Коррозией называют самопроизвольную деструкцию металлов под влиянием факторов окружающей среды в её химическом или физико-химическом выражении. В более широком понимании можно утверждать, что кроме металлов коррозии также подвержены иные материалы: пластмасса, каучук, керамические изделия, бетоносодержащие смеси и т.д. Виды коррозии поделены с учетом основного фактора, однако они могут пересекаться.
Несложно понять, что такое коррозия, ведь примеров вокруг более, чем достаточно. Степень коррозии может быть выражена в прямых и побочных убытках.
К побочным причисляют убытки из-за отказа оборудования, пришедшего в недееспособное состояние в коррозионной среде, временного простоя, потери времени на замену деталей и ремонт, порчи товаров параллельных производств по причине загрязнения продукции видимыми последствиями коррозии, дополнительных затрат на электроэнергию, воду и ресурсы.
Прямыми убытками исчисляют испорченные трубопроводы, машины и оборудование.
Основные виды коррозии
Коррозионные процессы классифицируют по нескольким параметрам, а конкретные типы коррозии различают по некоторым признакам. Ниже вы узнаете, по каким факторам классифицируют коррозию, и что такое, например, химическая коррозия.
Классификация по механизму протекания процессов
Химическая коррозия – процесс контакта элемента металла со средой, способствующей развитию коррозии, во время которого реакция окисления металлического элемента и восстановления самой окислительной компоненты среды происходит одновременно.
Химическая коррозия – это когда продукты реакции не сепарированы в пространстве.
Электрохимическая коррозия – механизм реакционного соприкосновения раствора электролита с металлом, сущность которого, в противовес химическому типу ржавления, заключается в процессе, когда атомы металла ионизируются, окислительная компонента среды восстанавливается не в едином пространственном и временном промежутке: скорость реакций обусловлена электродным потенциалом.
Классификация по виду коррозионной среды и условиям
Газовая коррозия – реакция ржавления металлов в условиях газовой среды с минимально допустимым содержанием воды (коэффициент не выше 0,1%) либо с применением экстремально высоких температур. Газовая коррозия популярна в промышленных сферах: нефтехимической, а также химической отраслях.
Пример: вычленение «хлеба» химической промышленности – серной кислоты — путем проведения реакции окисления диоксида элемента; расщеплении нефти с целью получения производных меньшей молекулярной массы.
Подземная коррозия – ржавление в грунтовой среде.
Атмосферная коррозия — ржавление металлов в воздухе либо влажном газе.
Биокоррозия – реакция с появлением ржи под воздействием микроорганизмов.
Контактная коррозия – при подобной реакции участвует несколько металлов с отличными друг от друга потенциалами по электролиту.
Радиационная коррозия – возникновение ржи под влиянием радиоактивных лучей.
Коррозия током – процесс коррозии происходит в условиях воздействия внешнего либо блуждающего тока.
Коррозия под напряжением – ржавление металла в коррозионной среде под механическим напряжением. Химия подобного вида ржи небезопасна, в главной мере для опорных конструкций с воздействием механических нагрузок на них (турбины, рессоры, ведущие оси строений). Немаловажным нюансом при обозначенном типе ржавления служит потенциальная коррозионная усталость – накопительный эффект возникает при периодичном растягивающем напряжении.
Схожее цикличное ржавление свойственно валкам прокатных станов, рессорам автомобилей и аналогичным конструкциям.
Коррозионная кавитация – разрушительное влияние на металл коррозионной среды и ударной силы.
Фреттинг-коррозия – разрушение металлических поверхностей единовременным воздействием благоприятной для ржи среди и вибрации. По проявлению результатов процесса ликвидировать следствие возможно, для этого потребуется четко подобрать структурный материал, снизить уровень трения, применить покрывающую пленку либо выполнить другие подходящие в таком случае действия.
Межкристаллитная коррозия – проявление ржи по граням вкраплений. Так называемое скрытный разлом, в период активности которого внешних признаков не заметно, однако металл в краткие сроки лишается свойств прочности и эластичности. Наиболее часто от подобного вида внешнего вмешательства страдают сплавы, в состав которых входят никель, алюминий, хром.
Щелевая коррозия – является причиной повреждения металла в резьбовых креплениях, между прокладками и аналогичных участках.
На видео: всё о электрохимической коррозии.
Классификация по типу коррозионной деструкции
Сплошная коррозия – ржавчине подвергается поверхность целиком. Различают несколько подтипов:
- Равномерная (поверхностная коррозия) – ржа проявляется одновременно по захваченной процессом территории. Пример – разрушение железных труб на открытом воздухе.
- Неравномерная – скорость реакций на отдельных участках общей территории варьируется.
Избирательная коррозия — ржавеет один из компонентов сплавов или обособленная структурная секция (например, реакция обесцинкования латуни).
Местная коррозия — разрушению подвергаются сепаратные пятна целостного объекта. Проявление наблюдается в форме отдельных вкраплений поврежденностей, проникнувших на малую глубину слоя металла (ржа по латуни в соленой морской воде); значительных углублений в виде раковин (сталь, закопанная в почву); обособленных точек, именуемых питтингами, входящих в толщу металла на серьезную глубину (хромовоникелевая сталь аустенитного класса).
Виды оксидных пленок
Когда химическая коррозия происходит под действием температуры и газовой среды, могут сформироваться три вида пленок:
- Тонкие. Со стороны заметить их будет невозможно. Они одни из самых не прочных, могут легко стираться под действием механического давления.
- Средние. Могут быть замечены, потому что со стороны металл слегка меняет цвет.
- Толстые. Хорошо заметны невооруженным глазом.
Чтобы не допустить протекание опасных процессов разрушения материала, важно сделать пленку защитной.
Химическая коррозия
Химическая коррозия возможна по причине термодинамической нестабильности металлов. Газовая коррозия, имея собственное определение, — разновидность химической. Последние имеют возможность самостоятельно преобразовываться в значительно устойчивее состояние по окончанию реакции: металл + окислитель → продукт реакции.
Наиболее часто встречающийся пример химической коррозии металла – реакция с кислородом:
Ме+0,5О2→МеО
4Fe+3O2→2Fe2O3
Обезуглероживание стали как газовая коррозия:
Fe3C+2H2→3Fe CH4
Стадии протекания коррозии в жидкостях-неэлектролитах
Если рассматривать весь процесс более подробно и анализировать, что влияет на скорость химической коррозии, можно выделить несколько стадий ее протекания:
- Контакт окислителя с поверхностью материала.
- Запуск процесса хемосорбции реагента на поверхности.
- Протекание реакции металла и окислителя, формирование оксидной пленки.
Условия среды, состав сплава и самого электролита могут повлиять на протекание нескольких основных процессов. К ним относятся такие, как десорбция оксидов с металлом и диффузия оксидов в неэлектролит. Но оба процесса также могут и не наблюдаться.
Чтобы не допустить запуска коррозии в жидкостях-электролитах, стоит позаботиться о нанесении на поверхность специальных защитных составов. Важно, чтобы на протяжении всего времени использования изделия они полностью сохраняли свою целостность.
Коррозия некоторых металлов
Коррозия меди
Одним из ключевых химических элементов для отечественной промышленности является медь. Металл также подвержен деструкции, как и другие металлические поверхности, хотя медь больше защищена от коррозии.
Коррозия меди — разрушение последней в результате воздействия коррозионной среды.
Даже столь стойкий к разрушениям элемент подвержен негативным изменениям при воздействии окружающей среды. Коррозия меди имеет высокий показатель ухудшения свойств металла в аэрированных растворах, содержащих ионы, образовывающие комплексы с красным металлом, окислительных кислотах.
Медь стабильна в следующих условиях:
- в атмосферной среде;
- в морской и пресной водах;
- контактируя с галогенами в специальных условиях;
- в кислотах-неокислителях, слабых растворах Н3РО4, Н2SO4.
Медь нестабильна в следующих условиях:
- в ряде соединений серы, в том числе сероводороде, чистой сере;
- в кислотах-окислителях, аэрированной неокислительной среде, концентрате Н2SO4, например:
1)Cu+2H2SO4→CuSO4+SO2↑+2H2O
2)Cu+H2SO4→CuO+SO2↑+H2O
- растворах солей-окислителей тяжелых металлов, как то Fe2(SO4)3, FeCl3;
- агрессивной воды, аэрированной воды;
- амина, NH4OH.
Атмосферная коррозия меди:
2Cu+H2O+CO2+O2→ CuCO3*Cu(OH)2
Коррозия железа
Еще один распространенный элемент, подверженный ржавлению от коррозии – железо. Наибольший процент реакций по возникновению ржи на железе припадает на реакции по его окислению воздухом или кислотами из растворов.
При химической коррозии электроны переходят на окислитель, окисление металлов показано наглядно:
3Fe+2O2→Fe3O4
Электрохимическая коррозия протекает в условиях токовой проводимости. Пример атмосферной и грунтовой реакции:
Fe+O2+H2O→Fe2O3∙xH2O
Факторы формирования защитной пленки
Оксидная пленка способна оказывать выраженное защитное воздействие на материал. Но для этого требуется, чтобы она соответствовала нескольким важным требованиям:
- Сплошность. На поверхности пленка распределяется ровным слоем, без пор и участков, которые не затронуты ею.
- Хорошее сцепление с поверхностью материала. Это требуется для удержания подобного защитного барьера на месте и исключения ухудшения его свойств.
- Химическая инертность. Пленка будет защищать металл только в том случае, если она вступает в химические реакции с окружающей средой. В противном случае, есть большая опасность, что весь защитный эффект окажется сведен к нулю.
Так как материал будет использоваться на протяжении длительного времени и сложно предсказать, что станет воздействовать на него, большое значение имеет стойкость к износу и повышенный уровень твердости.
Не менее важен и тот факт, чтобы пленка не была пористой и рыхлой. Когда она плохо контактируется с поверхностью, риск протекания разрушающих процессов становится значительно выше.
При изучении различных свойств оксидных пленок, ученые особенно пристально рассматривают сплошность. Отмечается, что на нее влияет молекулярный объем. Его показатели должны быть выше атомного объема металла.
Сплошность не ставится на первое место при определении защитных свойств оксидной пленки только для небольшой группы металлов. В их числе щелочно-земельные и щелочные.
При проведении работ по защите от химической коррозии, большое внимание уделяется методу замера толщины. Анализ характеристик происходит на разных стадиях формирования. Большое значение имеют получаемые показатели скорости окисления металла и характер протекания подобного процесса.
Когда окислы оказываются сформированными, специалисты рекомендуют проверить, какую пленку они создали на поверхности, обладает ли она нужными защитными свойствами.
Способы защиты от коррозии
Разработки в сфере коррозионной протекции
Рассмотрев, какие виды коррозии существуют, стоит описать, бывают ли орудия против них. Исследования в области защиты от коррозионных процессов проводятся на постоянной основе. На сегодняшний день самыми популярными методами борьбы против разрушителя металлической поверхности являются:
- Защитное покрытие.
- Воздействие на коррозионную среду с понижением активности среды (лишение коррозионной среды кислорода, использование ингибиторов процесса).
- Протекция электрохимического направления.
- Инновационная разработка и внедрение в производство новейших структурных материалов с повышенной устойчивостью к процессу разрушения. Суть метода заключается в вычленении из металлических сплавов добавок, которые катализируют разрушительный процесс (например, удаление из сплавов алюминия примеси железа, из сплавов железа – серы), либо прямопротивоположном процессе – внедрении в существующий сплав дополнительных элементов, передающих свою коррозионную устойчивость всему сплаву(к примеру, добавление хрома или никеля в сплав железа, усиление магниевых сплавов марганцем и т.п.).
- Использование в строительстве неметаллических компонентов, где это представляется возможным (высокополимерного пластика, стекла и керамики).
- Минимизация воздействия неблагоприятных условий на металл (отделение металлических конструкций от внешней среды, скорейший ремонт на участках скопления воды, удаление прощелин в цельных конструкциях).
Защитная пленка как преграда разрушению
Высокоустойчивые самостоятельные химические элементы используют в виде покрытий для возникновения на поверхности изделий оксидной плёнки: Zn, Ni, Cr, Ag и Au.
Коррозия металлов не может проникнуть внутрь металлического изделия без внешних повреждений. На конструкции наносят покрытия – это и служит как специфическая защита. Ряд металлов известны нам по своей ценности в сфере ювелирного дела, так подобные пленки выполняют не только защитную функцию, но и эстетическую.
Металлические покрытия в свою очередь делятся на анодные и катодные. Анодные пленки выполняются из металла активнее, нежели внутренний защищаемый сплав. Катодные же, наоборот, выполнены из металла менее активного, и не направлены на протекцию нижнего слоя металл в случае видимых повреждений.
Неметаллические пленки так же разделены на 2 подвида: неорганические (эмали) и органические (лаки, краски, резина, битум).
Как бороться с коррозией (2 видео)
Все виды ржавчины (32 фото)
Органосиликатные покрытия
Для качественной защиты от коррозии рекомендуется применение металлов с высоким уровнем гидрофобности, непроницаемости в водных, газовых и паровых средах. К числу таких материалов относятся органосиликаты.
Химическая коррозия практически не распространяется на органосиликатные материалы. Причины этого кроются в повышенной химической устойчивости таких композиций, их стойкости к свету, гидрофобных качествах и невысоком водопоглощении. Также органосиликаты устойчивы к низким температурам, обладают хорошими адгезивными свойствами и износостойкостью.
Проблемы разрушения металлов из-за воздействия коррозии не исчезают, несмотря на развитие технологий борьбы с ними. Причина в постоянном возрастании объемов производства металлов и все более сложных условий эксплуатации изделий из них. Окончательно решить проблему на данном этапе нельзя, поэтому усилия ученых сосредоточены на поисках возможностей по замедлению коррозионных процессов.
Заказывайте оцинковку металла в Точинвест Цинк
Каждый клиент при обращении в нашу компанию получает следующие преимущества:
- Компания работает с 2007 года, имеет в своем распоряжении 3 производственных цеха для горячего цинкования.
- Мощность предприятия с многолетним опытом составляет 120 000 тонн в год.
- Оперативное проведение работ, независимо от сложности и объема.
- Наше предприятие является обладателем самой глубокой ванны для горячего цинкования в ЦФО – глубина составляет 3.43 м.
- Наносим цинковое покрытие на различные виды металлоконструкций, включая габаритные.
- Нанесение покрытия по технологии горячего цинкования специалисты выполняют в соответствие с требованиями ГОСТ 307-89.
Работы проводятся на современном оборудовании чешской компании EKOMOR и немецко-австрийской компании KVK KOERNER.
Вернуться к статьям Поделиться статьей
