Корозия на метални конструкции
Професионална преквалификация на ръководни кадри в строителството
Не е тайна, че нивото на подготовка на ръководния персонал, както и на средния персонал в строителството в постсъветската епоха катастрофално спадна. Известно време строителният бизнес се крепеше буквално на стари специалисти. През тридесетте години на перестройката много професионалисти, които управляваха големи и малки строителни проекти, се пенсионираха или преминаха към друга професия.
Химическа корозия на метал.
Примери за този тип корозия са реакциите, които възникват, когато металните конструкции влязат в контакт с кислород или други окисляващи газове при високи температури (над 100°C): 2 Fe + O2 = FeO; 4FeO + + 3O2 = 2Fe2O3. Металите са по-малко реактивни с кислорода при високи температури, отколкото при ниски температури. Когато металният оксид се нагрее до подходяща температура, той се разлага (дисоциира). Оксидът се образува на повърхността на металните конструкции, ако налягането на дисоциация е по-малко от налягането на кислорода в околната среда. Железният оксид FeO има много ниско налягане на дисоциация дори при температура от 2000°C, така че окисляването на стоманените конструкции става и при по-високи температури. Алуминиеви, медни, никелови структури се държат по същия начин. Ако в резултат на химическа корозия се образува непрекъснат оксиден филм, който има достатъчно силна адхезия към повърхността на металната конструкция, тогава достъпът на кислород до метала се затруднява, корозията се забавя и след това спира. Порестият, слабо свързан оксиден филм към повърхността на конструкцията не предпазва метала от корозия. Когато обемът на оксида е по-голям от обема на метала, който е влязъл в реакцията на окисление и оксидът има достатъчна адхезия към повърхността на металната структура, такъв филм предпазва добре метала от по-нататъшно разрушаване. Дебелината на оксидния защитен филм варира от няколко молекулни слоя (5-10) x 10 -5 mm до няколко микрона. Дебелината на оксидния филм се увеличава само акоако през него дифундира кислород. Ако металните йони и техните електрони дифундират от метала през оксидния филм много по-бързо от кислорода, тогава неговата дебелина се увеличава над границата газ-оксид. Обикновено при работни условия се наблюдава такъв механизъм за растеж на филм от метален оксид, тъй като размерът на самите метални йони е по-малък от кислородните молекули. Окисляването на материала на металните конструкции в контакт с газовата среда възниква в котли, комини на котелни, бойлери, работещи с газово гориво, топлообменници, работещи с течни и твърди горива. Ако газовата среда не съдържа серен диоксид или други агресивни примеси и взаимодействието на металните конструкции със средата се извършва при постоянна температура по цялата равнина на конструкцията, тогава сравнително дебел оксиден филм ще служи като достатъчно надеждна защита срещу по-нататъшна корозия. В действителност разпределението на температурата по повърхността и обема на метала не е същото, особено при чугунени котли, работещи на газово гориво. Но поради факта, че термичното разширение на метала и оксида е различно, оксидният филм се отлепва на места, което създава условия за по-нататъшна корозия. При взаимодействие със стоманената структура на серен диоксид, съдържащ се в продуктите на изгаряне на горивото, се образува железен сулфид, който се разлага при високи температури и окислява метала. Вторичният железен оксид, който придружава този процес, е по-порест и не предпазва метала от по-нататъшна корозия. Корозията на метала се ускорява от въглероден диоксид. Интензивността на газовата корозия зависи от свойствата и скоростта на движение на газовете или въздуха, тяхната температура, равномерността на нагряване на материала на конструкцията и др. За сплавите разликата винтензивност на окисление на различни компоненти. При нагряване на стоманени конструкции в резултат на контакта им с газообразна среда, съдържаща кислород, въглероден диоксид или водна пара, протича окисление по една от следните реакции: 2Fe3OC + O2 = 6Fe + 2CO2; Fe3OC + CO2 = 3Fe + + 2CO2; Fe3OC + H2O = 3Fe + CO + H2. Съдържанието на въглерод в повърхностния слой на конструкцията намалява, а стоманата се превръща в меко желязо - обезвъглеродява се. Тъй като въглеродът в стоманата дифундира по-бързо от металните йони, все повече и повече въглеродни атоми излизат от сплавта на повърхността, която се окислява до въглероден оксид. Поради обезвъглеродяването стоманата придобива свойството на течливост и структурата е силно деформирана и след това се срутва. Газовата корозия на стоманените конструкции може да възникне в резултат не само на окислителни, но и на редукционни процеси. При силно нагряване на стоманени конструкции под високо налягане в среда, съдържаща водород, последният дифундира в обема на стоманата и разрушава материала по двоен механизъм - обезвъглеродяване поради взаимодействието на водород с въглерод Fe3OC + 2H2 = 3Fe + CH4O и придаване на крехки свойства на стоманата поради разтварянето на водород в нея - "водородна крехкост".
Електрохимична корозия на метал.
При контакт с въздуха върху повърхността на конструкцията се появява тънък филм от влага, в който се разтварят примесите във въздуха, като въглероден диоксид. В този случай се образуват разтвори, които насърчават електрохимичната корозия. Електрохимичната корозия е сложно явление, състоящо се от няколко елементарни процеса. В анодните секции протича аноден процес - металните йони (Me) преминават в разтвора, а излишните електрони (e), останали в метала, се движат къмкатодна площ.
На катодните участъци на металната повърхност излишните електрони се абсорбират от йони, атоми или електролитни молекули (деполяризатори), които се възстановяват: e + D → [De], където D е деполяризаторът; e е електрон. Интензивността на корозионния електрохимичен процес зависи от скоростта на анодната реакция, при която металният йон преминава от кристалната решетка към електролитния разтвор, и катодната реакция, която се състои в асимилацията на електроните, освободени по време на анодната реакция. Възможността за преминаване на метален йон в електролит се определя от силата на връзката с електрони в междинните пространства на кристалната решетка. Колкото по-силна е връзката между електрони и атоми, толкова по-труден е преходът на металния йон в електролита. В електролитите има положително заредени частици - катиони и отрицателно заредени - аниони. Анионите и катионите прикрепват водните молекули към себе си. Структурата на водните молекули определя нейната полярност. Между заредените йони и полярните водни молекули възниква електростатично взаимодействие, в резултат на което полярните водни молекули се ориентират по определен начин около аниони и катиони. Когато металните йони преминават от кристалната решетка към електролитния разтвор, се освобождават еквивалентен брой електрони. По този начин на интерфейса "метал-електролит" се образува двоен електрически слой, в който металът е зареден отрицателно, а електролитът е зареден положително; има потенциален скок. Способността на металните йони да преминават в електролитния разтвор се характеризира с електродния потенциал, който е енергийната характеристика на двойния електрически слой. Когато този слой достигне потенциалната разлика, преминаването на йони в разтвора спира (настъпва равновесно състояние). За количествено определянепотенциал, често се използва стандартен (нормален) водороден електрод, състоящ се от платинова плоча, покрита с насипен слой от почерняла платина и потопена в разтвор на сярна киселина с активност на H + йони, равна на 1 g йон / l; поток от чист водород преминава през разтвора под налягане от 1,013x10 5 Pa, който, влизайки в контакт с платината, се абсорбира от нея в доста голямо количество. Богатата на водород платинена плоча се държи така, сякаш е направена от водород. Когато влезе в контакт с разтвор на сярна киселина, възниква определена потенциална разлика (потенциалът на водородния електрод), който обикновено се приема за нула при измерване на относителни потенциали Потенциалите на металите, които са в разтвор в равновесие със собствените си йони, се наричат равновесни. Стойността на равновесния електроден потенциал зависи от естеството на метала и разтвора, температурата и активността на металните йони в електролита. Когато активността на металните йони в разтвора е равна на единица и температурата на електролита е 25 ° C, стойността на потенциала на този метал съответства на стандартната.
Според стойностите на стандартните електродни потенциали на различни метали е възможно да се определи електродвижещата сила на елемент, съставен от два различни метала. Например, за елемент, съставен от медни и цинкови електроди, потопени в разтвори на собствени йони с активност от 1 g • йон / l, електродвижещата сила е U \u003d ЕCu + EZn \u003d 0,337 + 0,762 \u003d 1,099 V. По време на електрохимична корозия в някои части на металната структура възникват анодни процеси и катод ични процеси в др. В същото време водата и разтвореният в нея кислород добавят свободни електрони в катодните места, образувайки хидроксилна група. 2H2O + O2 + 4e + ↔ 4 OH2O. Ако в електролитамного хидроксилни групи или киселинни разтвори, катодният процес на неутрализация на водородните йони също е възможен: 2H + + 2e - → H2. Този процес, поради натрупването на водородни молекули, е силно инхибиран и практически спира, ако окислението на водорода спре. Процесите на окисляване на водород протичат в присъствието на атмосферен кислород, който под въздействието на метален катализатор реагира с водород, образувайки вода: 2H2 + O - 2 → 2H2O. Корозията на метални конструкции от различни метали протича по специален механизъм. По време на работа на системи за отопление и водоснабдяване има случаи, когато стоманени и медни сплави влизат в контакт с вода (електролит). Два метала и разтвор (винаги има малко количество разтворени вещества в отоплението и питейната вода) създават галваничен елемент, единият електрод на който е желязо, а другият е мед. Когато се образува локален елемент, атомите на желязото, превръщайки се в Fe2+ йони, преминават в разтвор под действието на привличането на водни молекули - диполи, докато хидроксилът, образуван на повърхността на медните елементи, отнема свободни електрони. 2Fe → 2Fe 2+ + 4e; 2H2O + O2 + 4e → 4OH. Коефициентът на устойчивост на корозия на SC се изчислява по формулата SC = [1 ( ε0 - εn )/(ε0]/(1 - an/N) = εnN/ε0(N - an), среда; a е допустимото относително намаление на динамичния модул на еластичност на тестваните проби (в фракции от единица), след като са били N месеца в агресивна вода; N е времето, през което пробите са били бил в агресивна среда, осиновенза база, която включва допустимото намаление на модула със стойността a. При стойност на коефициента SK 1 - по-устойчив. Величината на допустимото относително намаление на модула на еластичност "а" се задава в зависимост от напречните размери на конструкцията. За тънкостенни конструкции (напречни размери по-малки от 0,5 m) "а" се определя на 0,10, за конструкции със средна масивност (0,5-2,5 m) - 0,15. Същността на метода за определяне на устойчивостта на корозия на цименти е да се установят и сравнят стойностите на крайната якост при огъване на проби от изпитвания цимент, които са били в агресивна среда и питейна вода.