Korozja — mechanizm, rodzaje i ochrona metali

Korozja pochłania rocznie kilka procent produktu światowego — więcej niż wszystkie klęski żywiołowe razem. Poniżej mechanizm i sposoby ochrony.

Czym jest korozja

Korozja to stopniowe niszczenie metalu wskutek reakcji chemicznych albo elektrochemicznych z otoczeniem. Metal utlenia się, czyli oddaje elektrony, i przechodzi w związek o gorszych właściwościach mechanicznych.

Proces jest samorzutny, bo większość metali występuje w przyrodzie w postaci związków. Wytop metalu wymaga energii, a korozja to powrót do stanu, z którego metal pochodzi.

Rdzewienie żelaza

Wymaga jednoczesnej obecności tlenu i wody. Brak któregokolwiek z tych czynników zatrzymuje proces.

Dlatego żelazne przedmioty nie rdzewieją w suchym powietrzu ani w wodzie pozbawionej tlenu. Wraki na dużych głębokościach zachowują się znacznie lepiej niż te w strefie przybrzeżnej.

Rdza ma budowę porowatą i nie chroni metalu pod spodem — odpada, odsłaniając kolejną warstwę. To odróżnia żelazo od aluminium.

Dlaczego aluminium nie koroduje

Wbrew pozorom koroduje, i to szybciej niż żelazo. Powstający tlenek glinu tworzy jednak warstwę szczelną i ściśle przylegającą, która odcina metal od tlenu.

Cała różnica leży więc nie w odporności metalu, lecz w budowie produktu korozji. Ta sama zasada chroni cynk, chrom i tytan — proces zatrzymuje się sam po utworzeniu warstwy ochronnej.

Co przyspiesza korozję

• Sole — zwiększają przewodność wody, przyspieszając procesy elektrochemiczne
• Kwaśne środowisko — w tym kwaśne deszcze
• Kontakt dwóch różnych metali — powstaje ogniwo, w którym metal aktywniejszy niszczeje szybciej
• Wysoka temperatura i wilgotność

Trzeci punkt bywa zaskoczeniem: połączenie stali z miedzią przyspiesza niszczenie stali. Dlatego w instalacjach unika się bezpośredniego łączenia różnych metali albo stosuje przekładki izolujące.

Metody ochrony

• Powłoki malarskie i lakiernicze — bariera przed wodą i tlenem
• Cynkowanie — warstwa cynku chroni nawet po zarysowaniu
• Stopy odporne — stal nierdzewna z dodatkiem chromu
• Ochrona katodowa — dołączenie metalu aktywniejszego, który niszczeje zamiast chronionego

Cynkowanie działa dwojako: stanowi barierę, a gdy powłoka zostanie uszkodzona, cynk jako metal aktywniejszy koroduje pierwszy. Blacha ocynkowana jest więc chroniona także w miejscu zadrapania — inaczej niż malowana.

Ochrona protektorowa

Na tej samej zasadzie działa ochrona kadłubów statków i podziemnych rurociągów. Do konstrukcji przymocowuje się bloki cynku albo magnezu, zwane protektorami, które ulegają zniszczeniu zamiast stali.

Protektory wymienia się okresowo — są elementem zużywalnym, którego zadaniem jest zniknąć. To rozwiązanie tanie w porównaniu z kosztem naprawy kadłuba i stosowane od ponad dwustu lat.