קורוזיה
קורוזיה, בעברית שיתוך (באנגלית: corrosion) היא הרס של מתכת כתוצאה מריאקציה כימית עם חומרים בסביבה. הריאקציה גורמת להתפרקות של הסגסוגת לאטומים המרכיבים אותה. הגורם המשתך הנפוץ ביותר הוא חמצן, והריאקציה היא התחמצנות. קורוזיה של ברזל מוכרת כחלודה, אבל מוכרת גם התחמצנות באלומיניום (בטבעות ובאמצעי חיכוך) ובמתכות אחרות.
במקום שבו מתרחש שיתוך נוצרת תערובת של תחמוצת ומלחים של המתכת, ומכיוון שתערובת זו חלשה ונקבובית בדרך כלל, היא מתפוררת עד מהרה וגורמת להרס המתכת. ניתן להגן על מתכת בפני שיתוך במגוון אמצעים: ציפוי במתכת אחרת, העמידה לגורמי השיתוך (דוגמת אבץ במקרה של חמצן) או צבע עמיד יותר לשיתוך, שימון קבוע או יצירת מגע עם מתכת אחרת בעלת פוטנציאל אלקטרוכימי גבוה יותר, אשר משותכת במקום המתכת המוגנת ("הגנה קתודית").
ניתן למנוע חלודה ושיתוך גם על ידי אטימת החומר, בדרך כלל על ידי יצירת שכבה לא מתחמצנת ואטומה, כך שלא יבוא במגע עם חומרים אחרים כגון חמצן ומים. תהליך זה נקרא פסיבציה.
אנו נדון במיוחד בקורוזיה של ברזל ופלדה, ובסוף תהיה התייחסות לקורוזיה באלומיניום.
קורוזיה בפלדה
קורוזיה היא תופעה מעניינת וחשובה, בגלל ההשפעה הרבה שיש לה על חוזק של מתכות. לקורוזיה השפעה חזקה על חוזק של בולטים, אבל גם כבלים. אנו נתאר בפירוט קורוזיה בבולטים, אבל ניתן לעשות את ההמרה המתאימה גם לכבלים. גם אבזמים של רתמות עשויים מפלדה ולכן זה רלבנטי גם לגביהם.
מסתבר, שקיימים מספר סוגי קורוזיה, שלושה, ליתר דיוק:
קורוזיה כימית (Chemical Corrosion)
זוהי בעצם תופעה שבה המתכת ממנה עשוי הבולט, פלדה בדרך כלל, מתרכבת עם חומרים הנמצאים סביבו. אפשר להפריד בין שני סוגי קורוזיה כימית:
- קורוזיה כימית של התחמצנות מתרחשת כאשר החומר יוצר תגובה כימית עם חמצן הנמצא באוויר או מומס במים. סוג זה של קורוזיה הוא המוכר ביותר, והוא "באמת" חלודה. התחמצנות מהאוויר היא קלה לאיבחון. הבולט והאוזן פשוט נראים חלודים.
- קורוזיה כימית יכולה להיות גם ריאקציה כימית עם יסודות הנמצאים בתוך הסלע, או עם חומצות הנוצרות מההמסה של הסלע על ידי מים. קורוזיה כימית עם הסלע קשה יותר לאיבחון, אבל לפעמים יש פס של חלודה שמי הגשם שטפו מתוך החור של הבולט...
באיזורים גשומים כדאי בכל מקרה, אם בוחרים בבולטים מכאניים, להשתמש בבולטים (ואוזניים) מפלדה בלתי מחלידה (נירוסטה).
קורוזיה גלוואנית (Galvanic Corrosion)
השם המוזר יתברר מיד. זרם גלוואני, הוא תופעה שנתגלתה על ידי הביולוג האיטלקי לואיג'י גאלוואני, שהתעניין בזרמים חשמליים בגופים חיים. צפרדעים רבות קיפחו את חייהן בגללו, אבל זה לא הנושא. זרם גלוואני הוא מעבר של מטען חשמלי בין שני חמרים שכמות המטען בהם שונה. כל סוללה רגילה פועלת על העיקרון הזה: שני חמרים שלאחד יש אלקטרונים חפשיים ולשני הם חסרים, מזרימים את המטען הזה דרך המכשיר החשמלי שהם מפעילים.
בכל מקום בו יש מגע בין שתי מתכות שונות, יש הפרש בכמות המטען בהן, ונוצר זרם חשמלי חלש. בבולטים, אם האוזן והבורג, הבורג והטבעת המתרחבת, או כל שני חלקים אחרים בגוף הבולט אינם עשויים מאותה סגסוגת בדיוק, מיד מתחיל לזרום זרם גלוואני חלש מאד בין שני גופי המתכת. זרם זה גורם לחיבור (כמו ריתוך חשמלי, רק בין שני חומרים שונים, וחלש הרבה יותר מכל אחד מהם) בין שני החלקים ולהחלשה ניכרת של הבולט. את הבעיה הזו ניתן לפתור על ידי הימנעות משימוש בבולטים שאינם מיועדים לטיפוס (בולטים תעשייתיים ולבניין). בולטים מכאניים תקניים לטיפוס עשויים מאותו החומר בדיוק.
בולטים כימיים עשויים לרוב מחלק אחד וממילא בהם הבעיה אינה קיימת. בדומה, יש להשתמש בבולט ובאוזן המיועדים לשימוש יחד ולא סתם בכל אוזן על כל בולט.
קורוזיה של מאמץ (Stress Induced Corrosion)
סוג זה של קורוזיה הוא מוזר ביותר. הוא נובע מתכונה של חומרים קשים להימתח בניצב לכיוון בו מפעילים עליהם מאמץ דחיסה (וגם להיפך). ניתן לדמיין גוש חומר שמונח עליו משקל כבד. ברור כי הוא יימעך כלפי מטה, ושאריות החומר ינסו לצאת לצדדים. בבולטים מכאניים, יש על מרכז האוזן איזור הנדחס על ידי הבורג או האום. המאמץ גורם לעיוות של הסריג המתכתי באזור זה ומרווח את המרחקים בין היונים המתכתיים בחומר. לאיזורים מרווחים (יחסית) אלו יכולים אז לחדור חמרים שונים מן הסביבה ולהפריע לסדר שהיה במבנה הסריג ולהחליש אותו מאד. סוג זה של קורוזיה נפוץ במיוחד באתרי טיפוס הקרובים לים. האוויר רווי ברסס של הגלים ומכיל כמות גדולה של יוני נתרן וכלור החודרים אל תוך המתכת באיזורי המאמץ שלה ומחלישים אותה. בתאילנד, ספרד, צרפת ואיטליה, וגם בצוקים הקרובים לים בארה"ב קרו מספר תאונות בהן נשברו אזניים של בולטים מכאניים בגלל קורוזיה של מאמץ.
קצב התקדמות של חלודה בפלדה
מספר טיפוסי של קצב התקדמות לעומק של קורוזיה בפלדה הוא 6-70 מיקרומטר לשנה בסביבה יבשתית, ו-50-170 מיקרומטר לשנה בסביבה ימית.
זה יכול לתת כלי להערכה של ההיחלשות של פלדה כתוצאה מקורוזיה (רמז - לא כלכך מהר...).
קורוזיה באלומיניום
שכבת השיתוך שנוצרת על גבי מתכות מסוימות היא אטומה (להבדיל משכבות נקבוביות כמו חלודה), ולכן היא אוטמת את המתכת ובכך מפרידה אותה מסביבתה ומונעת את המשך השיתוך. דוגמה למתכת כזו היא אלומיניום: החמצן באוויר מחמצן את האלומיניום ויוצר שכבה של התחמוצת Al2O3 (אלומינה), שמבודדת את האלומיניום שמתחתיה מהחמצן באוויר, ומגנה כך על המתכת. זה נכון אם האלומינה נשארת, אבל בסגסוגות של אלומיניום, כמו אלה המשמשות בציוד טיפוס, החומר מתפורר ונשחק עם שחיקה מחבלים או מסלע, והתהליך יכול להמשיך.
תהליך הצביעה של אלומיניום, אנודיזציה, המקובל בטבעות ואמצעי חיכוך, הוא פסיבציה של האלומינים. זהו תהליך של קורוזיה חשמלית מבוקרת, שבין השאר (מלבד אופנה וקישוט) מטרתו לאטום את המוצר המוגמר ולמנוע חדירה של חמצן אל תוך החומר ואת תהליך הקורוזיה. עוד על כך בסקירה על שיטות ייצור ועיבוד מתכות.
קישורים חיצוניים
תרמו לדף זה: מיכה יניב ואחרים...
