Mis on galvaaniline korrosioon ja kuidas sellega toime tulla?

Galvaaniline korrosioon on üks levinumaid ja salakavalamaid metallide lagunemise vorme tehnilistes konstruktsioonides, paigaldistes ja tööstuskeskkondades. See tekib siis, kui kaks erinevat metalli on elektrilises kontaktis elektrolüüdi, ioonvoolu juhtiva keskkonna juuresolekul. See nähtus viib ühe materjali kiirenenud halvenemiseni, mis on sageli lokaliseeritud ja varajases staadiumis raskesti tuvastatav. Galvaanilise korrosiooni mehhanismi mõistmine on ülioluline materjalide ühenduste õigeks projekteerimiseks ja korrosioonikaitsemeetmete valimiseks.

Mis on galvaaniline korrosioon? Definitsioon

Galvaaniline korrosioon on elektrokeemilise korrosiooni erijuhtum, mis tekib kahe erineva elektrokeemilise potentsiaaliga metalli vahel, mis on otseses elektrilises kontaktis ja mida niisutab elektrolüüt. See süsteem loob galvaanilise mikroelemendi, milles üks metall toimib anoodina (lahustub) ja teine ​​katoodina (on kaitstud). See protsess viib madalama potentsiaaliga materjali selektiivse lagunemiseni.

Mis on elektrokeemilise korrosiooni nähtus?

Elektrokeemiline korrosioon hõlmab oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioone, mis toimuvad metalli pinnal elektrolüüdi juuresolekul. Anoodtsoonides vabastab metall elektrone ja siseneb lahusesse ioonidena, katoodtsoonides aga toimub redutseerimisreaktsioon, enamasti vees lahustunud hapnikuga. Elektronide voog nende tsoonide vahel viib lõpule elektriahela ja võimaldab korrosiooniprotsessil jätkuda.

Kuidas tekib galvaaniline korrosioon?

Galvaaniline korrosioon tekib siis, kui on täidetud kolm tingimust: kahe erineva metalli olemasolu, nende elektriline kontakt ja elektrolüüdi olemasolu. Ainult nende tegurite samaaegne esinemine loob galvaanilise elemendi ja käivitab korrosiooniprotsessi. See nähtus võib esineda nii makro- kui ka mikrotasandil – näiteks metallisulami piirpinnal või pinna saastumise kohtades.

Helistage meile – aitame teil valida korrosioonivastase süsteemi: +48 717 026 346

Kahe erineva metalli kokkupuude

Kui kaks erineva elektrokeemilise potentsiaaliga metalli kokku viiakse, tekib nende pindade vahel potentsiaalide vahe. Vähem väärismetallist saab anoodi ja see hakkab lahustuma, samas kui väärismetall toimib katoodina. Mida suurem on materjalide potentsiaalide vahe, seda kiirem on galvaanilise korrosiooni kiirus.

Elektrolüüdi roll galvaanilise korrosiooni protsessis

Elektrolüüt ehk juhtiv ioonkeskkond (nt vesi, atmosfääri niiskus, soolalahused) võimaldab ioonidel metallide vahel voolata. Ilma elektrolüüdita ei ole elektrokeemiline vooluring täielik ja galvaanilist korrosiooni ei teki. Praktikas võib isegi õhuke kondenseerunud niiskuse kiht toimida elektrolüüdina ja algatada korrosiooni.

Galvaaniline element - kuidas see praktikas töötab

Saadud galvaanielemendis oksüdeerub anoodimetall ja liigub ioonidena elektrolüüti, samal ajal kui katoodi pinnal toimuvad redutseerimisreaktsioonid. Elektronid liiguvad läbi metallilise kontakti ja ioonid läbi elektrolüüdi, säilitades protsessi järjepidevuse. Selle tulemusel anoodimaterjal ammendub järk-järgult, sageli lokaalselt ja kiirendatult.

Millised tingimused soodustavad galvaanilist korrosiooni?

Galvaanilise korrosiooni kiirus ja intensiivsus sõltuvad paljudest keskkonna- ja materjaliteguritest. Neist olulisemad on niiskuse olemasolu, metallide potentsiaalide erinevused ja nende asend elektrokeemilises reas. Need tingimused määravad nii elementide moodustumise võimaluse kui ka anoodimaterjali lagunemise kiiruse.

Niiskuse ja elektrolüütide olemasolu

Atmosfääri niiskus, kondensatsioon ja soolalahuste olemasolu suurendavad oluliselt keskkonna ioonjuhtivust. Mida suurem on elektrolüüdi juhtivus, seda lihtsam on ioonide voolamine ja kiirem galvaaniline korrosioon. Kloriide sisaldavad keskkonnad on eriti agressiivsed, destabiliseerides metallide passiivseid kihte.

Metallide elektrokeemiliste potentsiaalide erinevused

Mida suurem on metallide elektrokeemiline potentsiaalide erinevus, seda suurem on elemendi elektromotoorne jõud ja seda kiirem on anoodse reaktsiooni kiirus. Elektrokeemilises reas kaugel asuvate materjalide, näiteks alumiiniumi ja vase, ühendused on galvaanilisele korrosioonile eriti vastuvõtlikud.

Elektrokeemilise seeria tähtsus

Metallide elektrokeemiline rida määrab nende kalduvuse oksüdeeruda, st siseneda lahusesse ioonidena. Negatiivsema potentsiaaliga metallid on vähem väärismetallid ja kokkupuutel väärismetallidega toimivad anoodina. Rida tundmine võimaldab ennustada galvaanilise korrosiooni suunda ja intensiivsust antud materjalisüsteemis.

Galvaanilise korrosiooni näited praktikas

Galvaanilist korrosiooni esineb paljudes tehnikavaldkondades, alates teraskonstruktsioonidest kuni torustiku ja merekeskkonnani. See esineb sageli kruviühendustes, keevisõmblustes või erinevate materjalide vahelistes ühenduskohtades, kus elektrokeemilised tingimused soodustavad galvaaniliste elementide teket.

Galvaaniline korrosioon teraskonstruktsioonides

Teraskonstruktsioonides tekib see nähtus näiteks siis, kui süsinikteras puutub kokku tsingitud või roostevabast terasest komponentidega. Kui tsinkkate on kahjustatud, võib tsingi ja terase vaheline potentsiaalide erinevus põhjustada lokaalset korrosiooni. Samamoodi võivad roostevabast terasest poltidega ühendused süsinikterasest konstruktsioonides initsieerida galvaanilisi rakke.

Galvaaniline korrosioon paigaldistes ja ühendustes

Torustikusüsteemides on levinud probleem vase ja tsingitud terase otseühendus. Vee juuresolekul tekib ühendus, kus tsink ja teras lagunevad kiiremini. See nähtus võib põhjustada torude perforatsiooni, lekkeid ja süsteemi terviklikkuse kadu.

Galvaaniline korrosioon merekeskkonnas

Merekeskkond soodustab oma kõrge soolsuse ja elektrolüütide juhtivuse tõttu tugevalt galvaanilist korrosiooni. Alumiiniumi ühendamine terase või vasega laevakonstruktsioonides võib põhjustada alumiiniumi väga kiire lagunemise. Seetõttu kasutatakse laevaehituses dielektrilisi isolaatoreid ja ohvrianoode.

Millised on galvaanilise korrosiooni tagajärjed?

Galvaaniline korrosioon viib süsteemi ühe metalli selektiivse hävimiseni, mis võib kaasa tuua konstruktsioonifunktsiooni või komponendi terviklikkuse kadumise. See nähtus võib olla eriti ohtlik, kuna see tekib lokaalselt ja jääb sageli nähtamatuks kuni tõsise kahjustuse tekkimiseni.

Ühe metalli kiirenenud lagunemine

Anoodmetall lahustub palju kiiremini kui ühtlase korrosiooni korral. Materjali kadu võib toimuda punktides või pragudes, kiirendades komponendi kandevõime ristlõike kadu.

Ühenduste ja konstruktsioonielementide nõrgenemine

Poltidega ühenduste, keevisõmbluste või materjalide kokkupuutekohtade korrosioon vähendab mehaanilist tugevust. See võib põhjustada ühenduste lõdvenemist, pragusid või konstruktsioonielementide stabiilsuse kadu.

Tehnilised ja kuludega seotud tagajärjed

Galvaanilise korrosiooni mõjude hulka kuuluvad süsteemirikked, komponentide remondi- või väljavahetamisvajadus ning protsesside seisakud. See tekitab tööstusrajatistele ja tehnilisele infrastruktuurile suuri tegevus- ja hoolduskulusid.

Kuidas vältida galvaanilist korrosiooni?

Galvaanilise korrosiooni vältimine hõlmab ühe elementide moodustumise tingimuse kõrvaldamist: metalli kokkupuude, elektrolüüdi olemasolu või potentsiaalide erinevus. Praktikas hõlmab see materjali isolatsiooni, kaitsekatteid ja metallide õiget valikut konstruktsioonis.

Metallide eraldamine üksteisest

Kõige efektiivsem meetod on metallide füüsiline eraldamine dielektriliste vahetükkide, isoleerivate hülsside või katete abil. Elektrilise kontakti katkestamine takistab elektronide voogu ja galvaanilise elemendi moodustumist.

Kaitsekatete pealekandmine

Värv-, metall- või polümeerkatted piiravad elektrolüütide juurdepääsu metallpinnale. Korrosioonivastastes süsteemides on eriti oluline katta tihedalt erinevate materjalide vuugid, kus galvaanilise korrosiooni oht on suurim. Selleks kasutatakse polüuretaansüsteeme (nt Krypton Proline PU AL Primer , Krypton Proline Silver TC ) ja polüuretaan-epoksüsüsteeme (nt Telpox P100 , Telpox PM150 , Telpur T300 , Telpur S210E ). Katted peavad olema eriti tihedad metallvuukide ümber, kuna isegi väikesed kahjustused võivad põhjustada lokaalseid galvaanilisi sündmusi.

Ühilduvate materjalide valik

Sarnase elektrokeemilise potentsiaaliga metallidest ühenduste projekteerimine vähendab oluliselt galvaanilise korrosiooni ohtu. Praktikas välditakse elektrokeemilises reas äärmiselt kaugel asuvate materjalide kombineerimist või kasutatakse vahepealseid elemente.

Mis on galvaaniline korrosioon? Korduma kippuvad küsimused

Mis on galvaaniline korrosioon?

See on elektrokeemilise korrosiooni tüüp, mis tekib kahe erineva metalli vahel elektrilises kontaktis elektrolüüdi juuresolekul. Ühest metallist saab anood ja see laguneb kiirendatult, teine ​​aga toimib katoodina ja on kaitstud.

Miks erinevate metallide kokkupuude korrosiooni põhjustab?

Erinevatel metallidel on erinev elektrokeemiline potentsiaal. Nende ühinemisel tekib potentsiaalide erinevus, mis käivitab vähemväärislikus metallis elektronide voo ja oksüdatsioonireaktsioonid, st galvaanilise korrosiooni.

Milline roll on elektrolüüdil galvaanilise korrosiooni tekkimisel?

Elektrolüüt võimaldab ioonidel metallide vahel voolata, viies elektrokeemilise ahela lõpule. Ilma niiskuse või ioonlahuseta ei saa galvaanilist korrosiooni tekkida.

Kuidas galvaanilist korrosiooni tõhusalt vältida?

Kõige tõhusamate meetodite hulka kuuluvad metallide eraldamine üksteisest, tihedate kaitsekatete kasutamine ja sarnase elektrokeemilise potentsiaaliga materjalide valimine. Ühe rakkude moodustumise tingimuse kõrvaldamine peatab korrosiooniprotsessi.