Nerūsējošo tēraudu un oglekļa tēraudu nevar izmantot tiešā saskarē, kas ir būtisks princips materiālzinātnē un inženierzinātņu praksē. Galvenokārt "galvaniskās korozijas" rašanās dēļ, ko parasti dēvē arī par "galvanisko koroziju" vai "heterogēno metālu koroziju". Tas ir kā oglekļa tērauda gabals, kas upurē sevi, lai aizsargātu nerūsējošo tēraudu, izraisot oglekļa tērauda ātru rūsēšanu.
Nerūsējošais tērauds nesader ar oglekļa tērauda serdi, jo: galvaniskā korozija
1. Potenciālu starpība ir virzītājspēks
Dažādiem metāliem elektrolītos (piemēram, ūdenī, mitrā gaisā, skābēs, bāzēs, sāļos utt.) ir atšķirīga elektroķīmiskā aktivitāte, ko var saprast kā to atšķirīgo elektronu zuduma pakāpi. Šo aktivitātes atšķirību mēra ar elektroda potenciālu.
Reaktīviem metāliem, piemēram, oglekļa tēraudam, ir zemāks elektrodu potenciāls un tie ir vairāk pakļauti elektronu zaudēšanai, padarot tos mazāk izturīgus pret koroziju.
Inertiem metāliem (piemēram, nerūsējošajam tēraudam) ir augstāks elektrodu potenciāls, un tie, visticamāk, zaudēs elektronus. Iemesls, kāpēc nerūsējošais tērauds ir "nerūsējošais", ir tas, ka hroms uz tā virsmas veido blīvu hroma oksīda pasivācijas plēvi, kas novērš turpmāku koroziju.
Kad šie divi metāli nonāk tiešā saskarē elektrolītā, veidojas pilnīga akumulatora primārā ķēde.
2. Korozijas process
Anods (korozēts gals): Oglekļa tērauds kā aktīvs metāls kļūst par akumulatora anodu. Tas aktīvi izšķīst (korodē) un atbrīvo elektronus. Reakcija ir: Fe → Fe²⁺+2e⁻
Katods (aizsargātais gals): Nerūsējošais tērauds kā inerts metāls kļūst par akumulatora katodu. Tas nekorodē, bet tikai saņem no anoda plūstošos elektronus un izmanto šos elektronus, lai reaģētu ar elektrolītiem (piemēram, skābekli ūdenī). Reakcija ir: O₂+2H₂ O+4e⁻ → 4OH⁻
Rezultāts: Šajā akumulatoru sistēmā strāva plūst no oglekļa tērauda (anoda) uz nerūsējošo tēraudu (katodu), izraisot strauju oglekļa tērauda korozijas ātruma palielināšanos, savukārt nerūsējošais tērauds ir aizsargāts ar "katodisko aizsardzību" un gandrīz nav pakļauts korozijai.
Spilgta metafora:
Tas ir līdzīgi kā "godīgs cilvēks" (oglekļa tērauds) un "gudrs cilvēks" (nerūsējošais tērauds) apvienojas biznesa vajadzībām. Saskaroties ar grūtībām (korozīva vide), godīgi cilvēki pastāvīgi upurēs savas intereses (koroziju), lai nodrošinātu, ka gudriem cilvēkiem netiek nodarīts kaitējums.
Nerūsējošais tērauds nevar atbilst oglekļa tērauda galvenajiem ietekmējošajiem faktoriem
Galvaniskās korozijas smagums ir atkarīgs no šādiem faktoriem:
Vide (elektrolīts):Šis ir vissvarīgākais faktors. Sausā gaisā galvaniskā korozija nenotiek, jo nav elektrolīta, kas veidotu ķēdi. Taču mitrā vidē, jūras ūdenī, rūpnieciskās zonās un sālsūdens vidē korozija var būt ļoti ātra un spēcīga.
Potenciālā starpība:Jo lielāka ir potenciālu starpība starp diviem metāliem, jo spēcīgāks ir korozijas virzītājspēks. Potenciālu starpība starp oglekļa tēraudu un nerūsējošo tēraudu ir pietiekami liela, lai izraisītu ievērojamu koroziju.
Anoda un katoda laukuma attiecība:Šī ir viena no bīstamākajām situācijām. Ja katoda (nerūsējošā tērauda) laukums ir liels, bet anoda (oglekļa tērauda) laukums ir mazs, korozijas strāva būs ļoti koncentrēta uz mazo oglekļa tērauda daļiņu, izraisot tā pilnīgu koroziju un perforāciju ļoti īsā laika periodā. Piemēram, ja nerūsējošā tērauda tvertne ir piestiprināta ar oglekļa tērauda skrūvi, oglekļa tērauda skrūve ātri sarūsēs un salūzīs.
Kā novērst un atrisināt nerūsējošā tērauda savienošanos ar oglekļa tēraudu?
Praktiskos pielietojumos mums bieži ir jāsavieno nerūsējošais tērauds un oglekļa tērauds, un ir jāveic izolācijas pasākumi:
1. Elektriskā izolācija:Šī ir visefektīvākā un visbiežāk izmantotā metode. Lai pārtrauktu strāvas ķēdi, starp diviem metāliem ievietojiet nevadošu izolācijas materiālu.
- Izmantojiet izolācijas blīves/paplāksnes: Atloku savienojumos izmantojiet plastmasas (piemēram, PVC, neilona), gumijas vai sintētiskās blīves.
- Izmantojiet izolētas bukses un paplāksnes: Skrūvju savienojumos starp skrūvēm un oglekļa tērauda caurumiem izmantojiet plastmasas bukses, bet zem uzgriežņiem izmantojiet izolētas paplāksnes.
- Izolācijas slāņa pārklājums: Uzklājiet epoksīdsveķus, krāsu vai citus pārklājumus uz saskares virsmas. Parasti ieteicams pārklāt abas virsmas vai vismaz katoda (nerūsējošā tērauda) virsmu, jo, ja tiek pārklāta tikai anoda (oglekļa tērauda) virsma, tad, bojājot pārklājumu, korozija bojātajā vietā pastiprināsies.
2. Kontroles vide:Savienojumu daļas turiet pēc iespējas sausākas un tīrākas, lai izvairītos no elektrolīta uzkrāšanās.
3. Izmantojot pārejas materiālus:pievienojot metālu ar elektroda potenciālu starp diviem metāliem (piemēram, alumīniju), taču šī metode tiek retāk izmantota un prasa rūpīgu projektēšanu.
4. Katodiskā aizsardzība:Visa struktūra tiek mākslīgi pārveidota par katodu, pievadot ārēju strāvu vai upurējot anodu (piemēram, cinka bloku), taču to parasti izmanto lielām konstrukcijām, piemēram, kuģiem un cauruļvadiem.
Secinājums
Nerūsējošais tērauds un oglekļa tērauds nedrīkst nonākt tiešā saskarē, jo mitrā elektrolīta vidē tie var veidot primārās baterijas, kas noved pie paātrinātas oglekļa tērauda kā anoda galvaniskās korozijas. Lai no šīs situācijas izvairītos, projektēšanas un uzstādīšanas laikā jāveic elektriskās izolācijas pasākumi, piemēram, jāizmanto izolācijas blīves, bukses un pārklājumi, lai nodrošinātu iekārtas drošību un ilgstošu kalpošanas laiku.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 29. oktobris