უჟანგავი და ნახშირბადოვანი ფოლადის პირდაპირი შეხება არ შეიძლება, რაც მასალათმცოდნეობისა და ინჟინერიის პრაქტიკაში უმნიშვნელოვანესი პრინციპია. ძირითადად „გალვანური კოროზიის“ გამო, რომელსაც ასევე ხშირად „გალვანურ კოროზიას“ ან „ჰეტეროგენულ ლითონის კოროზიას“ უწოდებენ. ეს ჰგავს ნახშირბადოვანი ფოლადის ნაჭერს, რომელიც უჟანგავი ფოლადის დასაცავად თავს სწირავს, რაც ნახშირბადოვანი ფოლადის სწრაფ ჟანგვას იწვევს.
უჟანგავი ფოლადი ვერ შეედრება ნახშირბადოვანი ფოლადის ბირთვს, მიზეზი: გალვანური კოროზია
1. პოტენციური სხვაობა მამოძრავებელი ძალაა
სხვადასხვა ლითონს ელექტროლიტებში განსხვავებული ელექტროქიმიური აქტივობა აქვს (მაგალითად, წყალი, ნოტიო ჰაერი, მჟავები, ფუძეები, მარილები და ა.შ.), რაც შეიძლება გავიგოთ, როგორც მათი ელექტრონების დაკარგვის სხვადასხვა ხარისხი. აქტივობის ეს სხვაობა იზომება ელექტროდის პოტენციალით.
რეაქტიულ ლითონებს, როგორიცაა ნახშირბადოვანი ფოლადი, აქვთ უფრო დაბალი ელექტროდური პოტენციალი და უფრო მიდრეკილნი არიან ელექტრონების დაკარგვისკენ, რაც მათ კოროზიისადმი ნაკლებად მდგრადს ხდის.
ინერტულ ლითონებს (მაგალითად, უჟანგავ ფოლადს) უფრო მაღალი ელექტროდური პოტენციალი აქვთ და ელექტრონების დაკარგვის ალბათობა ნაკლებია. უჟანგავი ფოლადი „უჟანგავია“ იმით, რომ მის ზედაპირზე არსებული ქრომი ქმნის მკვრივ ქრომის ოქსიდის პასივაციის ფენას, რომელიც ხელს უშლის შემდგომ კოროზიას.
როდესაც ეს ორი ლითონი ელექტროლიტში პირდაპირ კონტაქტში შედის, წარმოიქმნება სრული პირველადი ბატარეის წრედი.
2. კოროზიის პროცესი
ანოდი (კოროზირებული ბოლო): ნახშირბადოვანი ფოლადი, როგორც აქტიური ლითონი, ხდება აკუმულატორის ანოდი. ის აქტიურად იხსნება (კოროზირებულია) და გამოყოფს ელექტრონებს. რეაქციაა: Fe → Fe² ⁺+2e ⁻
კათოდი (დაცული ბოლო): უჟანგავი ფოლადი, როგორც ინერტული ლითონი, ხდება აკუმულატორის კათოდი. ის არ კოროდირდება, არამედ მხოლოდ იღებს ანოდიდან გამომავალ ელექტრონებს და იყენებს ამ ელექტრონებს ელექტროლიტებთან (მაგალითად, წყალში არსებულ ჟანგბადთან) რეაქციისთვის. რეაქცია ასეთია: O ₂+2H ₂ O+4e ⁻ → 4OH ⁻
შედეგი: ამ ბატარეის სისტემაში, დენი მიედინება ნახშირბადოვანი ფოლადისგან (ანოდი) უჟანგავ ფოლადში (კათოდი), რაც იწვევს ნახშირბადოვანი ფოლადის კოროზიის სიჩქარის მკვეთრ ზრდას, ხოლო უჟანგავი ფოლადი დაცულია „კათოდური დაცვით“ და თითქმის არ არის კოროზირებული.
ნათელი მეტაფორა:
ეს იგივეა, რომ „პატიოსანი ადამიანი“ (ნახშირბადოვანი ფოლადი) და „ჭკვიანი ადამიანი“ (უჟანგავი ფოლადი) ერთად ითანამშრომლონ ბიზნესის კეთების მიზნით. სირთულეების (კოროზიული გარემოს) წინაშე დგომისას, პატიოსანი ადამიანები გამუდმებით გაწირავენ საკუთარ ინტერესებს (კოროზიას), რათა უზრუნველყონ, რომ ჭკვიანი ადამიანები უვნებლად დარჩნენ.
უჟანგავი ფოლადი ვერ შეედრება ნახშირბადოვან ფოლადს ძირითადი გავლენის ფაქტორებით
გალვანური კოროზიის სიმძიმე დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:
გარემო (ელექტროლიტი):ეს ყველაზე კრიტიკული ფაქტორია. მშრალ ჰაერზე გალვანური კოროზია არ ხდება, რადგან ელექტროლიტი წრედს არ ქმნის. თუმცა, ნოტიო გარემოში, ზღვის წყალში, სამრეწველო ზონებსა და მარილის შესხურების გარემოში კოროზია შეიძლება ძალიან სწრაფი და მძიმე იყოს.
პოტენციური სხვაობა:რაც უფრო დიდია ორ ლითონს შორის პოტენციური სხვაობა, მით უფრო ძლიერია კოროზიის მამოძრავებელი ძალა. ნახშირბადოვან და უჟანგავ ფოლადს შორის პოტენციური სხვაობა საკმარისად დიდია მნიშვნელოვანი კოროზიის გამოსაწვევად.
ანოდისა და კათოდის ფართობის თანაფარდობა:ეს ერთ-ერთი ყველაზე სახიფათო სიტუაციაა. თუ კათოდის (უჟანგავი ფოლადი) ფართობი დიდია, ხოლო ანოდის (ნახშირბადოვანი ფოლადი) ფართობი - მცირე, კოროზიის დენი ძლიერ კონცენტრირდება წვრილ ნახშირბადოვან ფოლადზე, რაც ძალიან მოკლე დროში გამოიწვევს მის სრულ კოროზიას და პერფორაციას. მაგალითად, თუ უჟანგავი ფოლადის ავზი დამაგრდება ნახშირბადოვანი ფოლადის ჭანჭიკით, ნახშირბადოვანი ფოლადის ჭანჭიკი სწრაფად დაიჟანგება და გატყდება.
როგორ ავიცილოთ თავიდან და მოვაგვაროთ უჟანგავი ფოლადის ნახშირბადოვან ფოლადთან შეერთების პრობლემა?
პრაქტიკულ გამოყენებაში ხშირად საჭიროა უჟანგავი და ნახშირბადოვანი ფოლადის ერთმანეთთან შეერთება და უნდა იქნას მიღებული იზოლაციის ზომები:
1. ელექტრო იზოლაცია:ეს ყველაზე ეფექტური და ხშირად გამოყენებული მეთოდია. დენის წრედის გასათიშად ორ ლითონს შორის დაამატეთ არაგამტარი საიზოლაციო მასალა.
- გამოიყენეთ საიზოლაციო შუასადებები/საყელურები: ფლანგური შეერთებების ადგილას გამოიყენეთ პლასტმასის (მაგალითად, PVC, ნეილონი), რეზინის ან სინთეტიკური შუასადებები.
- გამოიყენეთ იზოლირებული ბუჩქები და საყელურები: ჭანჭიკებით შეერთებებში ჭანჭიკებსა და ნახშირბადოვანი ფოლადის ნახვრეტებს შორის გამოიყენეთ პლასტმასის ბუჩქები, ხოლო თხილის ქვეშ - იზოლირებული საყელურები.
- იზოლაციის ფენის დაფარვა: შეხების ზედაპირზე შეასხურეთ ეპოქსიდური ფისი, შეღებეთ ან გამოიყენეთ სხვა საფარი. როგორც წესი, რეკომენდებულია ორივე ზედაპირის დაფარვა, ან სულ მცირე კათოდის (უჟანგავი ფოლადი) ზედაპირის დაფარვა, რადგან თუ მხოლოდ ანოდი (ნახშირბადოვანი ფოლადი) იქნება დაფარული, საფარის დაზიანების შემდეგ დაზიანებულ ადგილას კოროზია უფრო ძლიერი გახდება.
2. საკონტროლო გარემო:ელექტროლიტების დაგროვების თავიდან ასაცილებლად, შემაერთებელი ნაწილები მაქსიმალურად მშრალი და სუფთა უნდა იყოს.
3. გარდამავალი მასალების გამოყენება:ორ ლითონს შორის ელექტროდის პოტენციალის მქონე ლითონის დამატება (მაგალითად, ალუმინი), თუმცა ეს მეთოდი ნაკლებად გამოიყენება და მოითხოვს ფრთხილად დიზაინს.
4. კათოდური დაცვა:მთელი სტრუქტურა ხელოვნურად გარდაიქმნება კათოდად გარე დენის გამოყენებით ან ანოდის (მაგალითად, თუთიის ბლოკის) შეწირვით, თუმცა ეს, როგორც წესი, გამოიყენება დიდი ნაგებობებისთვის, როგორიცაა გემები და მილსადენები.
დასკვნა
უჟანგავი და ნახშირბადოვანი ფოლადი პირდაპირ კონტაქტში ვერ მოხვდება, რადგან მათ შეუძლიათ პირველადი ელემენტების წარმოქმნა ნოტიო ელექტროლიტურ გარემოში, რაც იწვევს ნახშირბადოვანი ფოლადის, როგორც ანოდის, დაჩქარებულ გალვანურ კოროზიას. ამ სიტუაციის თავიდან ასაცილებლად, დიზაინისა და მონტაჟის დროს უნდა იქნას მიღებული ელექტრო იზოლაციის იზოლაციის ზომები, როგორიცაა იზოლაციის შუასადებების, ბუჩქების და საფარის გამოყენება, რათა უზრუნველყოფილი იყოს აღჭურვილობის უსაფრთხოება და ხანგრძლივი მომსახურების ვადა.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 29 ოქტომბერი