Koroze

Koroze je skrytý škůdce, který v tichosti a nenápadně postihuje téměř všechny kovy. Škody způsobené korozí se ročně šplhají do miliardových částek. Občas má na svědomí i lidské životy. Vědci vyvíjejí nové technologie, které zpomalují její postup.

Koroze na povrchu kovového předmětu

3. prosince 1984 časně ráno se nad indickým městem Bhópál rozšířil obrovský mrak a pomalu začal klesat k zemi. Tři tisíce lidí zemřely, dalších 180 000 utrpělo vážné poškození zdraví. Byla to bezpochyby největší chemická katastrofa v dějinách. Hlavní viník? Koroze, která porušila stěny nádrží.

V mexickém městě Guadalajara došlo v roce 1992 k rozsáhlému úniku plynu ze zkorodovaného potrubí do kanalizace. Následný výbuch srovnal se zemí celou čtvrť. Zemřelo 300 lidí.

V biskajském městečku Ortuella zemřelo v roce 1983 padesát dětí a tři dospělí následkem výbuchu ve škole. Příčinou byl únik plynu ze zkorodovaných podzemních rozvodů.

Kromě obětí na životech způsobuje koroze i obrovské ekonomické ztráty. Jen přímé náklady vzniklé v důsledku poškození infrastruktury a úniku produktů představují 3,1 procenta hrubého domácího produktu USA, tady přibližně 276 miliard dolarů. Připočítají-li se nepřímé náklady, tedy například snížení produktivity a soudní spory, částka se zdvojnásobuje.

Účinky koroze

Korozí jsou nejvíce postihovány rozvody plynu, vody, elektřiny a telekomunikační rozvody. Na celkových škodách se podílejí 34 procenty. Následuje doprava (21,5 %), po ní infrastruktura - mosty, letiště a dálnice a nakonec výroba, především provozy důležité pro ekonomiku a životní úroveň v zemi - rafinerie, petrochemické závody, farmaceutické provozy a papírny. Korozi lze vidět prakticky všude, na oknech, pouličních lampách, automobilech.

Co to je koroze?

Koroze je velmi jednoduchý jev. Způsobuje ho sama příroda. Člověka svým způsobem trestá za to, že se naučil oddělovat některé atomy, které ona už miliony let téměř nerozlučně spojuje. Kovy se v přírodě vyskytují v podobě oxidů. To, co horníci těží, není železo, ale oxid železa, tedy železo svázané s kyslíkem. Úkolem hutníků je tyto prvky od sebe oddělit a získat užitečný kov.

Manuel Morcillo, ředitel španělského Národního výzkumného ústavu metalurgického, má prosté vysvětlení: "Tak, jako se o člověku říká, prach jsi a v prach se obrátíš, platí o kovech, že oxidy jsou a v oxidy se obrátí." O některých to platí méně, o některých více. Existuje malá skupinka ušlechtilých kovů v čele se zlatem a platinou, které oxidaci nepodléhají vůbec nebo jen pomalu.

Obecně je koroze definována jako chemický proces, který postupně mění vlastnosti kovu. Nejčastěji je tento proces způsobován oxidací a vede k úbytku kovu, resp. jeho elektronů.

V případě železa a oceli je rez porézní a podporuje další postup oxidace až do rozložení celého materiálu. U mnoha lehkých a barevných kovů je to trochu jinak. Tvoří se neprostupná oxidační vrstva (například oxid hlinitý u hliníku nebo patina u mědi), které zamezí další korozi.

Vezměme si jako příklad sochu vyrobenou z oceli. Při styku s atmosférou, která obsahuje kyslík a vodu, se na jejím povrchu vytvářejí vlastně baterie se záporným pólem, v němž železo ztrácí své elektrony, a kladným pólem, v němž voda a kyslík elektrony železa přitahují. Mezi oběma póly se tento neustálý pohyb elektronů projevuje viditelně jako reznutí - vznikají oxidy železa. Tento typ koroze se nazývá elektrochemická. Pokud se přidá ještě síra, vznikají při podobném procesu oxidy síry. Existuje i rychlejší koroze, která probíhá pouze při velmi vysokých teplotách, například při tavbě. Roztavené železo se spontánně spojuje s okolním kyslíkem nebo sírou bez přítomnosti vody. Vznikají opět oxidy železa, kterým se říká struska. Korozi urychlují i některé látky, například chloridy a kyseliny. V oblastech blízko moře s prostředím bohatým na chloridy a v průmyslových oblastech, kde se vyskytují kyseliny, je proto koroze mnohem agresivnější.

Mikroorganismy podporující korozi kovů

Častou příčinou koroze kovů jsou mikroorganismy. Nejprve vytvoří na povrchu souvislou vrstvu. Této fázi se odborně říká fouling neboli obrůstání a zanášení. Poté produkty svého metabolismu začnou povrch narušovat, až ho nakonec zničí. Takovým mikroorganismem je například houba Clostridium, která se běžně vyskytuje v nádržích letadel. Žíví se palivem a vypouští organické kyseliny, které narušují hliník, z něhož jsou nádrže vyrobeny. Výrobci dobře vědí, jak je nebezpečná, a proto stěny nádrží ošetřují biocidními prostředky.

Dalším velmi rozšířeným mikroorganismem je Desulfovibrio desulfuricans. Běžně se vyskytuje v půdě a ve vodě. Tato anaerobní bakterie přetváří dýcháním sírany z okolního prostředí na kyselinu sírovou, která pak kov ničí. Je obávaným škůdcem v ropovodech, plynovodech a vodovodních potrubích ve výrobních závodech. Ty totiž často čerpají užitkovou vodu z řeky a po využití ji vypouštějí zpět. V takovém případě nelze použít biocidy, protože ty jsou jedovaté i pro ryby. Proto se potrubí vyrábí z odolnějších kovů, například z různých druhů nerezové oceli.

Náchylnost materiálu ke korozi se zkoumá různými metodami. Jednou z nich je i elektrochemická impedanční spektrometrie (EIS). Měří se jí rychlost koroze. Zkoumaný přemět se polarizuje malým napětím (10 milivoltů) a sleduje se jeho reakce. Tímto způsobem lze získat představu o tom, jak se bude kov chovat v agresivnějších podmínkách. Mikroorganismy napadají například trupy lodí, což snižuje jejich rychlost a zvyšuje riziko mechanických poruch. Loďařský průmysl proto investuje obrovské částky do údržby.

Předem prohraný boj s korozí?

Vědci jsou proti korozi zatím bezbranní. Připouštějí, že možná jde o předem prohranou bitvu, přesto dál proti korozi bojují prevencí a výzkumem. Účinnými prostředky ochrany proti korozi jsou nátěry a galvanizace. Ochranný nátěr izoluje kov od okolního prostředí a zabraňuje oxidaci. Dva nejpoužívanější kovy železo a ocel se chrání galvanizací, namáčením v zinkové lázni. Zinek oxiduje velmi rychle a vytváří vrstvu oxidu, která brání korozi v pronikání do kovu pod povrchem. Díky svým elektrochemickým vlastnostem oxiduje dříve než železo. Příkladem je Guggenheimovo muzeum v Bilbau. Jeho budova je obložena tenkou dvoumilimetrovou vrstvou galvanizované oceli schovanou pod titanovými deskami, které tvoří vnější plášť. Další možností je výběr materiálů, které jsou odolnější vůči narušování povrchu. Takovým materiálem je nerezová ocel, která obsahuje alespoň dvanáct procent chromu. Používá se také tzv. katodová ochrana, která zabraňuje vzniku elektrochemického procesu na povrchu kovu.

Nové prostředky proti korozi kovů

Koroze způsobuje značné problémy leteckému průmyslu. Ten proto přichází se stále novými technologiemi. Jednou z nich je světelný skener vyvinutý kanadskou Národní radou pro výzkum. Dostal název světelný lem a umožňuje pomocí paprsku světla odhalovat i nepatrné poškození povrchu kovu.

Nejnovějším krokem v boji proti oxidaci je výzkum, který se prováděl na Univerzitě v Calgary. Vědci odhalili genetickou sekvenci bakterie Desulfovibrio vulgaris, která žije hlavně v nádržích na naftu a plyn, kde podporuje vznik koroze. Pravděpodobnost, že se podaří zjistit, jak těmto bakteriím zabránit v rozmnožování, se tak podstatně zvýšila.

Španělský úspěch v boji proti korozi

Španělští vědci sestrojili korozimetr pro armovaný beton. Tvoří jej elektrochemické čidlo, které měří postupující korozi ocelových prutů vyztužujících beton. Korozimetry se už prodávají a používá je i americké ministerstvo dopravy.

Další skupina vědců se věnovala jinému úkolu s vysokou prioritou - sestavení mapy korozní agresivity atmosféry. Výzkum ukázal, že pokud jde o korozi, je nejohroženější částí Španělska pobřeží na severu a průmyslové oblasti ve vnitrozemí. Nejméně agresivní je atmosféra v autonomní oblasti Extremadura na jihozápadě země a v andaluském vnitrozemí. Španělská mapa dala vzniknout podobné mapě pokrývající Latinskou Ameriku. Údaje jsou získávány ze 75 měřicích přístrojů rozmístěných po celém subkontinentu.

Další články

Voda
Barvy
Rychlost je relativní pojem.
Kyselina močová je původce nemoci zvané dna.
Beton
Kyselina chlorovodíková je velmi silná kyselina.
Zemské tektonické desky se neustále pomalou rychlostí pohybují.
Čaj je nápoj s dlouhou kulturní tradicí.

Informační stránky Yin.cz Jak Google využívá data, když používáte weby nebo aplikace našich partnerů