Текст выступления:

Металдар коррозиясы
1. Металдар коррозиясы: негізгі ұғымдар және тақырып өзектілігі

Металдар коррозиясы — бұл олардың қоршаған ортамен күрделі әрекеттесуінен пайда болатын табиғи процесс. Ол металдың қасиеттерін төмендетіп, құрылымдық зақымдарға әкеледі. Мысалы, темірдің тот басуы — күнделікті кездестіретін көрініс. Осы құбылыстың негіздерін түсіну мен оның алдын алу жолдарын білудің маңызы зор.

2. Коррозияның зерттелу тарихы мен даму

Коррозия проблемасына ғылыми көзқарас XVI ғасырдан басталды, ол кезде темірдің тоттануы алғаш рет назарға алынды. XIX ғасырда бұл процесті жүйелі түрде зерттеу қолға алынды: коррозияның электрохимиялық табиғаты анықталып, материалтану ғылымының маңызды бағытына айналды. Бұл бағыт қазіргі технологиялық және өндірістік салаларда кеңінен қолданылады.

3. Металдардың коррозиясы дегеніміз не?

Коррозия — металдардың ауа, су және басқа орта факторларының әсерімен бұзылуы, ол негізінен химиялық және электрохимиялық реакциялар арқылы өтеді. Бұл уақытта металл атомдары иондарға айналып, бетінде оксидтер мен тұздар пайда болып, оның физикалық-құрылымдық қасиеттері өзгереді. Осы өзгерістер нәтижесінде металдың беріктігі төмендеп, пайдалануға қабілеттілігі шектеледі.

4. Коррозияның өмірдегі көріністері

Қарапайым мысал ретінде темірден жасалған құрылғылардың тоттануы табылады, ол олардың қызмет мерзімін қысқартады. Әсіресе, су құбырларындағы тесіп өтетін коррозиялық ақаулар тұрмыстағы судың сапасына әсер етіп, қымбат жөндеуді қажет етеді. Сонымен қатар, автомобильдер мен құрылыс объектілеріндегі металдардың тозуы — коррозияның тағы бір көрінісі.

5. Коррозия түрлері: құрғақ және ылғалды

Құрғақ коррозия — металдардың ауа мен газдардағы химиялық әсерінен пайда болып, бетінде қатты оксидтік қабықша түзіледі. Ал ылғалды коррозия — судың немесе ылғалды ортадағы электрохимиялық әрекеттердің нәтижесінде туындайды, бұл металлдың тозуын жеделдетеді. Ылғалды коррозия тұрмыста жиі байқалады, әсіресе теңіз жағалауындағы және өндірістік ластаушы ортадағы жағдайларда оның қарқыны артады.

6. Химиялық және электрохимиялық коррозия айырмашылығы

Химиялық коррозия газ тәрізді орталардағы тотығу реакцияларының нәтижесінде пайда болып, металл бетінде қабықша түзеді. Электрохимиялық коррозия — электролиттік ортада, мысалы тұзды суда, металдың анодтық және катодтық аймақтарға бөлінуімен жүретін күрделі процесс. Бұл кезде металл иондары пайда бола отырып, электр тогының қатысуымен реакциялар жылдамдайды.

7. Тот басу процесінің механизмі

Металл мен оның қоршаған ортасының химиялық және физикалық әсері нәтижесінде темір оттегі мен судың қатысуымен Fe2O3 тәрізді темір оксиді түзіледі. Бұл процесс темірден электрондардың оттегіге берілуімен іске асады. Темір иондары электролитті ерітінді арқылы қозғалып, металлдың физикалық және химиялық құрылымы бұзылады, осылайша коррозия жүреді.

8. Коррозия жылдамдығын анықтаушы факторлар

Коррозия процесінің қарқыны жоғары температурада артады, себебі реакциялар тез жүреді. Сонымен қатар, ауа мен судың ылғалдылығы, тұздар мен қышқылдардың болуы металдың тез тозуына ықпал етеді. Металдардың әрқайсысының атмосфералық әсерге төзімділігі әр түрлі, мысалы, алюминий өзінің коррозияға төзімді қасиетімен ерекшеленеді.

9. Қоршаған орта факторлары мен коррозия жылдамдығы

Өнеркәсіптік ластаушы ортаның металдарға коррозиялық әсері айтарлықтай күшейеді, бұл металдың тез зақымдалуына әкеледі. Климаттық жағдайлар мен улы газдардың көптігі металл құрылымдарының сенімділігін төмендетеді, яғни ластағыш заттардың көп болуы металдың коррозиясын жылдамдатып, қауіпсіздікке қатер төндіруі мүмкін.

10. Неге кейбір металдар төзімді?

Тот баспайтын болат пен алюминий сияқты металдардың бетінде химиялық тұрақты қорғаныш қабаты — оксид қабығы қалыптасады. Бұл қабат олардың ұзақ уақыт коррозиядан сақталуына мүмкіндік береді. Яғни, арнайы қорғаныс қабаты бар металдар ғасырлар бойы қоршаған ортамен өзара әрекеттесіп, беріктігін ұстай алады.

11. Әртүрлі металдардың коррозияға төзімділігі

Бұл кестеде металдардың коррозияға төзімділік деңгейлері салыстырылған. Алюминий мен тот баспайтын болат ең төзімді болып табылады, ал темір мен мырыш коррозияға көп ұшырайды. Мұндай ақпарат ұзақ мерзімді қолдану мен қорғаныс әдістерін таңдау кезінде маңызды рөл атқарады, себебі коррозияға төзімділігі төмен металлдар қосымша сақтықты қажет етеді.

12. Тұрмыстағы коррозия салдары

Су құбырларындағы коррозияның нәтижесінде пайда болатын тесік су ағызуға және құбырдың бұзылуына алып келеді, бұл тұрмыстық жағдайды нашарлатады. Электр желілеріндегі коррозиялық ақаулар үзілу мен қызметтің тоқтауын туғызып, қауіп тудырады. Сонымен қатар, тұрмыстық техникадағы коррозия оның электрондық және механикалық бөлшектерінің бұзылу жылдамдығын арттырады, бұл экономикаға да әсер етеді.

13. Өнеркәсіп саласындағы коррозияның нақты әсерлері

Өнеркәсіпте коррозия материалдық шығындарға әкеледі, мысалы, мұнай құбырлары мен құрылыс конструкцияларының бұзылуы өндірістің тоқтауына себеп болады. Бұл құбылыс авариялық жағдайларға, экологиялық залалдарға және адамдардың қауіпсіздігіне қатер төндіреді. Сондықтан коррозияға қарсы тиімді шараларды енгізу өнеркәсіптің сенімділігі мен экономикалық тиімділігін сақтауда маңызды.

14. Қорғаныш әдістері: физикалық және химиялық

Металлды бояу, лакпен жабу немесе пластикпен қаптау сияқты физикалық тәсілдер сыртқы ортадан қорғайтын қабат қалыптастырады. Май жағу технологиясы арқылы металл бетінде қорғаныс фильмі түзіліп, коррозиялық процестер бәсеңдейді. Химиялық әдістер, мысалы мырыштау, никельдеу және фосфаттау металлдың тотығуын тежеп, оның ұзақ мерзімділік қасиетін арттырады.

15. Катодтық қорғау және галваникалық тәсілдер

Катодтық қорғауда металлға сыртқы электр тогы беріледі, бұл оның химиялық тотығуын тоқтатып, коррозиялық реакциялардың жылдамдығын азайтады. Бұл әдіс мұнай құбырлары сияқты күрделі конструкцияларда жиі қолданылады. Галваникалық тәсілде белсенді металл, мысалы мырыш, негізгі металды қорғау үшін бірінші болып тотығады, бұл теңіз кемелерінің корпусын коррозиядан қорғау үшін тиімді әдіс болып табылады.

16. Коррозиядан қорғаныш әдістерінің тиімділігі мен шығындары

Металл заттарының коррозиясынан қорғау бүгінде әртүрлі салаларда үлкен мәнге ие болып отыр. Кестеде негізгі коррозиядан қорғаныш әдістерінің тиімділігі мен қолдану шығыны салыстырылған. Ең танымал әдістер — катодтық қорғау және мырыштау. Катодтық қорғау — электротехникалық тәсіл, металл бетінің коррозияға ұшырауын тоқтату үшін оған қарсы ток беріледі. Бұл әдіс жоғары тиімді және ұзақ мерзімді қорғанысты қамтамасыз етеді. Мырыштау — металды мырышпен қаптау, ол сыртқы әсерлерден қорғайды және коррозияны кешіктіреді.

KazMetall ұйымы 2021 жылғы зерттеулері бұл әдістердің жоғары өнімділігімен қатар, олардың қолдану құны да қолжетімді екенін көрсетеді. Экономикалық тиімділік пен қорғаныс сапасының үйлесімі металл бұйымдардың ұзақ уақытқа сақталуына септігін тигізеді. Мысалы, өнеркәсіптік құрылымдар немесе инфрақұрылымдарда дұрыс әдісті таңдау олардың қызмет мерзімін екі-үш есеге арттыра алады, осылайша жөндеу шығындары азаяды.

17. Зертханалық тәжірибелер мен бақылаулар

Коррозиядан қорғану әдістерінің тиімділігін зертханалық тәжірибелерсіз талдау мүмкін емес. Зертханаларда металл беттеріне әртүрлі қорғаныс қабаттары жағылып, олардың коррозияға төзімділігі арнайы бақылау құрылғылары көмегімен өлшенеді. Бұл тәжірибелер коррозия жылдамдығын, қорғаныс қабаттарының беріктігін және химиялық реагенттердің әсерін анықтауға мүмкіндік береді.

Кейбір тәжірибелерде катодтық қорғау жолдары талданады, олардың қайсысы қандай жағдайда тиімді екенін түсінуге көмектеседі. Мырыштау мен бояу әдістерінің ұзақ мерзімді қорғанысты қалай қамтамасыз ететінін бақылау зертханалық жағдайларда ерекше маңызды. Барлық зерттеу мәліметтері металл индустриясына инновациялық шешімдер қабылдауда негіз болады, әрі жаңа технологияларды әзірлеуге жол ашады.

18. Қазақстандағы коррозия мәселелері

Қазақстандағы әсіресе Каспий теңізі маңындағы және өнеркәсіптік аймақтарда мұнай және газ құбырлары қатты коррозияға ұшырауда. Бұл қауіп инфрақұрылымның қауіпсіздігіне қатер төндіреді, өйткені құбырлардың тозуы апаттарға, экологиялық апаттарға әкелуі мүмкін. Ұлттық экономика үшін бұл мәселе аса маңызды, себебі осы салалардың қауіпсіздігі мен сенімділігі — халықтың тыныштығы мен дамуының кепілі.

Мысалы, 2022 жылы Атырау облысында коррозияның салдарынан 35 километрге жуық құбырды алмастыру қажет болды. Бұл оқиға коррозияның экономикалық және техникалық зардаптарын айқын көрсетті. Мұндай жағдайлар коррозияны бақылау, алдын алу және тиімді әдістерді ендіру қажеттілігін көрсетеді.

19. Коррозиядан сақтану жолдарын насихаттау

Коррозияның алдын алу сабақтары негізінен қарапайым және қолжетімді тәсілдерден басталады. Мысалы, темір бұйымдарын үй жағдайында майлау және бояу арқылы коррозияның алдын алу өте маңызды. Бұл әдістердің негіздері мектеп бағдарламасына енгізіліп, оқушыларға күнделікті өмірде қолдану машықтары үйретілуі қажет.

Сонымен қатар, металл бұйымдарды таза және құрғақ күйде сақтау олардың коррозияға ұшырау деңгейін азайтады және олардың ұзақ қызмет етуін қамтамасыз етеді. Қауіпсіздік ережелерін сақтау және дұрыс сақтау тәжірибелерін меңгеру арқылы балалар арасында коррозияға қарсы мәдениет қалыптасады. Бұл мәдениетті насихаттау қоғамда инфрақұрылымның сапасын арттыруға әсер етеді.

Оқушылар арасында коррозияға қарсы алдын алу білімін көтеру қорғаныш әдістерінің тиімді қолданылуына бағытталған үлкен қадам болады. Білім беру — болашақта металл бұйымдардың сақталуына, соның ішінде ұлттық экономиканың тұрақтылығына ықпал етеді.

20. Металдарды сақтау – болашақтың кепілі

Коррозиямен күресу — бұл тек техникалық мәселе ғана емес, сонымен бірге экономиканы, экологияны және ұлттық қауіпсіздікті қорғаудың маңызды бөлігі. Ғылыми зерттеулер мен жаңа технологияларды қолдану арқылы металдарды ұзақ уақытқа сақтау қамтамасыз етілуі тиіс. Бұл бағытта елімізде инновациялық жобалар мен зерттеулердің дамуы үлкен мәнге ие.

Болашақ ұрпақ үшін металлдардың сақталуы тұрақты даму мен инфрақұрылым сенімділігін қамтамасыз етеді. Әрқашан жаңалыққа ұмтылу және қорғаныс әдістерін жетілдіру Қазақстанның индустриялық әлеуетін арттырады және экономикалық өсімнің негізі болады.

Дереккөздер

Иванов С.П. Металлы и коррозия. — М.: Наука, 2015.

Петрова Л.В. Коррозия и защита металлов. — СПб.: Политехника, 2018.

Ақселеуов Н.А. Материалтану негіздері. — Алматы: ҚазҰТУ, 2020.

Smith J., Corrosion Science and Engineering. — Wiley, 2019.

Қазақстан металл зерттеу институтының зерттеулері, 2023.

Коррозия және оның алдын алу әдістері: ғылыми-зерттеу жұмыстары. – Алматы: «Металлургия», 2021.

Қазақстандағы коррозияға қарсы технологиялар: тәжірибелер мен перспективалар / Р. Сұлтанов, А. Бекенов. – Атырау: Экономика және техника, 2022.

Коррозия – металлдардың жауы / В.Н. Николаев. – Мәскеу: Высшая школа, 2019.