Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑turquoise

Do czego odnosi się pojęcie „korozja”?

bg

Pojęcie „korozja” jest stosowane w odniesieniu do niszczenia struktury:

  • metali – mechanizm elektrochemiczny lub chemiczny;

  • materiałów niemetalicznych, np. betonu i żelbetu – chemiczne i fizykochemiczne niszczenie spoiwa i kruszywa, elektrochemiczna korozja zbrojenia;

  • drewna (zgnilizna korozyjna drewna) – procesy mikrobiologiczne i chemiczne;

  • skał, szkła, tworzyw sztucznych – topnienie, rozpuszczanie, ługowanie.

bg‑turquoise

Rodzaje korozji metali

bg

W zależności od rodzaju środowiska, wyróżniamy kilka typów korozji.

bg‑gray1

Korozja chemiczna

Zachodzi w suchych gazach, przy wysokich temperaturach oraz w cieczach, które nie są elektrolitami, jak np. ropa naftowa, benzen, fenol (niszczenie łopatek turbin w zetknięciu z gorącymi gazami spalinowymi, korozja zbiorników, przewodów, powodowana działaniem gazów: H 2 S , H 2 , CO, CO 2 ).

Przykładem korozji chemicznej jest czernienie srebra:

4 Ag+O2+2 H2S2Ag2S+2 H2O
bg‑gray1

Korozja elektrochemiczna

Korozja elektrochemiczna powstaje wskutek działania krótko zwartych ogniw na styku metalu z elektrolitem. Ogniwa te powstają w rezultacie niejednorodności chemicznej (lub fizycznej) metalu – np. na styku różnych metali bądź z powodu niejednorodności krystalicznej w strukturze metalu.

Korozja metali to proces spowodowany różnymi czynnikami. Największe straty gospodarcze przynosi elektrochemiczna odmiana korozji. Niszczy ona stopystopstopy żelaza (czystego żelaza, które koroduje stosunkowo powoli, nie używa się jako materiału konstrukcyjnego). Stopy żelazastopy żelazaStopy żelaza, różne gatunki stali i żeliwa zawierają dodatek grafitu. Kryształy grafitu, a także kryształy cementytucementytcementytu ( Fe 3 C ) tworzą z żelazem mikroogniwa galwaniczne. W obecności elektrolitu (woda wraz z rozpuszczonymi gazami i solami), powodującego zamknięcie obwodu, zaczynają zachodzić niekorzystne procesy korozyjne.

Żelazo w mikoroogniwie jest zawsze anodą (elektrodą ujemną), natomiast grafit lub cementyt, które mają wyższe potencjały niż żelazo, są katodami (elektrodami dodatnimi).

Na anodzie żelazo ulega utlenieniu.

Anoda (-): Fe

FeFe2++2 e-

Na katodzie redukcji ulega tlen rozpuszczony w wodzie.

Katoda (+): C lub Fe3C

2 H2O+O2+4e4 OH

Sumarycznie równanie reakcji wygląda następująco:

2 Fe+2 H2O+O2 2 Fe(OH)2 

Wodorotlenek żelaza(II) ulega utlenieniu pod wpływem tlenu atmosferycznego do połączeń żelaza(III) o brunatnym zabarwieniu, czyli rdzy:

O2+2 H2O+4 e-4 OH-
4 OH-+2 Fe2+2 Fe(OH)2
4 Fe(OH)2+O2 2 Fe2O3·H2O+2 H2O
R72QfHBq4QV2c1
Schemat powstawania korozji metali
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W zależności od rodzaju i charakteru zniszczenia korozyjnego, rozróżnia się:

R1S16v0Mk75ym
Rodzaje korozji. 1. Korozja ogólna: równomierna i nierównomierna. Korozja ogólna to rodzaj korozji elektrochemicznej. Przy bardzo małych rozmiarach ogniw, metal ulega korozji równomiernej, wówczas na całej powierzchni występują miejsca anodowe i katodowe. Miejsca te zmieniają swoje położenie w czasie. Gdy produkty korozji nie przechodzą do roztworu, to wydzielają się one równomierne na całej powierzchni metalu. Ilustracja opisana jest: korozja ogólna i wyróżnione są: korozja równomierna i korozja nierównomierna. Korozja równomierna – na powierzchni metalu są równomiernie rozłożone nierówności. Korozja nierównomierna – na powierzchni metalu są głębokie wgłębienia rozłożone nierównomiernie. 2. Korozja galwaniczna. To korozja wywołana kontaktem dwóch elementów metalowych o różnym potencjale elektrochemicznym, połączonych ze sobą w sposób ciągły w obecności elektrolitu. Ilustracja przedstawia powierzchnię opisaną metal szlachetny oraz taką, która się z nią styka opisaną metal nieszlachetny. Na powierzchni metalu nieszlachetnego znajdują się wgłębienia. 3. Korozja szczelinowa. Korozja szczelinowa to miejscowa korozja we wnękach, szczelinach metali. Rozprzestrzenia się ona w postaci nitek, głównie pod niemetalowymi powłokami ochronnymi. Strefy te są bardzo małe i trudno dostępne dla wody. Ilustracja przedstawia powierzchnię metalową, na której są dwa wgłębienia. Nad nimi znajduje się bloczek z innego materiału. 4. Korozja wżerowa. Korozja ta występuje tylko w pewnych miejscach w postaci plam lub wżerów, często sięgając głęboko w materiał. Polega na tworzeniu lokalnych wżerów, w wyniku zainicjowania reakcji anodowej przez jony aktywujące i reakcji katodowej w obecności czynników utleniających. Dno wżeru jest anodą i zachodzi tam utlenianie metalu. Ilustracja przedstawia metalową powierzchnię, na której są dwa chropowate duże wgłębienia o nieregularnych kształtach. 5. Korozja międzykrystaliczna. Przebiega na granicy ziaren metalu, powodując spadek jego wytrzymałości i ciągliwości. Rozwija się wzdłuż granic ziaren metalu lub stopu. W bezpośrednim sąsiedztwie granic ziaren tworzą się ogniwa korozyjne, w których granice ulegają rozpuszczeniu i zostaje naruszona spójność metalu. Korozja ta zachodzi w stalach chromowo-niklowych. Postępuje ona bardzo szybko, atakując głębiej położone warstwy, co czasem jest przyczyną katastrofalnych zniszczeń. Korozja międzykrystaliczna występuje często w nieprawidłowo obrabianej cieplnie stali kwasoodpornej i duralowych stopach glinu. Ilustracja przedstawia metalową powierzchnię, na której jest symbol czterech skondensowanych pierścieni sześcioczłonowych. 6. Korozja naprężeniowa. Ten rodzaj korozji wynika z połączonego działania naprężenia mechanicznego (zginanie, rozciąganie) i środowiska korozyjnego. Każdy z tych parametrów sam nie miałby tak znaczącego wpływu na odporność metalu, a może nawet w ogóle. Ilustracja przedstawia powierzchnię metalową, na której znajdują się rysy sięgające wnętrza metalu. 7. Erozja. Korozja spowodowana erozją występuje w ruchomych mediach. Ten rodzaj korozji jest związany z prędkością przepływu płynu. Prowadzi to do miejscowego przerzedzenia metalu, co powoduje zadrapania, wpusty i pofalowania, które są zawsze zorientowane w tym samym kierunku, a mianowicie w kierunku przepływu. Ilustracja przedstawia blok metalu. Na powierzchni są chropowate wgłębienia. Nad powierzchnią jest strzałka w prawo opisana: przepływ. 8. Korozja biologiczna. Tutaj istotną rolę odgrywa działanie organizmów żywych (często bakterii). Zarówno beztlenowce, jak i bakterie, które używają tlen, powodują korozję biologiczną. Może wystąpić wszędzie tam, gdzie znajdują się drobnoustroje, woda i składniki odżywcze. Na przykład niektóre bakterie redukują w środowisku beztlenowym siarczany do siarkowodoru i siarczków, co przyczynia się do niebezpiecznej korozji niektórych metali, w tym np. stali nierdzewnej. Beztlenowe bakterie, redukujące siarczany(VI), inicjują i przyspieszają elektrochemiczną korozję kadłubów statków morskich, platform wiertniczych i podziemnych rurociągów. W przemyśle na korozję bakteryjną narażone są często wymienniki ciepła, instalacje rurowe, zbiorniki wodne itp. Bakterie mogą tworzyć osady na metalowych ścianach, pod którymi wytwarza się korozyjne (czasem bardzo korozyjne) środowisko. Na ilustracji: Korozja elektrochemiczna stali w warunkach beztlenowych i z udziałem bakterii redukujących siarczany(VI)(BRS). Ilustracja przedstawia blok metalu, na którego powierzchni zewnętrznej znajduje się płytkie wgłębienie o nieregularnym kształcie. Wokół materiału jest woda. W wodzie znajdują się jony O H . Metal opisano Fe oraz narysowano strzałkę do wody opisaną: 2 e . W wodzie są liczne kuliste kształty. Wokół nich znajduje się schemat: S O 4 2 , BRS, strzałka w prawo, powstaje S 2 . S 2 dodać F e 2 + powstaje FeS odkładający się we wgłębieniu. Źródłem jonów F e 2 + jest metal.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

stop
stop

substancja składająca się z dwóch lub więcej pierwiastków chemicznych, z których co najmniej jeden, ale występujący w przeważającej ilości, jest metalem

stopy żelaza
stopy żelaza

stopy, których głównym składnikiem jest żelazo, a dodatkami stopowymi są różne pierwiastki metaliczne i niemetaliczne

cementyt
cementyt

węglik żelaza Fe 3 C ; składnik strukturalny wielu stopów żelaza

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.

Bogdańska Zarembina A., Matusewicz E. I., Matusewicz J., Chemia dla szkół średnich, Warszawa 1995. 

Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974.

Litwin M., Styka–Wlazło Sz., Szymońska J., Chemia ogólna i nieorganiczna, Warszawa 2002. 

Pazdro K. M., Chemia. Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach, Warszawa 2009. 

Surowska B., Wybrane zagadnienia z korozji i ochrony przed korozją, Lublin 2002.