Что такое коррозия и как ее предотвратить

imageДля всей повреждающей коррозии и трудностей, с которыми сталкиваются производители, процесс развития коррозии не является загадкой. Хотя это может принимать несколько форм, коррозия обычно может быть прослежена по одной причине: энергия, текущая из одного материала в другой.

Все содержит энергию, и из изучения физики, в частности законов термодинамики, мы знаем, что энергия не может быть создана или разрушена.
Чем больше энергии мы вкладываем в материал, например сталь в процессе литейного производства, тем больше энергии давления на нее уходит. Например, мы нагреваем оксид железа или железную руду до очень высокой температуры для создания стали. Эта тепловая энергия хранится внутри стали и просто ждет выхода. Она может использовать многочисленные методы выхода, включая трение или нагрев; Химические вещества, подверженные воздействию окислителей; Атмосферное давление, при ржавчине на открытом воздухе; И электрическое, когда сталь становится расходуемым анодом в электрической цепи.

Этот последний, электрический распад, стоит изучить. Все металлы и другие материалы можно найти на диаграмме доступной энергии, называемой электродвижущей последовательностью (гальваническая серия), которая обеспечивает отношения электрической энергии между металлами (рис.1). Количество энергии, которую мы вкладываем в создание каждого металла, а также различия этих энергетических затрат среди металлов, определяет положение каждого на диаграмме электродвижущей силы. Чем выше диаграмма, тем больше хранится энергия; Чем дальше вниз, тем меньше запасенная энергия. Например, железо и сталь на графике выше, чем медь, что вполне объяснимо, потому что медь может быть изготовлена ​​из слабого нагрева медных руд, в то время как сталь потребляет намного больше тепла для создания из железной руды. Вот почему бронзовый век, основанный на использовании медного сплава, появился еще до железного века.

Когда эти два металла, медь и железо соединены вместе проволокой или прямым контактом, а затем помещены в окружающую среду, которая завершает электрическую цепь между ними, например, землей, энергия уйдет из высокоэнергетического металла (железа) в нижний -энергетический металл (медь) (см. Рис. 2). Это создает электрическое напряжение, именно так делаются батареи.
image
Когда цепь создана, высокоэнергетические металлы становятся электрически положительными (аноды) относительно низкоэнергетических металлов, которые становятся электрически отрицательными (катоды).

Анод корродирует, так как его энергия улетучивается к катоду. Катод получает энергию и защищен от коррозии или потери энергии корродирующим анодом. Другими словами, стальной анод жертвует своей энергией для медного катода. Эта разность электрической энергии составляет приблизительно 0,07 вольта при измерении между медным катодом и новой сталью.

Использование высокоэнергетических металлов для защиты низкоэнергетических металлов является основой для так называемой катодной защиты. Если мы соединяем высокоэнергетический металл, такой как цинк, с металлом с более низкой энергией, например сталью, то завершаем электрическую цепь в почве или воде, цинк будет корродировать, защищая сталь от коррозии. Это защита катода, стали, приносит в жертву анод, цинк.

Именно поэтому стальные трубопроводы должны иметь аноды, электрически прикрепленные к ним, когда они помещаются в землю, и заканчивают электрические цепи.