კოროზია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                             კოროზია

                                          კოროზია დაუცველ ლითონზე, ჭანჭიკსა და თხილის ჩათვლით

კოროზია არის ბუნებრივი პროცესი, რომელიც გარდაქმნის დახვეწილ ლითონს უფრო ქიმიურად სტაბილურ ოქსიდად. ეს არის მასალების (ჩვეულებრივ ლითონის) თანდათანობითი გაფუჭება ქიმიური ან ელექტროქიმიური რეაქციით მათ გარემოსთან. კოროზიის ინჟინერია არის სფერო, რომელიც ეძღვნება კოროზიის კონტროლს და თავიდან აცილებას.

სიტყვის ყველაზე გავრცელებულ გამოყენებაში, ეს ნიშნავს ლითონის ელექტროქიმიურ დაჟანგვას ისეთ ჟანგბადთან რეაქციაში, როგორიცაა ჟანგბადი, წყალბადი ან ჰიდროქსიდი. ჟანგი, რკინის ოქსიდების წარმოქმნა, ელექტროქიმიური კოროზიის ცნობილი მაგალითია. ამ ტიპის დაზიანება ჩვეულებრივ წარმოქმნის ორიგინალური ლითონის ოქსიდ(ებ)ს ან მარილს და იწვევს გამორჩეულ ნარინჯისფერ შეფერილობას. კოროზია ასევე შეიძლება მოხდეს ლითონების გარდა სხვა მასალებშიც, როგორიცაა კერამიკა ან პოლიმერები, თუმცა ამ კონტექსტში ტერმინი „დეგრადაცია“ უფრო გავრცელებულია. კოროზია ანგრევს მასალების და სტრუქტურების სასარგებლო თვისებებს, მათ შორის მექანიკურ სიმტკიცეს, გარეგნობას და სითხეებისა და აირების მიმართ გამტარიანობას.

ბევრი სტრუქტურული შენადნობა კოროზირდება მხოლოდ ჰაერის ტენიანობის ზემოქმედებით, მაგრამ პროცესზე შეიძლება ძლიერ იმოქმედოს გარკვეული ნივთიერებების ზემოქმედებით. კოროზია შეიძლება კონცენტრირებული იყოს ადგილობრივად, რათა წარმოქმნას ორმო ან ბზარი, ან შეიძლება გავრცელდეს ფართო ფართობზე, მეტ-ნაკლებად თანაბრად დაარღვიოს ზედაპირი. იმის გამო, რომ კოროზია არის დიფუზიის კონტროლირებადი პროცესი, ის ხდება დაუცველ ზედაპირებზე. შედეგად, დაუცველი ზედაპირის აქტივობის შემცირების მეთოდებს, როგორიცაა პასივაცია და ქრომატის გარდაქმნა, შეუძლია გაზარდოს მასალის კოროზიის წინააღმდეგობა. თუმცა, კოროზიის ზოგიერთი მექანიზმი ნაკლებად ხილული და ნაკლებად პროგნოზირებადია.

კოროზიის ქიმიური შემადგენლობა რთულია; ის შეიძლება ჩაითვალოს ელექტროქიმიურ ფენომენად. რკინისგან დამზადებული საგნის ზედაპირზე კონკრეტულ ადგილზე კოროზიის დროს ხდება დაჟანგვა და ეს ლაქა ანოდად იქცევა. ამ ანოდურ ადგილზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები ლითონის მეშვეობით გადაადგილდებიან ობიექტზე სხვა ადგილზე და ამცირებენ ჟანგბადს ამ ადგილზე H+-ის თანდასწრებით (რომელიც, სავარაუდოდ, ხელმისაწვდომია ნახშირბადის მჟავისგან (H2CO3), რომელიც წარმოიქმნება ჰაერიდან ნახშირორჟანგის დაშლის გამო. წყალში ატმოსფეროს ტენიან ჰაერში. წყალბადის იონი წყალში ასევე შეიძლება იყოს ხელმისაწვდომი ატმოსფეროდან სხვა მჟავე ოქსიდების დაშლის გამო). ეს ადგილი იქცევა როგორც კათოდი.

იხ.ვიდეო - Corrosion : Electrochemical Cell or Corrosion Cell (Chapter 3) (Animation)

ყალბადოვანი და ჟანგბადოვანი კოროზია

თუკი ხდება H3O+ ის ან წყლის მოლეკულათა იონების აღდგენა, საუბრობან წყალბადოვან კოროზიაზე. იონთა აღდგენა ხდება შემდეგი სქემით: 2H3O+ + 2e− → 2H2O + H2 ან 2H2O + 2e− → 2OH− + H2 თუკი წყალბადი არ გამოიყოფა, რაც ხშირად ხდება ნეიტრალურ ან ძლიერ ტუტე გარემოში, ხდება ჟანგბადის აღდგენა და ამ შემთხვევაში საუბრობენ ჟანგბადოვან კოროზიაზე. O2 + 2H2O + 4e− → 4OH− კოროზიული ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას არა მხოლოდ ორი სხვადასხვა მეტალების შეხებისას. კოროზიული ელემენტი წარმოიქმნება ერთი მეტალის შემთხვევაშიც თუკი მაგალითად ზედაპირის სტრუქტურა არაერთგვაროვანია.

ქიმიური კოროზია

ქიმიური კოროზია არის მეტალის ზედაპირის ურთიერთქმედება კოროზიულად აქტიურ გარემოსთან, რასაც არ მოსდევს ფაზათა საზღვარზე ელექტროქიმიური პროცესების წარმოქმნა. ამ შემთხვევაში დამჟავებული მეტალის ურთიერთქმედება და კოროზიული გარემოს დამამჟავებელი კომპონენტის აღდგენა ერთ აქტში მიედინებიან.

ელექტროქიმიური კოროზიისას მეტალის ატომების იონიზაცია და კოროზიული გარემოს დამამჟავებელი კომპონენტის აღდგენა ერთ აქტში არ მიედინებიან და მათი სიჩქარეები დამოკიდებულია მეტალის ელექტროდულ პოტენციალზე (მაგალითად, რკინის ჟანგვა ზღვის წყალში).

კოროზიასთან ბრძოლა

ყოველწლიურად კოროზია მილიარდობით ზარალს იწვევს, და ამ პრობლემის გადაწყვეტა მნიშვნელოვანი დავალებაა. კოროზიის მიერ მიყენებული მთავარი ზარალი არის არა მეტალის დაკარგვა, არამედ კოროზიის მიერ ნადგურებადი პროდუქციის ფასეულობა. სწორედ ამიტომ მისგან გამოწვეული ყოველწლიური დანაკარგები მწარმოებლივად განვითარებულ ქვეყნებში ასე დიდია. ჭეშმარიტი ზარალის განსაზღვრა არ შეიძლება მხოლოდ პირდაპირი დანაკარგების შეფასებით, რომლებსაც მიეკუთვნება განადგურებული კონსტრუქციისღირებულება, ტექნიკის შეცვლის ღირებულება, კოროზიისგან დაცვაზე მიმართული ღონისძიებების ხარჯები. უფრო მეტ ზიანს შეადგენენ ირიბი დანაკარგები. ესაა უბრალო ხელსაწყოები რომლებიც გამოიყენება კოროზირებულ მეტალთა და კვანძთა დეტალების შეცვლისას, პროდუქტთა გაჟონვა, ტექნოლოგიურ პროცესთა დარღვევა.

კოროზიისგან იდეალური დაცვა 80% ით უზრუნველყოფილია ზედაპირის სწორი მომზადებით, და მხოლოდ 20% ით გამოყენებული საღებავი მასალების ხარისხით და მათი დატანის ხერხით. სუბსრატის შემდგომი დაცვის წინ ზედაპირის მომზადების ყველაზე მწარმოებლური და ეფექტური მეთოდია აბრაზიულ–ნაკადოვანი წმენდა.(მატერიალის ზედაპირის დამუშავება მისი ზედაპირის ქვიშით ან სხვა აბრაზიული ელემენტით დაზიანების გზით).

კოროზიისგან მიყენებული ეკონომიკური ზარალი

მეტალთა კოროზიისგან მიყენებული ეკონომკური დანაკარგები უზარმაზარია. NACE-ს უკანასკნელი ინფორმაციით აშშ–ში კოროზიისგან მიყენებულმა ზარალმა და მასთან საბრძოლველად მიმართულმა დანახარჯებმა მთლიანი შიდა პროდუქტის 3,1% ანუ 276 მილიარდი დოლარი შეადგინეს. გერმანიაში ამ დანაკარგმა მშპ–ს 2,8% შეადგინა. სხვადასხვა ქვეყნების ექსპერტთა შეფასებებით მრეწველურად განვითარებულ ქვეყნებში ეს დანაკარგები შეადგენენ მშპ–ს 2–4 პროცენტს. ამასთან მეტალის დანაკარგები, რომლებიც მოიცავენ მმწყობრიდან გამოსული მეტალის პროდუქციებს, ნაწარმებს, ხელსაწყოებს, შეადგენენ ქვეყნის წლიური წარმოების 10–20 პროცენტს.

ნაჟანგი არის ხიდთა ავარიის ერთ–ერთი ყველაზე გავრცელებული მიზეზი. რადგან ნაჟანგს უფრო მეტი მოცულობა აქვს ვიდრე რკინის თვდაპირველ მასას, მისმა გაზრდამ შსაძლოა გამოიწვიოს კონსტრუქციული დეტალების ერთმანეთთნ არათანაბრად მიჯნა. ეს გახდა 1983 წელს მდინარე მიანუსზე გამავალი ხიდის განადგურების მიზეზი, როდესაც ამწევი მექანიზმის ჭანჭიკები დაიჟანგნენ. მდინარეში ვარდნისას დაიღუპა 3 მძღოლი. კვლევებმა აჩვენა, რომ კანალიზაციის წყლებმა ხიდის საყრდებ ბოძებში შეაღწიეს. 1967 წლის 15 დეკემბერს პოინტ პლეზანტის ( დასავლეთ ვირჯინია) და კანუგის (ოჰაიოს შტატი) შემაერთბელი ხიდი მოულოდნელად მდინარე ოჰაიოში ჩავარდა. ვარდნის მომენტში ხიდზე 37 ავტომობილი მოძრაობდა, რომელთაგან 31მა ხიდის ბედი იწია. 46 ადამიანი დაიღუპა, 9 კი სერიოზულად დაშავდა. ადამიანურ მსხვერპლსა და ტრამვებთან ერთად განადგურდა მთავარი სატრანსპორტო გზა დასავლეთ ვირჯინიასა და ოჰაიოს შორის. ინცინდენტის მიზეზი გახდა კოროზია.

კენზუს ხიდი პენსილვანიაში 2003 წელს ტორნადომ გაანადგურა, რაც გამოიწვია იმან რომ მთავარი ბოლტები დაიჟანგნენ რამაც შეამცირა ხიდის სტაბილურობა.

იხ.ვიდეო -   ქიმია, IX კლასი - მეტალთა კოროზია, შენადნობები #ტელესკოლა