaji dali što točnije rezultate. Još je moguće koristiti mikrografske, ultrazvučne, magnetske i radiografske postupke. Bitno je max. dubina prodiranja prodiranja u žarištima koja se pojavljuje na čitavom uzorku.

MEHANIČKE METODE Mjerenje prekidne sile i produljenja Korozija uzrokuje promjene mnogih mehaničkih karakteristika među kojima se najčešće kidalicom određuje prividni gubitak vlačne (prekidne) čvrstoće materijala u toku pokusa, dakle, smanjenje prekidne sile za uzorke (tzv. epruvete) ili za ispitivane uzorke. Prava čvrstoća prije pokusa (бv)1 odnosno prividna čvrstoća nakon njega (бv)2 definirane su izrazima:

F1- prekidna sila za epruvetu izrađenu od nekorodiranog materijala, F2 - prekidna sila za korodiranu epruvetu ili epruvetu naknadno isječenu iz korodiranog materijala, a A1- početna ploština presjeka epruvete koji je okomit na smjer naprezanja Prosječna brzina korozije izračunava se : Budući da epruvete pri kidanju pucaju na mjestu najmanjeg presjeka, ovom se metodom zapravo određuje maksimalno smanjenje presjeka zbog korozije pa se može izračunati i maksimalna prosječna brzina korozije

D1 – početni promjer žice l - duljina epruvete, m1- njezina početna masa, a ρm- gustoća materijala Za žičane uzorke ili pomoću promjera D2 – promjer (prosječan nakon kidanja D1 – početni promjer žice

Ostale mehaničke metode - otpornost na savijanje,broja ciklusa savijanja preko valjka poznatog promjera za određeni kut u oba smjera (npr. za 90°) do loma epruvete. Korozijom se broj ciklusa smanjuje s N1 na N2 tako da je konvencionalna prosječna brzina korozije određena izrazom: α1i α2 kutevi deformacije

Optičke metode Optičke metode su laboratorijskog karaktera koji su poželjne jer se može proces korozije pratiti bez razaranja uzorka - mjere se udjeli zrcalne (usmjerene) ili difuzne refleksije svjetla na uzorcima ravnih ploha koji su prethodno bili polirani - ako nema korozije mijenja u difuznu refleksiju.

Električne metode Kvantitativna ispitivanja korozije određivanjem promjena električnih svojstva što ih izaziva ova pojava. Najčešće se mjeri povećanje električnog otpora metalnih uzoraka (predmeta) do kojeg dolazi zbog smanjenja njihova presjeka. primjenom Thomsonova dvostrukog mosta koji služi za određivanje malih otpora. Otpore je moguće mjeriti i u fazi korozije sloja ispitivanja Na temelju mjerenja promjene električnog otpora izračuna se i prosječna omska brzina korozije

ρm-gustoća materijala l - duljina uzorka, ρm-gustoća materijala Za žicu vrijedi : ELEKTROKEMIJSKE METODE služe u prvom redu za proučavanje mehanizma korozije i zaštite metala izloženih elektrolita. Mjerenje potencijala Prva skupina elektrokemijskih metoda osniva se na mjerenju potencijala. I pritom se obično prate vremenske promjene stacionarnog potencijala Metala ili razlike potencijala između elektroda galvanskih članaka (najčešće u otvore-Inom strujnom krugu, tj. kada struja ne teče).

Mjerenje električne struje Druga skupina elektrokemijskih postupaka za ispitivanje korozije temelji se na mjerenju električne struje galvanskih članaka koji su obično u kratkom spoju, što znači da ne postoji vanjski otpor, a registrirana električna struja odgovara korozijskoj struji Ikor Struja se mjeri ampermetrima vrlo maloga električnog otpora, prate se vremenske promjene električne struje galvanskih članaka koje čine ispitivani metal i neki plemeniti metal (npr. platina) Rad galvanskih (korozijskih) članaka često se ispituje variranjem unutrašnjega i vanjskoga električnog otpora

Ispitivanja uz polarizaciju izvana najvažnija skupina elektrokemijskih postupaka za ispitivanje korozije temelji se na polarizaciji vanjskim izvorom struje i najčešće služi za snimanje polarizacijskih krivulja Postoje dvije dvije metode: - galvanostatičku (amperostatičku) i - potenciostatičku. Snimanje prvom metodom izvodi se tako da se na uzorku (elektrodi) najprije uspostavi određena struja polarizacije, a zatim se mjeri potencijal.

Pri potenciostatičkoj se metodi, suprotno tome, unaprijed uspostavi neki potencijal i tek onda mjeri struja polarizacije. Postoje i automatski uređaji kojima se kontinuirano polako mijenjaju električna struja ili potencijal, pa se govori o: - galvanodinamičkoj (galvanokinetičkoj) i - potenciodinamičkoj (potenciokinetičkoj) metodi IE i jE - krivulje

Laboratorijska ispitivanja korozije Planiranje ispitivanja - planiranje pokusa - svrhu ispitivanja - cilj pokusa – jasni izvještaji statističko planiranje pokusa - faktorna analiza Složenost faktora koji utječu na korozijske procese nameću i rješenja i optimalni broj ispitivanja. Nužno je analizirati razdiobe eksperimentalnih podataka - aritmetičke sredine - standarne derivacije - varijacje varijabli

ISPITIVANJE U TEKUČINAMA - vodenim - rastaljeni elektroliti - ne vodene tekućine: - trajno - povremeno - djelomično Posude za ispitivanje korozije pri sobnoj ili povišenoj temperaturi i normalnom tlaku

Uređaj za ispitivanje korozije u hlapljivim tekućinama na povišenim Temperaturam; 1- uzorak, 2 - stalak, 3 - tikvica s ubrušenim grlom, 4- povratno hladilo, 5 - termostat

Ubrzana ispitivanja Lab. ispitivanja redovito su ubrzana, a postiže se promjena vanjskih faktora ( sastav tekućine) temperatura stupanj aeracije, relativna brzina gibanja itd.) Pri ubrzanom ispitivanju ne smije se: Promijeniti karakteristike korozije Vrijeme ispitivanja ne smije biti prekratko itd. ISPITIVANJA U TLU Ne razlikuje se bitno od ispitivanja u tekućinama, tlo je heterogena sredina te varira aeracije, vlage sastava tla itd. Tla se za ispitivanja priredi po nekom od standarda u tlo se dodaju sastojci (obloge , zrak , temperatura te simuliraju prirodni uvjeti.

ISPITIVANJE U ATMOSFERI Korozijske komore u kojima se mogu regulirati i održavati konstantnim vanjski faktori korozije: - relativna vlažnost - temperatura - sastav atmosfere - izloženost svjetlu itd Ispitivanja u komorama - konstantno ili - periodički ili ciklički se mijenjaju Simulirano - seoski - industrijski - primorskoj atmosferi

Automatska klimatska komora; lijevo gore nalazi se radni prostor

ISPITIVANJE U VRUĆIM PLINOVIMA Korozija u vrućim plinovima lab. se ispituje u pećima u kojima se radni prostor obično punio plinovima određenog sastava. ISPITIVANJA NAPETOSNE KOROZIJE - laboratorijsko ispitivanje korozije odnosno se na kombinirano mehaničko-kemijsko oštećenje materijala - vlačno naprezanje - naprezanje na savijanje Napetosna korozija ispituje se u tekućim plinovima uz dobra znanja mehaničkih svojstava materijala te pomoću laboratorijskih pomagala ispituju se mehaničke u agresivnim sredinama sa (5% NaCl) Bitno je mogućnost otkrivanje interkristalne korozije pitting i drugih strukturnih deformacija u materijalu.

TERENSKA ISPITIVANJA - dugotrajna - skupa Načelno vrijede kao i za laboratorijska ispitivanja cilj: dijagnoza - stanje u pregledu stanja u kojem se objekt nalazi Atmosfera korozijskih stanica (tropska prašuma) ind. atmosfera ( tvornički krug kemijske tvornice)poželjno je da ovu stanicu prati i meteorološka stanica koja mjeri sve meteorološke uvijete

Podvodne korozijske stanice - smještene su uz more blizu obale , i to obično u nekoj luci, uz vlažne plovne puteve ili uz industrijska postrojenja U podzemnim korozijskim stanicama ispituje se korozija različitim vrstama tla.One su najčešće smještene uz buduća gradilišta velikih podzemnih objekata (npr. cjevovoda) i za njih također vrijede načela organizacije atmosferskih korozijskih stanica. Eksploatacijska ispitivanja - upotreba kopneno na kritičnim mjestima, upotreba nerazornih metoda to su neubrzana ili terenska ispitivanja - pokusno laboratorijsko ili poluind. postrojenje procesne industrije

Korozijsko ponašanje i izbor materijala izbor optimalnoga konstrukcijskog materijala - ekonomskim - tehničkim kriterijima Svojstva materijala su statička i dinamička čvrstoća, tvrdoća, žilavost, sklonost puzanju i starenju, otpornost na trošenje trenjem, ponašanje u pogledu korozije i degradacije, električna i toplinska vodljivost, magnetska permeabilnost, izgled, prikladnost za oblikovanje lijevanjem, deformiranjem ili rezanjem, zavarljivost itd Korozijsko je ponašanje svakako jedan od važnijih kriterija za izbor materijala Materijali prema korozijskom ponašanju mogu biti - imuni - aktivni (ako korodiraju) - pasivni (ako vrlo sporo korodiraju zbog kočenja procesa korozije)

- vanjski faktori o kojima ovisi korozijsko ponašanje materijala: - sastav medija i - temperatura. Korozijsko ponašanje tehnički važnijih metala i legura su bitna za: - metalne prevlake (Cr, Cd, Rh), samostalni konstrukcijski metali (čelik i druge Fe-legure, Mg-legure, Ti MEDIJI: - vrući zrak (kemijska korozija) na max. temperaturi upotrebljivosti - elektrokemijska korozija - H2SO4 kiseli ne oksidanti vodikova depolarizacija - HNO3 kiselih oksidativnih otopina pravog pasiviranja - NaOH lužnatih otopina amfoterni metali uz vodikovu depolarizaciji .

- gradska atmosfera, tj. zagađena vlažna atmosfera koja uzrokuje specifičnu elektrokemijsku koroziju mnogih metala. Podaci o brzini prodiranja korozije, navedeni u tablici bili su određeni dugotrajnim pokusima u toku kojih se proces - bar u gruboj aproksimaciji - načela - anti korozijskog legiranja - rafinacije - toplinskom obradom 1. crni metali (metali na osnovi željeza) 2. obojeni metali a) laki metali (gustoća 5gcm-3) b) neplemeniti teški metali c) plemeniti teški metali

Zaštita metala mijenjanjem sastava i strukture Legiranje metala se provodi radi povećanja korozijske postojanost; u korozijskim sredinama ali i zbog postizanja posebnih mehaničkih ili nekih drugih fizikalnih svojstava. U tehnici se razlikuju: - nisko i - visoko legiranje U niskom legiranju u leguri ima do 5 % jedne ili više legirajućih komponenata (metala ili nemetala), a pri visokom legiranju više od toga. U legirnim elementima ne smatraju se elementi-pratioci (npr. C, Si, Mn, P, S i drugi pratioci željeza u ugljičnom čeliku - legiranje usporava samo kemijsku, odnosno samo elektrokemijsku koroziju

Legiranje radi zaštite od kemijske korozije - sprečavanje oksidacije metala u vrućim plinovima - legiranje radi mijenjanja karaktera oksidnih slojeva legiranje radi smanjenja gustoće defekata rešetke u oksidnim slojevi CILJ kočenje difuzije kroz sloj - koja utječe na smanjenje korozije - legiranje radi mijenjanja karaktera oksidnog sloja ZnO s viškom Zn legiranjem s elementom više valencije Zn+2 Al3+ mijenja se karakter u čvorištu kristalne rešetke 2Al3+ zamjenom tri Zn2+-iona u čvorištima kristalne rešetke Dovoljno je da ima 0,1 do 1,0 molnih postotaka Al (0,04 do 0,4 masenih po-i) da bi se višestruko smanjila brzina korozije.

Miješani oksidi tipa spinela imaju izvrsna zaštitna svojstva, a nastaju kemijskom korozijom na površini legura dvovalentnih i trovalentnih metala ako obje komponente imaju afinitet prema kisiku Legiranje radi zaštite od elektrokemijske korozije Zaštita od elektrokemijske korozije legiranjem temelji se na: - postizanju imunosti visokim legiranjem neplemenitoga, korozijski aktivnog metala plemenitim metalom - postizanju prave pasivnosti visokim legiranjem neplemenitoga, korozijski aktivnog metala metalom sklonim pasiviranju faznim filmom - olakšanom postizanju prave pasivnosti niskim legiranjem metala sklonih toj pojavi plemenitim metalom

postizanju neprave pasivnosti legiranjem neplemenitoga, korozijskog aktivnog metala metalom koji povećava sklonost pasiviranju slojem sekundarnih produkata korozije i smanjenju katodne aktivnosti niskim legiranjem neplemenitoga, korozijski aktivnog metala elementom visokog prednapona depolarizacije Imunost se postiže dodatkom dovoljne količine plemenitog metala neplemenitom tako da se u nekim korozivnim sredinama legura ponaša kao sam dodani metal vrijedi Tammannovo pravilo (pravilo n/8) prema kojem se korozijsko ponašanje skokovito poboljšava kada molni udio atoma plemenitog metala u leguri prekorači vrijednosti 1/8, 2/8, 3/8 ili 4/8. Prava pasivnost legura u određenim elektrolitima može se postići dodatkom dovoljne količine metala sklonog pravom pasiviranju neplemenitom metalu

Neprava pasivnost poslužuje se dodatkom metala koji je sklon Nepravoj pasivnosti s sekundarnim? korozije Moguće je dobiti npr. legiranjem ugljičnog čelika sa Cr, Ni, Cu Smanjenje katodne aktivnosti i time i kočenje korozije u ? može se postići i niskim legiranjem. Za sprečavanje tj. vrijedi dodaje se: Sn, As, Sb, ili P Legiranjem radi zaštite od štetnog utjecaja elemenata pratilaca Elementi – pratioci nepovoljno djeluju na koroziju ponašanje metala bilo u ? ili ne elektrolitima te se legiranjem oni vežu za legirajuće elemente npr. dodatak Mn ili Cu

Zaštita rafinacijom Maksimalno promijeniti sadržaj elemenata pratilaca Npr. Al → 99,5 % Al rafinira na 99,9% Al Iz čelika – rafinacijom uklanja se S i F Zaštita toplinskom obradom Adekvatnom toplinskom obradom, promjena strukture npr. martenzitna struktura – sprečavamo interkristalnu koroziju NELEGIRANI CRNI METALI Tehnički crni metali sadrže željezo kao osnovnu komponentu. Nelegirani crni metali dijele se na: - obične čelike (ugljični čelici) s < 1,7 % ugljika i - lijevano željezo s > 1,7 % ugljika.

U svim crnim metalima kao elementi-pratioci osim ugljika nalaze se mangan i silicij te u vrlo malim količinama sumpor i fosfor Specifičnost U vrućim oksidativnim plinovima koji najčešće sadrže O2, CO2 i vodenu paru (npr. zrak i sagorjevni plinovi) nelegirani se crni metali - doduše vrlo sporo - oksidiraju već između 200 i 400 °C, pri tome nastaju polarizirani slojevi. α-Fe2O3, od­nosno γ-Fe2O3. U području 573 °C nastali oksidni slojevi crne boje tzv. okujine (ogorina) sastoji se od među slojeva Te3O4 (magnetit crnog željeza( II, III. ) oksida i vrlo tankog praznog filma α-Fe2O3 iznad 573 °C oksidacija se naglo ubrzava i nastaje okujina koju čini deblji sloj FeO (wustita bezbojnog željeza (II) oksiad) neposredno uz metal i vrlo tankog prozirnog filma α-Fe2O3 tanji sloj magnetita i površinski proziran film hematita.Takva okujina ima slabu zaštitu – sposobnost zbog lošeg svojstva wuslita.

Struktura i sastav okujine na niskougljičnom čeliku izloženom zraku 575 °C

Moguća je vrlo brza katastrofa oksidacija – čelika u vrućim – plinovima uz prisutnost pepela u kojem ima V2O5 uz prisutnost K2O ili Na2SO3 otapa okujinu i tako otapa zaštitni sloj. Također je kemijski ili elektrokemijski koroziju jer pepel je elektrolit, korozija redovito teče kao opća i interkristalna korozija . Pri oksidaciji lijevanog željeza u vrućim plinovima dolazi do bujanja rasta materijala, tj. do povećanja njegovog volumena i do 10% Istodobno s oksidacijom čelika i lijevanog željeza u vrućim plinovima teče i nepoželjni proces razugljičenja tj. uklanjana ugljika uz metal reakcijom cementa tj uklanjanje ugljika iz metala reakcijom cementita Fe3C ili grafita s kisikom , odnosno s drugim oksidantnim sastojcima plina prema jednadžbama:

Do razugljičenja može doći i djelovanjem vodikovom visokom temperaturom pri čemu nastaje metan

Nelegirani crni metali razugljičenjem postaju meki smanjuje se njihova otpornost na habanje a čvrstoća i granica zamora opadaju.Opasno je djelomično razugljičenje Vodikova bolest nastaje u plinovima koji sadrže vodik pri temp. >250 °C posljedica krhkost čelika. vodikovi se atomi naime se otapaju u čeliku , te izazivaju raslojavanje , nastaju pukotine – što znatno umanjuje mehanička svojstva metala. U atmosferi u vodi i vodenim otopinama crni metali hrđaju, hrđa je loša zaštita , rahla je i vlažna smjesa oksida te nema zaštitna svojstva, suprotno ubrzava koroziju čelik i lijevano željezo otapaju se u kiselim elektrolitima uz vodikovu depolarizaciju i pojavu vodikove bolesti. U neoksidantnim kiselinama sivi lijev jer sadrži grafit kao katodu. Nelegirani crni metali postojani su u kiselinama koje pasiviraju U lužnatim elektrolitima nelegirani crn metali vrlo polagano korodiraju zbog zaštitnog dijela OH i oksida željeza pri pH >11.5 nema korozije

U prisutnome Cu, Ag, Au, Pt, i njihove legure korozija čelika u elektrolitima se ubrzava zbog prisutnosti plemenitih metala U mazivima i tekućim gorivima nelegirani crni metali su otporni na kemijsku koroziju. LEGIRANI CRNI METALI Legiranjem Cr, Cu, Ni, Mn, Mo, Si, Al, poboljšavaju se korozijska mehanička i ostala svojstva materijala. Sporohrđajći čelici Dobiju se niskim legiranjem bitno je da na njihovoj površini nastaje tamna komponenta hrđa koja čvrsto prianja i ima zaštitna svojstva. Takva se legura zove sporohrđajući čelici Npr. bakreni čelici s 0,2 do 0,5 % Cu dobri na atmosferi.