კოროზია

კოროზია — ლითონების თვითნებური განადგურება გარემოსთან ქიმიური ან ფიზიკურ-ქიმიური ურთიერთქმედების შედეგად. კოროზია ნებისმიერი მასალის განადგურებაა, იქნება ეს ლითონი თუ კერამიკა, ხე თუ პოლიმერი (მაღალმოლეკულური ნაერთი). კოროზიის მიზეზია კონსტრუქციული მასალების თერმოდინამიკური არასტაბილურობა მათთან კონტაქტირებად გარემოში მდებარე ნივთიერებებთან. მაგალითდ წყალში რკინის ჟანგბადოვანი კოროზია:

სწორედ რკინის ჰიდროქსიდია (3) ის რასაც ჟანგი ეწოდება. ყოველდღიურ ცხოვრებაში, რკინის შენადნობებისთვის უფრო ხშირად იყენებენ ტერმინს „ჟანგვა“. ნაკლებად ცნობილია პოლიმერეების კოროზიის შემთხვევები. მათ მიმართა არსებობს ცნება „დაძველება“, რომელიც ლითონებისთვის ტერმინ კოროზიის ანალოგიურია. მაგალითად, რეზინის დაძველება ჰაერში ჟანგბადთან ურთიერთქმედების გამო, ან ატმოსფერული ნალექების ზემოქმედების გამო ზოგიერთი პლასტმასის განადგურება და ბიოლოგიური კოროზია. კოროზიის, ისევე როგორც ნებისმიერი ქიმიური რეაქციის სიჩქარე დიდად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. 100 გრადუსით ტემპერატურის გაზრდამ შეიძლება რამდენიმეჯერ გაზარდოს კოროზიის სიჩქარე.

კოროზიული პროცესები განსხვავდებიან იმ გარემოთა ფართო გავრცელებით და სხვადასხვაგვარობით, რომლებშიც ისინი მიმდინარეობენ. მაგალითდ იმ აგრესიულ გარემოთა ტიპების მიხედვით, რომლებბშიც კოროზია მიმდინარეობს, კოროზია შესაძლო შემდეგნაირი ტიპების იყოს:

გაზობრივი კოროზია;
ატმოსფერული კოროზია;
კოროზია არაელექტროლიტებში;
კოროზია ელექტროლიტებში;
მიწისქვეშა კოროზია;
ბიოკოროზია;
კოროზია მოხეტიალე ძაბვათა ზემოქმედების გამო.

ექსპლუატაციის პირობათა გამკაცრებასთან ერთად (ტემპერატურის მომატება, მექანიკური წნევები, გარემოს აგრესიულობა და სხვა) არალითონურ მასალებზეც მოქმედებს გარემო, რის გამოც დაიწყო ტერმინ „კოროზიის“ ამ მასალებთან მიმართებაში გამოყენება, მაგალითად „ბეტონების და რკინაბეტონების კოროზია“, „პლასტმასებისა და რეზინის კოროზია“. ამ დროს იგულისხმება გარემოსთნ ქიმიური ან ფიზიკურ-ქიმიური ზემოქმედების შედეგად მათი განადგურება და ექსპლუატაციური თვისებების დაკარგვა. მაგრამ უნდა დავძინოთ რომ ლითონებისა და არალითონებისთვის მექანიზმები და პროცესთა კინეტიკა სხვადასხვანი იქნებიან.

ლითონების კოროზია არის ლითონების განადგურება კოროზიულ გარემოსთან ქიმიური ან ელექტროქიმიური ზემოქმედების გამო. კოროზიის პროცესისთვის უნდა გამოვიყენოთ ტერმინი „კოროზიული პროცესი“, ხოლო პროცესის შედეგისთვის — „კოროზიული განადგურება“. გალვანური აირების წარმოქმნა სარგებლით გამოიყენება ბატარეებისა და აკუმულატორების შესაქმნელად. მეორე მხრივ, ასეთი აირის წარმოქმნა იწვევს არასახეირო პროცესს, რომლის მსხვერპლიც ხდება ლითონების მთელი რიგი, — კოროზიას. კოროზიასთან გულისხმობენ ზედაპირზე, ლითონური მასალის ელექტროქიმიურ ან ქიმიურ განადგურებას. ყველაზე ხშირად კოროზიის დროს ლითონის იონების წარმოქმნასთან ერთად ლითონი მჟავდება, იონები კი მომდევნო გარდაქმნების შედეგად იძლევიან კოროზიის სხვადასხვა პროდუქტს. კოროზია შესაძლოა გამოწვეული იყოს როგორც ქიმიური ისე ელექტროქიმიური პროცესით. შესაბამისად განასხვავებენ ლითონების ქიმიურ და ელექტროქიმიურ კოროზიას.

კოროზიის ტიპები
ელექტროქიმიური კოროზია
კოროზიულ გარემოში შექმნილი გალვანური ელემენტების ზემოქმედების ქვეშ ლითონების განადგურებას ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება. იგი არ უნდა აგვერიოს ერთგვარი ლითონების კოროზიასთან, მაგალითად რკინის ჟანგვასთან, რადგან ელექტროქიმიური კოროზიის დროს ყოველთვის საჭიროა ელექტროლიტის არსებობა(კონდენსანტი, წვიმის წყალი და სხვა.), რომელსაც ეხებიან ელექტროდები ან მასალის სტრუქტურის სხვადასხვა ელემენტები, ან ორი სხვადასხვა შემხები ნივთიერება სხვადასხვა დამამჟავებელ-აღმდგენი პოტენციალებით. თუკი წყალში მარილის, მჟავათა ან მათ მსგავსთა იონებია გახსნილი, მისი ელექტროგამტარობა იზრდება და პროცესის სიჩქარე იზრდება..

წყალბადოვანი და ჟანგბადოვანი კოროზია
თუკი ხდება 3+ ის ან წყლის მოლეკულათა იონების აღდგენა, საუბრობან წყალბადოვან კოროზიაზე. იონთა აღდგენა ხდება შემდეგი სქემით:
23+ + 2− → 22 + 2
ან
22 + 2− → 2− + 2
თუკი წყალბადი არ გამოიყოფა, რაც ხშირად ხდება ნეიტრალურ ან ძლიერ ტუტე გარემოში, ხდება ჟანგბადის აღდგენა და ამ შემთხვევაში საუბრობენ ჟანგბადოვან კოროზიაზე. 2 + 22 + 4− → 4− კოროზიული ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას არა მხოლოდ ორი სხვადასხვა ლითონების შეხებისას. კოროზიული ელემენტი წარმოიქმნება ერთი ლითონის შემთხვევაშიც თუკი მაგალითად ზედაპირის სტრუქტურა არაერთგვაროვანია.

ქიმიური კოროზია
ქიმიური კოროზია არის ლითონის ზედაპირის ურთიერთქმედება კოროზიულად აქტიურ გარემოსთან, რასაც არ მოსდევს ფაზათა საზღვარზე ელექტროქიმიური პროცესების წარმოქმნა. ამ შემთხვევაში დამჟავებული ლითონის ურთიერთქმედება და კოროზიული გარემოს დამამჟავებელი კომპონენტის აღდგენა ერთ აქტში მიედინებიან.

ელექტროქიმიური კოროზიისას ლითონის ატომების იონიზაცია და კოროზიული გარემოს დამამჟავებელი კომპონენტის აღდგენა ერთ აქტში არ მიედინებიან და მათი სიჩქარეები დამოკიდებულია ლითონის ელექტროდულ პოტენციალზე (მაგალითად, რკინის ჟანგვა ზღვის წყალში).

კოროზიასთან ბრძოლა
ყოველწლიურად კოროზია მილიარდობით ზარალს იწვევს, და ამ პრობლემის გადაწყვეტა მნიშვნელოვანი ამოცანაა. კოროზიით გამოწვეულ უმთავრეს ზარალს წარმოადგენს არა თვით ლითონის დაკარგვა, როგორც ასეთის, არამედ კოროზიის შედეგად განადგურებულ ნაკეთობათა უზარმაზარი ღირებულება. სწორედ ამიტომ მისგან გამოწვეული ყოველწლიური დანაკარგები ინდუსტრიულად განვითარებულ ქვეყნებში ასე დიდია. ზარალის რაოდენობის ზუსტი განსაზღვრა შეუძლებელია მხოლოდ პირდაპირი დანაკარგების შეფასებით, რომლებსაც მიეკუთვნება განადგურებული კონსტრუქციისღირებულება, ტექნიკის შეცვლის ღირებულება, კოროზიისგან დაცვაზე მიმართული ღონისძიებების ხარჯები. უფრო მეტ ზიანს შეადგენენ ირიბი დანაკარგები. ესაა უბრალო ხელსაწყოები რომლებიც გამოიყენება კოროზირებულ ლითონების და კვანძთა დეტალების შეცვლისას, პროდუქტთა გაჟონვა, ტექნოლოგიურ პროცესთა დარღვევა.

კოროზიისგან იდეალური დაცვა 80% ით უზრუნველყოფილია ზედაპირის სწორი მომზადებით, და მხოლოდ 20% ით გამოყენებული საღებავი მასალების ხარისხით და მათი დატანის ხერხით. სუბსრატის შემდგომი დაცვის წინ ზედაპირის მომზადების ყველაზე მწარმოებლური და ეფექტური მეთოდია აბრაზიულ-ნაკადოვანი წმენდა. (მასალის ზედაპირის დამუშავება მისი ზედაპირის ქვიშით ან სხვა აბრაზიული ელემენტით დაზიანების გზით).

კოროზიისგან მიყენებული ეკონომიკური ზარალი
ლითონების კოროზიისგან მიყენებული ეკონომკური დანაკარგები უზარმაზარია. -ს უკანასკნელი მონაცემებით აშშ-ში კოროზიისგან მიყენებულმა ზარალმა და მასთან საბრძოლველად მიმართულმა დანახარჯებმა მთლიანი შიდა პროდუქტის 3,1 % ანუ 276 მილიარდი დოლარი შეადგინეს. გერმანიაში ამ დანაკარგმა მშპ-ს 2,8 % შეადგინა. სხვადასხვა ქვეყნების ექსპერტთა შეფასებებით მრეწველურად განვითარებულ ქვეყნებში ეს დანაკარგები შეადგენენ მშპ-ს 2–4 პროცენტს. ამასთან ლითონის დანაკარგები, რომლებიც მოიცავენ მმწყობრიდან გამოსული ლითონის პროდუქციებს, ნაწარმებს, ხელსაწყოებს, შეადგენენ ქვეყნის წლიური წარმოების 10–20 პროცენტს.

ნაჟანგი არის ხიდთა ავარიის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მიზეზი. რადგან ნაჟანგს უფრო მეტი მოცულობა აქვს ვიდრე რკინის თვდაპირველ მასას, მისმა გაზრდამ შესაძლოა გამოიწვიოს კონსტრუქციული დეტალების ერთმანეთთნ არათანაბრად მიჯნა. ეს გახდა 1983 წელს მდინარე მიანუსზე გამავალი ხიდის განადგურების მიზეზი, როდესაც ამწევი მექანიზმის ჭანჭიკები დაიჟანგნენ. მდინარეში ვარდნისას დაიღუპა 3 მძღოლი. კვლევებმა აჩვენა, რომ კანალიზაციის წყლებმა ხიდის საყრდებ ბოძებში შეაღწიეს. 1967 წლის 15 დეკემბერს პოინტ პლეზანტის (დასავლეთ ვირჯინია) და კანუგის (ოჰაიოს შტატი) შემაერთბელი ხიდი მოულოდნელად მდინარე ოჰაიოში ჩავარდა. ვარდნის მომენტში ხიდზე 37 ავტომობილი მოძრაობდა, რომელთაგან 31მა ხიდის ბედი იწია. 46 ადამიანი დაიღუპა, 9 კი სერიოზულად დაშავდა. ადამიანურ მსხვერპლსა და ტრამვებთან ერთად განადგურდა მთავარი სატრანსპორტო გზა დასავლეთ ვირჯინიასა და ოჰაიოს შორის. ინცინდენტის მიზეზი გახდა კოროზია.

კენზუს ხიდი პენსილვანიაში 2003 წელს ტორნადომ გაანადგურა, რაც გამოიწვია იმან, რომ ცენტრალური მთავარი ჭანჭიკები დაიჟანგნენ, რამაც შეამცირა ხიდის სტაბილურობა.