Bevezető, alapfogalmak Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György 1 Korrózióról Bevezető, alapfogalmak Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György

A korrózió fogalma Köznapi értelemben: Rozsdásodás, de erről csak az acélból és vasból készült szerkezeti anyagoknál beszélhetünk. NACE-szabvány (National Association of Corrosion Engineers Standards) szerint: "a korrózió egy anyag, rendszerint egy fém tönkremenetele a környezetével való reakció miatt." ISO (International Organization for Standardization) "A korrózió fizikai-kémiai kölcsönhatás a fémtárgy és környezete között, amelynek eredményeként annak tulajdonságai megváltoznak. Ez a kölcsönhatás a fémtárgy teljes vagy részleges pusztulásához vezethet."

Nem nevezhető korróziónak az, amikor a fémek mechanikai igénybevétel hatására megrepedeznek, törnek. Ellenben korrózióról van szó akkor, ha e hatással együtt a környezettel való kémiai kölcsönhatás is érvényesül.

Tágabb értelemben: nemcsak a fémek, hanem más szerkezeti anyagok (betonból, mészkőből készült műtárgyak, műanyagok stb.) környezeti hatásokra történő tönkremenetele esetén is beszélünk korrózióról.

Környezet: Közegként leggyakrabban a nedves levegő, a talaj és különféle anyagok vizes oldatai, illetve vizet is tartalmazó folyadékok jönnek számításba. Kisebb, de nem elhanyagolható jelentőséggel bírnak: a száraz, elsősorban magas hőmérsékletű gázokban, só-olvadékokban, szerves folyadékokban stb. végbemenő folyamatok.

Miért az elektrokémiai korrózió Víz jelenlétében (elektrolit-oldatokban) a korrózió-termékek képződése során az elektromos töltések elmozdulása meghaladja a molekuláris méreteket. A mechanizmusban az ionoknak alapvető szerepük van. A folyamat sebességére az elektrokémiai kinetika törvényszerűségei érvényesek. A közhasználatú fémes szerkezeti anyagokon lejátszódó korróziós folyamatok döntő többsége elektrokémiai jellegű.

KORRÓZIÓ ÉS AZ ELLENE VALÓ VÉDEKEZÉS A fémek többsége nincs termodinamikailag egyensúlyban az őket körülvevő közegekkel. A természetben oxidált formáik (oxidjaik, szulfidjaik, foszfátjaik stb.) a stabilisak. Ásványok. Valamennyi fém-előállítási eljárás energiát igényel. A korrózió tehát rendkívül nagy energia- és anyagveszteséget, gazdasági kárt okoz.

Korróziós károk a közvetlen és a közvetett károkat. A korróziós károk két nagy csoportját szokás megkülönböztetni: a közvetlen és a közvetett károkat.

Közvetlen korróziós károk A korrózió elleni védelem és a korrodálódott berendezés kicserélésének költségei közvetlenül jelentkeznek. Hatékony védelmi eljárásokat kell alkalmazni: ellenálló ötvözetek felhasználása, védőbevonatok kialakítása, katódos védelem alkalmazása. A berendezéseket (kazánokat, reaktorokat, csővezetékeket, tartályokat stb.)— túlméretezik. Az ipari fejlettség, a korrozív ágensek fokozott mértékű kibocsátása okozza, hogy a korróziós károk évről évre növekednek. A fejlett országok nemzeti jövedelmének kb. 4%-át teszik ki a korróziós veszteségek.

Közvetett korróziós károk A termelés időszakos kiesése. Kilyukadáskor bekövetkező anyagveszteség. Szolgáltatás kiesések: vízszolgáltatás, elektromos energiaszolgáltatás, hírközlés, közlekedés és szállítás megszakadása. Gyártmányok szennyeződése. Az élet- és balesetvédelem biztonsági tényezői romlanak. A külalak károsodása.

Korrózió és környezetszennyezés A korrózió termékei a környezetben biológiai károsodást okoznak. A korrózió következtében tönkrement, elhagyott használati tárgyak (roncsok) szennyező hatásúak. A berendezések korróziós tönkremenetele következtében különböző halmazállapotú gyúlékony, robbanékony, mérgező vagy radioaktív anyagokkal szennyeződhet a környezet.

Környezetkárosítás Legtöbbször áttételesen jelentkezik (kipufogó). A fémes és nemfémes bevonatok hulladéka. Az inhibitorként alkalmazott vegyületek toxikusak. A vegyipar is környezetkárosító lehet. A galvánelemek gyártása és elhasználódása.

KORRÓZIÓS JELENSÉGEK Kémiai korrózió esetén a fém és a korróziós közeg között közönséges kémiai reakciók mennek végbe, amelyekre általában a heterogén kémiai folyamatok törvényszerűségei érvényesek. A termékek képződési mechanizmusában az ionok elmozdulásának nincs szerepe, az elektromos töltéshordozók elmozdulása nem haladja meg a molekuláris méreteket (4 nm-nél kisebb). Elektrokémiai korrózióban az oxidáció és a redukció térben elkülönítetten, a molekuláris méreteket meghaladó távolságban játszódik le, anódos és katódos folyamatok ("félreakciók") különíthetők el. Ezek végbemeneteléhez elektrolit-oldat jelenléte is szükséges.

A korrózió megjelenési formái egyenletes korrózió, helyi (lokális) korrózió: foltos jellegű korrózió, lyukkorrózió, kráteres korrózió réskorrózió, kristályközi korrózió, lemezes korrózió szelektív korrózió, feszültségkorrózió, korróziós kifáradás, eróziós és kavitációs korrózió.

A korrózió jellege Megítélésekor a korróziós támadási helyek eloszlását is figyelembe kell venni: A lyukkorrózió pl. többnyire a korrozív közeggel érintkező fém teljes felületén, többé-kevésbé egyenletes eloszlásban jelenik meg, annak ellenére, hogy a fémoldódás gyakorlatilag csak a kialakult lyukakra korlátozódik. A kristályközi korrózió általában a hegesztési varratok hőhatása övezetében lép fel, azonban nem megfelelő stabilizálás vagy hőkezelés következtében kiterjedhet a közeggel kölcsönhatásban levő fém teljes felületére, de lokális jelleggel. A réskorrózió viszont csak meghatározott felületrészre korlátozódik. Az egyenletes korrózió mértéke is különbözhet helyenként.

Egyenletes korrózió a felület csaknem egyforma mértékben korrodálódik, a fém többé-kevésbé egyöntetűen vékonyodik el. Ez a megjelenési forma a legkevésbé veszélyes, ha a korrózió sebessége nem túlságosan nagy, mivel az elhasználódás mértéke (a szerkezeti anyag élettartama) jó közelítéssel megbecsülhető.

Foltos korrózió Ekkor a folyamat nem a teljes felületre, hanem viszonylag nagyobb folt(ok)ra terjed ki. Ilyen jellegű a korrózió, amikor az egyenletes korrózió mértéke helyenként különbözik. A kisebb kiterjedésű, kráteres bemaródások mintegy átmenetnek tekinthetők az egyenletes korrózió és a lyukkorrózió között.

Lyukkorrózió A felületen kisebb-nagyobb számú, szabályos vagy szabálytalan alakú lyukak jönnek létre A lyukak átmérője általában kisebb, mint a mélységük A lyukgócok kialakulását követően a folyamat egyre intenzívebbé válik Emiatt rendkívül veszélyes.

Réskorrózió A stagnáló folyadékréteggel érintkező, az elektrolit-oldat kicserélődése szempontjából nehezen hozzáférhető helyen lokális bemaródásokat okoznak Ilyen a folyadékoknak a fémre felhúzódó meniszkuszánál fellépő korrózió is A rés­korrózió — a lyukkorrózióhoz hasonlóan — a folyamat megindulását követően "autokatalitikussá" válik

Kristályközi korrózió A fémkristályok határa mentén megy végbe és mélyen behatol a fémbe. Ezáltal a fém mechanikai szilárdsága jelentősen csökken és végül kristályokra eshet szét. A fémveszteség a korrózió ezen típusa esetén is elenyésző, de lokalizált volta miatt igen veszélyes.

Szelektív korrózió akkor fordul elő, amikor az ötvözetek egyes komponensei gyorsabban oldódnak, mint a többi. Legjellemzőbb példa a sárgaréz "elcinktelenedése". A támadásnak kitett felületen a cink oldódik, a vörös színű réz szivacsos szerkezettel visszamarad. A "kivörösödés" intenzitása és mélysége többnyire nem egyenletes eloszlású. A korrózió előrehaladtával inkább mélységben, mint átmérőben terjed és lyukadáshoz vezet.

Feszültségkorrózió amikor a húzófeszültségnek kitett fémen a korrózió és a mechanikai feszültség együttes hatására intergranuláris vagy transzgranuláris repedések keletkeznek. A korrózió ezen típusának megjelenésére elsősorban nagy szilárdságú fémek esetén kell számolni.

Korróziós kifáradás A változó vagy periodikus mechanikai igénybevételnek (pl. rezgés) és egyidejű korróziós hatásnak kitett fémek tönkremenetelét, törését értjük. A fárasztás és a korrózió egymás hatását kölcsönösen fokozzák. A repedések szinte mindig transzgranulárisak. A korróziós kifáradás minden fémen és minden közegben felléphet.

Eróziós korrózió A nagy sebességgel áramló — eseten­ként szilárd részecskéket is tartalmazó — közegek (főként folyadékok) mechanikai (koptató) hatása és a korrózió együttesen bemaródásokat okoz. A károsodás mértékére jelentős hatással van a közeg áramlási sebessége. Ahol erős örvénylés lép fel, vagy nagy sebességgel ütközik a folyadék a fémfelülethez. Gyakorlatilag minden fémen felléphet.

Kavitációs korrózió A gyakorlatban centrifugákban, szivattyúk lapátkerekein, hajópropellereken fordul elő a fémfelülethez közeli folyadékrétegben fellépő kavitáció (gőzzel telt terek pillanatszerű keletkezése majd eltűnése) és a korrózió váltja ki.

A közeg állapota szerint van: — atmoszférikus korrózió, — talajkorrózió, — savas közegű korrózió, — magas hőmérsékletű korrózió, — mikrobiológiai korrózió