Zagadki chemiczne // Corrode znaczy zżerać

Korozja powoduje corocznie zniszczenie ok. 1/10 produkcji wyrobów metalowych. Jej przykłady można dostrzec na każdym kroku, zwłaszcza w warunkach miejskich i przemysłowych. Aby skutecznie walczyć z korozją należy dobrze znać jej rodzaje i mechanizm powstawania. Poniższe pytania pozwolą Czytelnikowi sprawdzić, jak jest przygotowany do walki z tym groźnym przeciwnikiem.

Zagadki:

1. Który metal będzie pełnił ochronną funkcję dla stalowego rurociągu w tzw. ochronie protektorowej: cynk czy miedź?

Rys. 1 Rurociąg ciepłowniczy w Kłodzku

2. Dlaczego posypywanie ulic solą sprzyja korozji pojazdów? Jaki to rodzaj korozji?

Rys. 2 Pracownicy fizyczni rozsypują sól na ulicach

3. Dlaczego stal walcowana na gorąco ulega korozji? Jakiej?

4. Usunięcie jakiego składnika z naszego środowiska pozwoliłoby na całkowite wyeliminowanie korozji elektrochemicznej?

5. Jaka, z punktu widzenia ochrony przed korozją, jest różnica między cynkowaniem blachy stalowej a pokrywaniem jej farbą lub lakierem?

6. Dlaczego niektóre ostrza ulegają korozji, inne są zaś nierdzewne.

Odpowiedzi:

Ad.1

Cynk - a to dlatego, że jest metalem mniej szlachetnym od żelaza i stoi przed nim w szeregu napięciowym. Tworzy ze stalowym prętem ogniwo i jako anoda to on będzie przede wszystkim ulegać niszczeniu, chroniąc w ten sposób rurociąg. Taka ochrona elektrochemiczna jest rozpowszechniona gdzie urządzenia lub środki transportu stykają się z wilgotnym, agresywnym otoczeniem. Obrazowo nazywa się taki cynkowy lub magnezowy pręt bądź blachę w języku niemieckim: Opferanode, czyli "anodą przeznaczoną na ofiarę" (das Opfer - ofiara).

Szereg napięciowy inaczej szereg elektrochemiczny (największą aktywność) mają metale alkaliczne. Metale szlachetne (mało aktywne) mają najwyższe wartości potencjału normalnego.

Rys. 1.1 Śruba napędowa

Ad.2

Woda pochodząca z topniejącego śniegu jest zbliżona do wody destylowanej czyli takiej o bardzo niewielkim przewodnictwie elektrycznym. Jeśli rozpuści się w niej sól, którą niestety posypuje się jeszcze dość często ulice, powstaje elektrolit - w omawianym przykładzie jest to roztwór wodny jonów soli, mogący dobrze przewodzić prąd. Na powierzchni metalowych przedmiotów np. części samochodów w zetknięciu z takim elektrolitem tworzą się mikroogniwa. Powierzchnia metalu ulega zniszczeniu, nie jest bowiem jednorodna a obecność różnych domieszek i zanieczyszczeń może przyśpieszać rozkład.

Rys. 2.1 Niejednorodna powierzchnia zardzewiałego żelaza

Ad.3

W podwyższonej temperaturze reakcje chemiczne przebiegają szybciej, toteż stal walcowana na gorąco utlenia się. Pogarsza to jej właściwości chociażby w porównaniu ze stalą walcowaną na zimno (dużo bardziej energiochłonny proces). Z tym niekorzystnym przejawem korozji chemicznej walczy się np. walcując stal w atmosferze gazu obojętnego - azotu.

Rys. 3 Rolowanie stali na gorąco; rolki stali

Ad.4

Składnikiem tym jest woda. Rozpuszczone w niej kwasy, zasady i sole są czynnikami powodującymi korozję elektrochemiczną.

Rys. 4 Naznaczony rdzą dziób statku

Ad.5

Oba sposoby pokrywania chronią powierzchnię blachy stalowej, oddzielając ją od wpływu środowiska. O ile jednak farba lub lakier chronią tylko mechanicznie (jeśli powierzchnia blachy nie została dobrze oczyszczona korozja może postępować nadal pod warstwą ochronną) o tyle pokrycie cynkiem jest całkiem pewnym zabezpieczeniem. Jeśli więc korozja zaatakuje tak pokrytą blachę, ofiarą padnie cynkowe pokrycie a nie przedmiot stalowy czy żeliwny.

Rys. 5 Pomalowana powierzchnia ogarnięta korozją; platerowana

Ad.6

Ostrza, które łatwo ulegają korozji, zrobiono ze zwyczajnej stali, tzw. stali węglowej, zawierającej 0,35- 1,3% węgla. Do produkcji noży nie ulegających korozji stosuje się stale nierdzewne, o mniejszej zawartości węgla (0,15- 0,35%), lecz o dużej zawartości chromu. Stali chromowanej, mimo wysokiej ceny, powinno się używać do konstrukcji mostów. Można dzięki temu uniknąć kosztowej i pracochłonnej konserwacji, którą trzeba powtarzać co kilka lat.

Rys. 6 Zardzewiałe ostrze żyletki; noże wykonane ze stali nierdzewnej; rdzewiejący most