Korozja metali: przyczyny, skutki, i metody zapobiegania

Przemysł, który na co dzień używa surowców metalowych narażony jest często na ich korodowanie. Korozja dotknąć może chociażby metalowe instalacje i narzędzia, co często oznacza dla danego zakładu znaczące utrudnienia w utrzymaniu ciągłości pracy. Rozpoznanie korozji i podjęcie walki z nią są więc kwestiami kluczowymi. Nauka nie stoi na szczęście w miejscu i nie jest dziś problemem ocena tego, z jaką korozją możemy mieć do czynienia, jakie mogą być jej przyczyny i jak skutecznie można im zapobiec. Degradacji metali można więc skutecznie uniknąć, a to za sprawą najnowocześniejszych materiałów jak i innowacyjnych praktyk.

Czym jest korozja?

Nazwa zjawiska korozji pochodzi od łacińskiego słowa „corrosio” oznaczającego „zżeranie”. Korozją jest więc ni mniej ni więcej, jak niszczenie materiału na skutek działania czynników środowiskowych – chemicznych lub elektrochemicznych. Oczywiście metale są surowcem, który z korozją kojarzony jest najczęściej, ale korodować może również beton, żelbet, ceramika, tworzywa sztuczne, a nawet drewno. Korozja może spowodować niszczenie produktów, ich części, a nawet całej infrastruktury.

Rodzaje korozji

Rodzajów korozji jest całkiem sporo, a podzielić je można patrząc na:

• środowisko korozyjne (korozja wodna, ziemna, gazowa, etc.),
• mechanizm procesów korozyjnych (korozja chemiczna i elektrochemiczna),
• charakter zniszczenia korozyjnego (korozja ogólna, miejscowa, wżerowa, stykowa, etc.),

Korozja materiałów metalowych potocznie określana jest rdzewieniem. Na powstanie korozji wpływa mają takie czynniki jak:

• skrajne temperatury,
• wilgotność,
• cząstki stałe zawieszone w powietrzu,
• wilgoć powierzchniowa,
• smary przemysłowe,
• sól, etc.

Korozja elektrochemiczna

Ten rodzaj korozji może powstać wówczas, gdy metal lub jego stop znajduje się w środowisku będącym elektrolitem, np. w wodzie. W elektrolitach rozpuszczone są sole oraz gazy, co prowadzi do tworzenia się na powierzchni metalowej tzw. ogniw galwanicznych. Elektrolit powoduje, iż metal zaczyna się utleniać, a to prowadzi do powstania rdzy. Korozja ta może pojawić się także wówczas, gdy metal styka się z ziemią lub z wilgotnymi gazami unoszącymi się w powietrzu.

Korozja chemiczna

Środowiskiem sprzyjającym powstaniu korozji chemicznej (inaczej nazywanej suchą) jest brak przewodności jonowej. Do tego typu korozji może więc dojść w obecności gazów spalinowych, ropy naftowej, tlenku węgla, siarkowodoru, wodoru, chloru i innych. Innymi słowy, ten typ korozji zachodzi podczas styku metalu z gazami oraz z cieczami, które nie przewodzą prądu.

Czy korozji można zapobiec?

Korodowanie metali może przynieśćwiele strat, dlatego wciąż opracowywane są sposoby zapobiegania temu destrukcyjnemu zjawisku. Niemniej nie jesteśmy wobec korozji bezsilni i już dziś wdrażanych jest wiele opcji, które jej zapobiegają. Mogą być to:

• stosowanie powłok ochronnych – powłok antykorozyjnych kładzionych na aluminium, żelazo czy stal,
• odpowiedni dobór materiałów – zanim coś zostanie zaprojektowane, trzeba przewidzieć z jakim środowiskiem będzie miała do czynienia np. dana instalacja czy narzędzie i jakie zadania będzie wykonywała; często pozwala to uniknąć zastosowania materiałów podatnych na korozję w danym miejscu,
• kompatybilność materiałów – już na etapie projektowania trzeba ocenić, jakie materiały mogą się ze sobą stykać, a jakie będą dla siebie niekompatybilne; ważnym jest łączenie ze sobą metali kompatybilnych i ich stopów lub tworzenie izolacji, które ograniczą przepływ prądu i możliwe korodowanie powierzchni stycznych,
• próby korozyjne – polegają one na symulacji wpływu danego środowiska na konkretny metal; czynnikami mogą być wilgotność, skrajne temperatury, rozpylenie morskiej wody, etc.; testy pozwolą ocenić jak dalece dany czynnik może powodować degradację metalu,
• użycie substancji zmniejszających szybkość korozji (inhibitorów),
• użycie powłok nieorganicznych (powłoki chromianowe, emalie szkliste, etc.),
• użycie powłok organicznych (farby nawierzchniowe, tworzywa polimerowe).

Najczęściej stosowanym metalem ochronnym jest cynk. Służy on głównie do ochrony stali oraz żeliwa. Cynk nakłada się na powierzchnie w procesach cynkowania galwanicznego lub cynkowania ogniowego.

Profilaktyka korozji jest niezwykle istotna, ponieważ korozja może powodować koszty dla przemysłu na poziomie do 5% PKB. Systemy zarządzania powinny więc kłaść nacisk na technologie antykorozyjne.