Koje su svojstva ugljičnog čelika u korozivnom hemijskom okruženju?

Ugljični čelik je široko korišten materijal u raznim industrijama zbog svoje pristupačnosti, svestranosti i relativno visoke čvrstoće. Međutim, njegovi učinak u korozivnom hemijskom okruženju ključan je faktor koji određuje njegovu prikladnost za određene aplikacije. Kao dobavljač od ugljičnog čelika, razumijevanje ovih svojstava ključna je za pružanje najboljih proizvoda i savjeta našim kupcima.

Hemijski sastav i njegov utjecaj na otpornost na koroziju

Ugljični čelik se prvenstveno sastoji od željeza i ugljika, sa malim količinama drugih elemenata, poput mangana, silikona, sumpora i fosfora. Sadržaj ugljika u ugljičnom čeliku obično se kreće od 0,05% do 2,0%. Prisutnost ugljika povećava snagu i tvrdoću čelika, ali može utjecati i na njegov otpor korozijom.

U korozivnom hemijskom okruženju gvožđe u ugljičnom čeliku reagira sa kisikom i vodom da bi se formirao željezni oksid, obično poznat kao hrđa. Ugljič na čeliku može djelovati kao katoda, ubrzavajući proces korozije kroz galvansku reakciju. Kad je čelik izložen elektrolitu, poput kiselog ili alkalnog rješenja, atomi željeza na anodi se otopi u rješenje, oslobađajući elektrone. Ovi elektroni prolaze u katodu (ugljik), gdje reagiraju sa kisikom i vodom da formiraju hidroksidene jone. Hidroksidni joni tada reagiraju s rastvorenim Ionima željeza za oblikovanje željezne hidroksid, što dalje oksidira za formiranje hrđe.

Međutim, dodavanje određenih legiranih elemenata može poboljšati otpor korozije ugljičnog čelika. Na primjer, dodavanje kroma može formirati pasivni oksidni sloj na površini čelika koji djeluje kao prepreka za sprečavanje daljnje korozije. Nikl može poboljšati i otpornost na koroziju ugljičnog čelika, posebno u kiselim okruženjima.

Mehanizmi korozije u različitim hemijskim okruženjima

Kiseli okruženja

U kiselo okruženjima, ugljični čelik je podložan koroziji zbog prisutnosti vodikovih jona. Vodonik ioni reagiraju sa željezom u čeliku da formiraju hidrogen plin i željezne jone. Reakcija se može zastupati sljedećom jednadžbom:

Fe + 2h⁺ → FE²⁺ + h₂

Stopa korozije u kiselim okruženjima ovisi o koncentraciji kiseline, temperature i prisutnosti drugih jona. Jake kiseline, poput hlorovodične kiseline i sumporne kiseline, mogu prouzrokovati brzu koroziju ugljičnog čelika. Međutim, stopa korozije može se smanjiti dodavanjem inhibitora, koji mogu adsorbirati na površinu čelika i spriječiti reakciju između kiseline i željeza.

Alkalne okruženja

U alkalnom okruženju, ugljični čelik je uglavnom otporniji na koroziju nego u kiselim okruženjima. To je zato što hidroksidni ioni u alkalnom otopinu mogu reagirati sa željeznim jonima da formiraju zaštitni sloj željezne hidroksid na površini čelika. Reakcija se može zastupati sljedećom jednadžbom:

FE²⁺ + 2oh⁻ → Fe (oh) ₂

Međutim, u prisustvu određenih agresivnih jona, poput hloridnih jona, zaštitni sloj može se uništiti, što dovodi do korozije. Ioni hlorida mogu prodrijeti u zaštitni sloj i reagirati sa željezom da bi se formirali topivljiva željezna kompleksa gvožđa, koja se tada mogu oprati rješenjem.

Oksidirajuća okruženja

U oksidirajućim okruženjima ugljični čelik može podvrgnuti oksidaciji da formira željezo oksid. Oksidacijska reakcija može se ubrzati prisustvom kisika i visokim temperaturama. Na primjer, u prisustvu zraka i vode ugljični čelik može s vremenom hrđati. Reakcija oksidacije može se zastupati sljedećom jednadžbom:

4FE + 3O₂ + 6h₂o → 4FE (oh) ₃

Sloj hrđe formiran na površini čelika porozan je i ne pruža efikasnu zaštitu od daljnje korozije. Stoga, u oksidirajućim okruženjima, upotreba zaštitnih premaza ili korozijskih inhibitora često je potrebna za sprečavanje korozije.

Korozivni plinovi

Karbonski čelik mogu se koroziti i korozivnim gasovima, poput sumpornog dioksida, vodonika sulfida i hlora. Ovi plinovi mogu reagirati gvožđem u čeliku da formiraju metalne sulfide ili hloride, koji mogu prouzrokovati da se ujutro uguju koroziju i opću koroziju. Stopa korozije ovisi o koncentraciji plina, temperaturi i vlažnosti.

Čimbenici koji utječu na otpornost na koroziju od ugljičnog čelika

Površinsko stanje

Površina ugljičnog čelika može imati značajan utjecaj na njegov otpor korozije. Glatka i čista površina manja je vjerovatnoća da će akumulirati prljavštinu, vlagu i druge onečišćene kontaminante, koji mogu promovirati koroziju. Stoga je pravilna priprema površine, poput čišćenja, odmašćivanja i pjeskarenja, neophodna prije upotrebe ugljičnog čelika u korozivnom okruženju.

Premaz i zaštita

Primjena zaštitnog premaza na površinu ugljičnog čelika jedan je od najefikasnijih načina za sprečavanje korozije. Na raspolaganju su različite vrste prevlaka, poput boje, epoksida i cinkovog premaza. Bojački premazi mogu pružiti fizičku barijeru kako bi se spriječio kontakt između čelika i korozivnog okruženja. Epoksidni premazi mogu pružiti izvrsnu hemijsku otpornost i adheziju. Cink premaz, poznat i kao pocinčavanje, može pružiti žrtvenu zaštitu čelikom, jer koru cink preferirano u željeznu.

Temperatura i vlažnost

Temperatura i vlaga mogu uticati i na otpornost na koroziju ugljičnog čelika. Visoke temperature mogu ubrzati brzinu korozije povećanjem brzine hemijskih reakcija. Vlažnost može pružiti potrebnu vlagu da se dogodi reakcija korozije. Stoga, u okruženju visoke temperature i visoke vlage, otpornost na koroziju čelika za ugljik treba pažljivo razmotriti.

Primjene ugljičnog čelika u korozivnim hemijskim okruženjima

Uprkos tome što je osjetljivost na koroziju, ugljični čelik i dalje se široko koristi u korozivnom hemijskom okruženju zbog niskog troška i velike čvrstoće. Međutim, potrebno je poduzeti odgovarajuće mjere kako bi se osigurala njegove dugoročne performanse.

Opća građevinska konstrukcija čelika

Opća građevinska konstrukcija čelikase obično koristi u građevinskoj industriji. Iako može biti izložen različitim okolinskim uvjetima, uključujući kišu, vlagu i zagađivače, pravilni premaz i održavanje mogu osigurati njenu izdržljivost. Na primjer, u obalnim područjima, gdje zrak sadrži visoke razine soli, upotreba pocinčanog čelika ili čelika s kamensom otpornim na koroziju može spriječiti koroziju.

Zavarena cijev od karbonskih čelika

Zavarena cijev od karbonskih čelikaširoko se koristi u prevozu tekućina, uključujući vodu, naftu i plin. U korozivnom hemijskom okruženju, poput hemijske industrije ili u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda, cijevi moraju biti zaštićene od korozije. To se može postići korištenjem premaza otpornih na koroziju, poput epoksidnih premaza ili polietilenskih prevlaka, ili korištenjem cijevi od nehrđajućeg čelika, koji imaju bolju otpornost na koroziju.

Vrući valjani blagi čelični lim

Vrući valjani blagi čelični limkoristi se u različitim aplikacijama, poput automobilskih dijelova, uređaja i izgradnje. U korozivnom okruženju, blagi čelični lim može se zaštititi slikarstvom, pocinčavanjem ili korištenjem inhibitora korozije. Na primjer, u automobilskoj industriji korištenje čeličnih limova nazvan po cinkom može poboljšati otpor korozije tijela automobila.

Zaključak

Zaključno, imanja ugljičnog čelika u korozivnom hemijskom okruženju su složene i ovise o različitim faktorima, uključujući hemijski sastav čelika, mehanizma korozije u specifičnom okruženju i mjere površine i mjere zaštite. Kao dobavljač od ugljičnog čelika razumijemo važnost pružanja visokokvalitetnih proizvoda i profesionalnih savjeta našim kupcima. Nudimo širok spektar proizvoda od karbonskih čelika, uključujućiOpća građevinska konstrukcija čelika,Zavarena cijev od karbonskih čelika, iVrući valjani blagi čelični lim, koji se mogu prilagoditi za ispunjavanje specifičnih zahtjeva različitih aplikacija.

Ako tražite pouzdan dobavljača ugljičnog čelika za svoje projekte u korozivnim hemijskim sredinama, slobodno nas kontaktirajte za više informacija i da biste razgovarali o vašim potrebama za nabavkom. Zalažemo se za pružanje najboljih proizvoda i usluga kako bismo osigurali uspjeh vaših projekata.

Reference

1. Fontana, Mg (1986). Korozijski inženjering. McGraw-Hill.
2. Uhlig, HH, & Revie, RW (1985). Korozija i kontrola korozije. John Wiley & Sons.
3. ASTM International. (2019). Standardne metode ispitivanja za ispitivanje korozije metala. ASTM G1-03 (2019) E1.