Nehrđajući čelik i ugljični čelik ne mogu se koristiti u izravnom kontaktu, što je ključni princip u znanosti o materijalima i inženjerskoj praksi. Uglavnom zbog pojave "galvanske korozije", koja se također često naziva "galvanska korozija" ili "heterogena korozija metala". To je kao da se komad ugljičnog čelika žrtvuje kako bi zaštitio nehrđajući čelik, uzrokujući da ugljični čelik brzo hrđa.
Nehrđajući čelik ne može se usporediti s jezgrom od ugljičnog čelika, uzrok: galvanska korozija
1. Pokretačka sila je potencijalna razlika
Različiti metali imaju različite elektrokemijske aktivnosti u elektrolitima (kao što su voda, vlažan zrak, kiseline, baze, soli itd.), što se može shvatiti kao njihov različit stupanj gubitka elektrona. Ta razlika u aktivnosti mjeri se elektrodnim potencijalom.
Reaktivni metali, poput ugljičnog čelika, imaju niže elektrodne potencijale i skloniji su gubitku elektrona, što ih čini manje otpornima na koroziju.
Inertni metali (poput nehrđajućeg čelika) imaju više elektrodne potencijale i manja je vjerojatnost gubitka elektrona. Razlog zašto je nehrđajući čelik "nehrđajući" je taj što krom na njegovoj površini tvori gusti pasivizirajući film kromovog oksida, koji sprječava daljnju koroziju.
Kada ova dva metala dođu u izravni kontakt u elektrolitu, formira se potpuni primarni strujni krug baterije.
2. Proces korozije
Anoda (korodirani kraj): Ugljični čelik, kao aktivni metal, postaje anoda baterije. Aktivno će se otapati (korodirati) i oslobađati elektrone. Reakcija je: Fe → Fe² ⁺+2e⁻
Katoda (zaštićeni kraj): Nehrđajući čelik, kao inertni metal, postaje katoda baterije. Ne korodira, već samo prima elektrone koji teku s anode i koristi te elektrone za reakciju s elektrolitima (kao što je kisik u vodi). Reakcija je: O ₂+2H ₂ O+4e ⁻ → 4OH ⁻
Rezultat: U ovom baterijskom sustavu struja teče od ugljičnog čelika (anode) do nehrđajućeg čelika (katode), što uzrokuje nagli porast brzine korozije ugljičnog čelika, dok je nehrđajući čelik zaštićen "katodnom zaštitom" i gotovo ne korodira.
Živopisna metafora:
To je kao da imate "poštenu osobu" (ugljični čelik) i "pametnu osobu" (nehrđajući čelik) koje se udružuju kako bi poslovale. Kada se suoče s poteškoćama (korozivno okruženje), pošteni ljudi će stalno žrtvovati vlastite interese (korodiranje) kako bi osigurali da pametni ljudi ne budu ozlijeđeni.
Nehrđajući čelik ne može se mjeriti s ključnim utjecajnim čimbenicima ugljičnog čelika
Ozbiljnost galvanske korozije ovisi o sljedećim čimbenicima:
Okolina (elektrolit):Ovo je najvažniji faktor. Na suhom zraku ne dolazi do galvanske korozije jer nema elektrolita koji formira strujni krug. Ali u vlažnim okruženjima, morskoj vodi, industrijskim područjima i okruženjima sa slanom maglom, korozija može biti vrlo brza i jaka.
Potencijalna razlika:Što je veća potencijalna razlika između dva metala, to je jača pokretačka sila korozije. Potencijalna razlika između ugljičnog čelika i nehrđajućeg čelika dovoljno je velika da uzrokuje značajnu koroziju.
Omjer površine anode i katode:Ovo je jedna od najopasnijih situacija. Ako je površina katode (nehrđajući čelik) velika, a površina anode (ugljični čelik) mala, struja korozije bit će visoko koncentrirana na mali ugljični čelik, uzrokujući njegovu potpunu koroziju i perforaciju u vrlo kratkom vremenu. Na primjer, ako je spremnik od nehrđajućeg čelika pričvršćen vijkom od ugljičnog čelika, vijak od ugljičnog čelika će brzo zahrđati i slomiti se.
Kako spriječiti i riješiti problem spajanja nehrđajućeg čelika s ugljičnim čelikom?
U praktičnim primjenama često trebamo spojiti nehrđajući čelik i ugljični čelik, te se moraju poduzeti mjere izolacije:
1. Električna izolacija:Ovo je najučinkovitija i najčešće korištena metoda. Dodajte neprovodljivi izolacijski materijal između dva metala kako biste prekinuli strujni krug.
- Koristite izolacijske brtve/podloške: Koristite plastične (kao što su PVC, najlon), gumene ili sintetičke brtve na prirubničkim spojevima.
- Koristite izolirane čahure i podloške: Kod vijčanih spojeva koristite plastične čahure između vijaka i rupa od ugljičnog čelika, a ispod matica koristite izolirane podloške.
- Premaz izolacijskog sloja: Poprskajte epoksidnu smolu, obojite ili nanesite druge premaze na kontaktnu površinu. Obično se preporučuje premazivanje obje ili barem katodne (nehrđajući čelik) površine, jer ako se premaza samo anoda (ugljični čelik), nakon što se premaz ošteti, korozija na oštećenom području će postati jača.
2. Kontrolno okruženje:Spojne dijelove održavajte što suhima i čistima kako biste izbjegli nakupljanje elektrolita.
3. Korištenje prijelaznih materijala:dodavanje metala s elektrodnim potencijalom između dva metala (kao što je aluminij), ali ova se metoda rjeđe koristi i zahtijeva pažljiv dizajn.
4. Katodna zaštita:Cijela struktura se umjetno pretvara u katodu primjenom vanjske struje ili žrtvovanjem anode (poput cinkovog bloka), ali to se obično koristi za velike strukture poput brodova i cjevovoda.
Zaključak
Nehrđajući čelik i ugljični čelik ne mogu doći u izravan kontakt jer u vlažnim elektrolitnim okruženjima mogu formirati primarne baterije, što dovodi do ubrzane galvanske korozije ugljičnog čelika kao anode. Kako bi se izbjegla ova situacija, tijekom projektiranja i ugradnje moraju se poduzeti mjere električne izolacije, poput korištenja izolacijskih brtvi, čahura i premaza, kako bi se osigurala sigurnost i dugotrajni vijek trajanja opreme.
Vrijeme objave: 29. listopada 2025.