Rez na kovu: vzorec, poškození, druhy koroze
My, prodejci válcovaného kovu, čelíme této posedlosti – rzi, jako nikdo jiný. A víme jistě o škodách způsobených korozí. V tomto článku si řekneme pár slov o tomto problému, jeho projevech, rozsahu.
Škoda, škoda.
Každý viděl ty oranžově hnědé nebo nažloutlé rezavé skvrny na kovových částech. Ekonomické škody způsobené korozí kovů jsou obrovské. V USA a Německu dosahují odhadované škody korozí a náklady na její potírání přibližně 3 % HDP. Ztráty kovů, včetně selhání konstrukcí, výrobků a zařízení, přitom dosahují až 20 % celkové produkce oceli ročně. Pro Rusko nebyly přesné údaje o ztrátách korozí vypočteny.
Je jisté, že to byly zrezivělé kovové konstrukce, které způsobily zřícení několika mostů ve Spojených státech, včetně mnoha obětí. Poškození životního prostředí je také extrémně nepříjemné: únik plynu a ropy v důsledku zničení potrubí vede ke znečištění životního prostředí.
Druhy koroze a její příčiny
Než budeme mluvit o rzi na železe, podívejme se krátce na její další typy.
Ke korozi jsou náchylné nejen kovy, ale i nekovové výrobky. V tomto případě se koroze také nazývá „stárnutí“. Plasty, pryže a další látky podléhají stárnutí. Pro beton a železobeton existuje termín „únava“. Jsou zničeny nebo se zhorší jejich výkonnostní charakteristiky v důsledku chemického a fyzikálního vystavení prostředí. Slitiny kovů – měď, hliník, zinek – také korodují: při jejich korozi se na povrchu výrobku vytvoří oxidový film pevně ulpívající na povrchu, který výrazně zpomaluje další destrukci kovu (a patinu na mědi dává mu také zvláštní kouzlo). Drahé kovy jsou takové nejen pro svou krásu, oceňovanou klenotníky, ale také pro svou odolnost vůči korozi. Zlato a stříbro se stále používají k potahování zvláště citlivých elektronických kontaktů a platina se používá v kosmickém průmyslu.
Kov může v některých oblastech povrchu korodovat (lokální koroze), pokrýt celý povrch (rovnoměrná koroze) nebo zničit kov podél hranic zrn (mezikrystalická koroze). Koroze se s rostoucí teplotou znatelně zrychluje.
Druhy a vzorec rzi
Železo je náchylnější ke korozi. Z chemického hlediska je rez oxidační proces (jako spalování). Prvky vznikající oxidací v kyslíkovém prostředí se nazývají oxidy. Existují 4 hlavní typy.
1. Žlutá rez – chemický vzorec FeO(OH)H2O (oxid železnatý). Vyskytuje se ve vlhkém prostředí chudém na kyslík. Často nalezen pod vodou. V přírodě se vyskytuje ve formě minerálu wustite, přičemž je to oxid monoxid (obsahuje 1 atom kyslíku).
2. Hnědá rez – Fe2O3 (dvojitý oxid železa): roste bez vody a je vzácná.
3. Černá rez – Fe3O4 (tetravalentní oxid železa). Vzniká s nízkým obsahem kyslíku a bez vody, je proto stabilní a šíří se velmi pomalu. Tento oxid je feromagnetický (za určitých podmínek je magnetizován v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole), proto je potenciálně použitelný pro tvorbu supravodičů.
4. Červená rez – chemický vzorec Fe2O3•H2O (oxid železitý). Vyskytuje se pod vlivem kyslíku a vody, nejběžnější typ, proces probíhá rovnoměrně a ovlivňuje celý povrch. Na rozdíl od všech výše uvedených typů oxidace, které nejsou pro železo tak nebezpečné, tato tvoří ve své tloušťce hydroxid železitý, který, když se začne odlupovat, otevírá další a další vrstvy kovu k destrukci. Reakce může pokračovat, dokud není struktura zcela zničena. Používá se při tavení železa a jako barvivo v potravinářském průmyslu. V přírodě se přirozeně vyskytuje pod názvem hematid.
Několik typů koroze se může vyskytovat současně, aniž by se vzájemně zvlášť rušily.
Chemická a elektrochemická koroze
Železo rezaví, pokud obsahuje přísady a nečistoty (např. uhlík) a přichází do styku s vodou a kyslíkem. Pokud je sůl (chlorid sodný a draselný) rozpuštěna ve vodě, reakce se stává elektrochemickou a proces koroze se urychluje. Masivní používání těchto solí jak v domácích chemikáliích, tak pro boj s ledem a sněhem dělá z elektrochemické koroze velmi běžný a nebezpečný jev: ztráty ve Spojených státech z používání solí v zimě dosahují 2,5 miliardy dolarů. Při současném působení vody a kyslíku vzniká hydroxid železitý, který se na rozdíl od oxidu z kovu odlupuje a nijak ho nechrání. Reakce pokračuje buď do úplného zničení železa, nebo dokud systému nedojde voda nebo kyslík.
Elektrochemická koroze může být způsobena bludnými proudy, které vznikají při úniku části proudu z elektrického obvodu do vodných roztoků nebo do půdy a odtud do kovové konstrukce. V místech, kde bludné proudy vycházejí z kovových konstrukcí zpět do vody nebo půdy, dochází k destrukci kovu. Bludné proudy vznikají zvláště často v místech, kde se pohybuje pozemní elektrická doprava (například tramvaje a lokomotivy elektrické dráhy). Bludné proudy o síle 1A jsou schopny za pouhý rok rozpustit 9,1 kg železa, 10,7 kg zinku a 33,4 kg olova.
V druhé části článku vám řekneme, jak můžete své kovové konstrukce ochránit před touto metlou nebo ji porazit, pokud již útočí.