• Save
Vrste korozije
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Vrste korozije

on

  • 14,346 views

 

Statistics

Views

Total Views
14,346
Views on SlideShare
14,346
Embed Views
0

Actions

Likes
3
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Vrste korozije Document Transcript

  • 1. Vrste korozije
  • 2. Univerzitet Crne Gore Fakultet za pomorstvo Kotor Odsjek: Pomorske nauke II DOMAĆI RAD Vrste korozije Predmet:Teorija rizika i održavanje zasnovano na riziku Student : Mentor : Krivokapić Marko dr. Marinko Aleksić dipl. ing. KOTOR MART 2008.god.
  • 3. Uvod: Korozija je destrukcija metala i legura usled hemijske i elektrohemijske reakcije sa okolnom sredinom.Elektrohemijska korozija ej posledica odvijanja elektrohemijskih reakcija i podleže zakonitostima elektrohemijske kinetike.Bitan uslov njene pojave je dodir metala sadrugom fazom koja ima osobine elektrolita,pri čemu na metalu dolazi do stvaranja tankog sloja sa osobinama elektrohemijskog dvosloja.Ovde spadaju svi slučajevi korozije u vlažnoj atmosfreri,kao i korozija metala u rastvorima elektrolita Kod zavarenih spojeva se pored strukturnih promjena i dejstva naponskog i termičkog gradijenta,često javlja i hemijska nehomogenost.Navedene promjene u znatnoj mjeri utiču na mehaničke karakteristike i koroziono ponašanje zavarenih spojeva. Kod zavarenih spojeva postoji nekoliko različitih zona.Zona topljenja,ili oblast metala šava, nastaje popunjavanjem prethodno pripremljenog žljeba rastopljenim dodatnim materijalom,ili se zavareni spoj ostvaruje topljenjem ivica osnovnog metala i njihovim očvršćavanjem.Po završetku očvršćavanja,metal šava ima karakterističnu strukturu livenja.Sloj koji poslednji očvršćava najčešće ima izrazito dendritnu strukturu,za koju je karakteristična pojava likvacije , tj lokalne hemijske nehomogenosti ,zbog nedostatka vremena za difuziju atoma legirajućih elemenata. Hemijska heterogenost je često uzrok pojave lokalnih vidova korozije.U zoni uticaja toplote (ZUT), pri zagrijevanju i hla enju tokom zavarivanja, dolazi do različitih faznih i strukturnih trnsformacija.Naprimjer kod neržajućih čelika i aluminijskih legura često dolazi do izdvajanja odre enih faza po granicama zrna i pojave interktristalne korozije. Pri zavarivanju postupcima sa topljenjem dobija se zavareni spoj, kao kontinualna cijelina sa osnovnim metalom , u kome se pri zagrevanju i hla enju javlja značajno polje naprezanj.Zaostali naponi u zavarenom spoju mogu da budu uzrok pojave hladnih prslina,uzrok promjene dimenzija zavarenog spoja, pojave naponske korozije i vodonične krtosti tokom eksploatacije itd.Iz tih razloga se obično posle zavarivanja,izvodi termička obrada žarenjem ,radi smanjenja zaostalih napona. Pri koroziji metala na površini metala teku istovremeno dve ili više elektrohemijskih reakcija .Anodnu reakciju predstavlja rastavljanje metala ,odnosno prelazak metalnih jona u rastvor.Katodnu reakciju predstavlja redukcija nekog oksidacionog sredstva koje je prisutno u rastvoru.To je najčešće redukcija kiseonika.U kiseloj sredini se istovremeno odvija i rekcija redukcije vodoničnih jona. Tokom odigravanja elektrohemijske korozije na
  • 4. površini metala se uspostavlja korozioni potencijal Ekor (mešoviti potencijal), pri kome je brzina anodnog procesa jednaka brzini katodnog procesa.Vrijednost Ekor zavisi od prirode metala ,stanja njegove površine ,sastava i koncetracije elektrolita ,temperature itd.Broj elektrona koji se osloba a u anodnoj reakciji mora biti jednak broju elektrona koji se troše u katodnoj reakciji,odnosno anodna struja mora biti jednaka katodnoj struji.Anodna struja odnosno struja rastvaranja metala,naziva se korozionom strujom Ikor i može se uzeti kao merilo brzine korozionog procesa. Faradejev zakon povezuje masu rastvorenog metala sa vrijednošću korozione struje.Kod opšte korozije,anodna i katodna reakcija odvijaju se na istoj površini ,pa se brzina korozije izražava preko odnosa struje i površine, odnosno preko gustine korozione struje Jkor = Ikor/A .U slučaju lokalzovanih vidova korozije,anodna i katodna struja tako e moraju da budu jednake, ali površina katodnih i anodnih mjesta može biti veoma različita. Pa je zbog toga rastvaranje metala znatno intezivnije na pojedinim mjestima. Poznato je da je brzina korozije mnogih metala mala ,iako bi sa termodinamičke tačke gledišta trbalo očekivati znatno veću brzinu korozije.Tako se ponašaju ner ajući čelici,aluminijske legure, titan itd. To stanje metala se naziva pasivno stanje.Potencijal pasivacije i struja pasivacije su va ne kareakteristike metala na osnovu kojih se mogu odrediti uslovi prelaza metala u pasivno stanje.Ukoliko je potencijal pasivacije negativniji i struja pasivacije manja,metal se lakše pasivira. Pri promjeni spoljinh uslova, metal mo e preči iz pasivnog stanja u aktivno stanje.Taj proces se naziva aktivacijom i najčešće se odvija lokalno (piting korozija,korozija u zazorima itd.). U svojstvu aktivatora korozije najčešće se javljaju hloridni joni.Prevo enje metala iz aktivno u pasivno stanje se može ostvariti dejstvom nekog oksidacionog sredstva (HNO3,K2CrO4) ,koje pomjera mešoviti potencijal u pasivnu oblast. Prelaz u pasivnu stanje se može postići i primjenom odgovarajućeg anodnog potencijala. Navisokim temperaturama metali i legure podležu koroziji pod dejstvom kiseonika ,gasovitih jedinjenja, sumpora,oksida azota itd.Ovaj vid korozije poznat je kao gasna korozija i predstavlja jedan od vidova hemijske korozije.Prepoznaje se po promjeni spoljnjeg izgleda metala i po obrazovanju opne na površini metala. Dobra zaštitna svojstva posjeduju samo kompaktne i neporozne opne koje pokrivaju cijelu površinu metala.
  • 5. Vrste korozije Korozija se javlja u različitim uslovima i u različitim oblicima.Prema Fontani i Dilonu osnovni oblici korozije su:opšta (ravnomjerna) korozija, lokalizovana korozija (piting i korozija u zazorima), galvanska korozija,naponska korozija,vodonična krtost, korozioni zamor, lom u tečnom metalu,eroziona korozija,kavitacija,freting korozija, interkristalna korozija,selektivna korozija i visokotemperaturna korozija. Opšta korozija Opšta korozija se karakteriše ravnomjernim smanjenjem debljine metala,bez značajnijeg lokalizovanog napada.Tokom odvijanja ovog vida korozije dolazi do zamjene anodnih i katodnih mjesta, usled čega je rastvaranje metala približno jednako po cijeloj površini metala.Brzina odvijanja ovog vida korozije se predstavlja dubinom prodiranja procesa korozije u metal u odre enom vremenskom periodu i najčešće se izražava u m/god, ili u m/dm2 dan.Ovaj oblik korozije je znatno manje opasan od lokalizovanih vidova korozije jer omogućava lako predvi anje veka trajanja konstrukcije.U slučaju zavarenih spojeva prisustvo ovog vida korozije se sprečava uobičajenim postupcima zaštite,kao što su nanošenje organskih ili neorganskih zaštitnih prevlaka, primjena inhibitora itd.Mnogo opasniji su lokalizovani vidovi korozije kojima podliježu metali otporni prema opštoj koroziji,kao što su ner ajući čelici i legure obojenih metala. Galvanska korozija Galvanska (kontaktna ili bimetalna) korozija se javlja pri kontaktu dva ili više različitih metala ili legura u prisustvu elektrolita.Osnovni uslovi pojave kontaktne korozije su: elektični kontakt izme u različitih metala, prisustvo elektrolita i razlika potencijala mešu metalima koji su u kontaktu. U nekim slučajevima do galvanske korozije mo e doći i u odsustvu električnog kontakta, npr. usled kontaktnog izdvajanja Cu na čeliku ili Al- legurama.Ulogu elktrolita mogu da igraju i slojevi atmosferske vlage ili higroskopne soli i nečistoće prisutne na površini metala. Veliki uticaj na odvijanje korozionih procesa ima provodljivost elektrolita, pri čemu je kontaktna korozija intezivnija ukoliko je provodljivost veća.Pri maloj provodljivosti elektrolita , korozija je ograničena na oblasti metala koje su u
  • 6. kontaktu , dok je pri većoj provodljivosti kontaktna korozija moguća ina većim rastojanjima izme u različitih metala. Za odre ivanje kontaktne korozije neophodno je da postoji odre ena razlika potencijala izmedju metala u kontaktu .Ukoliko je razlika potencijala veća, kontaktna korozija je intenzivnija. Na osnovu galvanskog niza metala /ASTMG 82/ moze se predviditi ponašanjerazličitih metala u kontaktu, u odre enoj korozionoj sredini. Kao sto je poznato, galvanski niz predstavlja niz metala pore anih po rastućoj vrijednosti elektrodnog potencijala u odre enoj korozionoj sredini. Galvanski nizovi su formirani i za mnoge legure i njihova različita termička stanja, u različitim korozionim sredinama. Pri kontaktnoj koroziji veliki značaj ima odnos anodnih i ktodnih površina. Ukoliko je manja površina metala koji se ponaša anodno, u odnosu na površinu metala koji se ponaša katodno, utoliko je korozija anodnog metala intenzivnija. Galvanska korozija je moguća kod zavarenih spojeva. Mada neki metali i legure mogu da se zavaruju bez dodatnih materijala, mnogo češće se koriste dodatni materijali. Kada je sastav dodatnog materijala različit od sastava osnovnog materijala, dolazi do galvanske korozije usled razlike elektohemijskih potencijala. Neke oblasti u zavarenom spoju postaju anodne i koroziono aktivnije. Galvanska korozija se često javlja tokom zavarivanja nekih aluminijumskih legura, ukoliko nije upotrijebljen odgovarajući dodatni materijal. Postoje i mnoge druge kombinacije osnovnih metal-zavareni spoj kod kojih dolazi do galvanske korozije. Često se za reparaturu elemenata od niskolegiranih čelika visoke čvrstoće (HSLA steels)koristi dodatni materijal od austenitnog ner ajućeg čelika (11).Ovaj postupak dovodi u električni kontakt ner ajući čelik, koji se ponasa katodno, sa HSLA čelikom. U prisustvu korozione sredine na ner ajućem čeliku se obrazuje vodonik, koji izaziva obrazovanje prslina u zoni uticaja toplote na HSLA čeliku. Tako e, razlika u temperaturnim koeficijentima širenja ferita i austerita izaziva značajna unutrasnja naprezanja u zavarenom spoj, koja doprinosi nastajanju prslina. Galvanska korozija se može tako e javiti prilikom zavarivanja niskougljeničnih čelika, a da bi se to izbjeglo treba posebnu pažnju posvetiti izboru dodatnog materijala.
  • 7. Piting korozija Piting korozija se definiše kao kao izrazito lokalizovan korozioni napad ,pri kome dolazi do stvaranja korozionih jamica (pitova). Utvr eno je da se pitovi formiraju na mjestima razaranja pasivnog filma na površini metala.Stepen zaštite koji pruža pasivni film zavisi od njegove debljine, kontinuiteta, koherentnosti i adhezije za metal itd. Ako se film ošteti mehanički ili hemijski može doći do njegovog ponovnog formiranja (repasivacije) ili do odvijanja korozionih procesa.U prisustvu halogenih jona, posebno CI jona dolazi do obrazovanbja pitova.Piting korozija se može sprečiti ukoliko su u rastvoru prisutni anjoni koji otežavaju adsorpciju CI jona, ili ih istiskuju sa površine metala.Pri dodavanju drugih anjona (NO3, SO4 2 itd.). u rastvor koji sadrži hloride dolazi do konkurentne adsorpcije tih anjona sa jonima CI na mjestima na pasivnoj površini.Pri dovoljno visokoj koncetraciji pomenutih anjona ner ajući čelik postaje potpuno otporan prema piting koroziji, tj navedeni anjoni se ponašaju kao inhibitori piting korozije. Sa povećanjem temperature raste sklonost metala i legura prema obrazovanju pitova.Do obrazovanja stabilnih pitova na ner ajućem čeliku neće doći ukoliko je temperatura niža od neke kritične vrijednosti koja se naziva kritična temperatura pitinga.U slučaju zavarenih spojeva, pitovi se često obrazuju na mjestima sa odreženom mikrostrukturom. Pitovi se lakše obrazuju na mjestima metalurške heterogenosti metala.Naprimjer hromom osiromašene oblasti, koje nastaju kada se austenitni ner ajući čelik zagrijeva do temperature na kojoj se odvija senzibilizacija, su podložne pitingu. Korozija u zazorima Ovaj vid korozije najčešće se odvija na mjestima dodira konstrukcionih elemenata, ukoliko se formira zazor reda veličine 0,1 mm. U osnovi korozije u zazorima se nalazi pojava diferencijalne aeracije.U oblastima sa većom koncetracijom kiseonika odvija se katodna reakcija,a na mjestima sa manjom koncetracijom kiseonika anodna reakcija.Tako se usled otežanog pristupa kiseonika, čelik unutar zazora depasivira i ubrzano anodno rastvara.Tako e usled hidrolize jona metala u zazorima se formira kisela sredina,odnosno smanjuje se vrijednost Ph, što dodatno ubrzava proces razaranja metala.Ovaj vid korozije podleže sličnim zakonitostima kao i piting korozija.Što je veća električna provodljivost elektrolita i veća katodna površina metala van zazora, utoliko je veća brzina rastvaranja metala u
  • 8. zazoru. Ner ajući čelici sa većim sadržajem hroma,a naročito molibdena znatno su otporniji prema ovom vidu korozije.U slučaju austenitnih ner ajućih čelika,korišćenje dodatnog materijala od legura na bazi nikla znatno smanjuje osjetljivost prema koroziji u zazorima. Interkristalna korozija Interkristalna korozija je vid lokalne korozije koji se manifestuje rastvaranjem oblasti granica zrna.Nepravilna termička obrada nekih aluminijskih legura ili austenitnih i feritnih ner ajućih čelika izaziva izdvajanje odre enih faza u oblasti granica zrna i brzu interkristalnu koroziju.Taj vid korozije dovodi do velikog pogoršanja mehaničkih karakteristika metala.Interkristalna korozija se najčešće javlja kod austenitnih ner ajućih čelika.Na visokim temperaturama (T> 1030 0 C) karbidi hroma su potpuno rastvoreni.Me utim pri laganom hla enju ili zagrijevanju, u temperaturnom intervalu od 420 do 820 0 C, izdvajaju se karbidi hroma po granicama zrna. Njihovo izdvajanje izaziva osiromašenje prigraničnih oblasti zrna hromom.Ako sadržaj hroma opadne ispod 12%, što je neophodno za održavanje zaštitnog pasivnog filma, ova oblast postaje senzibilizovana i podložna interkristalnoj koroziji.Prigranične zone siromašne hromom, imaju veću brzinu rastvaranja u odnosu na ostale oblasti zrna. Selektivna korozija Selektivna korozija predstavlja vid korozije pri kome dolazi do selektivnog rastvaranja manje plemenite komponente legure.Na primjer, kod mesinga dolazi do tzv. decinkacije odnosno do selektivnog rastvaranja Zn, pri čemu ostaje porozna,mehanički slaba matrica od Cu. Moguće je da prilikom decinkacije dolazi do rastvaranja Cn, ili istovremenog rastvaranja Cu i Zn,uz naknadno taloženje Cu.Kod mesinga sa većim sadržajem Zn decinkacija je izraženija,a posebno kod dvofaznih legura.Prisustvo hloridnih jona i povećanje temperature još više ubrzava decinkaciju.Decinkacija može da se odvija u slojevima ili lokalno, u vidu jamica, odnosno čepova.Selektivna korozija se juavlja i kod drugih legura,npr grafitizacija kod livenog gvož a,dealuminizacija kod Al-bronzi, ili denikelizacija kod Cu-Ni legura.
  • 9. Naponska korozija Naponska korozija (Stress-Corosion Cracking, SCC),je proces tokom koga se odvija vremenski zavistan rast prsline, kada su ispunjeni neophodni elektrohemijski, mehanički i metalurški uslovi.Sredine koje izazivaju naponsku koroziju su obično vodene i mogu biti rastvori ili adsorbovani slojevi vlage.Naponska korozija se najčešće odvija pod dejstvom specifičnih jona koji su prisutni u korozionoj sredini.Na primjer kod mesinga, naponsku koroziju koja se tradicionalno naziva sezonski lom, obično izaziva prisustvo NH4 + jona.Hloridni joni izazivaju lom aluminijskih legura i ner ajućih čelika.Uopšte naponska korozija se često odvija kod metala koji na površini obrazuju zaštitni film, u odre enoj korozionoj sredini.To može biti pasivni film, crni oksidni sloj ili slojevi nastali selektivnom korozijom. U većini slučajeva prisustvo površinskih filmova utiče na smanjenje brzine opšte ravnomjerne korozije, pa je ispitivanje naponske korozije metala otpornih prema opštoj koroziji od velikog značaja. Naponska korozija obično započinje na mjestima defekata (oblika prsline), koji nastaju pri mašinskoj obradi, zavarivanju itd.Tako e može početi na površinskim defektima stvorenim u toku procesa korozije, kao što je piting, interkristalna korozija itd.Pitovi mogu da se obrazuju prilikom čišćenja metala ili pri eksploataciji, npr. na mjestima gdje uključci narušavaju homogenost površine, kao i na mjestima gdje CI- joni razaraju zaštitni pasivni film. Vodonična krtost Vodonična krtost (hidrogen damage) je posledica kombinovanog dejstva vodonika i zaostlih, ili spoljašnjih, zateznih naprezanja.Vodonična krtost se manifestuje na različite načine:obrazovanje i rast prslina, obrazovanje mehurova, formiranje hidrida, smanjenje duktilnosti. Teorija pritiska je jedan od najstarijih modela kojim se objašnjava vodonična krtost.Prema teoriji površinske adsorpcije, vodonik se adsorbuje na slobodnim mjestima u blizini vrha prsline, smanjujući slobodnu površinsku energiju i rad potreban za odvijanje loma.Dekohezioni model objašnjava vodoničnu krtost smanjenjem kohezionih sila izme u atoma metala na vrhu prsline pod uticajem vodonika. Vodonik ima veću rastvorljivost u rastopljenom metalu šava nego u čvrstom metalu.U toku očvršćavanja postiže se zasićenje metala šava vodonikom.Jedan dio vodonika odlazi u okolnu atmosferu, dok se znatna količina vodonika transportuje difuzijom u zonu uticaja toplote.Oblast
  • 10. neposredno uz rastopljeni metal šava ima najveću brzinu hla enja,što kod nekih metala može dovesti do pojave mikrostrukture osjetljivih prema lomu. Kombinacija visokog sadržaja vodonika i krte mikrostrukture može da bude uzrok nastajanja prslina koje se karakterišu relativno sporim rastom. Korozioni zamor Korozioni zamor se odvija u metalima i legurama kao posledica kombinovanog dejstva cikličnih naprezanja i korozione sredine; zavisi od interakcije opterećenja sa metalurškim faktorima i faktorima korozione sredine.Koroziona sredina znatno olakšava obrazovanje i rast zamorne prsline. Faktori koji utiču na brzinu rasta zamorne sredine u korozionoj sredini su mehanički, metalurški i elektrohemijski.Od mehaničkih faktora najvažniji su oblast inteziteta napona,frekvencija i oblast naprezanja.Korozioni zamor se odvija jedino pri niskim frekvencijama, za razliku od zamora u inertnoj sredini, koji se odvija i pri niskim i pri visokim frekvencijama.Ovo je posledica sporog odvijanja korozionih reakcija, ili difuzije vodonika do mjesta loma.Od metalurških faktora najbitniji su sastav i struktura legure, natala termičkom, mehaničkom ili termomehaničkom obradom.Od elektrohemijskih faktora najveći značaj imaju satav i koncetracija korozione sredine, kao i elektrodni potencijal metala ili legure i pH vrijednost korozione sredine. Obrazovanje i rast koroziono-zamorne prsline se najčešće odvija na mjestu zavarenog spoja.Prisustvo fizičkih defekata u zavarenom spoju, kao i prisustvo zaostalih zateznih naprezanja posle zavarivanja znatno smanjuju otpornost konstrukcije prema korozionom zamoru.Oblik zavarenog spoja kao i njegova geometrija, imaju tako e veliki uticaj. Efikasan način sprečavanja korozionog zamora zavarenih spojeva je uklanjanje zaostalih zateznih naprezanja i njihova zamjena naprezanjima na pritisak. Mikrobiološka korozija Mikrobiološka korozija je oblik korozije kod koga mikroorganizmi igraju važnu ulogu u procesu korozije.Mikroorganizmi mogu da iniciraju ili ubrzaju korozione procese.Odre eni mikroorganizmi koji su prisutni u vodi ili nekoj drugoj korozionoj sredini, mogu da stvore biofilm na površini metala.Usled neravnomjerne pokrivenosti površine metala dolazi do obrazovanja koncetracionih ćelija i iniciranja korozionih procesa.Pored toga, metabolički produkti mikroorganizama mogu da prouzrokuju lokalno
  • 11. povećanje kiselosti sredine.To menja koroziono ponašanje metala, odnosno kinetiku katodnih i anodnih reakcija, utiče na zaćtitne osobine površinskog filma i formiranje korozivnih taloga.
  • 12. Zaključak : U ovome radu dat je literalni prikaz osnovnih vidova korozije koji se javljaju u zavarenom spoju.Opisana je opšta i galvanska korozija, piting i korozija u zazorima, interkristalna i selektivna korozija,naponska korozija i vodonična krtost i korozioni zamor, kao i mikrobiološka korozija.Razmatrani su neki teoretski aspekti pomenutih vidova korozije, mada je najveća pažnja posvećena praktičnim slučajevima korozije zavarenih spojeva.
  • 13. Literatura: 1. Sedmak S., Šijački-Žeravčić V., Milosavljević A., or ević V. i Vukićević M., Mašinski materijali, drugi dio, Mašinski fakultet, Beograd, 2000 2. Chandler K. A., Marine and Offshore Corrosion , Butterworths, London, 1985 3. Mladenović S., Petrović M. i Rikovski G., Korozija i zaštita materijala, IRO, Rad, Beograd, 1985 4. Davis J. R., Corrosion of Aluminium and Aluminium Alloys, ASM, Ohio, 1998., 321-337.
  • 14. Univerzitet Crne Gore Fakultet za pomorstvo Kotor Odsjek Pomorske nauke II DOMAĆI RAD VRSTE KOROZIJA Predmet : Teorija rizika i održavanje zasnovano na riziku Student: Mentor: Boris Moric dr. Marinko Aleksić dipl.Ing.
  • 15. KOTOR Mart 2008 godine. 1. KOROZIJA – OSNOVNI POJMOVI Naziv korozija potiče od latinske riječi corrodere što znači nagrizati. Pod korozijom se podrazumijeva razaranje čvrstog materijala hemijskim djelovanjem okoline. Osnovna podjela korozije može se izvršiti prema sredstvu u kojem se metali nalaze i to na hemijsku i elektrohemijsku. U oba slučaja dolazi do razaranja metala pod pjelovanjem agresivnih materija iz sredine koja ih okružuje. Većina metala, dobijenih preradom iz ruda, nalazi se u nestabilnom stanju te reaguju sa okolinom u težnji da se vrate u prvobitni, stabilan oblik. Ta reakcija uzrokuje koroziju. U davna vremena uglavnom su se upotrebljavali postojani metali (zlato, srebro, bakar, kalaj), te se koroziji nije poklanjala naročita pažnja. Razvojen civilizacije i terhnike, korozija metala se povećavala. Relativno postojane metale zamijenili su manje postojani, tj. metali koji lako korodiraju. Paralelno sa porastom utroška željeznih legura široku primjenu nalaze aluminijum i magnezijum, koji imaju malu korozionu otpornost i zahtijevaju svestranu zaštitu. Istovremeno sa razvojem tehnike došlo je i do promjena vijeka trajanja materijala. U toku eksploatacije metali su izloženi djelovanju korozije što ima za posledicu njihovo pretvaranje u krta praškasta jedinjenja koja neizbježno smanjuju kvalitet elemenata, sklopova i konstrukcije u cjelini. Intenzitet ove pojave zavisi od brzine korozije koja predstavlja stepen pretvaranja metala u proizvode korozije u odredjenom vremenskom periodu. Korozija se uglavnom dijeli na : - jednoličnu, - rupičastu i - me ukristalnu. Jednolična korozija nastaje na površini metala i približno podjednako prodire u dubinu sl. 7 a). Rupičasta korozija zauzima ograničeno područje, ali je njeno djelovanje opasno, jer prodire u dubinu metalnih djelova sl. 7.b). Me ukristalna korozija nastaje izme u kristala od kojih je sastavljena sama materija. Ona slabi vezu izme u pojedinih kristala, tako da se materijal počne ponekad da mrvi sl. sl. 7.c) a) b)
  • 16. c) sl. 7 1.1 UTICAJ POJEDINIH FAKTORA OKRUŽENJA NA KOROZIONE PROCESE Morska voda je veoma pogodno okruženje za razvoj korozionih procesa. Njenom djelovanju podvrgnuti su bez izuzetka svi djelovi broda a naročito elementi strukture brodskog trupa i brodski trup, kao složena konstrukcija, u cjelini. Djelovanje morske vode nije ograničeno samo na spoljašnje površine koje su stalno ili povremeno uronjene u more ili sa njim zapljuskivane, već i na unutrašnje elemente. Kao posledica funkcionisanja brodskih eksploatacionih sistema, oni su takodje u stalnom ili povremenom kontaktu sa morskom vodom. Kada je riječ o morskom okruženju, u smislu njegovog korozionog delovanja, onda se mora uzeti u obzir ne samo morska voda već i vazduh iznad nje ili bliža okolina koja sadrži hloridnu vodenu maglu. Zato pod opštim terminom ″morska sredina″ podrazumijevamo morsku vodu i atmosfersku zonu iznad ili u blizini morske vode. Morska sredina ima izraženo koroziono djelovanje na metale i legure od kojih su izra eni elementi strukture konstrukcije trupa broda jer su oni, ili neposredno uronjeni u mosku vodu stalno ili povremeno, ili se nalaze u njenoj atmosferskoj zoni. U cilju utvr ivanja djelovanja pojedinih uticajnih faktora okruženja morske sredine na izbor i bolje korišćenje najčešće upotrebljivih materijala za izradu elemenata strukture brodske konstrukcije, potrebno je poznavati prirodne osobine morske sredine. 1.2.1 FAKTORI KOJI UTIČU NA KOROZIJU ELEMENTA KOJI SU STALNO ILI POVREMENO URONJENI U MORSKU VODU TEMPERATURA. Brzina svih hemijskih reakcija direktno zavisi od temperature. Na višim temperaturama procesi se odvijaju sa većim brzinama, reakcije su burnije i slijedeći tu analogiju realno je pretpostaviti da su i korozioni procesi na višim temperaturama intenzivniji. Ispitivanja su, me utim, pokazala da ima slučajeva kada čelični uzorci potopljeni u morskoj vodi u umjerenom pojasu brže korodiraju od onih koji su potopljeni pri istim uslovima u morskoj vodi toplog tropskog pojasa. Razlog za ovo je u umjerenom pojasu pojačano delovanje drugih uticajnih faktora kao što su veći sadržaj kiseonika i veći intenzitet razvoja morskih algi koje podstiču korozione procese.
  • 17. Ti posebni slučajevi ipak se ne mogu generalizovati jer su serije ispitivanja koje su sproveli britanski naučnici pokazale da je na primjer brzina korozije ugljeničnog čelika u morskoj vodi temperature 25oC skoro dva puta veća nego u istoj toj vodi pri temperaturi od 10oC. Podaci o ispitivanju drugih materijala kao bakra i aluminijuma pokazuju da brzina raste dvostruko na svakih 10oC povećanja temperature. Navedeni podaci pokazuju da je temperatura značajan uticajni faktor okruženja koji se u ozbiljnim proračunima mora uzeti u obzir. DUBINA. Dubina je uticajni faktor koji djeluje posredno na intenzitet korozije. Njeno djelovanje se realizuje kroz druge uticajne faktore koji su u direktnoj vezi sa dubinom uronjenja posmatranog elementa. Tako na primjer sadržaj kiseonika se smanjuje do dubine od 1000-2000 metara da bi posle ove granice imao tendenciju rasta. Sa povećanjem dubine tempeatura opada što posredno utiče na brzinu korozije. Generalno za konstruktivne čelike može se smatrati da se sa povećanjem dubine korozija smanjuje, iako ima materijala koji se u odre enim uslovima ponašaju drugačije. Ispitivanja su pokazala da brzina korozije cinka na površini iznosi 0,015 mm/god a na dubini oko 2000 metara 0,l5 mm/god. Opšta je ocjena da uticaj dubine varira zavisno od mjesta na kojima se vrše osmatranja i ispitivanja. BRZINA KRETANJA MORSKE VODE. Ovaj faktor ima različito djelovanje na brzinu korozije. Povećanjem brzine u kontaktu sa korodiranom površinom dolazi veća količina kiseonika koji utiče na razaranje zaštitnog sloja kao posledica djelovanja elementa diferencijalne aeracije. Pri većim brzinama dolazi do pojave kavitacije pa opšte uzevši pri većim brzinama strujanja morske vode brzina korozije raste. 1.3. VRSTE KOROZIVNIH PROCESA Prema prirodi hemijske reakcije izme u metala i sredine u kojoj se metal nalazi korozija može biti: hemijska i elektrohemijska. Kod hemijske korozije proces razaranja metala nastaje direktnim jedinjenjem atoma metala sa atomima agresivne sredine koja ga okružuje. Hemijska korozija obuhvata procese u vrelim gasovima i tečnostima neelektrolitima. Na relativno visokim temperaturama (temperatura kovačke vatre i slično) na čeliku se javlja korozioni sloj, koji po svom sastavu predstavlja železni oksid nastao direktnim jedinjenjem atoma železa sa atomima kiseonika. Sloj oksida (kovarina) koji se stvara na čeliku ima složeni sastav, koji zavisi od prilika u kojima se doga a gasna korozija. Ista pojava dešava se kod izduvnih ventila i izduvnih vodova motora, zatim kod cijevi oru a pri sagorevanju barutnih gasova itd. Kod elektrohemijske korozije osnovu procesa čine elektrohemijske reakcije. Karakteristika ovih procesa je pojava električne struje uporedo sa razaranjem metala. Zavisno od sredine u kojoj se odigrava razlikujemo više vrsta elektrohemijske korozije metala. Koroziono razaranje na metalu u većini slučajeva se dovoljno lako primjećuje. Ako proizvodi korozije ostaju bar djelimično na metalu, onda je po njihovom izgledu i rasporedu moguće govoriti o obliku i vrsti korozionog procesa, na primjer, lako se
  • 18. primjećuje r a na čeliku, zatim bijeli proizvod korozije (Al2 O3) na aluminijumu, sivi ili zeleni proizvodi korozije na bakru itd. 1.3.1 KOROZIJA HEMIJSKE PRIRODE Metali su u prirodi obično nalaze u obliku hemijskih jedinjenja, većinom oksida. Od ovih oksika topljenjem u pećima (redukcijom) dobijaju se čisti metali. Ovako dobijeni metali nijesu postojani. Oni nastoje da se povrate u prvobitno stanje, u kojem su ranije bili u prirodi. Ovo nastojanje u njima izaziva hemijsku reakciju, koja prouzrokuje promjenu materije. Ova se promjena može pojaviti u raznim oblicima. Ako se metal izloži djelovanju sumpora, vodonika, azota, hlora itd, nastaće drugi spojevi. Željezo npr. u dodiru sa vodom i kiseonikom pravi r u, čiji hemijski spoj je sličan nekim vrstama željezne rude. R anje željeza je tipičan primjer procesa kroz koji metal nastoji da se povrati u oksidno stanje. R anje željeza, strogo uzeto, nije korozija hemijske prirode, već elektrohemijske. Hemijska korozija nastaje posredstvom plinova i tečnosti koje ne sadrže vodu, kao što su kisjeline i slično. Ali kako se praktično, u svakoj tečnosti nalaze makar i tragovi vode, to se zapravo skoro uvijek radi o elektrohemijskoj koroziji. U najvažnije spoljašnje faktore koji utiču na hemijsku koroziju ubrajamo: otpornost korozionog sloja, temperaturu sredine u kojoj se nalazi metal, brzinu kretanja ove sredine i vrstu agresivnog sredstva. U najvažnije unutrašnje faktore ubrajamo: hemijski sastav strukture metala. Osim toga, značajan uticaj ima i stanje površine metala. Kod nekih obojenih metala na površini se stvara zaštitna skrama koja predstavlja oksid metala. Posebnu vrijednost ima gustina skrame. Aluminijum, olovo i cink obrazuju tanku skramu od svega nekoliko molekularnih slojeva, koja je dovoljno gusta i štiti metal od daljeg razaranja. Me utim, to nije slučaj sa željezom, bakrom i niklom. Ovi metali obrazuju kontinuirane nedovoljno nepropusne oksidne skrame. Tek kad sloj postane dovoljno debeo, toliko da je difuzija onemogućena, dalja korozija prestaje. Što je temperatura i brzina kretanja agresivnog sredstva veća a sredstvo agresivnije, to proces hemijske korozije teče brže i obratno. Važnu ulogu ima i vrsta agresivnog sredstva, tako na primjer, srebro ne korodira u struji kiseonika, ali vrlo brzo korodira u sredini koja sadrži SO2 ikli neka fosforna jedinjenja. Hemijski sastav vrlo snažno utiče na proces hemijske korozije. Tako na primer, nikl, hrom, silicijum i aluminijum u legiranim čelicima povećavaju otpornost protiv korozije, jer na njihovoj površini grade nepropusne skrame. Na taj se način kombinacijom raznih elemenata za pojedine agresivne sredine prave ner ajući čelici. Me utim, dok jedni elementi povećavaju otpornost čelika na koroziju, drugi elementi smanjuju tu otpornost. Na primer, ako čeliku otpornom na visokoj temperaturi dademo elemenat bor, zaštitna osobina skrame naglo će se smanjiti. Obrada površine metala osjetno utiče na brzinu procesa hemijske korozije. Što je površina finije obra ena, otpornost prema koroziji je veća. To je jasno, pošto je bolje obra ena površina praktično manja, a ujedno su zatvorene i pore na metalu. Materijali u kojima su zaostala izvesna unutrašnja naprezanja, usled toplotne obrade ili livenja, više su
  • 19. skloni koroziji. Ova unutrašnja naprezanja izazivaju mikro pukotine na površini, koje su vrlo podesne za razvoj interkristalne korozije. 1.4 ELEKTROHEMIJSKA KOROZIJA sl. 8 Elektrohemijska korozija nastaje kada dva različita metala dolaze u dodir sa elektrolitom, kao sredstvom koje sprovodi električnu struju. Radi objašnjenja ove pojave uzmimo jedan galvanski elemenat, na primjer, Danijelov elemenat sl. 8. Ovaj elemenat se sastoji od bakarne ploče, koja je uronjena u rastvor modre galice tj. bakarnog sulfata (Cu SO4), cinkane ploče koja je uronjena u rastvor bijele galice tj. cinkanog sulfata (Zn SO4). Ovi rastvori su rastavljeni zidom od porozne pečene gline, koji sprečava da se rastvori miješaju , ali ne sprečava da električna struja teče. Spoje li se bakarna i cinkana ploča žicom, poteći će električna struja, koja će van rastvora teći od bakra prema cinku, a u rastvoru od cinka prema bakru. Pri ovome će se zapaziti da se cink rastvara, a da se bakar, odnosno joni bakra koji se nalaze u rastvoru bakarnog sulfata talože na bakarnoj ploči u obliku metala. Rastvaranje cinka objašnjava se time što cink šalje u rastvor svoje pozitivne jone, a zadržava negativne elektrone, tako da postaje negativno električno nabijen. Na bakru se pak talože joni bakra iz elektrolita, primajući na sebe negativne elektrone iz bakra, tako da bakarna ploča postaje pozitivno nabijena, a elektrolit negativno. Rastvaranje cinka trajaće tako dugo dok se pritisak, koji vrše joni, koji se nalaze u rastvoru cinkovog sulfata, ne izjednači sa pritiskom kojim cink šalje svoje jone u rastvor. Ovaj je pritisak tzv. pritisak rastvaranja, kod nekih metala vrlo visok. Izražen u barima, on može da premaši milijarde bara, na primjer, kod cinka on iznosi 1027 bara. Metali kod kojih je ovaj pritisak vrlo visok, lako prelaze u jonski oblik, tj. oni se lako rastvaraju.
  • 20. Tabela 5 Ime metala Potencijal u Pritisak Ime Potencijal u Pritisak rastva voltima rastva ranja metala voltima ranja u barima u barima Kalijum − 2,92 1051 Olovo − 0,13 105,7 Natrujim − 2,71 1047 Vodonik + 0,00 101,38 Cink − 0,76 1027 Bakar +0,35 10−10 Željezo − 0,44 1017 Srebro +0,80 10−15 Nikal −0,22 1010 Živa +0,86 10−28 Kalaj −0,14 106,2 Zlato +1,50 10−24 Kada se metal uroni u rastvor svojih soli, npr. cink u cinkov sulfat, ona dobija izvjestan električni potencijal. Pri tome se uzima da je potencijal vodonika prema rastvoru vodonikovih jona jednak nuli. Potencijali nekih metala izraženi u voltima, sa pritiscima rastvaranja izraženim u barima prikazani su u tabeli br. 5. Iz ove tabele se vidi da oni metali, koji imaju visok pritisak rastvaranja (kalijum, natrijum, cink, željezo, itd.), imaju relativno nisak električni potencjal, dok oni metali, koji imaju mali pritisak rastvaranja (srebro, živa, zlato itd.), imaju relativno visok elektrićni potencijal. Metali sa visokim pritiskom rastvaranja, odnosno sa relativno niskim električnim potencijalom su neplemeniti metali. Ovi metali se u elektrolitu brzo rastvaraju, troše. Dok se metali koji imaju mali pritisak rastvaranja, odnosno sa visokim električnim potencijalom zovu se plemeniti metali. Ovi metali se u elektrolitu neznatno rastvaraju praktično rečeno oni se ne rastvaraju. Prema tome od dva metala, koji su spojeni elektrolitom, troši se onaj koji ima niži električni poterncijal. To trošenje će biti tim veće što je razlika u električnom potencijalu veća. Zato je pri gradnji brodova od najveće važnosti da se izbjegnu dodiri onih materijala koji imaju razliku električnog potencijala. Takvi materijali su npr. : bakar i željezo, olovo i željezo, kovano željezo i čelik i drugi. Kao elektrolit nije potrebno da bude neka rastopina soli, dovoljno je da to bude voda ili sama vlaga. Voda i vlaga sadrže u sebi izvjesnu količinu soli, koja je dovoljna da provodi struju. Na primjer, pipac od bakra, koji je postavljen u željeznu leguru, uz prisustvo vlage, stvaraće galvanski elemenat, koji će prouzrokovati trošenje željeza, jer je željezo nemetal nižeg električnog potencijala od bakra. sl. 9. Da bi se to spriječilo, željezo se mora na neki način zaštititi. To se postiže pomoću cinka. Cink, koji ima niži potencijal i od bakra sl. 9 i od željeza privlači na sebe električnu struju, sam se troši, dok željezo ostaje zaštićeno. Prema tome, cink vrši ulogu zaštitnika željeza, on željezo električki izoluje. Cink, kao zaštitnik željeza od galvanskih učinaka, upotrebljava se u parnim kotlovima. Oprema parnih kotlova (cijevi, ventili, pipci,...) napravljena je od bakarnih legura. Ove legure u dodiru sa željezom i vodom, kao elektrolitom prave galvanske elemente. Da se željezo zaštiti, u blizini ovakvih mjesta postavljaju se ploče od cinka.
  • 21. Isto tako, jaki galvanski uticaj imamo kod brodova koji imaju bronzani propeler. Ploče od cinka se postavljaju na onim mjestima koja su najviše izložena izjedanju. Željezo se ponekad radi zaštite prevlači kalajem. Ako na kalajnoj prevlaci nastane pukotina, željezo će, na tom mjestu, uz prisustvo vode ili vlage, početi da korodira, jer je elektronegativnije od kalaja. Drugačiji slučaj nastaje kad je željezo prevučeno prevlakom od cinka. U ovom slučaju cink je elektronegatrivniji od željeza, pa će se on trošitri, a željezo kao plemenitiji metal će ostati zaštićeno. Kao uzrok koroziji mogu da budu fizičke i hemijske nejednakosti, koje nastaju pri obradi željeza. Usled ovih nejednakosti nastaju mnogobrojni galvanski elementi, koji prouzrokuju koroziju materijala. Korozija se pojavljuje i na mjestima gdje je željezo bilo napregnuto za vrijeme izrade pojedinih djelova broda, kao kod krivljenja, probijanja itd. Izme u napregnutih mjesta i zdravog materijala nastaje razlika električnog potencijala, koja izaziva koroziju na napregnutim mjestima. 1.6 OBLICI KOROZIJE Praćenjem korozionih procesa na raznim konstrukcijama i posebno na brodovima koji rade u morskoj sredini uočeni su razni pojavni oblici kojima se manifestuju korozioni procesi. U ovom dijelu biće izloženi neki prepoznatljivi oblici koji su teorijski makar i djelimično, obra eni sa osnovnim karkateristikama uticaja na strukturu broda. Najrasprostranjeniji oblik korozije je r anje običnih ugljeničnih čelika jer su ovi čelici osnovni konstruktivni materijali strukture broda. Troškovi suzbijanja korozije na brodu su izuzetno visoki jer su posledice korozionih razaranja takve da smanjuju presjeke a time i čvrstoću pojedinih djelova strukture, čime se bitno narušavaju projektovani parametri uslova rada i vijeka trajanja konstrukcije. Na brodovima najčešće susrijećemo opštu ili ravnomjernu koroziju. O ovom obliku korozije postoje čitave studije obra enih podataka za različite materijale a s tim u vezi i čitav niz efikasnih metoda za njeno sprečavanje. Kada je u pitanju ovaj oblik korozije stvar postaje jednostavnija i zbog toga što se sa njom može računati i u nekim granicama ona je u cjelini dopuštena, pa se pojedini elementi konstrukcije u utvr enim rokovima jednostavno zamjenjuju. Me utim, neki drugi oblici korozionih razaranja čiji uzročnici nemaju opšti karakter (morsko okruženje, vlažnost vazduha) već stohastično nastaju kao posledica partikularnog djelovanja odre ene pojave, mogu dovesti do nekog od oblika korozionog razaranja čije su posledice znatno veće od onih koje izaziva, obično veoma intenzivna, opšta korozija. Polazeći od ovog veoma je značajno upoznati različite pojavne oblike korozije, utvrditi uzroke nastanka i moguće posledice a sve u cilju sprečavanja teških havarija elemenata strukture i konstrukcije brodskog trupa u cjelini.
  • 22. 1.6.1 OPŠTA KOROZIJA Kao što je već rečeno ovo je najrasprostranjeniji oblik korozionog razaranja. Njemu su izloženi metali uronjeni u vodi (posebno u morskoj vodi) ali isto tako i one metalne konstrukcije čiji se nezaštićeni djelovi u radnim uslovima nalaze u normalnom vazdušnom okruženju. Posledica djelovanja korozionih procesa je gubitak metala na površini, koji u svim tačkama obično nije ravnomjeran. Kao što je već rečeno, korozija se javlja na anodnim djelovima konstrukcije. Ovi anodni djelovi vremenom mijenjaju svoj položaj i u kontinuitetu ovog procesa praktično svi djelovi kontrukcije, koji su me usobno spojeni čvrstim vezama i nalaze se u istom okruženju, postaju izloženi korozionom djelovanju promjenljivih lokacija anodnih i katodnih čestica. Ovako nastala korozija je jednoobrazna zbog čega je moguće gubitak metala izraziti kroz smanjenje njegove debljine u jedinici vremena, što se naziva brzina korozije. Obično se podaci o brzini korozije daju samo za jednu geometrijski definisanu površinu zbog čega je za obračun ukupnog gubitka metala potrebno sabrati gubitke na svim površinama konstrukcije. Obzirom na dosta pouzdane podatke dobijene eksperimentima na različitim metalima u različitim uslovima, ovaj oblik korozije linearno zavisi od vremena i pogodan je za proračune konstrukcija. Postoje i drugi faktori koji utiču na rezultate kao na primjer brzina strujanja, položaj elementa u prostoru, temperatura i drugi radni uslovi koji se u nekim egzaktnim proračunima moraju uzeti u obzir. 1.6.2 LOKALNA KOROZIJA Mehanizam korozije vezan je za postojanje anodnih i katodnih djelova na površini metala. Pri pojavi opšte korozije ovi djelovi prelaze iz anodnih u katodne i obratno i u jednom vremenskom periodu korozioni proces zahvati cjelokupnu konstrukciju. Ponekada, me utim ovaj prelazak anodnih u katodne djelove i obratno uopšte se ne dešava ili se dešava u veoma malom obimu što ima za posledicu da se korozija pojavi samo na anodnim lokalitetima a preostala površina koja stalno ostaje katodna nije zahvaćena procesom korozije. Zbog ovakvog mehanizma nastajanja ovaj oblik korozije je praktično nepredvidiv i po vremenu nastajanja i po lokalitetu. Različiti faktori utiču na pojavu lokalne korozije a najznačajniji su: - razlike u metalnoj strukturi, - diskontinuitet u provodljivosti oksidne opne ili nanesene metalne zaštite, - pukotine ili udubljenja na površini, - kontakt sa različitim metalima, - temperaturne razlike na djelovima konstrukcije.
  • 23. Postoji više pojavnih oblika lokalne korozije. Oni će biti detaljnije obra eni, da bi se sagledali uzroci nastajanja i utvrdile osnovne karakteristike. 1.6.2.1 PITTING Pitting je najkarakterističniji oblik lokalne korozije, sl.10. Formira se na površini metala u obliku kratera različitih oblika i dubina, koje mogu biti veoma opasne za čvrstoću konstrukcije. Pitting nastaje i razvija se unutar korozionih kratera koji postaju anodni dio dok je katodni dio sama površina metala. Ponekad pitting svojim izgledom liči na koroziju pukotina, a ukoliko se uslovi za nastajanje pittinga stvore po cijeloj površini metala, dobija se sličnost sa opštom korozijom iako neki djelovi površine ostaju neoštećeni. Obično se pittingom smatra ona koroziona pojava kada je dubina korozionih kratera veća od njenog poprečnog presjeka na površini. Gubitak materijala kod pittinga obično nije naročito izražen i sa tog stanovišta ne postoji neki značajniji uticaj na ukupnu čvrstoću konstrukcije. Ako se, me utim, radi o tankim elementima konstrukcije, pitting može imati za posledicu takozvano ″skroziranje″ kratera što je izuzetno opasno za elemente kod kojih je nepropusnost najvažnija karakteristika. Mehanizam pittinga je veoma složen zbog čega je teško odrediti vjerovatnoću njegovog nastajanja i put rasprostiranja. 1. katoda 2. površinski sloj 3. anoda a) raspored anodnih i katodnih djelova površine oštećenih pittingom b) b) različiti oblici kratera nastalih pittingom sl. 10 Obično je veoma teško utvrditi razloge nastajanja pittinga, ali postoje neki uslovi i situacije kada je njegova pojava sasvim vjerovatna. To se odnosi posebno na legure koje na površini imaju pasivnu zaštitnu opnu u situaciji kada se ta opna ošteti. Isto tako pittingu pogoduje situacija kada se u morskoj vodi nalazi veća koncentracija hlorida i slično. Laboratorijska ispitivanja nisu dala rezultate koji se mogu sigurno primijeniti u praksi. Zbog toga, tamo gdje pitting opasno ugrožava konstrukciju, preporučuje se sledeće: • Po mogućnosti izmijeniti konstrukciju i isključiti situacije koje izazivaju pitting, • Što više koristiti materijale otporne na pitting.
  • 24. 1.6.2.2 KOROZIJA KOJA NASTAJE PRI KRETANJU TEČNOSTI U ovom dijelu obra en je jedan poseban oblik lokalne korozije koja u nekim situacijama na brodu može poprimiti i opšti karakter. Nastajanje i razvoj ovog oblika korozije je u direktnoj vezi sa brzinom kretanja morske vode u odnosu na elemente strukture brodske kontrukcije. Za sve do sada, u ovoj temi obra ene oblike korozije manje brzine strujanja morske vode stvarale su povoljnije uslove za razvoj korozionog procesa. Suprotno tome, postoje neki specifični oblici korozije, koji se pojavljuju pri visokim brzinama kretanja tečnosti po korodirajućim površinama. Ovi specifični oblici korozije su posledica mehaničkog djelovanja morske vode koja često u sebi sadrži i čestice pijeska ili drugih čvrstih materijala sitnozrnastog oblika. Mehaničko djelovanje morske vode na elemente strukture može da izaziva erozionu koroziju, udarnu koroziju ili kavitacionu koroziju. 1.6.2.2.1 EROZIONA KOROZIJA Eroziona korozija nastaje direktno kao posledica skidanja zaštitnog sloja na metalnoj površini vodenim mlazom naročito ako u vodi postoje abrazivne čestice koje razaraju i sami metal. Ispitivanja pokazuju da intenzitet ovog oblika korozije zavisi od brzine strujanja morske vode ali i od njenog stepena čistoće to jest od količine čestica pijeska i mulja koji se u njoj nalaze. Ovaj oblik korozije na oplati broda često poprima izgled opšte korozije naročito u slučaju kada se brod duže vrijeme kreće kroz plitke vode rijeka i njihovih ušća. Uticaj brzine kretanja vode na koroziju za različite vrste materijala utvr en je ispitivanjima izvedenim u firmi ″INTERNATIONAL NIKEL″ u čistoj morskoj vodi čiji su rezultati dati u tabeli br. 6. Rezultati ispitivanja pokazuju da pravilnim izborom materijala pojedinih elemenata strukture možemo značajno smanjiti eroziono djelovanje na pojedine djelove konstrukcije. Tabela br. 6 Brzina korozije g/dan m2 pri različitim brzinama strujanja 0.3 m/s 1.2 m/s 8.2 m/s Ugljenični čelik 3.4 7.2 25 Ner ajući čelik 0.1 - 0.1 Liveno željezo 4.5. - 27 Brončane legure 0.1-0.7 0.1-2.0 17-34 Titan 0 - 0
  • 25. 1.6.2.2.2.UDARNA KOROZIJA Udarna korozija je oblik lokalne korozije koji nastaje na elementima strukture gdje dolazi do nagle promjene smjera strujanja vode ali može se pojaviti i na drugim mjestima gdje vodeni mlaz snažno direktno udara u površinu metala. Na sl. 11a prikazano je mjesto pojave udarne korozije u koljenu cjevovoda, a na sl. 11b vidljivo je karakteristično razaranje ravne površine metala kao posledica udarne korozije. Mehanizam nastajanja ovog oblika korozije je sličan erozionoj koroziji s tim što se proces odvija intenzivnije naročito kada mlaz vode u sebi nosi mjehuriće vazduha pri brzini strujanja do oko 1 m/s. sl. 11 1.6.2.2.3 KAVITACIONA KOROZIJA Kavitaciona korozija nastaje kao posledica obrazovanja mjehurića vazduha pri visokoj brzini strujanja morske vode i naglog pada pritiska zbog čega dolazi do razaranja površine metala. Lokalnog je karaktera i obično nastaje u zonama niskog pritiska gde se mogu obrazovati mjehurići pare. Kada se ovi mjehurići, usled strujanja sudare sa površinom metala, dolazi do njegovog razaranja. Ovo je razlog da ovaj oblik korozije, čiji mehanizam još uvijek nije u dovoljnoj mjeri istražen, ima karakter mehaničkog oštećenja. U dužem vremenskom periodu kavitaciona korozija može izazvati značajna oštećenja elemenata. Ovom vrstom razaranja opterećeni su elementi na krmenom dijelu broda, naročito sklopovi kormilarsko-propelerskog ure aja. Ovdje su brzine strujanja najveće i sudari čestica vode i mjehurića pare sa površinom najsnažniji. Navedene oblike korozije, koji nastaju kao posledica kretanja tečnosti, često susrećemo na brodovima. Kao zaštita od ovih pojava koriste se različita mehaničko-tehnološka rješenja koja se u praktičnoj primjeni stalno usavršavaju.
  • 26. Univerzitet Crne Gore Fakultet za pomorstvo Kotor Odsjek:Pomorske nauke I DOMAĆI RAD TIPOVI KOROZIJE Predmet : Teorija rizika i održavanje zasnovano na riziku Student : Mentor : Marko Popović dr. Marinko Aleksić dipl. ing KOTOR mart 2008
  • 27. OPŠTA KOROZIJA Opšta korozija se karakteriše ravnomjernim smanjenjem debljine metala, bez značajnijeg lokalizovanog napada. Tokom odvijanja ovog vida korozije dolazi do zamjene anodnih i katodnih mjesta, usled čega je rastvaranje metala približno jednako po cijeloj površini metala. Brzina odvijanja ovog vida korozije se predstavlja dubinom prodiranja procesa korozije u metal u odre enom vremenskom periodu i najčešće se izražava u m/god, ili u m/dm2 dan. Ovaj oblik korozije je znatno manje opasan od lokalizovanih vidova korozije jer omogućava lako predvi anje vjeka trajanja konstrukcije. U slučaju zavarenih spojeva prisustvo ovog vida korozije se sprečava uobičajenim postupcima zaštite,kao što su nanošenje organskih ili neorganskih zaštitnih prevlaka, primjena inhibitora itd. Mnogo opasniji su lokalizovani vidovi korozije kojima podliježu metali otporni prema opštoj koroziji, kao što su ner ajući čelici i legure obojenih metala. GALVANSKA KOROZIJA Galvanska korozija odnosi se na korozivno oštećenje prouzrokovano kada se dva različita materijala spoje u korozivnom elektrolitu. Kada se galvanski par formira, jedan od metala u paru postaje anoda i korodira brže nego što bi sam, dok drugi postaje katoda i korodira sporije nego što bi sam. Da bi galvanska korozija nastala, treba da postoje tri okolnosti : 1. Elektrohemijski različiti metali moraju biti prisutni. 2. Moraju biti u električnom kontaktu. 3. Moraju biti izloženi elektrolitu. Relativna plemenitost materijala može biti predvi ena mjerenjem njegovog korozivnog potencijala. Veoma poznate “ Galvanske serije “ izlistava relativnu plemenitost odre enih materijala u morskoj vodi. Mali odnos područja anoda/katoda je nepoželjan. U ovom slučaju, galvanska struja je koncentrisana na malo područje anode. Rapidan gubitak debljine anode koja se rastapa doga a se pod ovim uslovima. UNIFORMNA ( JEDNOLIKA ) KOROZIJA Uniformnu koroziju karakteriše napad korozije koji progresuje jednako preko cijele podloge, ili preko većeg dijela nekog područja. Opšte stanjivanje stupa na snagu sve do otkaza. Na bazi utrošene tonaže, ovo je najvažniji tip korozije. Me utim, ovaj tip korozije je lako predvidljiva i lako se mjeri, time čineći pojavu katastrofalnih otkaza veoma rijetkim. Kako se ova korozija pojavljuje jednoliko preko
  • 28. cijele površine metalne komponente, može biti lako kontolisana katodnom zaštitom, korišćenjem premaza i boja, ili jednostavno time da se odredi korozivna tolerancija. U drugim slučajevima, uniformna korozija dodaje boju i prilago avab se podlozi. Raspad zaštitnog premaza na strukturama obično izaziva ovaj oblik korozije. Zatupljivanje svijetle ili ispolirane podloge, graviranje zbog hemijskih prečišćivača ili oksidiranje čelika su primjeri korozije podloge. Korozivno otporne legure i ner ajući čelici mogu potamniti ili oksidirati u korozivnoj okolini. Korozija podloge može da indicira raspad zaštitnog premaza i treba da bude razmatrana u slučaju narednih pojava. PITING KOROZIJA Piting korozija se definiše kao kao izrazito lokalizovan korozioni napad ,pri kome dolazi do stvaranja korozionih jamica (pitova). Utvr eno je da se pitovi formiraju na mjestima razaranja pasivnog filma na površini metala.Stepen zaštite koji pruža pasivni film zavisi od njegove debljine, kontinuiteta, koherentnosti i adhezije za metal itd. Ako se film ošteti mehanički ili hemijski može doći do njegovog ponovnog formiranja (repasivacije) ili do odvijanja korozionih procesa.U prisustvu halogenih jona, posebno CI jona dolazi do obrazovanbja pitova.Piting korozija se može sprečiti ukoliko su u rastvoru prisutni anjoni koji otežavaju adsorpciju CI jona, ili ih istiskuju sa površine metala.Pri dodavanju drugih anjona (NO3, SO4 2 itd.). u rastvor koji sadrži hloride dolazi do konkurentne adsorpcije tih anjona sa jonima CI na mjestima na pasivnoj površini.Pri dovoljno visokoj koncetraciji pomenutih anjona ner ajući čelik postaje potpuno otporan prema piting koroziji, tj navedeni anjoni se ponašaju kao inhibitori piting korozije. Sa povećanjem temperature raste sklonost metala i legura prema obrazovanju pitova. Do obrazovanja stabilnih pitova na ner ajućem čeliku neće doći ukoliko je temperatura niža od neke kritične vrijednosti koja se naziva kritična temperatura pitinga.U slučaju zavarenih spojeva, pitovi se često obrazuju na mjestima sa odreženom mikrostrukturom. Pitovi se lakše obrazuju na mjestima metalurške heterogenosti metala. Naprimjer hromom osiromašene oblasti, koje nastaju kada se austenitni ner ajući čelik zagrijeva do temperature na kojoj se odvija senzibilizacija, su podložne pitingu. SLOJEVITA KOROZIJA Korozija koja se nastavlja bočno od početnog mjesta duž ravni paralelne podlozi, obično na granicama zrna, formirajući produkte korozije koji tjeraju metal dalje od trupa materijala, dajući mu slojevit izgled, naziva se lisnata korozija. Greg Kobrin ( Selekcija materijala, str. 295) tvrdi da oljuštenje primarno utiče na legure aluminijuma, nastavljajući bočno od početnog mjesta na podlozi i obično nastavlja dalje intergranularno duž ravni paralelne podlozi. U legurama metala, oljuštenje je okarakterisano veliki unutrašnjim rastom oksida, koji ima volumen sedam puta veći od čelika. Veliki unutrašnji rast oksida može povećati
  • 29. temperaturu i oljušten materijal može oštetiti turbinu. Oljuštenje se pojavljuje u metalnim materijalima kada se pojavi višeslojni rast. Naponi su indukovani temperaturnim ciklusima i razlici termalne ekspanzije izme u skale i cijevi. Oljuštenje može tako e nastati u austenitnim ner ajućim čelicima, opet zbog razlike u termalnoj ekspanziji izme u metala i oksida. INTERKRISTALNA KOROZIJA Interkristalna korozija je vid lokalne korozije koji se manifestuje rastvaranjem oblasti granica zrna. Nepravilna termička obrada nekih aluminijskih legura ili austenitnih i feritnih ner ajućih čelika izaziva izdvajanje odre enih faza u oblasti granica zrna i brzu interkristalnu koroziju. Taj vid korozije dovodi do velikog pogoršanja mehaničkih karakteristika metala.Interkristalna korozija se najčešće javlja kod austenitnih ner ajućih čelika.Na visokim temperaturama (T> 1030 0 C) karbidi hroma su potpuno rastvoreni. Me utim pri laganom hla enju ili zagrijevanju, u temperaturnom intervalu od 420 do 820 0 C, izdvajaju se karbidi hroma po granicama zrna. Njihovo izdvajanje izaziva osiromašenje prigraničnih oblasti zrna hromom.Ako sadržaj hroma opadne ispod 12%, što je neophodno za održavanje zaštitnog pasivnog filma, ova oblast postaje senzibilizovana i podložna interkristalnoj koroziji.Prigranične zone siromašne hromom, NAPONASKA KOROZIJA Naponska korozija (Stress-Corosion Cracking, SCC),je proces tokom koga se odvija vremenski zavistan rast prsline, kada su ispunjeni neophodni elektrohemijski, mehanički i metalurški uslovi.Sredine koje izazivaju naponsku koroziju su obično vodene i mogu biti rastvori ili adsorbovani slojevi vlage.Naponska korozija se najčešće odvija pod dejstvom specifičnih jona koji su prisutni u korozionoj sredini. Na primjer kod mesinga, naponsku koroziju koja se tradicionalno naziva sezonski lom, obično izaziva prisustvo NH4 + jona.Hloridni joni izazivaju lom aluminijskih legura i ner ajućih čelika. Uopšte naponska korozija se često odvija kod metala koji na površini obrazuju zaštitni film, u odre enoj korozionoj sredini. To može biti pasivni film, crni oksidni sloj ili slojevi nastali selektivnom korozijom. U većini slučajeva prisustvo površinskih filmova utiče na smanjenje brzine opšte ravnomjerne korozije, pa je ispitivanje naponske korozije metala otpornih prema opštoj koroziji od velikog značaja. Naponska korozija obično započinje na mjestima defekata (oblika prsline), koji nastaju pri mašinskoj obradi, zavarivanju itd .Tako e može početi na površinskim defektima stvorenim u toku procesa korozije, kao što je piting, interkristalna korozija itd. Pitovi mogu da se obrazuju prilikom čišćenja metala ili pri eksploataciji, npr. na mjestima gdje uključci narušavaju homogenost površine, kao i na mjestima gdje CI- joni razaraju zaštitni pasivni film.
  • 30. KOROZIONI ZAMOR Korozioni zamor se odvija u metalima i legurama kao posledica kombinovanog dejstva cikličnih naprezanja i korozione sredine; zavisi od interakcije opterećenja sa metalurškim faktorima i faktorima korozione sredine. Koroziona sredina znatno olakšava obrazovanje i rast zamorne prsline. Faktori koji utiču na brzinu rasta zamorne sredine u korozionoj sredini su mehanički, metalurški i elektrohemijski. Od mehaničkih faktora najvažniji su oblast inteziteta napona,frekvencija i oblast naprezanja .Korozioni zamor se odvija jedino pri niskim frekvencijama, za razliku od zamora u inertnoj sredini, koji se odvija i pri niskim i pri visokim frekvencijama .Ovo je posledica sporog odvijanja korozionih reakcija, ili difuzije vodonika do mjesta loma. Od metalurških faktora najbitniji su sastav i struktura legure, natala termičkom, mehaničkom ili termomehaničkom obradom .Od elektrohemijskih faktora najveći značaj imaju satav i koncetracija korozione sredine, kao i elektrodni potencijal metala ili legure i pH vrijednost korozione sredine. Obrazovanje i rast koroziono-zamorne prsline se najčešće odvija na mjestu zavarenog spoja. Prisustvo fizičkih defekata u zavarenom spoju, kao i prisustvo zaostalih zateznih naprezanja posle zavarivanja znatno smanjuju otpornost konstrukcije prema korozionom zamoru. Oblik zavarenog spoja kao i njegova geometrija, imaju tako e veliki uticaj. Efikasan način sprečavanja korozionog zamora zavarenih spojeva je uklanjanje zaostalih zateznih naprezanja i njihova zamjena naprezanjima na pritisak. veću brzinu rastvaranja u odnosu na ostale oblasti KOROZIJA UDUBLJIVANJA Korozija udubljenja je lokalizovan oblik korozije gdje udubljena ili rupe nastaju u materijalu. Udubljivanje se smatra opasnijim od oštećenja izazvanih jednolikom korozijom zato što je teško otkriti, predvidjeti i zaštititi se. Produkti korozije obično pokrivaju rupe. Mala uska rupa, sa minimalnim oštećenjem metala može dovesti do otkaza cijelog inženjerskog sistema. Korozija udubljivanja može napraviti rupe bez ili sa pokrovom sa polu permeabilnom membranom produkata korozije. Rupe mogu biti ili hemisferne ili oblika šolje. Udubljivanje je izazvano : 1. Lokalizovanim hemijskim ili mehaničkim oštećenjima zaštitnog oksidnog sloja; hemijski faktori vode koji mogu izazvati raspad psivnog sloja su kiselost, slabo rastopljene koncentracije kiseonika i visoke koncentracije hlorida ( u morskoj vodi ). 2. Lokalizovana oštećenja, ili slab nanos, zaštitne obloge. 3. Prisustvo nejednolikosti u metalnim strukturama komponenti, npr. nemetalnim uključenjima.