संक्षारण दर एक बहुक्रियात्मक पैरामीटर है जो बाहरी पर्यावरणीय परिस्थितियों और सामग्री के आंतरिक गुणों दोनों पर निर्भर करता है। मानक और तकनीकी दस्तावेज में, उनके परेशानी मुक्त संचालन को सुनिश्चित करने के लिए उपकरण और भवन संरचनाओं के संचालन के दौरान धातु विनाश के अनुमेय मूल्यों पर कुछ प्रतिबंध हैं। इंजीनियरिंग में, संक्षारण दर निर्धारित करने के लिए कोई सार्वभौमिक तरीका नहीं है। यह सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए जटिलता के कारण है। सुविधा के संचालन इतिहास का अध्ययन करने के लिए सबसे विश्वसनीय तरीका है।
मानदंड
वर्तमान में, इंजीनियरिंग डिजाइन में कई जंग दरों का उपयोग किया जाता है:
- आकलन की प्रत्यक्ष विधि के अनुसार: प्रति इकाई सतह पर एक धातु भाग के द्रव्यमान में कमी - वजन संकेतक (ग्राम प्रति 1 मीटर में मापा जाता है2 1 घंटे के लिए); क्षति गहराई (या जंग प्रक्रिया पारगम्यता), मिमी/वर्ष; जंग उत्पादों के जारी गैस चरण की मात्रा; उस समय की अवधि जिसके दौरान पहली जंग क्षति दिखाई देती है; प्रति इकाई क्षेत्र में जंग केंद्रों की संख्यासतहें जो एक निश्चित अवधि में दिखाई देती हैं।
- अप्रत्यक्ष रूप से अनुमानित: विद्युत रासायनिक जंग वर्तमान ताकत; विद्युतीय प्रतिरोध; भौतिक और यांत्रिक विशेषताओं में परिवर्तन।
पहला प्रत्यक्ष मूल्यांकन संकेतक सबसे आम है।
गणना सूत्र
सामान्य स्थिति में, धातु की जंग दर को निर्धारित करने वाले वजन घटाने को निम्न सूत्र द्वारा पाया जाता है:
वीकेपी=क्यू/(सेंट), जहाँ q धातु के द्रव्यमान में कमी है, g;
S - वह सतह क्षेत्र जहाँ से सामग्री को स्थानांतरित किया गया था, m2;
t - समय अवधि, घंटे
शीट मेटल और उससे बने गोले के लिए, डेप्थ इंडेक्स (मिमी/वर्ष) निर्धारित करें:
एच=एम/टी, मी धातु में प्रवेश की गहराई है।
ऊपर वर्णित पहले और दूसरे संकेतकों के बीच निम्नलिखित संबंध हैं:
H=8, 76Vkp/ρ, जहां ρ सामग्री का घनत्व है।
क्षरण दर को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक
कारकों के निम्नलिखित समूह धातु के विनाश की दर को प्रभावित करते हैं:
- आंतरिक, सामग्री की भौतिक और रासायनिक प्रकृति से संबंधित (चरण संरचना, रासायनिक संरचना, भाग की सतह खुरदरापन, सामग्री में अवशिष्ट और परिचालन तनाव, और अन्य);
- बाहरी (पर्यावरण की स्थिति, एक संक्षारक माध्यम की गति की गति, तापमान, वातावरण की संरचना, अवरोधक या उत्तेजक की उपस्थिति, और अन्य);
- यांत्रिक (संक्षारण दरारों का विकास, चक्रीय भार की क्रिया के तहत धातु का विनाश,गुहिकायन और झल्लाहट जंग);
- डिजाइन विशेषताएं (धातु ग्रेड का चयन, भागों के बीच अंतराल, खुरदरापन आवश्यकताएं)।
भौतिक और रासायनिक गुण
सबसे महत्वपूर्ण आंतरिक जंग कारक निम्नलिखित हैं:
- ऊष्मप्रवैगिकी स्थिरता। जलीय घोलों में इसे निर्धारित करने के लिए, संदर्भ पौरबैक्स आरेखों का उपयोग किया जाता है, एब्सिस्सा अक्ष के साथ जिसमें माध्यम का पीएच प्लॉट किया जाता है, और ऑर्डिनेट अक्ष के साथ, रेडॉक्स क्षमता। सकारात्मक दिशा में संभावित बदलाव का अर्थ है सामग्री की अधिक स्थिरता। अस्थायी रूप से, इसे धातु की सामान्य संतुलन क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। वास्तव में, सामग्री अलग-अलग दरों पर खराब होती है।
- रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में परमाणु की स्थिति। जंग के लिए अतिसंवेदनशील धातुएं क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएं हैं। जैसे-जैसे परमाणु क्रमांक बढ़ता है, क्षरण की दर घटती जाती है।
- क्रिस्टल संरचना। विनाश पर इसका अस्पष्ट प्रभाव पड़ता है। मोटे अनाज वाली संरचना से ही क्षरण में वृद्धि नहीं होती है, लेकिन अनाज की सीमाओं के अंतर-चयनात्मक विनाश के विकास के लिए अनुकूल है। चरणों के सजातीय वितरण के साथ धातु और मिश्र धातु समान रूप से खराब होते हैं, जबकि गैर-समान वितरण वाले लोग फोकल तंत्र के अनुसार खराब होते हैं। चरणों की पारस्परिक व्यवस्था आक्रामक वातावरण में एनोड और कैथोड का कार्य करती है।
- क्रिस्टल जालक में परमाणुओं की ऊर्जा विषमता। उच्चतम ऊर्जा वाले परमाणु फलकों के कोनों पर स्थित होते हैंसूक्ष्म खुरदरापन और रासायनिक जंग के दौरान विघटन के सक्रिय केंद्र हैं। इसलिए, धातु भागों (पीसने, चमकाने, परिष्करण) की सावधानीपूर्वक मशीनिंग से संक्षारण प्रतिरोध बढ़ जाता है। इस प्रभाव को चिकनी सतहों पर सघन और अधिक निरंतर ऑक्साइड फिल्मों के निर्माण द्वारा भी समझाया गया है।
मध्यम अम्लता का प्रभाव
रासायनिक क्षरण की प्रक्रिया में, हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता निम्नलिखित बिंदुओं को प्रभावित करती है:
- जंग उत्पादों की घुलनशीलता;
- सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्मों का निर्माण;
- धातु विनाश दर।
जब पीएच 4-10 यूनिट (अम्लीय घोल) की सीमा में होता है, तो लोहे का क्षरण वस्तु की सतह पर ऑक्सीजन के प्रवेश की तीव्रता पर निर्भर करता है। क्षारीय समाधानों में, सतह के निष्क्रिय होने के कारण पहले जंग की दर कम हो जाती है, और फिर, सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के विघटन के परिणामस्वरूप पीएच >13 पर बढ़ जाती है।
हर प्रकार की धातु के लिए विलयन की अम्लता पर विनाश की तीव्रता की अपनी निर्भरता होती है। उत्कृष्ट धातुएँ (Pt, Ag, Au) अम्लीय वातावरण में जंग के लिए प्रतिरोधी होती हैं। Zn, Al अम्ल और क्षार दोनों में तेजी से नष्ट हो जाते हैं। Ni और Cd क्षार के प्रतिरोधी हैं लेकिन अम्लों में आसानी से गल जाते हैं।
तटस्थ समाधानों की संरचना और एकाग्रता
तटस्थ विलयनों में जंग की दर नमक के गुणों और उसकी सांद्रता पर अधिक निर्भर करती है:
- लवणों के जल-अपघटन के दौरानसंक्षारक वातावरण में, आयन बनते हैं जो धातु विनाश के उत्प्रेरक या मंदक (अवरोधक) के रूप में कार्य करते हैं।
- वे यौगिक जो पीएच बढ़ाते हैं वे विनाशकारी प्रक्रिया की दर को भी बढ़ाते हैं (उदाहरण के लिए, सोडा ऐश), और जो अम्लता को कम करते हैं वे इसे (अमोनियम क्लोराइड) कम करते हैं।
- समाधान में क्लोराइड और सल्फेट्स की उपस्थिति में, विनाश तब तक सक्रिय रहता है जब तक कि लवण की एक निश्चित सांद्रता तक नहीं पहुंच जाती (जिसे क्लोराइड और सल्फर आयनों के प्रभाव में एनोड प्रक्रिया की तीव्रता से समझाया जाता है), और फिर ऑक्सीजन की विलेयता में कमी के कारण धीरे-धीरे घटती जाती है।
कुछ प्रकार के लवण एक अघुलनशील फिल्म बनाने में सक्षम होते हैं (उदाहरण के लिए, आयरन फॉस्फेट)। यह धातु को और अधिक विनाश से बचाने में मदद करता है। जंग न्यूट्रलाइज़र लगाते समय इस गुण का उपयोग किया जाता है।
जंग अवरोधक
संक्षारण अवरोधक (या अवरोधक) रेडॉक्स प्रक्रिया पर कार्रवाई के अपने तंत्र में भिन्न होते हैं:
- एनोड। उनके लिए धन्यवाद, एक निष्क्रिय फिल्म बनती है। इस समूह में क्रोमेट्स और बाइक्रोमेट्स, नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स पर आधारित यौगिक शामिल हैं। अंतिम प्रकार के अवरोधकों का उपयोग भागों के अंतःसंचालन संरक्षण के लिए किया जाता है। एनोडिक जंग अवरोधकों का उपयोग करते समय, पहले उनकी न्यूनतम सुरक्षात्मक एकाग्रता निर्धारित करना आवश्यक है, क्योंकि कम मात्रा में जोड़ने से विनाश की दर में वृद्धि हो सकती है।
- कैथोड। उनकी क्रिया का तंत्र ऑक्सीजन की सांद्रता में कमी और, तदनुसार, कैथोडिक प्रक्रिया में मंदी पर आधारित है।
- परिरक्षण। ये अवरोधक अघुलनशील यौगिकों का निर्माण करके धातु की सतह को अलग करते हैं जो एक सुरक्षात्मक परत के रूप में जमा होते हैं।
अंतिम समूह में रस्ट न्यूट्रलाइज़र शामिल हैं, जिनका उपयोग ऑक्साइड की सफाई के लिए भी किया जाता है। इनमें आमतौर पर फॉस्फोरिक एसिड होता है। इसके प्रभाव में, धातु फॉस्फेट होता है - अघुलनशील फॉस्फेट की एक मजबूत सुरक्षात्मक परत का निर्माण। न्यूट्रलाइजर्स को स्प्रे गन या रोलर से लगाया जाता है। 25-30 मिनट के बाद, सतह एक सफेद-ग्रे रंग प्राप्त कर लेती है। रचना सूखने के बाद, पेंट और वार्निश लगाए जाते हैं।
यांत्रिक क्रिया
आक्रामक वातावरण में जंग में वृद्धि इस प्रकार की यांत्रिक क्रियाओं से सुगम होती है जैसे:
- आंतरिक (मोल्डिंग या गर्मी उपचार के दौरान) और बाहरी (बाहरी रूप से लागू भार के प्रभाव में) तनाव। नतीजतन, विद्युत रासायनिक विषमता होती है, सामग्री की थर्मोडायनामिक स्थिरता कम हो जाती है, और संक्षारण क्रैकिंग का गठन होता है। विशेष रूप से तेजी से तन्य भार के तहत विनाश होता है (लंबवत विमानों में दरारें बनती हैं) ऑक्सीकरण आयनों की उपस्थिति में, उदाहरण के लिए, NaCl। इस प्रकार के विनाश के अधीन उपकरणों का एक विशिष्ट उदाहरण भाप बॉयलरों के भाग हैं।
- वैकल्पिक गतिशील क्रिया, कंपन (संक्षारण थकान)। थकान की सीमा में तीव्र कमी होती है, कई माइक्रोक्रैक बनते हैं, जो तब एक बड़े में विलीन हो जाते हैं। संख्याअधिक हद तक विफलता का चक्र धातुओं और मिश्र धातुओं की रासायनिक और चरण संरचना पर निर्भर करता है। पंप एक्सल, स्प्रिंग, टर्बाइन ब्लेड और अन्य उपकरण ऐसे जंग के अधीन हैं।
- भागों का घर्षण। तेजी से जंग भाग की सतह पर सुरक्षात्मक फिल्मों के यांत्रिक पहनने और पर्यावरण के साथ रासायनिक संपर्क के कारण होता है। द्रव में, विनाश की दर हवा की तुलना में कम होती है।
- गुहिकायन प्रभाव। गुहिकायन तब होता है जब वैक्यूम बुलबुले के गठन के परिणामस्वरूप तरल प्रवाह की निरंतरता का उल्लंघन होता है जो ढह जाता है और एक स्पंदनात्मक प्रभाव पैदा करता है। नतीजतन, स्थानीय प्रकृति की गहरी क्षति होती है। इस प्रकार का क्षरण अक्सर रासायनिक उपकरणों में देखा जाता है।
डिजाइन कारक
आक्रामक परिस्थितियों में काम करने वाले तत्वों को डिजाइन करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि निम्नलिखित मामलों में जंग की दर बढ़ जाती है:
- जब असमान धातुएं संपर्क में आती हैं (उनके बीच इलेक्ट्रोड क्षमता में जितना अधिक अंतर होता है, विनाश की विद्युत रासायनिक प्रक्रिया की वर्तमान ताकत उतनी ही अधिक होती है);
- यांत्रिक तनाव सांद्रता (खांचे, खांचे, छेद, और अन्य) की उपस्थिति में;
- मशीनीकृत सतह की कम सफाई के साथ, क्योंकि इससे स्थानीय शॉर्ट-सर्किट गैल्वेनिक जोड़े बनते हैं;
- उपकरण के अलग-अलग हिस्सों के तापमान में महत्वपूर्ण अंतर के साथ (थर्मल गैल्वेनिक सेल बनते हैं);
- स्थिर क्षेत्रों (स्लॉट, अंतराल) की उपस्थिति में;
- बनते समयअवशिष्ट तनाव, विशेष रूप से वेल्डेड जोड़ों में (उन्हें खत्म करने के लिए, गर्मी उपचार प्रदान करना आवश्यक है - एनीलिंग)।
मूल्यांकन के तरीके
आक्रामक वातावरण में धातुओं के विनाश की दर का आकलन करने के कई तरीके हैं:
- प्रयोगशाला - वास्तविक के करीब कृत्रिम रूप से नकली परिस्थितियों में नमूनों का परीक्षण। उनका लाभ यह है कि वे आपको अध्ययन के समय को कम करने की अनुमति देते हैं।
- क्षेत्र - प्राकृतिक परिस्थितियों में आयोजित। उन्हें लंबा समय लगता है। इस पद्धति का लाभ आगे के संचालन की स्थिति में धातु के गुणों के बारे में जानकारी प्राप्त करना है।
- प्राकृतिक वातावरण में तैयार धातु की वस्तुओं का इन-सीटू परीक्षण।
