korrosion Flashcards
Vilka villkor finns det för korrosion
Jon-ledning <-> elektrolyt, vanligen vattenlösningar
(joner finns endast i elektrolyt)
Elektron-ledning mellan anod och katod i metallen
(e - finns endast i metallen)
Anodpotential < katodpotential för reaktionerna
Oxidationsmedel som kan förbrukas, t.ex. H+ eller O2
Förklara anod och katodreaktionen
Anodreaktionen (oxidation): sker på anodsidan där metallen förlorar elektroner
Katodreaktionen (reduktion): sker på katodsidan som tar upp dessa elektroner oftast syreatomer som tar upp.
korngränskorrosion
Vid uppvärmning av rostfritt stål kan det bildas kromkarbider i
korngränserna. Krom diffunderar relativt långsamt eftersom det är en stor atom. Därför
kommer en smal zon längs korngränserna att få en sänkt kolhalt så att materialet inte kan
passiveras där och korrosionen följer korngränserna in i materialet. Korn som omges av
oxid kommer sedan att lossna.
Hur kan man undvika korngränskorrosion
Man kan dels ha en riktigt låg kolhalt (<0,02%) och dels legera med små halter av Nb
och/eller Ti så att de bildas karbider av dessa ämnen istället.
vilka legeringselement behöver ingå i rostfritt stål för att de skall klara korrosion i havsvatten?
Allt rostfritt stål innehåller minst 10-12% Cr. En tillsats av Ni ger bättre
korrosionsegenskaper, 5-20% beroende på kvalitet. Med några procent Mo i materialet
blir ökar motståndet mot kloridjoner vilket är nödvändigt i havsvatten.
galvanisk korrosion
galvanisk korrosion med
katodreaktion på schackeln och anodreaktion på länken. Var för sig har passiverat rostfritt
stål högre korrosionspotential än vanligt stål eller zink.
Även om jonledningsförmågan i saltvatten är relativt bra så blir den galvaniska effekten
störst nära schackeln och längre bort blir det mest allmänkorrosion av kedjan. Schackeln
har också en relativt liten yta så den kan inte ge någon snabb korrosion av en stor detalj
som en hel kedja.
Den galvaniska effekten kan också göra att Zn-skiktet försvinner snabbast på länken
närmast schackeln
Det finns två sätt att förzinka stål, galvanisering eller varmförzinkning.
Vilken skulle du rekommendera och varför?
Varmförzinkning kan ge väsentligt tjockare Zn-skikt vilket ger skiktet en längre livslängd
och skulle därför rekommenderas.
Förklara utförligt hur katodreaktionens utbytesströmtäthet påverkar korrosionspotentialen och
korrosionsströmtätheten vid galvanisk korrosion
Bilden till höger visar ett
polarisationsdiagram för en metall, Me,
som korroderar i under reduktion av X+ .
Det är alltså galvanisk korrosion av Me
mot två andra metaller där
katodreaktionen är snabbare på B än på A,
dvs i o(kat på B) > i o(kat på A)
.
De röda linjerna gäller när katod-
reaktionen sker på A och de svarta på B.
Som framgår av diagrammet ökar i korr
med i o för katodreaktionen. Även Φkorr
ökar men det brukar ha mindre betydelse
om man ska bestämma vilken sida som bör målas vilken tar man för att undvika galvanisk korrosion
Bättre att måla katodytan så att om det blir skador i förege får man en liten katodyta och en stor anodyta som knappt påverkar korrosionen
hur skyddar en krom-nikel legering
Krom-nickelskiktet passiveras och kommer då att ha en högre korrosionspotential än Fe.
Skiktet ger därmed ett anodiskt skydd med ett katodiskt skikt. Så länge skiktet är intakt
kommer varken skiktet eller stången att korrodera aktivt. Om det blir skador i skiktet
kommer däremot Fe att bli anod och korrodera med en från början liten anodyta som ger
ett relativt snabbt angrepp. Samtidigt är elektrolyten en tunn hinna fukt på ytan med
begränsad jonledningsförmåga så den effektiva katodytan blir inte alltför stor.
För att en metall skall korrodera i en miljö måste ett antal villkor vara uppfyllda. Vissa
”saker” måste finnas och vissa mekanismer måste kunna äga rum. Vilka är de villkor som
måste vara uppfyllda för att korrosion skall kunna ske?
Villkor för korrosion:
Katodreaktion med högre jämviktspotential än anoden
Det som förbrukas i katodreaktionen skall finnas i lösningen
Tillgång till elektrolyt med jonledningsförmåga mellan anod- och katodytor
Elledning i metall mellan anod- och katodytor (2 p)
För att analysera och beskriva korrosion använder man sig av olika potentialer.
* Beskriv de tre begreppen korrosions-, jämvikts- och standardpotential.
* Under vilka förutsättningar gäller respektive potential och hur använder man den för
att bedöma risken för korrosion?
Standardpotential gäller för delreaktion i standardtillståndet när alla koncentrationer och
halter är 1. Används för att beräkna jämviktspotentialer.
Jämviktspotentialer gäller för en delreaktion i en viss miljö med hänsyn till aktuella
koncentrationer. Används för att bedöma om metallen kan korrodera i miljön.
Korrosionspotentialen gäller för en metall som korroderar i en miljö och ligger någonstans
mellan jämviktspotentialerna för anod- och katodreaktionen. Används när man skall
bedöma risken för galvanisk korrosion mellan två metaller i som kopplas samman i miljön.
Ge två exempel på korrosionsmekanismer som typiskt drabbar passiverbara material som
precis är på gränsen till att kunna passiveras. Beskriv kort hur de yttrar sig
Ett material som precis passiveras blir känsligt för spaltkorrosion eftersom en liten
uppbromsning av katodreaktionen i spalten kan leda till det fenomenet. Katodreaktionen
fortsätter utanför spalten och anodreaktionen inne i spalten på en jämförelsevis liten yta.
Om katodreaktionen är på gränsen till att passivera materialet skulle gropfrätning kunna
uppstå på liknande sätt om katodreaktionen bromsas t.ex. på en del av en större
konstruktion där man har sämre omrörning i elektrolyten.
Spänningskorrosion drabbar vissa material i vissa miljöer där materialet kan förlora sin
passivering. Kombinationen miljö-material-dragbelastning leder till en spricka som växer
med tiden.
Rostfria stål är en stor materialgrupp med många olika typer av legeringar.
Vad kan du säga om austenitiska rostfria stål?
Varför kallas de austenitiska?
Vad har de för typisk sammansättning och mekaniska egenskaper?
Austenitiska rostfria stål har en austenitisk struktur vid alla temperaturer. Det får de
främst av att legeras med Ni som stabiliserar FCC-strukturen. Typiskt behövs minst 8 %
Ni för att materialet skall bli austenitiskt.De kan även vara legerade med Mo för bättre
motstånd mot syror och salter samt med Nb/Ti för att motverka korngränskorrosion.
Austenitiska rostfria ståls mekaniska egenskaper kännetecknas framför allt av en hög
duktilitet.
Spääningskorrosion
Spänningskorrosion drabbar material i vissa miljöer där konstant last och miljö samverkar.
Drabbar speciellt material på gränsen till att passiveras. Brottytorna ser ut som sprödbrott
Ge två motiverade förslag på vad man
kan göra för att undvika spänningskorrosion i rostfritt stål i den miljön?
Här skall miljön vara oförändrad så man kan ändra last eller material.
Om man vill dra åt med en viss kraft kan man öka dimensionerna för att minska
dragspänningen.
Man kan byta till ett rostfritt stål som klarar spänningskorrosion bättre. Den givna Ni-
halten är bland de mest känsliga så högre eller lägre Ni-halter blir mindre känsligt.
Duplexa rostfria stål är speciellt bra när last och kombineras med en korrosiv miljö.
Beskriv varför galvanisk reaktion kan ske som: Ett koncentrerat angrepp nära skarven mellan de två metallerna
Jonledningen i lösningen har stor inverkan på angreppets utbredning. Om jonledningen är
låg som t.ex. i sötvatten blir angreppet mer koncentrerat nära skarven. Likaså om
elektrolyten är en tunn fuktfilm t.ex. utomhus kommer jonerna bara att ledas effektivt på
ett relativt kort avstånd.
Beskriv varför galvanisk reaktion kan ske som: Ett snabbt angrepp på en stor yta
Om angreppet skall vara snabbt på en stor yta behöver det dels finnas en relativt stor
potentialskillnad och dels en bra jonledning i miljön. Bägge metallerna behöver vara
nedsänkta i en vätska som t.ex. en syra eller en saltlösning.
Beskriv varför galvanisk reaktion kan ske som: Ett försumbart angrepp trots att katodytan är stor
Om utbytesströmtätheten är låg på katoden kommer angreppet att bli långsamt även om
katodytan är stor.
Förklara
begreppet utbytesströmtäthet, vad det beskriver och när det gäller!
Utbytesströmtätheten anger hur snabb en delreaktion är när den är i jämvikt vid
jämviktspotentialen, dvs. reaktionen går åt bägge håll med samma hastighet utan
nettoförändring. Figuren visar hastigheten för H2 2H+ + 2 e-
på olika metallers ytor