Korozja metali – przyczyny, rodzaje i sposoby ochrony

Metale korodują w wyniku zachodzenia reakcji chemicznych i procesów elektrochemicznych. Wynikiem tych zjawisk jest stopniowe niszczenie się materiału, osłabienie wiązań i konstrukcji. Jakie są przyczyny pojawiania się wżerów, punktowych zmian i którym rodzajom utleniania można przeciwdziałać? Sprawdź główne metody ochrony metali przed korozją. Skompletowaliśmy tę wiedzę w jednym miejscu.

Czym jest korozja metali?

Korozja, corrosio po łacinie, oznacza dokładnie „zżeranie”, czyli rozkładanie i osłabianie powierzchni. Jest to proces naturalny, polegający na dążeniu substancji do powrotu do stanu równowagi, a zatem do swojej początkowej formy. Korozja metali jest zjawiskiem ich sukcesywnego niszczenia, nierozerwalnie związanego z wysokoenergetycznym procesem produkcji stopów. W trakcie metalurgicznego przetwarzania rud dochodzi do wytworzenia się bardzo dużej energii, zmieniającej układ termodynamiczny pomiędzy metalem a środowiskiem. Korozja metali to nie tylko pojawianie się charakterystycznego nalotu z rdzy, ale także szereg innych zmian strukturalnych. Tak naprawdę dotyczy ona większości pierwiastków z tej grupy, nie tylko stali czy żelaza. Niewrażliwe na zmiany są jedynie niektóre metale szlachetne będące samorodkami, np. złoto i platyna[1].

Jakie są przyczyny korozji metali?

Korodowanie materiałów jest procesem składającym się z wielu nawarstwiających się etapów. Wskazuje się, że szybkość postępowania korozji jest zależna od tego, jak przebiega najwolniejsza z jej faz. Niektóre warunki środowiskowe i obecność czynników wzmagających może znacząco przyspieszyć niszczenie danej substancji. Wśród nich możemy wyróżnić:

• wilgoć,

• wodę,

• tlen,

• sól,

• środowisko morskie,

• substancje chemiczne,

• zanieczyszczenia przemysłowe,

• uszkodzenie powłok ochronnych,

• zmienne warunki atmosferyczne.

Dlaczego są to najczęstsze przyczyny korozji metali? Wilgotne środowisko sprzyja erodowaniu. W wodzie znajduje się rozpuszczony tlen ułatwiający zachodzenie reakcji elektrochemicznych. Podobnym katalizatorem zmian strukturalnych mogą być niektóre czynniki chemiczne, zanieczyszczenia i niesprzyjające warunki zewnętrzne. Dobrym przykładem ukazującym te zależności są elementy stalowe, które stają się bardziej narażone na zmiany korozyjne w środowisku zewnętrznym niż we wnętrzach budynków[2].

Rodzaje korozji metali

Degeneracja niektórych powierzchni może mieć charakter całościowy, punktowy czy szczelinowy. Wyróżniamy poniżej rodzaje korozji metali, które pojawiają się najczęściej. Sprawdź, na czym polegają zmiany elektrochemiczne, chemiczne czy wżerowe[3].

Korozja elektrochemiczna

Korozja elektrochemiczna powstaje tam, gdzie występuje środowisko elektrolitowe, np. pod taflą wody lub w niesprzyjających, wilgotnych warunkach zewnętrznych. Przykładem korozji elektrochemicznej jest pojawianie się rdzy na niezabezpieczonych elementach stalowych, na przykład na rurach zakopanych pod grubą warstwą gruntu.

Korozja chemiczna

Wynika z zachodzących reakcji pomiędzy metalem i suchymi gazami, opcjonalnie innymi substancjami chemicznymi, w których nie występuje przepływ energii elektrycznej. Przykładem jest oddziaływanie tlenu, siarki i innych gazów. Do wystąpienia korozji chemicznej nie jest potrzebne środowisko elektrolitowe, a sam proces bardzo często zachodzi w wysokiej temperaturze.

Korozja równomierna i miejscowa

Metale mogą korodować na całej powierzchni albo tylko w konkretnych miejscach, dlatego mówimy zarówno o korodowaniu równomiernym, jak i miejscowym. Punktowe wżery mogą być szczególnie niebezpieczne, ponieważ degenerują powierzchnię w wybranych fragmentach, doprowadzając do znacznego osłabienia konstrukcji.

Korozja wżerowa i szczelinowa

Wżery to ubytki, które penetrują w głąb materiału, nie niszcząc przy tym reszty powierzchni. Doprowadzają do systematycznego zmniejszania odporności konstrukcyjnej i potęgują ryzyko powstawania pęknięć. W przypadku degeneracji szczelinowej, której efekty są często trudne do zauważenia, ubytki gromadzą w miejscach słabo dostępnych – w lukach, połączeniach śrubowych i innych zakamarkach.

Jak korozja wpływa na właściwości metali?

Jakie są skutki korozji metalu? Przede wszystkim dochodzi do radykalnego zmniejszenia się wytrzymałości mechanicznej stopu. Pierwszym, najbardziej widocznym symptomem, jest zmiana wyglądu metalu. Tworzą się w nim wybrakowane struktury, czyli ubytki, które skracają żywotność konstrukcji. Postępująca korozja metali wymaga pilnych napraw, ewentualnie wymiany elementów na nowe.

Jak zabezpieczyć metal przed korozją?

Na szczęście istnieje wiele skutecznych metod, które mogą przeciwdziałać intensyfikacji zjawiska utleniania. Jak zapobiegać korozji metali i jak stworzyć skuteczne zabezpieczenie metalu przed korozją? W tym celu stosuje się:

• środki kryjące w formie farb i lakierów – po nałożeniu „przykrywają” metal estetyczną warstwą izolującą;,

• specjalistyczne powłoki ochronne – tworzą szczelną i odporną błonę chroniącą przed chemikaliami i ścieraniem;,

• cynkowanie metali – proces polegający na pokryciu stopu warstwą cynku, tworzącą barierę i ochronę galwaniczną;,

• ochronę elektrochemiczną – polega na zmianie potencjału elektrycznego w kontekście ograniczenia korozji.

Doraźna ochrona metali przed korozją to nie wszystko. Ważne jest także dobranie odpowiedniego materiału konstrukcyjnego, który jest bardziej odporny na tego typu uszkodzenia[4]

FAQ – często zadawane pytania o korozję metali

Co przyspiesza korozję metali?

Korozję metali przyspieszają różne czynniki, w tym woda, tlen, sól, kwaśne środowisko czy wahania temperatury.

Jakie są skutki korozji metalu?

Bezpośrednim skutkiem korodowania metali jest znaczące osłabienie, zmiana wyglądu i obniżenie trwałości materiału.

Do czego prowadzi korozja metali?

Nieusunięta korozja grozi poważnymi awariami technicznymi, a co za tym idzie, prowadzi do kosztownym napraw i konieczności wymiany skorodowanych elementów.

Jakie metale nie rdzewieją?

Rdza nie pojawia się na metalach szlachetnych i nieżelaznych, takich jak aluminium czy miedź, z tym że te drugie mogą ulegać innym rodzajom korozji.