By móc skutecznie walczyć z procesem niszczenia metali, warto wcześniej poznać, czym jest korozja i jakie czynniki mają wpływ na jej powstanie.
Okiem laika
Każdy z nas zetknął się ze zjawiskiem korozji. Jeśli nie w praktyce, to w formie doświadczeń na lekcji chemii. Nawet jeżeli nie zawsze potrafimy dokładnie wytłumaczyć, co jest jego przyczyną, to prawie zawsze jesteśmy w stanie wskazać jego konsekwencje. Zardzewiałe konstrukcje, elementy spajające, a przede wszystkim karoseria samochodowa spędzają wielu sen z powiek. W potocznym rozumieniu korozję utożsamiamy z procesem rdzewienia metali, które przez to tracą swoją strukturę i trwałość. Zazwyczaj jesteśmy też świadomi, że sprzymierzeńcami rdzy jest duet wilgoci i soli. To tylko część prawdy. W rzeczywistości zjawisko korozji jest terminem bardziej pojemnym. Oprócz niszczenia metali może dotyczyć także betonu, żelbetonu, tworzyw sztucznych, szkła, a nawet drewna. Innymi słowy, korozja jest procesem niszczenia różnych materiałów pod wpływem czynników zewnętrznych (warunków atmosferycznych, działalności człowieka, uszkodzeń fizycznych itd.).
Okiem chemika
Korozja metali – kluczowa z naszego punktu widzenia – ma oczywiście swoje uzasadnienie naukowe. Na wstępie warto dodać, że stopy żelaza (np. stal, żeliwo) zawierające grafit są bardziej podatne na rdzewienie niż samo żelazo. Badania dowodzą, że najczęściej spotykamy się z dwoma rodzajami korozji: elektorchemiczną i chemiczną. Pierwsza z nich polega na pojawieniu się ogniw korozyjnych (np. kropli deszczu) będących roztworem elektrolitu – rozpuszczone w wodzie tlen, tlenki azotu, dwutlenek siarki, dwutlenek węgla itd. W wyniku różnych potencjałów na powierzchni metalu zachodzi proces utleniania metalu prowadzący do powstania roztworu. W roztworze zachodzą reakcje wtórne, które mogą spowodować wytrącanie się nierozpuszczalnych związków, w tym rdzy. Korozja chemiczna z kolei polega na bezpośredniej reakcji metalu z czynnikiem wywołującym korozje, np. tlenem z powietrza. Jej standardowym przykładem jest utlenianie żelaza do postaci tlenków w wysokiej temperaturze.
Okiem praktyka
Niszczenie metali w skali globalnej ma poważne konsekwencje ekonomiczne. Szacuje się, że ok. 25% światowej produkcji stali jest przeznaczana na kompensacje strat wynikłych z działania korozji. Do tego dochodzą jeszcze koszty wynikające z opóźnień i niezrealizowanych inwestycji, a w skrajnych przypadkach nawet implikacje w postaci uszczerbków zdrowia. Pomimo wielu wysiłków poświęconych na walkę z korozją metali, nie udało się znaleźć jednego, w pełni skutecznego rozwiązania tego problemu. Pokaźny arsenał metod mających na celu ograniczenie skutków niszczenia metali obejmuje przede wszystkim:
• stosowanie materiałów odpornych na korozję (np. tworzywa sztuczne, stal nierdzewna, trudno korodujące metale itp.);
• metaliczne powłoki ochronne nanoszone na powierzchnie metali elektrolitycznie lub przez zanurzenie w ciekłym metalu;
• ochronę protektorową – punktowe przytwierdzenie metalu bardziej aktywnego niż żelazo;
• ochronę katodową – w ten sposób zabezpiecza się duże konstrukcje zakopane w ziemi, np. rurociągi;
• użycie inhibitorów korozji – substancji hamujących procesy niszczenia.
Znane są także przypadki ingerencji w środowisko (np. osuszanie powietrza, zobojętnienie wody, usuwanie soli, eliminacja tlenu z wody [wypełnianie azotem]), które miały na celu ograniczenie procesów korozyjnych na szerszą skalę. Niezmiennie jednak najbardziej efektywnym i popularnym zarazem sposobem na walkę z pojawianiem się rdzy jest izolacja powierzchni metali od czynników zewnętrznych z użyciem różnego rodzaju powłok ochronnych, w tym niemetalicznych, jak np. farby, lakiery, oleje, czy polimery.
Źródło: opracowanie własne
