Nehrđajući čelik i ugljični čelik ne mogu se koristiti u direktnom kontaktu, što je ključni princip u praksi nauke o materijalima i inženjerstva. Uglavnom zbog pojave "galvanske korozije", koja se također često naziva "galvanska korozija" ili "heterogena korozija metala". To je kao da se komad ugljičnog čelika žrtvuje kako bi zaštitio nehrđajući čelik, uzrokujući da ugljični čelik brzo hrđa.
Nehrđajući čelik se ne može usporediti s jezgrom od ugljičnog čelika, uzrok: galvanska korozija
1. Pokretačka sila je potencijalna razlika
Različiti metali imaju različite elektrohemijske aktivnosti u elektrolitima (kao što su voda, vlažan zrak, kiseline, baze, soli itd.), što se može shvatiti kao njihov različit stepen gubitka elektrona. Ova razlika u aktivnosti mjeri se elektrodnim potencijalom.
Reaktivni metali, poput ugljičnog čelika, imaju niže elektrodne potencijale i skloniji su gubitku elektrona, što ih čini manje otpornim na koroziju.
Inertni metali (kao što je nehrđajući čelik) imaju veće elektrodne potencijale i manja je vjerovatnoća da će izgubiti elektrone. Razlog zašto je nehrđajući čelik "nerđajući" je taj što hrom na njegovoj površini formira gusti pasivizirajući film hrom oksida, koji sprječava daljnju koroziju.
Kada ova dva metala dođu u direktan kontakt u elektrolitu, formira se kompletan primarni strujni krug baterije.
2. Proces korozije
Anoda (korodirani kraj): Ugljični čelik, kao aktivni metal, postaje anoda baterije. Aktivno će se rastvarati (korodirati) i oslobađati elektrone. Reakcija je: Fe → Fe² ⁺+2e⁻
Katoda (zaštićeni kraj): Nehrđajući čelik, kao inertni metal, postaje katoda baterije. Ne korodira, već samo prima elektrone koji teku iz anode i koristi te elektrone za reakciju s elektrolitima (kao što je kisik u vodi). Reakcija je: O ₂+2H ₂ O+4e ⁻ → 4OH ⁻
Rezultat: U ovom baterijskom sistemu, struja teče od ugljičnog čelika (anode) do nehrđajućeg čelika (katode), što uzrokuje naglo povećanje brzine korozije ugljičnog čelika, dok je nehrđajući čelik zaštićen "katodnom zaštitom" i gotovo ne korodira.
Živopisna metafora:
To je kao da imate "poštenu osobu" (ugljični čelik) i "pametnu osobu" (nerđajući čelik) koje se udružuju da posluju. Kada se suoče s poteškoćama (korozivno okruženje), pošteni ljudi će stalno žrtvovati vlastite interese (korodiranje) kako bi osigurali da pametni ljudi ne budu povrijeđeni.
Nerđajući čelik ne može se mjeriti s ključnim faktorima utjecaja ugljičnog čelika
Ozbiljnost galvanske korozije zavisi od sljedećih faktora:
Okolina (elektrolit):Ovo je najvažniji faktor. Na suhom zraku, galvanska korozija se ne javlja jer nema elektrolita koji formira strujni krug. Ali u vlažnim okruženjima, morskoj vodi, industrijskim područjima i okruženjima sa slanom maglom, korozija može biti vrlo brza i ozbiljna.
Potencijalna razlika:Što je veća potencijalna razlika između dva metala, to je jača pokretačka sila za koroziju. Potencijalna razlika između ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika je dovoljno velika da izazove značajnu koroziju.
Odnos površine anode i katode:Ovo je jedna od najopasnijih situacija. Ako je površina katode (nerđajući čelik) velika, a površina anode (ugljični čelik) mala, struja korozije će biti visoko koncentrirana na mali ugljični čelik, uzrokujući njegovu potpunu koroziju i perforaciju u vrlo kratkom vremenskom periodu. Na primjer, ako je rezervoar od nehrđajućeg čelika pričvršćen vijkom od ugljičnog čelika, vijak od ugljičnog čelika će brzo zahrđati i slomiti se.
Kako spriječiti i riješiti problem spajanja nehrđajućeg čelika s ugljičnim čelikom?
U praktičnim primjenama, često je potrebno spojiti nehrđajući čelik i ugljični čelik, te se moraju poduzeti mjere izolacije:
1. Električna izolacija:Ovo je najefikasnija i najčešće korištena metoda. Dodajte neprovodljivi izolacijski materijal između dva metala kako biste prekinuli strujni krug.
- Koristite izolacijske brtve/podloške: Koristite plastične (kao što su PVC, najlon), gumene ili sintetičke brtve na prirubničkim spojevima.
- Koristite izolirane čahure i podloške: Kod vijčanih spojeva koristite plastične čahure između vijaka i rupa od ugljičnog čelika, a ispod matica koristite izolirane podloške.
- Premazivanje izolacijskog sloja: Poprskajte epoksidnu smolu, obojite ili koristite druge premaze na kontaktnoj površini. Obično se preporučuje premazivanje obje, ili barem premazivanje katodne (nerđajućeg čelika) površine, jer ako se premaza samo anoda (ugljični čelik), nakon što se premaz ošteti, korozija na oštećenom području će postati ozbiljnija.
2. Kontrolno okruženje:Održavajte priključne dijelove što suhijim i čistijim kako biste izbjegli nakupljanje elektrolita.
3. Korištenje prelaznih materijala:dodavanje metala s elektrodnim potencijalom između dva metala (kao što je aluminij), ali ova metoda se rjeđe koristi i zahtijeva pažljivo dizajniranje.
4. Katodna zaštita:Cijela struktura se vještački transformira u katodu primjenom vanjske struje ili žrtvovanjem anode (kao što je blok cinka), ali se to obično koristi za velike strukture poput brodova i cjevovoda.
Zaključak
Nehrđajući čelik i ugljični čelik ne mogu doći u direktan kontakt jer mogu formirati primarne baterije u vlažnim elektrolitnim okruženjima, što dovodi do ubrzane galvanske korozije ugljičnog čelika kao anode. Da bi se izbjegla ova situacija, tokom projektovanja i instalacije moraju se poduzeti mjere električne izolacije, kao što je korištenje izolacijskih brtvi, čahura i premaza, kako bi se osigurala sigurnost i dugotrajni vijek trajanja opreme.
Vrijeme objave: 29. oktobar 2025.