Коррозия металлов. Коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них в результате физико-химического воздействия окружающей среды

Коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них в результате физико-химического воздействия окружающей среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства.

Металлы и сплавы, приходя в соприкосновение с окружающей средой (газообразной или жидкой), подвергаются разрушению. Скорость коррозии металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях определяется комплексным воздействием ряда факторов: наличием на поверхности адсорбированной влаги, загрязненностью воздуха коррозионно-агрессивными веществами, изменением температуры воздуха и металла, природой продуктов коррозии и т. д.

Согласно законам химической термодинамики коррозионные процессы возникают и протекают самопроизвольно лишь при условии уменьшения энергии Гиббса системы (∆ G <0).

91.1.Классификация коррозионных процессов

1. По типу разрушений коррозия бывает сплошной и местной. При равномерном распределении коррозионных разрушений она не представляет собой опасности для конструкций и аппаратов, особенно в тех случаях, когда потери металлов не превышают технически обоснованных норм. Местная коррозия гораздо опаснее, хотя потери металла могут быть и небольшими. Опасность состоит в том, что, снижая прочность отдельных участков, она резко уменьшает надёжность конструкций, сооружений, аппаратов.

2. По условиям протекания различают: атмосферную, газовую, жидкостную, подземную, морскую, почвенную коррозию, коррозию блуждающими токами, коррозию под напряжением и др.

3. По механизму коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия может протекать при взаимодействии с сухими газообразными окислителями и растворами неэлектролитов. С газами большинство металлов взаимодействует при повышенных температурах. При этом на поверхности протекают два процесса: окисление металла и накопление продуктов окисления, которые иногда предотвращают дальнейшую коррозию. В общем виде уравнение реакции окисления металлов кислородом выглядит следующим образом:

x M + y /2 O₂ = M _x O _y. (1)

Энергия Гиббса окисления металлов равна энергии Гиббса образования оксидов, т. к. ∆ G образования простых веществ равна 0. Для реакции окисления (1) она равна

∆ G= ∆ G ⁰ – ln p O₂,

где ∆ G ⁰ – стандартная энергия Гиббса реакции; p O₂– относительное давление кислорода.

Способы защиты от газовой коррозии: легирование металлов, создание защитных покрытий на поверхности и изменение свойств газовой среды.

Электрохимическая коррозия металлов развивается при контакте металла с растворами электролитов (все случаи коррозии в водных растворах, т. к. даже чистая вода является слабым электролитом, а морская вода – сильным). Основные окислители – это вода, растворенный кислород и ионы водорода.

Причина электрохимической коррозии состоит в том, что поверхность металла всегда является энергетически неоднородной из-за наличия примесей в металлах, различий по химическому и фазовому составу сплава и др. Это приводит к образованию на поверхности во влажной атмосфере микрогальванических элементов. На участках металла, имеющих более отрицательное значение потенциала, происходит процесс окисления этого металла:

М⁰+ nе ^–=М ^{n +}(анодный процесс).

Окислители, принимающие электроны у катода, называются катодными деполяризаторами. Катодными деполяризаторами служат: ионы водорода (водородная деполяризация), молекулы кислорода (кислородная деполяризация).

На катодных участках поверхности происходит восстановление окислителей (табл. 10.1.1).

Таблица 10.1.1

Дата добавления: 2014-11-06