קורוזיה: מנגנונים וסוגים – מבחן מתכת רת״א

מה זו קורוזיה

הרס של מתכת בתגובה כימית או אלקטרוכימית עם הסביבה. המתכת חוזרת למצב היציב שלה – תחמוצת או מלח.

קורוזיה אלקטרוכימית

הסוג העיקרי. נדרשים ארבעה תנאים – כמו סוללה:

אנודה – המתכת שמתאכלת (מאבדת אלקטרונים).
קתודה – המתכת שמקבלת אלקטרונים.
אלקטרוליט – נוזל מוליך: מים, לחות, מלח.
מסלול חשמלי בין האנודה לקתודה.

אם מסירים אחד מהם – הקורוזיה נעצרת. לרוב מסירים את האלקטרוליט – בצבע, באטם ובשמירה על יובש.

קורוזיה כימית

תגובה ישירה עם חומר – חומצה, אדים, אלקטרוליט מצבר שנשפך.

הטור הגלווני

מתכות מסודרות לפי הנטייה שלהן לאבד אלקטרונים. המתכת האנודית יותר תתאכל כשהיא במגע עם מתכת קתודית יותר.

אנודי יותר (מתאכל)
מגנזיום
אבץ
קדמיום
אלומיניום (טהור, ואחר כך סגסוגות)
פלדה, ברזל
עופרת, בדיל
פליז, נחושת, ברונזה
ניקל, מונל
פלדת אל-חלד (פסיבית)
טיטניום
כסף, זהב, פלטינה, גרפיט (פחמן)
	קתודי יותר (מוגן)

כלל השטחים

אנודה קטנה וקתודה גדולה – הכי גרוע. הקורוזיה מתרכזת בשטח קטן ומתקדמת מהר. דוגמה: מסמרת אלומיניום בלוח פלדה.
אנודה גדולה וקתודה קטנה – הקורוזיה מתפזרת ואיטית.

קבוצות מתכות לבידוד (לפי MIL-STD-889 ו-AC 43.13-1B)

קבוצה	מתכות
I	מגנזיום וסגסוגותיו
II	קדמיום, אבץ, אלומיניום וסגסוגותיו
III	ברזל, עופרת, בדיל וסגסוגותיהם (חוץ מאל-חלד)
IV	פלדת אל-חלד, טיטניום, כרום, ניקל, נחושת, כסף, זהב, פלטינה, גרפיט

מתכות מאותה קבוצה – כמעט בלי קורוזיה גלוונית. מקבוצות שונות – צריך בידוד: צבע, סרט, אטם, דסקיות מבודדות.

סוגי קורוזיה

סוג	תיאור	איפה
משטחית (Uniform / Surface)	התאכלות אחידה – משטח עמום, אבקה	כל מקום חשוף
נקרים (Pitting)	חורים קטנים ועמוקים – אבקה לבנה או אפורה. מסוכנת – עמוקה יותר ממה שנראה	אלומיניום, מגנזיום, אל-חלד
בין-גרגרית (Intergranular)	התקפה לאורך גבולות הגרגרים. כמעט בלתי נראית מבחוץ	טיפול תרמי לקוי – קירור איטי
התקלפות (Exfoliation)	צורה חמורה של בין-גרגרית – שכבות מתקלפות ומתנפחות כמו דפים	חומרים מגולגלים ומשוחלים, סביב מחברים
גלוונית / מתכות שונות (Galvanic / Dissimilar metal)	התאכלות של המתכת האנודית במגע	חיבורים בין מתכות שונות
תא ריכוז (Concentration cell / Crevice)	הבדל בריכוז חמצן או יונים – מתחת לאטמים, לדסקיות, לכתמים	חריצים, חפיפות
חוטית (Filiform)	קווים דקים מתפתלים מתחת לצבע	מתחת לפוליאוריטן, הכנה לקויה
מאמץ (Stress corrosion cracking)	סדקים במתכת תחת מאמץ מתיחה קבוע בסביבה קורוזיבית	חלקים בהתאמה הדוקה (Press fit), חלקי כני נסע, מחברים מהודקים מדי
שפשוף (Fretting)	תנועה זעירה בין חלקים מהודקים – אבקה שחורה (באלומיניום) או אדומה-חומה (״קקאו״) בפלדה	מסבים, חיבורים בהתאמה הדוקה, מסמרות מעשנות
מיקרוביולוגית	חיידקים ופטריות בממשק מים-דלק	מיכלי דלק סילון

תא ריכוז – פירוט

סוג	מנגנון
תא ריכוז יונים (Metal ion)	ריכוז יונים גבוה – קתודה; נמוך – אנודה
תא ריכוז חמצן (Oxygen / Active-passive)	אזור עם מעט חמצן (מתחת לאטם, בחריץ) הוא האנודה – הוא מתאכל

מראה הקורוזיה לפי מתכת

מתכת	מראה
אלומיניום	אבקה לבנה או אפורה, נקרים
מגנזיום	אבקה לבנה ונקבובית, תפיחה. מתקדמת מהר מאוד
פלדה	חלודה אדמדמה-חומה
נחושת ופליז	ירוק-כחלחל
פלדה מצופה קדמיום	הציפוי ״מתאכל״ – אבקה לבנה; לא מסירים את הקדמיום אם הפלדה מתחת לא נפגעה
טיטניום	עמיד מאוד; כמעט לא

גורמים שמגבירים קורוזיה

אקלים – חום ולחות, אוויר ימי (מלח).
זיהום תעשייתי.
מים כלואים – ניקוז סתום.
חומרים שנשפכו – אלקטרוליט מצבר, נוזלי שירותים, מזון ומשקאות.
פגיעה בצבע – שריטות, שחיקה.
מגע בין מתכות שונות.
טיפול תרמי לקוי.
מיקרואורגניזמים.

אזורים בסיכון

מטבח ושירותים – מים, מזון, שתן. מתחת לרצפה.
תאי מצברים ופתחי האוורור שלהם.
תאי גלגלים – מים, בוץ, מלח, לכלוך מהמסלול.
אזורי פליטה – משקעי פליטה קורוזיביים.
שפות ההתקפה, פתחי כניסה למנוע – שחיקה מחול ומגשם.
חלק תחתון של הגוף (Bilge) – מים ונוזלים מצטברים.
מחסות ציר (Piano hinges) – מתכות שונות ולחות.
חיבורי כבלי בקרה – חוטי פלדה בתאים לחים.
חללי כנף ומשטחים – בהחלפת אטמים ופתחי ניקוז סתומים.
חפיפות במבנה (Faying surfaces).
מנועים בוכנה בעמידה ממושכת.

נקודות למבחן

ארבעה תנאים: אנודה, קתודה, אלקטרוליט, מסלול.
המתכת האנודית מתאכלת; מגנזיום הכי אנודי.
אנודה קטנה וקתודה גדולה – הכי גרוע.
התקלפות – בחומר מגולגל ומשוחל.
חוטית – מתחת לצבע.
תא ריכוז חמצן – האזור עם פחות חמצן מתאכל.
שפשוף – אבקה שחורה באלומיניום.
סדקי מאמץ – מאמץ מתיחה קבוע.