Roostevaba teras ja süsinikterast ei saa kasutada otseses kontaktis, mis on materjaliteaduse ja inseneripraktika oluline põhimõte. Peamiselt seetõttu, et esineb "galvaaniline korrosioon", mida tavaliselt nimetatakse ka "galvaaniliseks korrosiooniks" või "heterogeenseks metalli korrosiooniks". See on nagu süsinikterase tükk, mis ohverdab end roostevaba terase kaitsmiseks, põhjustades süsinikterase kiiret roostetamist.
Roostevaba teras ei sobi kokku süsinikterasest südamikuga, mille põhjuseks on galvaaniline korrosioon.
1. Potentsiaalide erinevus on liikumapanev jõud
Erinevatel metallidel on elektrolüütides (näiteks vees, niiskes õhus, hapetes, alustes, soolades jne) erinev elektrokeemiline aktiivsus, mida võib mõista kui nende erinevat elektronide kadumise astet. Seda aktiivsuse erinevust mõõdetakse elektroodipotentsiaaliga.
Reaktiivsetel metallidel, näiteks süsinikterasel, on madalam elektroodipotentsiaal ja nad kaotavad elektrone kergemini, mistõttu on nad vähem korrosioonikindlad.
Inertsete metallide (näiteks roostevaba terase) elektroodipotentsiaal on kõrgem ja nad kaotavad vähem elektrone. Roostevaba terase "roostevaba" olemuse põhjuseks on see, et selle pinnal olev kroom moodustab tiheda kroomoksiidi passiivkihi, mis hoiab ära edasise korrosiooni.
Kui need kaks metalli elektrolüüdis otseselt kokku puutuvad, moodustub täielik aku primaarahel.
2. Korrosiooniprotsess
Anood (korrodeerunud ots): Süsinikteras aktiivse metallina toimib aku anoodina. See lahustub aktiivselt (korrodeerub) ja vabastab elektrone. Reaktsioon on: Fe → Fe²⁺+2e⁻
Katood (kaitstud ots): Roostevaba teras kui inertne metall toimib aku katoodina. See ei korrodeeru, vaid võtab vastu anoodilt tulevaid elektrone ja kasutab neid elektrolüütidega (näiteks vees oleva hapnikuga) reageerimiseks. Reaktsioon on: O₂+2H₂ O+4e⁻ → 4OH⁻
Tulemus: Selles akusüsteemis voolab vool süsinikterasest (anoodist) roostevabasse terasesse (katoodi), põhjustades süsinikterase korrosioonikiiruse järsu suurenemise, samas kui roostevaba teras on kaitstud "katoodkaitsega" ja peaaegu ei korrodeeru.
Elav metafoor:
See on nagu "aus inimene" (süsinikteras) ja "tark inimene" (roostevaba teras) teeksid koostööd äri ajamiseks. Raskustega silmitsi seistes (korrodeeriv keskkond) ohverdavad ausad inimesed pidevalt oma huve (korrodeerumine), et targad inimesed ei kannataks.
Roostevaba teras ei vasta süsinikterase peamistele mõjutavatele teguritele
Galvaanilise korrosiooni raskusaste sõltub järgmistest teguritest:
Keskkond (elektrolüüt):See on kõige kriitilisem tegur. Kuivas õhus galvaanilist korrosiooni ei teki, kuna puudub vooluringi moodustav elektrolüüt. Kuid niiskes keskkonnas, merevees, tööstuspiirkondades ja soolalahuse pihustuskeskkonnas võib korrosioon olla väga kiire ja tugev.
Potentsiaalide erinevus:Mida suurem on kahe metalli potentsiaalide vahe, seda tugevam on korrosiooni tekitav jõud. Süsinikterase ja roostevaba terase potentsiaalide vahe on piisavalt suur, et põhjustada märkimisväärset korrosiooni.
Anoodi ja katoodi pindala suhe:See on üks ohtlikumaid olukordi. Kui katoodi (roostevaba terase) pindala on suur ja anoodi (süsinikterase) pindala väike, siis korrosioonivool koondub tugevalt väikesele süsinikterasele, põhjustades selle täieliku korrodeerumise ja perforeerumise väga lühikese aja jooksul. Näiteks kui roostevabast terasest paak on kinnitatud süsinikterasest poldiga, siis süsinikterasest polt roostetab kiiresti ja puruneb.
Kuidas vältida ja lahendada roostevaba terase ühendumist süsinikterasest?
Praktikas on sageli vaja roostevaba terast ja süsinikterast omavahel ühendada ning tuleb võtta isolatsioonimeetmeid:
1. Elektriisolatsioon:See on kõige efektiivsem ja sagedamini kasutatav meetod. Vooluahela katkestamiseks lisage kahe metalli vahele mittejuhtiv isolatsioonimaterjal.
- Kasutage isolatsioonitihendeid/seibe: äärikühendustes kasutage plast- (nt PVC, nailon), kummi- või sünteetilisi tihendeid.
- Kasutage isoleeritud pukse ja seibe: Poltidega ühenduste puhul kasutage poltide ja süsinikterasest aukude vahel plastpukse ning mutrite all isoleeritud seibe.
- Isolatsioonikihi katmine: Pihustage kontaktpinnale epoksüvaiku, värvige või kasutage muid katteid. Tavaliselt on soovitatav katta mõlemad pinnad või vähemalt katoodi (roostevaba terase) pind, sest kui katta ainult anood (süsinikteras), siis pärast katte kahjustumist muutub kahjustatud ala korrosioon tugevamaks.
2. Kontrollikeskkond:Hoidke ühendusdetailid võimalikult kuivade ja puhastena, et vältida elektrolüütide kogunemist.
3. Üleminekumaterjalide kasutamine:kahe metalli (näiteks alumiiniumi) vahele elektroodipotentsiaaliga metalli lisamine, kuid seda meetodit kasutatakse harvemini ja see nõuab hoolikat kavandamist.
4. Katoodkaitse:Kogu struktuur muudetakse kunstlikult katoodiks, rakendades välist voolu või ohverdades anoodi (näiteks tsinkploki), kuid seda kasutatakse tavaliselt suurte konstruktsioonide, näiteks laevade ja torujuhtmete puhul.
Kokkuvõte
Roostevaba teras ja süsinikteras ei tohi otseselt kokku puutuda, kuna niiskes elektrolüüdikeskkonnas võivad need moodustada primaarpatareisid, mis kiirendab süsinikterase kui anoodi galvaanilist korrosiooni. Selle olukorra vältimiseks tuleb projekteerimise ja paigaldamise ajal võtta elektriisolatsiooni meetmeid, näiteks kasutada isolatsioonitihendeid, pukse ja kateid, et tagada seadmete ohutus ja pikaajaline kasutusiga.
Postituse aeg: 29. okt 2025