D-MOP 6 (7), Lektion Korrosion

Præsentationer af emnet: "D-MOP 6 (7), Lektion Korrosion"— Præsentationens transcript:

1 D-MOP 6 (7), Lektion Korrosion
SASAK, MFI 290ø-300ø, 309n-310n, 312ø-313m, 318ø-377n

2 Mens du læser disse tre linier er
7.1 Korrosion Mens du læser disse tre linier er 760 kg jern tæret væk Citat: Ernst Maahn, Metallurgi for Ingeniører

3 7.1 Korrosion Ved korrosion forstås et uønsket kemisk angreb på et metallisk materiale. Det kemiske angreb opstår ved en reaktion mellem metallet og det omgivende miljø. I daglig tale kaldes korrosionsangreb ofte tæring, og resultatet ses i praksis som gennemtærede vandrør, rustne biler osv. Anløbning af blanke overflader på f.eks. sølv og messing er normalt uønsket og er derfor eksempler på korrosion, selv om angrebet er ganske overfladisk, hvorimod dannelsen af ir på kobbertage og dannelse af en oxydfilm ved anodisering af aluminium, der begge principielt foregår ved en korrosionsproces, er ønsket.

4 7.1 Korrosion Latin Korrosion: At gnave itu Definition:
Uønsket kemisk eller elektrokemisk angreb på metaller.

5 7.1 Korrosion Jern + ilt + vand → rust.
Denne proces kan også beskrives ved en sum of anode- og katodeprocesser: Jernhydroxydet Fe(OH)3 kan betragtes som den simpleste form af rust. I praksis er rust en blanding of forskellige hydroxyder og oxyder med varierende indhold of bundet vand.

6 7.2 Spændingsrækken Når jern nedsænkes i vand, frigives der jernioner til væsken. Disse jernioner har en positiv elektrisk ladning, og jernemnet vil Dermed blive mere og mere negativt elektrisk ladet. En lignende proces foregår, hvis man neddypper andre metaller i vand. Der er dog den forskel, at nogle metaller hellere vil afgive ioner end andre. Generelt kan siges, at jo ædlere et metal er, jo mindre er tendensen til at afgive ioner. Spændingsrækken er afhængig af hvilken elektrolyt der indgår, eks. Ferskvand, havvand eller en syreopløsning

7 7.2 Spændingsrækken

8 7.3 Korrosionformer på aluminium

9 7.4 Atmosfærisk korrosion
Fladetæring karakteriseres ved, at angrebet er jævnt fordelt. Denne form for korrosion er den lettest overskuelige, fordi den tillader en ingeniørmæssig dimensionering. Betingelsen er, at den relative luftfugtighed er større end 65% og evt. forurening fra atmosfæren

10 7.4 Atmosfærisk korrosion

11 7.4 Eks. på korrosionshastigheder
Korrosionshastigheden af jern i luftet havvand vil typisk ligge mellem 0,1 og 1 mm/år afhængig of strømningshastigheden

12 7.5 Pourbaix-diagrammer Teori: Pourbaix-diagrammer, Metallurgi for Ingeniører, s.296 Hastigheden, hvormed korrosion forløber, er meget stærkt afhængig of tilstedeværelse af faste korrosionsprodukter på metaloverfladen. Hvis korrosionsprocessen fører til dannelse af et fast korrosionsprodukt, kan der dannes et helt tæt, fastsiddende lag, som kan sænke eller nærmest afbryde korrosionshastigheden. Ved dannelse af et tæt lag korrosionsprodukter på overfladen tales om dannelse af en passivfilm, som fører til passivering of metaloverfladen.

13 7.5 PH-Påvirkning af korrosionsforløbet
Aluminium korroderer ikke hvis: pH er mellem 4 og 8,5 eller Der er påtrykt et potentiale lavere end – 1,8V (katodisk beskyttet)

14 7.6 Galvanisk korrosion Et galvanisk element opstår ved elektrisk forbindelse mellem to forskellige metaller, der er i kontakt med samme elektrolyt og tilstedeværelse af ilt. Korrosion under disse forhold benævnes galvanisk korrosion. Anodisk reaktion, jern nedbrydes og elektroner frigives Fe → Fe++ + 2e- Katodisk reaktion, elektroner forbruges: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- Sumproces (rust): 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3

15 7.6 Galvanisk korrosion Galvanisk korrosion er betegnelsen for korrosionsangreb på et mindre ædelt metal på grund af kobling til et mere ædelt metal.

16 7.6 Galvanisk Korrosion Galvanisk korrosion er betegnelsen
for korrosionsangreb på et mindre ædelt metal på grund of kobling til et mere ædelt metal.

17 7.6 Galvanisk korrosion, anode/katodeforhold

18 7.6 Galvanisk korrosion, eksempel

19 7.6 Galvanisk korrosion, eksempel

20 7.6 Galvanisk korrosion, eksempel

21 7.7 Galvanisk korrosionbeskyttelse
Det galvaniske element udnyttes ved katodisk korrosionsbeskyttelse. Ved denne beskyttelsesmetode sættes en offeranode i form af et uædelt metal i elektrisk kontakt med det metal, der ønskes beskyttet. Betingelsen for anvendelse af katodisk beskyttelse er som ved galvanisk korrosion, at de to metaller er i kontakt med samme elektrolyt.

22 7.7 Galvanisk korrosionbeskyttelse

23 7.7 Galvanisk korrosion, beskyttelse

24 7.8 Iltkoncentrationskorrosion
Der skal være ilt til stede for at korrosion kan foregå. I en vanddråbe vil ilten hurtigt være opbrugt i midten, mens der vil være meget ilt i yderkanten. De to forskellige iltkoncentrationer medfører, at der vil være forskel på, hvor »ædelt« metallet optræder. I midten vil metallet være mest uædelt (anode) og korrodere. I yderkanten vil det være mere ædelt (katode) og der dannes jernhydroxyder Fe(OH)3 rust, hvilket yderligere forhindrer iltens adgang.

25 7.9 Jordbundskorrosion Hvis dråben erstattes med en situation, hvor jordlag indeholder forskellige mængder ilt, vil der opstå jordbundskorrosion i overgangen de mellem forskellige jordlag.

26 7.9 Jordbundskorrosion, eksempel

27 7.10 Spaltekorrosion Spaltekorrosion opstår i snævre væskefyldte spalter på grund of dannelse of iltkoncentrationsceller. Ilten opbruges hurtigt i spalten, mens katodereaktionen fortsætter på de frit tilgængelige flader.

28 7.10 Spaltekorrosion Dette er et angreb som opstår i konstruktionsmæssige spalter forårsaget af forskelle i iltkoncentrationen mellem overfladen af et emne og miljøet i dets spalte. Angrebet udvikles i spalten, heraf navnet.

29 7.11 Filiform korrosion

30 7.11 Filiform korrosion Filiform korrosion starter ved brud eller anden defekt i belægningen. Den trådformede bevægelse er lineært fremadskridende, selvom retningen er tilfældig. De trådede spor, der opstår som følge af korrosion, er generelt mellem 0,1 og 0,5 cm brede og skrider typisk frem med en hastighed på ca. 0,15-0,4 mm/dag.

31 7.11 Filiform korrosion Mekanismen ved filiform korrosion er et eksempel på et iltkoncentrationselement. Et typisk trådelement kan inddeles i to principielt forskellige områder – hovedet og halen. Hovedet indeholder en opløsning af korrosive salte, medens halen består af tørre korrosionsprodukter og kan betragtes som et inaktivt område. Der sker elektrokemiske reaktioner i hovedet, som omfatter et Veldefineret anodisk område i fronten og et katodisk område i bagenden

32 7.12 Grubetæring Farlig korrosionsform.
Kan være gennemtæret uden særlig forvarsel. Korrosionsformen fører til gruper med radius af samme størrelsesorden som dybden eller mindre. Cu, Zn og Sn (mindre udpræget passivtilstand) starter punktkorrosion i passivlagets porer Når gruben er initieret er mekanismen som for spaltkorrosion. Reaktionen fører til meget sure forhold i grubens bund Forhold som fremmer korrosionsangrebet: Kloridkoncentration pH Cu2+ eller Fe3+ ioner

33 7.12 Grubetæring Grubetæring (punkttæring, pitting) fremtræder som lokale, dybtgånde angreb. Grubetæring, eller pitting, opstår på passiverbare metaller, hvor den passive del af overfladen optræder ædel i forhold til områder, hvor passiviteten er nedbrudt (aktiveret).

34 7.12 Grubetæring

35 7.13 Interkrystallinsk korrosion
Ved interkrystallinsk korrosion angriber korrosionen kun korngrænseområderne i materialet. Svækkelsen af korngrænseområdet skyldes en afvigende sammensætning of metallet, således at disse områder bliver uædle eller vanskeligt passiverbare i forhold til det indre af krystallen.

36 7.13 Interkrystallinsk korrosion
Interkrystallinsk korrosion, fortsat Ved tilstedeværelsen af kloridholdigt vand eller fugt føre til korrosion i korngrænserne. Denne korrosionsform undgås med korrekte varmebehandlinger, hvor fasen med legeringskomponenterne opløses og dermed fordeles jævnt i aluminiummatrixen, således at en opkoncentrering i korngrænserne begrænses.

37 7.13 Interkrystallinsk korrosion
I rustfrit stål kan optræde det fænomen, som kaldes interkrystallinsk korrosion efter opvarmning ved f.eks svejsning. Den skyldes normalt en lokal sænkning af det frie kromindholdet til under de kritiske 12% på grund af udskillelse af kromrige Cr23C6 karbider.

38 7.13 Interkrystallinsk korrosion

39 7.14 Lagdelingskorrosion Lagdelingskorrosion
Denne korrosionsform er en variation af den interkrystallinske korrosionsmekanisme. Her er der tale om mindre ædle udskillelser i tynde lag i valsede legeringer.

40 7.15 Spændingskorrosion Spændingskorrosion kan optræde på grund af en samtidig påvirkning af mekaniske trækspændinger og korrosion. Korrosionsformen er en karakteristisk revnedannelse, der kan være interkrystallinsk eller transkrystallinsk. I praksis optræder spændingskorrosion i et givet metal kun i nogle ganske specifikke miljøer Med eks. cloridioner.

41 7.15 Spændingskorrosion

42 7.15 Spændingskorrosion Ved et passende samspil mellem trækspændinger, det korrosive miljø og emnets metallurgi kan der opstå spændingskorrosionsrevner. Et væsentligt træk ved spændingskorrosion er, at på kort tid kan en konstruktionsdel sættes ud af funktion ved et meget lille materialetab.

43 7.15 Spændingskorrosion

44 7.16 Selektiv korrosion Selektiv korrosion er egentlig en betegnelse for to forskellige korrosionstyper, dels korrosion of en homogen legering, hvor en uædel legeringskomponent opløses, mens den ædlere komponent efterlades som et porøst materiale (Dealloying), dels et selektivt angreb pa en uædel fase i en tofaselegering.

45 7.17 Turbulenskorrosion Turbulenskorrosion viser sig ofte som skarpkantede flade gruber, der fremkommer ved en lokal nedbrydning of en mekanisk eller kemisk

46 7.17 Turbulenskorrosion

47 7.18 Korrosionsudmattelse
Korrosionsudmattelse i metaller skyldes en samtidig påvirkning af dynamiske belastninger og korrosion, som fører til hurtigere ødelæggelse end de to påvirkninger hver for sig.

48 7.18 Korrosionsudmattelse

49 7.18 Korrosionudmattelse Eksempel på Wöhlerkurver for samme materiale i forskellige miljøer

50 7.19 Korrosionsbeskyttelse
Den bedste og som regel billigste metode, som kan benyttes til korrosionsbeskyttelse, er at udforme emnerne »rigtigt« og at vælge de »rigtige« materialer. Forebyg med: Materialevalg efter opgave Design Overfladebeskyttelse Offeranode Osv. Undgå: Ugunstigt anode- katodeforhold Spalter Høj strømningshastighed i Cu-rør