Korozja galwaniczna: seria galwaniczna i jak ją powstrzymać jest przyspieszonym atakiem na mniej szlachetny z dwóch różnych metali, gdy są one połączone elektrycznie i dzielą wspólny elektrolit. Bardziej aktywny metal staje się anodą i koroduje, podczas gdy bardziej szlachetny metal staje się katodą i jest chroniony.
Poznanie, który metal „wygrywa” to starcie i o ile, jest kluczem do zapobiegania awarii, która staje się w pełni przewidywalna, gdy znana jest para metali, elektrolit i stosunek powierzchni.
Korozja galwaniczna wymaga jednocześnie trzech składników. Usuń którykolwiek z nich, a reakcja ustaje.
Para zachowuje się wtedy jak zwarcie baterii: jony metalu opuszczają anodę, elektrony przemieszczają się metalową ścieżką, a reakcja katodowa (zwykle redukcja tlenu lub wydzielanie wodoru) zużywa je na powierzchni szlachetnej. Anoda staje się cieńsza, pojawiają się jamy lub perforacje, podczas gdy katoda pozostaje jasna.
Seria galwaniczna porządkuje metale według zmierzonego potencjału korozyjnego w określonym elektrolitwie, najczęściej w wodzie morskiej. Nie jest to tożsame ze standardową serią EMF czystych pierwiastków: używa rzeczywistych stopów inżynierskich w rzeczywistym środowisku, dlatego pasywne stale nierdzewne pojawiają się blisko szlachetnego końca. Metal położony wyżej (bardziej anodowy, bardziej ujemny) koroduje; metal poniżej (bardziej katodowy, bardziej dodatni) jest chroniony. Im większe rozdzielenie między dwoma metalami, tym silniejsza siła napędowa ataku.
| Metal lub stop | Charakter | Przybliżony potencjał w wodzie morskiej (V vs SCE) |
|---|---|---|
| Magnez | Najbardziej anodowy (aktywny) | -1,60 |
| Cynk | Anodowy | -1,03 |
| Stopy aluminium | Anodowy | -0,79 |
| Stal węglowa i niskostopowa | Anodowy | -0,61 |
| Żeliwo | Anodowy | -0,61 |
| Ołów | Pośredni | -0,51 |
| Cyna | Pośredni | -0,49 |
| Mosiądz / brąz okrętowy | Pośredni | -0,40 |
| Miedź | Pośredni (nieznacznie szlachetny) | -0,36 |
| Stal nierdzewna 316 (pasywna) | Katodowy (szlachetny) | -0,05 |
| Tytan | Katodowy (szlachetny) | 0,00 |
| Grafit | Najbardziej katodowy (szlachetny) | +0,25 |
Wartości są orientacyjne i zmieniają się wraz z temperaturą, napowietrznieniem, przepływem i gatunkiem stopu, dlatego traktuj ranking jako wskazówkę, a nie jako wartość bezwzględną.
Najbardziej szkodliwym błędem konstrukcyjnym jest mała anoda połączona z dużą katodą. Prąd katodowy rozkłada się po całej powierzchni szlachetnej, natomiast cały odpowiadający mu prąd anodowy musi opuścić niewielki aktywny obszar, przez co gęstość prądu na anodzie staje się ogromna i mała część jest szybko zużywana.
Klasycznym przykładem jest łącznik ze stali węglowej mocujący dużą płytę ze stali nierdzewnej lub stopu miedzi: śruba zostaje poświęcona w ciągu kilku tygodni. Odwróć geometrię, a atak rozłoży się cienko i będzie tolerowalny. Zasada jest prosta: nigdy nie dopuszczaj, aby anoda była małym elementem. Jeśli mieszana para jest nieunikniona, uczynij metal mniej szlachetny większym elementem i wykonuj łączniki z materiału bardziej szlachetnego.
Zapobieganie zaczyna się na etapie projektowania. Najbardziej niezawodne środki obronne, w kolejności skuteczności, to:
Gdy warunki galwaniczne łączą się z naprężeniem rozciągającym i specyficznym środowiskiem, ta sama para może również sprzyjać pękaniu korozyjnemu naprężeniowemu, dlatego dobór materiałów musi uwzględniać więcej niż jedynie jednolity ubytek metalu.
Ta sama fizyka, która niszczy śrubę, może chronić całą konstrukcję, gdy para jest dobrana celowo. Połącz bardzo aktywny metal, taki jak cynk, aluminium lub magnez, ze stalą, a aktywny metal stanie się anodą i będzie korodować preferencyjnie, czyniąc stal katodą i chroniąc ją. To jest podstawa galwanicznej (ofiarnej) ochrony katodowej stosowanej na kadłubach statków, zbiornikach, zakopanych rurociągach i komorach wodnych wymienników ciepła.
Anoda ofiarna jest materiałem zużywalnym i musi być kontrolowana i wymieniana, zanim zostanie całkowicie zużyta. Powłoki cynkowe na stali ocynkowanej działają na tej samej zasadzie w małej skali: cynk koroduje pierwszy i chroni stal przy zarysowaniach. W sprawie wymiarowania anod, elektrod odniesienia i systemów z prądem wymuszonym zobacz przewodnik po ochronie katodowej.
Atak galwaniczny jest przewidywalny, co czyni go idealnym do planowanych inspekcji zamiast działania „do awarii”. Skoncentruj się na złączach różnych metali, łącznikach, stykach rura, płyta rurowa oraz wszelkich miejscach, gdzie dwa materiały stykają się w wilgotnym lub mokrym środowisku. Szukaj preferencyjnego zużycia, osadów i przebarwień po stronie aktywnej, podczas gdy strona szlachetna pozostaje czysta.
Ustrukturyzowany program utrzymania zapobiega utracie tych informacji. Zespoły, które rejestrują odczyty anod, stan powłok i inspekcje złączy jako cykliczne zadania w CMMS, takim jak Fabrico, mogą śledzić trend ubytku grubości w czasie i wyzwalać wymianę anody przed powstaniem nieszczelności, zmieniając niespodziankę korozyjną w zaplanowane zadanie. Zarezerwuj demo Fabrico, aby zobaczyć, jak trasy inspekcji par różnych metali wpisują się w harmonogram prewencyjny.
Mniej szlachetny, bardziej anodowy metal zawsze koroduje. Znajdź oba metale w serii galwanicznej: ten znajdujący się wyżej na aktywnym końcu staje się cieńszy i powstają w nim jamy, podczas gdy bardziej szlachetny metal jest chroniony. Magnez, cynk, aluminium i stal węglowa są powszechnymi anodami; stale nierdzewne, stopy miedzi, tytan i grafit są zwykłymi katodami.
Powłoki pomagają, ale tylko jeśli są prawidłowo nałożone. Pokryj oba metale i nadaj priorytet katodzie. Malowanie tylko anody jest ryzykowne, ponieważ każde pęknięcie powłoki koncentruje cały prąd katodowy na małym odkrytym punkcie i przyspiesza tam perforację.
Tak. Anoda ofiarna to celowo wybrany aktywny metal, zwykle cynk, aluminium lub magnez, połączony ze strukturą tak, aby korodował jako pierwszy i chronił stal. Jest to materiał zużywalny i musi być kontrolowany oraz wymieniany, zanim zostanie całkowicie zużyty.
Zaloguj
Blog
