Het ABC van corrosie - Maarten-Jan de Bruin

Het ABC van Corrosie … .in 45 minuten Maarten-Jan de Bruin

26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin ?

Agenda
Wat is corrosie; de essentie
Klein stukje metaalkunde
2 soorten corrosie
Hoe het functioneert
Beinvloeding/beheersing
Verschijningsvormen
Invloedsfactoren
Resumé
26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Wat is corrosie….
Veel gebruikte en breed geaccepteerde definitie:
“ Corrosie is een ongewenste chemische of elektrochemische aantasting van een metaal* uitgaande van het oppervlak”

De essentie…
Het spel van drang en gelegenheid

De Drang
… Drijvende kracht is verlaging van het energieniveau…

De essentie (2)
xMe + yG -> Me x G y of Me->Me + + e -
Het gedrag van corrosieproducten

De eigenschappen van materialen…
Hangen nauw samen met de inwendige bouw van die materialen:
Het atoom soort en de binding tussen die atomen
De mate en soort ordening tussen de atomen
De structuur van het materiaal

Hoe is een metaal opgebouwd? 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Hoe is een metaal opgebouwd?
De rol van vrije elektronen

Voorbeelden van 2 corrosiemechanismen 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin Chemisch Elektro-chemisch

Chemische of droge corrosie 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin xMe + yG -> Me x G y

Chemische corrosie: Kenmerken
Overal waar contact metaaloppervlak/milieu -> gelijkmatig karakter
Geen elektrolyt, anode of kathode nodig
Meestal bij hogere temperatuur en/of erosieve omstandigheden
Oxidatiesnelheid hangt af van de eigenschappen van de oxidehuid.
-> Een belangrijke factor is het verschil in relatieve volume van het oxide en van het metaal

Chemische corrosie: voorbeelden
Bij hoge temperatuur inwerking op C-staal waardoor dun laagje metaaloxide (hamerslag, walshuid)
Aluminium vormt zeer snel een oxidehuid. Deze is niet poreus en hecht erg goed. Hierdoor wordt verdere oxidatie vertraagd/gestopt. (Bij RVS gebeurt vergelijkbaars)
Nog een voorbeeld:
Staal in milieu van water en zoutzuur….
110-200°C/1 Atm
>200°C
<110°C

Oxidehuid 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin Pilling Bedworth constante:

Een beschermende oxidehuid….
Goed afsluitende laag
Thermostabiliteit
Lage dampspanning
Hoog smeltpunt
Lage diffusiecoëfficiënt
Goede hechting

Chemische corrosie: Ook andere vormen dan oxidatie
Voorbeelden:
Sulfidatie
Carburisatie en Metal Dusting

Elektro-chemische corrosie

Electrochemische corrosie
Komt van de twee corrosiesoorten het meeste voor
Meer gecompliceerd proces, verloopt veelal onder gelijktijdige inwerking van lucht en water
Twee reactievormen: de anodische en de kathodische
26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin METAALREAKTIE REDOXREAKTIE

Stadia van het oxidatieproces 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin M ↔ M n+ + ne M -> M n+ + ne M ← M n+ + ne M ↔ M n+ + ne

Deelstroomdichtheden als functie van potentiaal 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Meetopstelling voor de bepaling van elektrodepotentiaal 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Nernst
E ev = E 0 + (RT/nF)*ln [M n+ ]

Omzettingen van Oxidator in Reductor en vv. 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin OX +ne -> RED OX +ne ↔ RED RED -> OX + ne Voorbeelden: O 2 + H 2 + 4e ↔ 4OH - en 2H + + 2e ↔ H 2

Er is pas sprake van corrosie wanneer….
Gelijktijdig verloop van
M ↔ M n+ + ne en OX+ne ↔ RED
én….
E ev,r > E ev,m

Ontstaan corrosiepotentiaal 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Stroom-spanningsdiagram: samenstelling “OX/RED” en “M/M n+” 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Wat kunnen we er mee?

Verandering van de “drang”… 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Beïnvloeding van “gelegenheid” 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Massatransport oxidator wordt snelheidsbepalend…. (GELEGENHEID) 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Passiveerbaar metaal 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

(In-)stabiliteit bij passiveerbare metalen 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Gevolgen van Chloride Ionen bij passiveerbare metalen 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Effect Kathodische Bescherming 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin

Galvanische- en lokaalelementen
… uit verschillende metalen die met elkaar in aanraking zijn
… of bestaande uit verschillende structuurbestanddelen

Lokaalelementen
… bestaande uit één soort metaal en een electrolyt met verschillende concentraties

8 Verschijningsvormen van corrosie 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin • Gelijkmatige aantasting • Selectieve aantasting • Scheurvormende spanningscorrosie • Galvanische corrosie • Erosie-corrosie
Interkristallijne corrosie
Putcorrosie
Spleetcorrosie
Corrosievormen

Invloedsfactoren 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin TEMPERATUUR
Materiaal
Samenstelling
Structuur
Oppervlaktegesteldheid
Belasting
Belastingssnelheid
Eigenspanningen
Bedrijfsbelasting
Milieu
Samenstelling
Verontreinigingen
Stromingen

Dus: Corrosie vindt plaats…
Indien de thermodynamische conditie hiervoor aanleiding geeft. (Er is energiewinst te halen)
Bindingen worden verbroken, metaalatomen maken zich los (nieuwe bindingen worden aangegaan)
De snelheid waarmee zo’n reactie plaats vindt is medebepalend voor het uiteindelijk gebruik van een bepaald materiaal

Corrosie beheersing
… . heeft alles te maken met het indammen van drang en gelegenheid tot verlaging van de energietoestand
26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin -> KEN UW VIJAND

Invloedsfactoren 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin TEMPERATUUR
Materiaal
Samenstelling
Structuur
Oppervlaktegesteldheid
ONTWERP/ BEHEERSING
Belasting
Belastingssnelheid
Eigenspanningen
Bedrijfsbelasting
Milieu
Samenstelling
Verontreinigingen
Stromingen

Dank voor uw aandacht! 26.10.2010 Maarten-Jan de Bruin Uw vragen…..

Het ABC van corrosie - Maarten-Jan de Bruin

by Themadagen on Nov 30, 2010

Accessibility

Categories

Upload Details

Usage Rights

Statistics

Het ABC van corrosie - Maarten-Jan de Bruin — Presentation Transcript