Коррозия металлов

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ (от позднелат. corrosio - разъедание), физ.-хим. взаимодействие металлич. материала и среды, приводящее к ухудшению эксплуатац. св-в материала, среды или техн. системы, частями к-рой они являются. В основе коррозии металлов лежит хим. р-ция между материалом и средой или между их компонентами, протекающая на границе раздела фаз. Чаще всего это - окисление металла.

Механизм  коррозии металлов определяется прежде всего типом агрессивной среды. В сухих окислит. газах при повыш. т-рах на пов-сти большинства конструкц. металлов образуется слой твердых продуктов коррозии (окалина). При условии сплошности этого слоя скорость коррозии металлов чаще всего лимитируется диффузией через него ионов металла к границе слой - газ или окислителя.

Коррозия — это постепенное разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой.

Химическая  коррозия металлов наблюдается в  сухих газах и неэлектролитах. В первом случае разрушение металлов наблюдается при взаимодействии с газами и парами при температуре более 100° С (окисление металла при нагреве, коррозия печной аппаратуры, лопаток паровых и газовых турбин), во втором случае коррозия идет в нефти, бензине, смазочных маслах и т. п.

Наибольшее  разрушение металлов происходит в результате электрохимической коррозии, т. е. при  воздействии электролитов — водных растворов солей, кислот и щелочей. Этот вид коррозии наблюдается в  атмосферных условиях, при действии морской, речной, грунтовой и других вод. На поверхности металла при контакте с электролитом образуется множество микрогальванических элементов, при работе которых растворяется материал анода и избыточные электроны перемещаются к катоду. Образование микрогальванических элементов объясняется неоднородностью металлов, наличием в них структурных участков с различными электродными потенциалами, а также неоднородностью среды. В железоуглеродистых сплавах, например, анодом обычно является феррит, а катодом — цементит или неметаллические включения.

Особенно  интенсивно протекает процесс электрохимической  коррозии при периодическом погружении металла в электролит, например при  попеременном увлажнении и высушивании  металлических конструкций гидротехнических сооружений.

Коррозия  металлов ускоряется под влиянием электрического тока. Электрокоррозия металлов происходит при подключении конструкции к положительному источнику тока, например при прохождении трубопровода вблизи токонесущих трамвайных рельсов.

Активному протеканию процесса коррозии способствует углекислый и сернистый газы, хлористый водород и хлористые соли.

Борьба с  коррозией металлоконструкций в  строительстве представляет собой  важнейшую народнохозяйственную задачу. Во всем мире около 10% выплавляемого  металла ежегодно безвозвратно теряется в результате коррозии. В промышленно развитых странах потери от коррозии составляют до 4% национального дохода.

Наиболее эффективно повышают коррозионную стойкость сталей добавки никеля, хрома, фосфора и особенно меди; отрицательное  влияние оказывает марганец. Наиболее распространенный способ повышения коррозионной стойкости строительных сталей — легирование их 0,2—0,4% Си, стойкость против коррозии при этом повышается на 20—30%.

 

 

Типы коррозии

Электрохимическая коррозия

Разрушение  металла под воздействием возникающих  в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической  коррозией. Не следует путать с электрохимической  коррозией коррозию однородного  материала, например, ржавление железа или т. п. При электрохимической  коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с  которым соприкасаются электроды  — либо различные элементы структуры  материала, либо два различных соприкасающихся  материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т. п., электропроводность её повышается, и скорость процесса увеличивается.

Если растворяющийся электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана, например, защита железных изделий от коррозии путём оцинковки — цинк имеет более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой паре железо восстанавливается, а цинк должен корродировать. Однако в связи с образованием на поверхности цинка оксидной плёнки процесс коррозии сильно замедляется.

 

Водородная и кислородная коррозия

Если происходит восстановление ионов H3O+ или молекул  воды H2O, говорят о водородной коррозии или коррозии с водородной деполяризацией. Восстановление ионов происходит по следующей схеме:

2H3O+ + 2e− →  2H2O + H2

Или  2H2O + 2e− → 2OH− + H2

Если водород  не выделяется, что часто происходит в нейтральной или сильно щелочной среде, происходит восстановление кислорода и здесь говорят о кислородной коррозии или коррозии с кислородной деполяризацией:

O2 + 2H2O + 4e−  → 4OH−

Коррозионный  элемент может образовываться не только при соприкосновении двух различных металлов. Коррозионный элемент  образуется и в случае одного металла, если, например, структура поверхности  неоднородна.

Химическая коррозия

Химическая  коррозия — взаимодействие поверхности  металла с коррозионно-активной средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом:

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

При электрохимической  коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).

Защита металла от коррозии.

Нержамет — краска по ржавчине, антикоррозионная эмаль «три в одном». Эмаль наносится прямо на ржавчину. Предназначается для окраски как чистых, так и ржавых металлических поверхностей, ржавого металла.

Полимерон — износостойкая спецэмаль, антикоррозионное покрытие. Эмаль специально разработана для защиты металлических поверхностей в условиях тяжёлой промышленной атмосферы.

Сереброл — алюминиевая краска, серебристо-белая антикоррозионная эмаль. Применяется для окраски любых металлоконструкций, эксплуатирующихся во влажной атмосфере, в условиях морской и пресной воды.

Нержалюкс — антикоррозионная эмаль для цветных металлов. Применяется для окраски алюминиевых и оцинкованных поверхностей, любых других поверхностей из цветных металлов.

Цикроль — краска для крыш, краска по оцинковке. Краска применяется для окраски оцинкованной кровли, оцинкованного металла, кровельного железа, кровельной жести, металлочерепицы, водостоков, желобов, перил и других оцинкованных поверхностей.

Нержапласт — эмаль жидкая пластмасса. Образует на поверхности декоративное покрытие с эффектом пластика (жидкий пластик).

Молотекс — кузнечная краска, декоративная краска с рисунчато-молотковым эффектом.

Полиуретол — маслобензостойкая грунт-эмаль, полиуретановая двухкомпонентная эмаль.

Фосфогрунт — фосфатирование металла, антикоррозионный грунт для чёрных и цветных металлов.

Цинконол — цинконаполненный грунт, антикоррозионный грунт-протектор. Холодное цинкование металла.

Фосфомет — преобразователь ржавчины, фосфатирующий модификатор ржавчины

Цинкование — это процесс нанесения цинка или его сплава на металлическое изделие для придания его поверхности определённых физико-химических свойств, в первую очередь высокого сопротивления коррозии. Цинкование — наиболее распространённый и экономичный процесс металлизации, применяемый для защиты железа и его сплавов от атмосферной коррозии. На эти цели расходуется примерно 40 % мировой добычи цинка. Толщина покрытия должна быть тем больше, чем агрессивнее окружающая среда и чем длительнее предполагаемый срок эксплуатации. Цинкованию подвергаются стальные листы, лента, проволока, крепёжные детали, детали машин и приборов, трубопроводы и др. металлоконструкции.