2.9. Protecţie anticorozivă
Protecţia împotriva coroziunii reprezintă totalitatea măsurilor care se iau pentru a proteja materialele metalice de acţiunea distructivă a mediului ambiant.
O clasificare a metodelor de protecţie anticorozivă are în vedere factorul asupra căruia se acţionează şi astfel se pot identifica:
(1) protecţie anticorozivă prin tratarea mediului;
(2) protecţie anticorozivă prin modificarea compoziţiei şi structurii materialului metalic;
(3) protecţie anticorozivă prin acoperirea suprafeţelor;
(4) protecţie anticorozivă prin metode electrochimice;
(5) prevenirea coroziunii prin proiectare;
2.9.1. Protecţie anticorozivă prin tratarea mediului coroziv
Tratarea mediului în scopul micşorării agresivităţii asupra materialelor metalice este un procedeu vast, cuprinzând metode de combatere a poluării mediului în general şi metode de tratare a mediilor parţial sau total închise.
Procedeele pentru tratarea unui mediu închis constau în îndepărtarea oxigenului şi a dioxidului de carbon şi folosirea inhibitorilor de coroziune.
Utilizarea inhibitorilor de coroziune în spaţii închise sau semiînchise, reprezintă o metodă eficientă de protecţie anticorozivă împotriva mediilor agresive lichide sau gazoase.
Inhibitorii de coroziune sunt substanţe chimice care se adaugă mediului coroziv şi micşorează vitezele de coroziune prin încetinirea procesului anodic sau catodic, prin schimbarea naturii produşilor de coroziune sau prin schimbarea rezistenţei ohmice a electrolitului.
Un număr mare de substanţe anorganice pot funcţiona ca inhibitori anodici: ortofosfaţi, silicaţi, azotiţi, cromaţi.
Inhibitorii catodici sunt de obicei cationi care precipită ca săruri sau hidroxizi care formează pelicule protectoare. Se pot aminti ca inhibitori catodici combinaţii de ioni de Zn, Ni, Mg, As, Sb sau fosfaţi alcalini. În apele pentru cazane se utilizează polifosfaţi (mai recent [NaPO3]6) ca inhibitori; în prezenţa ionilor de calciu ei formează cationi coloidali (voluminoşi) care migrează spre zonele catodice unde se descarcă formând pelicule relativ groase şi continue. Peliculele formate pe suprafeţe de oţel nu modifică conductivitatea termică a materialului metalic şi deci nu generează supraîncălziri periculoase.
Inhibitorii de adsorbţie sunt substanţe organice care se adsorb pe suprafaţa metalului pe zonele anodice sau catodice sau pe întreaga suprafaţă formând filme de pasivare. Ei se utilizează în cantităţi mici fiind deosebit de eficienţi iar eficienţa creşte odată cu masa lor moleculară (mărimea lor). Se pot aminti următoarele clase de inhibitori de adsorbţie: compuşi cu azot, în special amine, compuşi care conţin sulf în cicluri sau HS-, S2- , compuşi care conţin şi sulf şi azot: tiocarbamidă, tiouree.
Amestecuri de inhibitori: se utilizează cu succes pentru lărgirea domeniilor de aplicabilitate; ele constau dintr-un agent oxidant (azotat, cromat) şi unul neoxidant dar generator de compuşi greu solubili (fosfat, silicat). Ca exemplu se pot aminti amestecurile : azotat + benzoat (în radiatoarele automobilelor), cromat + ortofosfat (eficient şi în ape care conţin săruri).
2.9.2. Protecţie anticorozivă prin modificarea compoziţiei şi structurii materialului metalic
Utilajele industriale trebuie să poată funcţiona un timp îndelungat şi de obicei în condiţii dificile (în atmosferă sau în medii chimic agresive) de aceea cel mai eficient mod de protecţie anticorozivă constă în alegerea unui material cu stabilitate chimică remarcabilă. Aceasta se atinge prin alierea metalului cu alte elemente metalice sau nemetalice în proporţii variabile. Produsul rezultat va prezenta rezistenţa dorită la coroziune numai dacă va avea o structură optimă.
Astfel, micşorarea fracţiunii de suprafaţă a componenţilor anodici din structura aliajului, realizată prin structuri cu granule mici, fine şi pure se obţine prin tratamente termice. Ca exemplu se poate considera aliajul Al - Mg numit magnaliu care are rezistenţă mai bună ca duraluminiul.
În aliajele de fier - carbon cele mai eficace adaosuri sunt Cr, Ni, Mo, Si W, Ti, Nb, Al. Dintre acestea, elementul de aliere cel mai des utilizat este cromul care, la un procent de ~ 12%, realizează o pozitivare a potenţialului fierului de la ~ -0,5V la ~ +0,18V corespunzătoare pasivării. Procentul de crom necesar protecţiei depinde de natura agentului coroziv (7% în HNO3, 12% la pH=7 şi 20% în FeSO4). Creşteri suplimentare ale rezistenţei la coroziune în oţelulrile inox se obţin prin adăugare de nichel, molibden şi cupru.
Procentul de carbon influenţează şi el cantitatea necesară de elemente de aliere, la fel şi structura aliajului fier - carbon, aflată în corelaţie cu regimul de răcire aplicat la obţinerea oţelurilor. Astfel, există oţeluri perlitice (slab aliate, utilizate în construcţia de maşini), oţeluri martensitice (dure, casante, înalt aliate), oţeluri austenitice (înalt aliate, utilizate ca oţeluri inox şi rezistente la coroziune), oţeluri feritice (cu proprietăţi fizice şi chimice speciale).
Fontele se utilizează datorită preţului mai redus, se pot alia cu crom (>4% Cr), molibden şi cupru şi se pot utiliza în industria acidului sulfuric şi fosforic. Alierea cu 14...17% Si, conferă fontelor rezistenţă la acizi anorganici şi organici.
Aliajele neferoase se utilizează pentru confecţionarea de aparatură în industria chimică, prezentând o rezistenţă deosebită la diverse medii agresive:
- aliajele de titan cu rezistenţă ridicată în medii oxidante, la temperaturi ridicate (fabricarea clorului, a aldehidei acetice, a acidului azotic, a băilor de nitrare, sau de decapare);
- aliajele de nichel cu rezistenţă la medii agresive, la temperaturi ridicate cum sunt aliajele Monell, Inconel, Incoloy, Hastelloy (utilizate în industria de sinteză organică, în petrochimie).
Adaosurile de aliere cu efect catodic activ provoacă pasivarea în proporţii mici (0,1...1%). Astfel adăugarea de 0,1...0,3% Pd în oţelurile cu procent mare de crom oferă posibilitatea pasivării în H2SO4 0,1n (mediu deosebit de agresiv).