Антикорозійний захист обладнання та будівельних конструкцій

Виразкова корозія протікає по електрохімічного механізму. Лінійна швидкість Vпіт поглиблення піттінга при що стабілізувалася піттінговой корозії металу M може досягати 10-104 мм / рік. Це обумовлено тим, що в питтингов локалізується анодна реакція M = Mz + + z_e (z-зарядове число іона), а катодна реакція найчастіше протікає в набагато більшій за розмірами зоні поверхні

навколо піттінга, якщо захисний шар досить електропровідний. Таким властивістю володіють пасивуючі шари, окалина, що виникає при високотемпературній газової корозії, катодні металеві покриття та ін Найбільш специфічна за своїм механізмом виразкова корозія пасивних металів, зазвичай пов'язана з впливом того чи іншого активуючого аніону A (Cl ^ -, Br ^ -, CNS ^ - і ін) неактивні центри пасивуючого шару (дефекти). Такі центри періодично виходять на пасивну поверхню по мірі її розчинення, утворюючи ділянки з короткочасно підвищеної локальної швидкістю розчинення, які можуть стати зародками питтингов. У водних і багатьох водно-органічних середовищах перетворення зародка стійко розвивається піттінг зазвичай відбувається за умови, що потенціал корозії металу перевищує деяке значення, зване критичним потенціалом піттінгообразованія (Е ) (мінімальний потенціал піттінговой корозії). Для металу, потенціал корозії якого знаходиться в пасивній або активної області, при досягненні Е відбувається різке зростання анодного струму розчинення. Вірогідність розвитку зародка піттінга перевищує ймовірність його загибелі (репассіваціі) внаслідок того, що поблизу активних центрів через прискорений міграційного підведення аніонів-активаторів А підвищена їх локальна концентрація в розчині, а на самих центрах відповідно адсорбція. В результаті при E ≥ Е пасивуючий шар (MO )  втрачає енергетичну стійкість в системі M (MO ) - А - H2O. Вважають, що при Е досягається настільки висока локальна швидкість анодного розчинення в активних центрах (i ), що вона перевищує швидкість процесу репассіваціі, оскільки йому перешкоджає при розчиненні металу агресивного концентрованого кислого розчину солі M і А або сольового (оксісолевого) шару, що володіє високої катіонної провідністю. Поки при зростанні піттінга значення i , пов'язані зі швидкістю відповідно до закону Фарадея, залишаються досить високими, процес самопідтримується. Найважливішу роль відіграє каталітичне участь у реакції аніонів. Каталозі електрохімічних стадій процесу поблизу Е сповільнена, що призводить до збільшення i із зростанням електродного потенціалу.

Величина Е залежить від природи металу, температури, складу розчинника, концентрації С і природи аніонів-активаторів. За звичайних температурахрах у водних розчинах галогенид-іонів Е знижується приблизно на 0,1 В із зростанням С на порядок і в ряду Сl ^ -,

Br ^ -, I ^ - для одних металів зростає (Fe, Zr, Al та ін), а для інших убуває (Ti, Nb, Та). Збільшувати Е і тим самим пригнічувати піттінговой корозію можуть багато неорганічних аніони (в умовах, коли вони самі її не викликають) і деякі органічні речовини (інгібітори піттінговой корозії). 

За відсутності анодної поляризації виразкова корозія пасивного металу розвивається в умовах, коли катодний процес зміщує його потенціал в область E ≥ Е . У зв'язку з цим в якості практичної електрохімічної характеристики стійкості металу проти піттінговой корозії можна використовувати разність

Δ Е = Е - Е , з підвищенням якої ймовірність піттінговой корозії різко убуває. Зростання Δ Е може бути досягнутий застосуванням металів з високими Е (напр., титану в хлоридних розчинах) або використанням цих металів в якості легуючих елементів (напр., хрому в сплавах Fe-Cr і Fe-Cr-Ni); корисна гомогенізація структури шляхом рафінування , термічної, термомеханічної обробки, аморфізації; зменшення С, введення в розчин інгібіторів піттінговой корозії, води та ін Можна також збільшити Δ Е зниженням Е , наприклад знижувати концентрацію окислювача в розчині. Ефективна електрохімічний захист зі зміщенням потенціала металу від Е ^  в область E < Е .

                                                     Корозійна втома 

Корозійна втома, проявляється при одночасному впливі на метал циклічних (знакозмінних) напруг і корозійних середовищ. Одна з найбільш часто зустрічаються різновидів корозії під напругою. Характеризується зниженням межі витривалості металу (максимальної напруги, при якому ще не відбувається руйнування металу при впливі встановленого числа циклів знакозмінної навантаження, або бази випробування). Крива втоми металу в корозійної середовищі (див. мал. 12) у міру збільшення числа циклів безперервно знижується, на відміну від кривої втоми на повітрі, яка має горизонтальний ділянку, відповідний межі витривалості. Таким чином, корозійна втома характеризується відсутністю справжнього межі витривалості і визначається так званим умовною межею витривалості при заданій базі випробування.

 

 

 

 

 

 

                                                  

                                                            Мал.12

Криві втоми металу на повітрі (1) і в корозійної середовищі (2);

σ - напруга, N - число циклів навантаження, σ_N-межа витривалості на повітрі. 

Звичайні конструкційні сталі при базі випробування 2.107 циклів знижують межу витривалості в умовах атмосферної корозії до 20%, в прісній воді вдвічі, в морській воді вчетверо порівняно з межею витривалості на повітрі (сухому). Нержавіючі сталі, як правило, мають більш високу коррозіонно-усталостную міцність. Звичайно чим міцніше сталь, тим сильніше знижується її межа витривалості в корозійної середовищі; для сталі з межею міцності в 1000 МПа він виявляється таким же, як для сталі з межею міцності в 400 МПа. Таким чином, для вуглецевих і низьколегованих сталей пропадають переваги загартованої і відпущеної сталі в порівнянні з відпалений. У процесі корозійна втома в металі розвиваються тріщини, що пронизують кристаліти (зерна). Пошкодження схильні більшою чи меншою мірою всі конструкційні сплави на основі Fe, Al, Ni, Сu і ін металів. Причини корозійної втоми - локалізація електрохімічних анодних процесів (при корозії в розчинах електролітів) і хімічних процесів (при газовій корозії) на ділянках концентрації механічних напруг (пори, тріщини, скупчення вакансій, дислокацій і т. п.). Інтенсивність цих процесів залежить від агресивності корозійного середовища, температури, рН, кількості легуючих домішок і умов навантаження. Одна з особливостей корозійної втоми вуглецевих і низьколегованих сталей - підвищення умовної межі витривалості у міру збільшення розміру деталей (при випробуваннях на повітрі спостерігається зворотна закономірність). Ця інверсія "масштабного фактора" найбільш помітна при збільшенні діаметру зразків до 50-60 мм. Для хромонікелевих аустенітних сталей 18% Сr-10% Ni, для яких на повітрі масштабний ефект чітко проявляється, в корозійних середовищах інверсія масштабного фактора не виявлена, що пов'язано, по видимому, зі схильністю стали до щілинної корозії в тріщинах. Зразки діаметром 20 мм із сталі типу 18% Cr-10% Ni мають умовний межа витривалості на 20-40% нижче, ніж зразки діаметром 5 мм. Збільшення частоти навантажування інтенсифікує вплив середовища, причому для зразків з порами, тріщинами і ін концентраторами напружень більше, ніж для гладких, а для загартованих більше, ніж для відпалених. Це спостерігається і для зразків з жорстко напресованими втулками, тобто в разі прояву фретинг-корозії (корозії при терті в умовах малих зміщень). Вивчення кінетики корозійно-втомного руйнування дозволяє прогнозувати працездатність деталей. Захист від корозійно-втомних руйнувань полягає в застосуванні катодного і протекторного захисту, нанесенні анодних покриттів Zn, Al і Cd. Ці способи більш ефективні, якщо вони поєднуються з поверхневою обробкою (наклеп дробом, обкатка роликами, поверхневе загартування струмами високої частоти), при якій створюються сприятливі залишкові напруги стиснення.

                                                      Ізнос обладнання 

Механічний знос викликає пластичну деформацію поверхонь, зміна фізико - механічних властивостей зовнішнього шару, розмірів і форм деталей. 

Розрізняють окислювальний знос і знос при фретинг-корозії.

Окислювальний знос поверхонь тертя виникає при наявності на них окисних плівок. Окислювальні плівки сталевих деталей слабо пов'язані з основним металом, тому при роботі вузлів тертя легко відокремлюються і сприяють абразивного зносу поверхонь.

Знос при фретинг-корозії відбувається при малих коливальних переміщеннях контактуючих поверхонь в результаті періодичних деформацій або вібрацій елементів конструкції. Знос характерний для поверхонь деталей у нерухомих з'єднаннях, що сприймають вібраційні навантаження (зовнішніх поверхонь кілець підшипників кочення, поверхонь отворів у корпусах підшипників). 

Фретинг-корозія може виникати в умовах мастила і при сухому терті. Знос при фретинг-корозії зменшують зниженням рівня віброактивності машин.

 

 

• Електрична (вплив блукаючих струмів на метали);
• Кислотно - лужна корозія (при використанні кислот у вигляді добавок і дезінфектантів, руйнує повітропроводи, сприяє появі каустічной крихкості конструкційних матеріалів з ​​вуглецевої сталі);
• Виразкова корозія;
• Корозійна втома;
• Ізнос обладнання.

                                          Біологічна корозія 

Мікроорганізми сприяють біологічні обростання, закупорюють трубопроводи, забивають фільтри насосів систем охолодження, градирень, знижують якість мастил та вентиляційного емульсій. Бактеріологічне зараження знижує термін служби промислових і транспортних пневматичних систем і є причиною різноманітних поломок, викликаних корозією і розмоканню ущільнень під дією кислих продуктів метаболізму. Існує тісний зв'язок процесів біообростання і корозії: зі збільшенням біообростання повишаются корозійні руйнування і навпаки.

Біологічна корозія має свої специфічні особливості. Поляризаційні криві показують, що в середовищах з анаеробними сульфатредукуючими бактеріями, корозійний процес сталей протікає з водневою деполяризацією катодних областей та пассируванням анодних областей.    

Дослідженнями встановлено чотири основні фактори впливу мікроорганізмів на корозійний процес:

1. Поглинання з навколишнього середовища корисних жівительних речовин, кисню та ін.
2. Біохімічна трансформація до несприятливих змін фізико - хімічних властивостей середовища;
3. Виробництво кінцевих і початкових хімічних речовин, які інтенсифікують корозію, зокрема - поверхнево-активних речовин, сірчаної кислоти (тіобактеріі), органічних кислот, сульфідів (сульфообразующіе бактерії).