Типы и виды коррозии

Коррозия металлов

Коррозией называется разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой.

Существует много видов коррозии: газовая, атмосферная, подводная, подземная и т. д. Однако все многообразие видов коррозии, отличающихся друг от друга особенностями протекания коррозионных процессов и причинами возникновения коррозии, можно отнести к двум основным типам — химической и электрохимической коррозии.

Химическая коррозия возникает в результате химического взаимодействия металлов со средой, не являющейся проводником электрического тока. Химическая коррозия протекает в сухих газах при высоких температурах или в неэлектролитах, т. е. в жидкостях, не проводящих электрического тока (нефть, бензин, керосин, масла и т. д.).

При химической коррозии металлы вступают в химическое взаимодействие с активными веществами внешней среды, чаще всего с кислородом. В результате такого взаимодействия на поверхности металла образуется пленка из продуктов коррозии (обычно окислов), и металл начинает разрушаться.

Скорость химической коррозии зависит от степени сродства металла с кислородом, а также от свойств образующейся окисной пленки (ее плотности и прочности связи с поверхностью металла).

Электрохимическая коррозия возникает при воздействии на металл электролитов, т. е. жидкостей, проводящих электрический ток (растворы солей, кислот, щелочей). Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным видом коррозии.

При электрохимической коррозии металл, взаимодействуя с электролитом, посылает в раствор положительно заряженные ионы (катионы), а сам обогащается электронами. Разность потенциалов, получающаяся на поверхности соприкосновения металла с электролитом и характеризующая способность металла к растворению, называется электродным потенциалом.

Электродный потенциал металла, погруженного в нормальный раствор собственной соли, принято измерять по отношению к водородному электроду, потенциал которого условно приравнивается к нулю. В этом случае значение электродных потенциалов (Е ₀, Вт) металлов и порядок их расположения в электрохимическом ряду напряжений будет следующий:

Ме

золото

платина

серебро

медь

водород

свинец

олово

молибден

никель

кобальт

кадмий

железо

хром

цинк

ниобий

марганец

титан

цирконий

алюминий

бериллий

магний

натрий

калий

литий

Е 0, Вт

+1,50

+1,19

+0,79

+0,337

–0,126

–0,136

–0,20

–0,25

– 0,277

– 0,402

– 0,44

– 0,74

– 0,762

– 1,1

– 1,18

– 1,21

– 1,53

– 1,66

– 1,85

– 2,37

– 2,71

– 2,925

– 3,02

Металлы, расположенные до водорода, имеют положительный потенциал. Они обладают слабой растворимостью. Металлы, расположенные после водорода, растворяются тем сильнее, чем отрицательнее их потенциал.

Если два взаимно контактирующих металла с разными потенциалами погрузить в какой-либо электролит, то они образуют гальванический элемент. При образовании гальванической пары разрушаться будет тот металл, у которого потенциал относительно меньший. Например, в гальванической паре железо – цинк разрушаться будет цинк.

Неоднородность структуры сплавов и присутствие в них посторонних примесей, способствуя появлению на поверхности гальванических пар, ускоряют процесс коррозии. Простые металлы корродируют в меньшей степени, чем их сплавы. Чем чище металлы, тем выше их коррозийная стойкость.

По характеру разрушений металлов и сплавов различают несколько основных видов коррозии: равномерная коррозия, неравномерная коррозия, местная коррозия, межкристаллитная коррозия, коррозия под напряжением, коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, контактная коррозия, щелевая коррозия, биокоррозия.

Самая простая и надежная оценка коррозии – оценка по потерям массы металла, разрушенного коррозией. Этот способ обычно применяют при сплошной коррозии, протекающей с более или менее одинаковой скоростью по всей поверхности металла.

Потеря массы определяется по изменению массы образца, отнесенному к единице поверхности в единицу времени, и обычно измеряется в г/(м²×год). При определении потери массы необходимо тщательно; следить за полным удалением продуктов коррозии.

Если процесс коррозии идет в основном с выделением водорода или поглощением кислорода, применяют объемный метод оценки коррозии. Скорость коррозии при этом определяется количеством выделившегося водорода [см³/(см²×сут)] или количеством поглощенного кислорода [см³/(см²×сут)].

Объемный метод оценки коррозии на один-два порядка точнее массового.

Когда коррозия носит неравномерный или местный характер показатель потери массы должен быть дополнен глубиной проникновения коррозии.

О межкристаллитной коррозии удобно судить по изменению предела прочности и особенно удлинения.

Существуют другие способы оценки коррозии: по изменению отражательной способности поверхности металла; по изменению электрического сопротивления; по определению количества металла, перешедшего в раствор в процессе коррозии; по времени до появления первого коррозионного очага или определенной площади коррозии.

Для защиты металлов от коррозии применяют электрохимическую защиту, защитные покрытия, обработку коррозионной среды и специальные антикоррозионные сплавы и металлы, устойчивые в данной среде.

Электрохимическая защита металла от коррозии осуществляется наложением электрического тока от внешнего источника или соединением с металлом (протектором), имеющим больший отрицательный (катодная защита) или больший положительный (анодная защита) потенциал, чем защищаемый металл.

Электрохимическую защиту широко применяют для защиты железа, стали, меди, свинца, алюминия при их работе в грунте, водных растворах (защита от коррозии подземных трубопроводов, кабелей, свай, шлюзовых ворот, морских трубопроводов).

Защитные покрытия изолируют металл от коррозионной среды и классифицируются следующим образом:

Защитные покрытия

Металлические

Неметаллические

Электролитическое

Плакирующее

Металлизированное

Диффузионное

Горячее

Лакокрасочные покрытия

Эмали

Смазки

Гуммирование

Оксидные защитные пленки

Покрытие полимерами

Обработка коррозионной среды заключается в удалении из состава среды стимуляторов коррозии (например, растворенный в воде кислород) или введении в среду веществ-ингибиторов (от лат. inhibeo – сдерживаю, торможу), замедляющих или полностью подавляющих коррозию.

Антикоррозионные сплавы получают путем легирования их элементами, повышающими коррозионную стойкость. Например, выплавляются высоколегированные стали с особыми химическими свойствами, стойкие против коррозии в воде, атмосфере, сухих газах при высоких температурах, растворах многих кислот и щелочей. В последние годы резко возросло производство титана и его сплавов, которые обладают коррозионной стойкостью к большему числу сред, чем нержавеющие стали.

Дата добавления: 2014-11-29