Ssylka

Новый механизм коррозии

Ученые выявили новый механизм коррозии с использованием расплавленной соли, которая может прорвать металлический контейнер. Это открытие представляет особый интерес, поскольку расплавленная соль является теплоносителем, который может быть использован в ядерных реакторах нового поколения и термоядерной энергетике. Исследовательская группа под руководством профессора Дэвида Сакси из Австралийского национального университета обнаружила мельчайшие соединенные проходы, соединяющие две стороны твердого контейнера, с помощью электронной томографии – метода трехмерной визуализации. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

Новый механизм коррозии

Коррозия является серьезной проблемой в ядерной промышленности, поскольку она может поставить под угрозу безопасность и долговечность оборудования. Использование расплавленной соли в качестве теплоносителя имеет много преимуществ перед традиционными теплоносителями, такими как вода, включая более высокую температуру кипения и более низкие требования к давлению. Однако она также обладает высокой коррозионной активностью и может представлять значительную опасность при попадании в металлический контейнер.

Новый механизм коррозии

Исследовательская группа изучила, как расплавленная соль разъедает металл, и разработала новые инструменты и подходы к анализу. Команда выдвинула гипотезу, что образование червоточин связано с исключительной концентрацией вакансий в материале. Затем они объединили 4D сканирующую просвечивающую электронную микроскопию с теоретическими расчетами для идентификации вакансий в материале. Полученное разрешение в 10 000 раз превышает обычные методы обнаружения.

Новый механизм коррозии

Они обнаружили, что расплавленная соль избирательно удаляет атомы из материала во время коррозии, образуя одномерные червоточины вдоль двухмерных дефектов, называемых границами зерен, в металле. Это первый случай, когда такие червоточины наблюдались при коррозии металла. Команда также обнаружила, что размер и форма червоточин зависят от размера и ориентации зерен металла.

Новый механизм коррозии

Теперь, когда исследователи лучше понимают, как расплавленная соль проходит через конкретные металлы, они надеются применить эту физику для лучшего прогнозирования разрушения материалов и разработки более устойчивых материалов. Это может привести к разработке новых материалов, более устойчивых к коррозии расплавленной соли, и продлить срок службы ядерных реакторов и другого оборудования, использующего этот теплоноситель.

Новый механизм коррозии

Использование расплавленной соли в качестве теплоносителя становится все более популярным в ядерной промышленности благодаря ее многочисленным преимуществам. Помимо более высокой температуры кипения и более низких требований к давлению, она также более эффективно передает тепло, чем традиционные теплоносители. Это делает его привлекательным вариантом для ядерных реакторов нового поколения и термоядерной энергетики.

Однако коррозионная природа расплавленной соли представляет собой серьезную проблему. Она может разъедать металлические контейнеры, потенциально вызывая пробоины и выброс радиоактивных материалов. Именно поэтому понимание того, как расплавленная соль разъедает металл, имеет решающее значение для безопасного и эффективного использования этого теплоносителя.

Новый механизм коррозии

Исследование, проведенное профессором Дэвидом Сакси и его командой, является значительным шагом вперед в этой области. Определив механизм коррозии с использованием расплавленной соли, они предоставили ценную информацию о том, как разрабатывать более стойкие материалы. Использование передовых методов визуализации и теоретических расчетов позволило команде наблюдать образование червоточин в беспрецедентных деталях, что открывает путь для дальнейших исследований в этой области.

Новый механизм коррозии

Одним из потенциальных применений этого исследования является разработка более устойчивых материалов для использования в ядерных реакторах нового поколения и термоядерной энергии. Благодаря разработке материалов, менее подверженных коррозии расплавленной соли, срок службы этих реакторов может быть продлен, что позволит снизить затраты и повысить безопасность.

Новый механизм коррозии

Исследование, проведенное профессором Дэвидом Сакси и его командой, позволило получить ценные сведения о механизме коррозии с использованием расплавленной соли. Определив образование червоточин вдоль границ зерен в металле, команда пролила свет на конкретный механизм коррозии расплавленной соли. Это исследование открывает путь к разработке более стойких материалов для использования в ядерной промышленности, повышая безопасность и продлевая срок службы оборудования, в котором используется охлаждающая жидкость из расплавленной соли.

Коррозия металла. Химия – Просто play thumbnailUrl Новый механизм коррозии
В этом видео мы рассмотрим причины коррозии и как удалять ржавчину. VKontakte: FaceBook: Twitter: И⃰: Группа Суровых технарей здесь: Поддержать проект: Сбербанк: 4276 1600 1575 8502 Yandex Money: 41001718480558 QiWi: 79826035997 PayPal:…Новый механизм коррозии - 3968778
PT6M
True
2023-02-28T22:14:03+03:00
embedUrl


Коррозия простым языком play thumbnailUrl Новый механизм коррозии
Что такое коррозия понятным языком и доступными формулировками. Все мы знаем, что обычно, когда речь идёт про коррозию металла, это самая обычная ржавчина. Но стоит заглянуть в этот "секретный мир" поглубже, и возникает масса вопросов. Почему ржавчина…Новый механизм коррозии - 3968778
PT11M
True
2023-02-28T22:14:03+03:00
embedUrl


Почему возникает коррозия автомобильного кузова. Коррозия и ржавчина. Скорость коррозии. play thumbnailUrl Новый механизм коррозии
Разница между коррозией и ржавчиной. Влияние окружающей среды на процесс коррозии. Сезон года и скорость коррозии. Коррозионная стойкость автомобиля. Как конструкционные особенности и технология производства авто способствуют появлению…Новый механизм коррозии - 3968778
PT6M
True
2023-02-28T22:14:03+03:00
embedUrl


6 способов защиты от коррозии play thumbnailUrl Новый механизм коррозии
Статья на эту тему на нашем Zen: Советую почитать про полимерные покрытия Рассматриваем стандартные методы защиты от коррозии. Обзорный информационный видеоматериал. Некоторые из методов защиты, например лкп, можно применить на практике. Другие…Новый механизм коррозии - 3968778
PT13M
True
2023-02-28T22:14:03+03:00
embedUrl

Похожее


Марилена

Особенности защиты декоративной ржавчины


Проблема сохранения декоративной ржавчины актуальна при создании предметов интерьера и арт-объектов. Стандартные методы вроде льняного масла или полиуретана часто оказываются неэффективными – покрытие остается липким или продолжает окисляться под защитным слоем.

Оптимальным решением является использование средства Penetrol:


Защита металла от коррозии: руководство по сохранению и реставрации

  • Проникает глубоко в структуру металла
  • Останавливает процесс коррозии
  • Сохраняет естественный вид ржавчины
  • Создает прочное защитное покрытие

Технология нанесения Penetrol


  • Очистите поверхность от загрязнений мягкой щеткой и водой
  • При необходимости обезжирьте растворителем
  • Нанесите Penetrol кистью равномерным слоем
  • После высыхания покройте матовым полиуретановым лаком для дополнительной защиты

Натуральное окрашивание дубильными чернильными орешками



Защита металла от коррозии: руководство по сохранению и реставрации

Чернильные орешки – это наросты на дубовых листьях, богатые природными дубильными веществами. Они позволяют получить стойкое окрашивание тканей в оттенки от шампанского до золотисто-коричневого.

Подготовка и хранение сырья


  • Храните орешки в герметичных стеклянных или пластиковых контейнерах
  • Измельчите до размера четвертинок молотком или кофемолкой
  • Используйте сначала более старые запасы
  • Регулярно проверяйте на наличие плесени

Методы экстракции красителя



Защита металла от коррозии: руководство по сохранению и реставрации

Холодное вымачивание:
  • Замочите измельченные орешки на 2-4 дня
  • Ежедневно помешивайте
  • Готовый раствор имеет золотисто-коричневый цвет
  • Используйте 20-30% от веса ткани

Горячая экстракция:
  • Нагрейте воду до 60°C
  • Настаивайте 2-4 часа под крышкой
  • Используйте 50-80% от веса ткани для окрашивания
  • Поддерживайте температуру 82-93°C при окрашивании

Уход за чугунной посудой


Чугунная посуда требует особого ухода для предотвращения ржавчины и сохранения защитного слоя.

Защита от ржавчины


  • Тщательно просушивайте после мытья
  • Наносите тонкий слой масла
  • Избегайте длительного контакта с кислотными продуктами
  • Регулярно используйте для поддержания защитного слоя

Удаление ржавчины


Легкая коррозия:
  • Очистите крупной солью с водой
  • Просушите и заново прокалите с маслом


Защита металла от коррозии: руководство по сохранению и реставрации

Сильная коррозия:
  • Используйте металлическую мочалку
  • Замочите в растворе уксуса (не более 8 часов)
  • Очистите содой с моющим средством
  • Прокалите в режиме самоочистки духовки

Восстановление защитного слоя


  • Разогрейте духовку до 218°C
  • Нанесите тонкий слой масла
  • Выдержите 10 минут
  • Удалите излишки масла
  • Прокаливайте час в перевернутом положении
  • Остудите в духовке
  • При необходимости повторите

Хранение чугунной посуды



Защита металла от коррозии: руководство по сохранению и реставрации

Для защиты от пыли и шерсти животных:

  • Храните перевернутой или закрытой хлопковыми чехлами
  • Используйте бумажные пакеты или пластиковые крышки
  • Размещайте прокладки между предметами
  • Добавляйте пакетики с силикагелем
  • Храните в духовке или подвешивайте к стене

Марилена
Основная причина разрушения уличных металлических столбов — это вода. Стекая по конструкции, она скапливается в самом уязвимом месте: у основания. Неважно, где именно находится эта точка — на стыке с бетонным фундаментом или в месте входа столба в грунт — именно здесь начинается губительный процесс. Грунт и бетон, особенно если его верхняя часть находится ниже уровня земли, действуют как губка, удерживая влагу в постоянном контакте с металлом и многократно ускоряя коррозию. В результате именно основание столба становится точкой его будущего излома.


Анатомия коррозии: почему металл сдается у основания

Внутренний враг и эффект «оксидного домкрата»


Опасность подстерегает не только снаружи. Полые столбы, не имеющие защитных колпаков или дренажных отверстий, накапливают дождевую воду внутри. Ржавчина начинает разъедать металл изнутри, и этот процесс совершенно незаметен до момента, когда конструкция внезапно и катастрофически разрушается. При этом коррозия сопровождается явлением, известным как «оксидный домкрат». Дело в том, что оксид железа (ржавчина) имеет значительно больший объем, чем исходная сталь. Разрастаясь, ржавчина буквально распирает металл изнутри, вызывая вздутие, деформацию и разрывы. Этот же принцип заставляет трескаться бетон, когда внутри него ржавеет арматура. В условиях, когда ржавчина не подвергается эрозии, она может формировать слоистую, чешуйчатую структуру, которая лишь маскирует полную потерю прочности.

Яркий пример — случай с баскетбольным столбом в Чикаго. Стойка размером 10x10 см, простоявшая около 30 лет, сломалась у самого основания во время сильного ветра. Изначально очень тонкие стенки столба (около 2,5 мм) были практически полностью съедены ржавчиной. Предыдущий владелец заполнил всю полость столба бетоном, что, вероятно, и продлило его жизнь — полая труба проржавела бы насквозь гораздо раньше. Однако это решение имело и обратную сторону. Щит сработал как парус, создав колоссальную изгибающую нагрузку. Когда ослабленная сталь не выдержала, все напряжение перешло на незаармированный бетон. Бетон отлично работает на сжатие, но его прочность на растяжение крайне мала (примерно 10% от прочности на сжатие). В результате он треснул. Анализ излома показал, что трещина началась именно с наветренной, растянутой стороны, подтверждая механизм разрушения. Тяжелый, почти 90-килограммовый столб рухнул, наглядно продемонстрировав последствия скрытой коррозии.

Диагностика и скрытые риски


Иногда повреждения можно определить на ранней стадии. Если вы заметили вздутие на металлическом столбе перил, проведите простой тест: простучите деформированную область металлическим инструментом. Если звук звонкий, скорее всего, сталь под краской цела, а вздутие могло быть вызвано замерзанием попавшей внутрь воды (ледяной домкрат), которая разорвала краску, после чего образовалась поверхностная ржавчина. Если же звук глухой и вязкий, это верный признак тотальной сквозной коррозии. Такой столб представляет серьезную угрозу безопасности и требует немедленного вмешательства. При этом стоит помнить, что даже при повреждении одного столба общая конструкция перил, особенно со сварным верхним поручнем, может сохранять значительную остаточную прочность за счет перераспределения нагрузки.

Проблемы усугубляются ошибками монтажа. В Южной Флориде владелец столкнулся с ремонтом забора, установленного в 1992 году. Двенадцать его столбов проржавели у основания. Причиной стала фатальная ошибка: бетонные фундаменты столбов были залиты на 5-7 см ниже уровня земли. Эта «ванна» постоянно собирала воду от обильных дождей и уличных подтоплений. За 27 лет металл был уничтожен. Ситуация осложнялась тем, что замена забора была невозможна из-за местных строительных норм и правил. Существующее ограждение находилось в 20 см от границы участка, тогда как новые правила требовали отступа в 1 метр, что было нереализуемо из-за растущих деревьев. Ремонт остался единственным выходом.

Стратегии ремонта: от косметики до полной замены


Выбор метода ремонта зависит от степени повреждения и желаемого результата. Варианты варьируются от простых косметических мер до сложных сварочных работ.


Анатомия коррозии: почему металл сдается у основания

Косметическое восстановление и локальные заплатки


Если повреждение не является структурным, а носит лишь поверхностный характер, можно ограничиться зачисткой. Пораженный участок обрабатывается шлифовальной машиной («болгаркой») до чистого металла, затем грунтуется и окрашивается качественной краской по металлу. Это улучшит внешний вид, но не решит проблему, если коррозия уже затронула прочность конструкции.

Более надежный способ — установка заплаток. На поврежденный участок накладываются стальные пластины. Предпочтительным методом их крепления является сварка. В качестве альтернативы можно использовать эпоксидные составы, однако такое соединение может со временем разрушиться из-за разницы в коэффициентах теплового расширения стали и клея.

Радикальные методы: сварка и гильзование


При серьезных повреждениях основания не обойтись без капитального вмешательства. Один из самых надежных методов — частичная замена. Ржавый фрагмент столба полностью вырезается, а на его место вваривается новый кусок трубы соответствующего сечения. Сварочные швы зачищаются заподлицо для аккуратного внешнего вида.

Для полых столбов существует эффективный метод внутреннего гильзования. Сверху срезается заглушка, полость столба очищается от мусора и ржавчины (можно использовать сжатый воздух), после чего внутрь старого столба забивается новая стальная труба меньшего диаметра, но с толстыми стенками. Гильза должна уйти глубоко в землю (минимум на 40-50 см) и выступать вверх, перекрывая поврежденный участок. Затем новая гильза приваривается к остаткам старого столба.

На рынке существуют готовые ремонтные комплекты, которые позволяют обойтись без сварки. Это различные ремонтные башмаки и внутренние втулки. Башмаки надеваются снаружи на остаток столба, а втулки вставляются внутрь. Они крепятся к бетону анкерными болтами, а к самому столбу — болтами или вытяжными заклепками. Часто для надежности полость столба перед установкой такого ремкомплекта заполняют специальным связующим составом, например, гидравлическим цементом. Чтобы скрыть место ремонта, используются декоративные пластиковые накладки-юбки.

Если столб заполнен бетоном, его можно попытаться укрепить. Для этого мусор и рыхлая ржавчина утрамбовываются, а полость заливается жидкой смесью на основе цемента (например, анкерным или гидравлическим). Это добавит конструкции жесткости и остановит вытекание ржавой воды.

Самый трудоемкий, но и самый долговечный метод — полная замена столба. Старый столб срезается, его бетонный фундамент выкапывается или разбивается. Затем устанавливается новый столб, который бетонируется в свежий фундамент. Крайне важно, чтобы верхняя часть нового бетонного основания была на несколько сантиметров выше уровня грунта и имела небольшой уклон для отвода воды. После этого к новому столбу привариваются горизонтальные элементы ограждения.

Профилактика — лучшее лекарство: защита новых и отремонтированных конструкций


Предотвратить коррозию гораздо проще и дешевле, чем бороться с ее последствиями. Ключевая задача — не дать воде проникнуть внутрь полой конструкции и скапливаться у ее основания.


Анатомия коррозии: почему металл сдается у основания

Верхние отверстия полых столбов необходимо герметизировать. Можно использовать качественный уличный герметик или плотные резиновые пробки. Самое надежное решение — заварить отверстия наглухо. Для защиты от воды в месте стыка столба с основанием можно использовать герметик, но важно обеспечить идеальную чистоту и сухость поверхности перед его нанесением.

Если герметизация верха невозможна, необходимо обеспечить дренаж. Для этого у самого основания столба, чуть выше уровня бетона или земли, просверливается небольшое дренажное (плачущее) отверстие. Оно позволит скопившейся внутри воде вытекать наружу. Однако у этого метода есть существенный недостаток: вытекающая ржавая вода будет оставлять на бетоне или плитке уродливые, практически не выводимые ржавые подтеки.

Для защиты столба изнутри его полость необходимо сначала тщательно высушить. Это можно сделать с помощью строительного фена или пылесоса. После просушки внутреннюю поверхность можно обработать маслом. Существуют специальные составы для защиты скрытых полостей автомобильных кузовов или велосипедных рам, но они довольно дороги. Не стоит пытаться распылять внутрь краску — на ржавой поверхности она не будет держаться и лишь создаст парниковый эффект, удерживая влагу. Категорически не рекомендуется заполнять столбы монтажной пеной: она гигроскопична и будет удерживать влагу у стенок, ускоряя коррозию.

Смежные проблемы: защита от воды в других узлах


Проблемы с водой часто проявляются не только на столбах. Например, мокрые пятна и гниль на потолке под крыльцом или балконом часто вызваны отсутствием капельника (отлива). Вода, стекающая по краю плиты, за счет капиллярного эффекта затекает под нее и разрушает отделку. Решение — установка по краю плиты металлического капельника, профиль которого не дает воде затекать под конструкцию.

Управляемый хаос: создание декоративной ржавчины своими руками


Иногда ржавчина может быть не проблемой, а дизайнерским решением. Создать благородную, равномерную патину на стали можно искусственно, используя простые и доступные химикаты. Этот метод позволяет быстро состарить металл для декоративных целей.


Анатомия коррозии: почему металл сдается у основания

Для работы понадобятся: обычный столовый уксус, свежая 3% перекись водорода, поваренная соль, любой обезжириватель, пульверизатор, защитные очки и перчатки. Все работы следует проводить на открытом воздухе.

Шаг 1: Подготовка металла. Поверхность должна быть идеально чистой. Удалите старую краску, лак и любую грязь. Затем тщательно обработайте металл обезжиривателем, смойте остатки водой и высушите. После этого не прикасайтесь к поверхности голыми руками.

Шаг 2: Травление. Этот этап критически важен для получения равномерного покрытия. Обильно распылите на металл чистый уксус и дайте ему полностью высохнуть, желательно на солнце. Повторите процедуру несколько раз. Уксусная кислота протравит поверхность, сделав ее восприимчивой к дальнейшей обработке.

Шаг 3: Нанесение ускорителя ржавчины. Приготовьте раствор: в пульверизаторе смешайте 450-500 мл перекиси водорода, 2 столовые ложки уксуса и половину столовой ложки соли. Хорошо взболтайте до полного растворения соли. Распылите состав на подготовленную металлическую поверхность. Реакция начнется практически мгновенно: жидкость зашипит, и металл начнет покрываться ржавчиной на глазах. Процесс идет быстрее на теплой, нагретой солнцем поверхности.

Дайте детали высохнуть и повторите распыление. Для получения насыщенного, глубокого цвета может потребоваться 6-7 циклов нанесения и высыхания. Полученная ржавчина будет иметь яркий оранжевый оттенок и порошковую, довольно хрупкую текстуру. Чтобы закрепить результат и придать ему более благородный вид, можно оставить изделие на улице — под воздействием погоды цвет станет более темным и коричневым. Для фиксации патины поверхность можно покрыть прозрачным акриловым или полиуретановым лаком или втереть в нее минеральное масло.



Интересное в разделе «Наука»

Новое на сайте