О коррозии

О КОРРОЗИИ
КОРРОЗИЯ

- это самопроизвольное разрушение металлов в
результате
химического
или
физикохимического взаимодействия с окружающей
средой. В общем случае это разрушение любого
материала, будь то металл или керамика, дерево
или полимер. Причиной коррозии служит
термодинамическая
неустойчивость
конструкционных материалов к воздействию
веществ, находящихся в контактирующей с ними
среде. Пример — кислородная коррозия железа в
воде: 4Fe + 2Н2О + ЗО2 = 2(Fe2O3•Н2О).
Гидратированный оксид железа Fe2O3•Н2О и
является тем, что называют ржавчиной.
ВИДЫ КОРРОЗИИ

Коррозионные процессы отличаются широким
распространением и разнообразием условий и
сред, в которых они протекают. Поэтому пока нет
единой и всеобъемлющей классификации
встречающихся случаев коррозии.
ПО ТИПУ АГРЕССИВНЫХ СРЕД, В КОТОРЫХ ПРОТЕКАЕТ ПРОЦЕСС
РАЗРУШЕНИЯ, КОРРОЗИЯ МОЖЕТ БЫТЬ СЛЕДУЮЩИХ ВИДОВ:







Газовая коррозия;
Атмосферная коррозия;
Коррозия в неэлектролитах;
Коррозия в электролитах;
Подземная коррозия;
Биокоррозия;
Коррозия блуждающим током.
ПО УСЛОВИЯМ ПРОТЕКАНИЯ КОРРОЗИОННОГО ПРОЦЕССА
РАЗЛИЧАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ:








Контактная коррозия;
Щелевая коррозия;
Коррозия при неполном погружении;
Коррозия при полном погружении;
Коррозия при переменном погружении;
Коррозия при трении;
Межкристаллитная коррозия
Коррозия под напряжением.
ПО ХАРАКТЕРУ РАЗРУШЕНИЯ:










Сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность;
равномерная;
неравномерная;
избирательная.
Локальная (местная) коррозия, охватывающая
отдельные участки:
пятнами;
язвенная;
точечная (или питтинг);
сквозная;
межкристаллитная.
ВРЕД НАНОСИМЫЙ КОРРОЗИЕЙ



Если нелегированную или слаболегированную сталь, очищенную от слоя окалины,
образовавшегося в процессе изготовления, но не подвергавшуюся больше никакой
поверхностной обработке, предоставить воздействию атмосферы, то через
непродолжительное время ее поверхность окрасится в красно-коричневый цвет. Это
образовалась ржавчина - материал коррозирует. Коррозия начинается с
поверхности и разрушает материал путем химических и электрохимических реакций
с окружающей средой. Первоначально это понятие относилось только к разрушению
металлов, сегодня мы уже говорим и о коррозии неметаллических предметов.
Коррозия-это
совершенно
естественный процесс. Каждое вещество стремится
к своему исходному состоянию, так как с энергетической точки зрения эта форма
самая стабильная, хотя и самая несовершенная. Покажем это на примере.
Железная руда является исходной формой стали. Чтобы добыть железо и затем
превратить его в сталь, необходимо затратить энергию. Для добычи 30 граммов
железа из его оксида теоретически необходимо около 50 ккал. Это соответствует
расходу энергии на горение 60-ваттной электролампы в течение одного часа.
Значит, железо обогащено энергией по сравнению с исходным продуктом, оно
находится в определенном упорядоченном состоянии. Тенденцию железа к
превращению в свой оксид можно вполне понять, если вспомнить, что и в нашей
повседневной жизни для поддержания любого порядка необходима затрата энергии,
а иначе он превратится в беспорядок.






При этом освобождается энергия, затраченная на производство стали.
Так как коррозия протекает очень медленно, то эту энергию, к сожалению, нельзя
использовать.
Применяемая в качестве основного конструкционного материала нелегированная
сталь корродирует практически при любых климатических условиях. В настоящее
время в ГДР ежегодно перерабатывается около 6 млн. тонн материалов,
содержащих железо. Если проржавеет хотя бы 3%, то в жертву коррозии будет
принесено 180 000 тонн стали. Металлолом с ржавчиной на поверхности может
быть снова переплавлен в ценные сорта стали, проржавевший насквозьбезвозвратно потерян. Однако вред от коррозии заключается не только в потере
материала. Изделия, подвергшиеся коррозии, либо не в состоянии далее выполнять
свои функции, либо вообще полностью разрушаются, вызывая тем самым аварии и
другие столь же нежелательные последствия. С народнохозяйственной точки зрения
перед антикоррозийной защитой стоят три задачи:
во-первых, избежать несчастных случаев и аварий на производстве;
во-вторых, как можно больше ограничить потери стоимости, которая содержится в
изделиях в виде овеществленного труда и затрат материалов;
в-третьих, стремиться к экономии материала, используя облегченные конструкции,
наилучшим образом защищенные от коррозии.



Возникающий при коррозии гидрат оксида железа выступает в основном в
виде двух кристаллических форм - стабильного гетита oc-FeOOH и менее
стабильного лепидокрокита y-FeOOH.
Продукты коррозии железа, содержащие кроме этого еще магнетит FeO
Fe2O3 и переменное количество аморфных оксидов железа, равномерно
распределяются по всей поверхности металла. В отличие от этого на
алюминии и его сплавах продукты коррозии образуют отдельные точки, так
что местами даже возникают отверстия. При особых условиях коррозия
может перфорировать и высоколегированную сталь. Этот вид коррозии
очень опасен, так как при относительно небольшом изменении массы и
практически невидимых отверстиях ставится под вопрос функциональная
способность, например емкостей или трубопроводов.
Еще одна форма коррозии поражает металл даже под лакокрасочными
слоями. Это нитевидная, или филигранная, коррозия. Ей подвержена
прежде всего некрашеная или покрытая лаком жесть. Так возникают узкие
красно-коричневые неглубокие канавки с зеленью на концах [это оксид
железа (II)]. При этом коррозия движется под слоем лака, как личинка под
корой. Из-за нитевидной коррозии снижается в первую очередь
декоративная ценность лакированных изделий.
БОРЬБА С КОРРОЗИЕЙ

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и
разрешение этой проблемы является важной задачей. Основной
ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла
как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых
коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно
развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя
определить, оценив только прямые потери, к которым относятся
стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены
обрудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё
больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои
оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов,
утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной
подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых
лакокрасочных материалов и способом их нанесения. [1]. Наиболее
производительным
и
эффективным
методом
подготовки
поверхности перед дальнейшей защитой субстрата является
абразивоструйная очистка.




Обычно выделяют три направления методов защиты от
коррозии:
Конструкционный
Активный
Пассивный

Для
предотвращения
коррозии
в
качестве
конструкционных материалов применяют нержавеющие
стали, кортеновские стали, цветные металлы.

В качестве защиты от коррозии может применяться
нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует
образованию коррозионного элемента (пассивный
метод).

Красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование
должны, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги.
Часто также применяется покрытие, например, стали другими
металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое
покрытие защищает сталь даже когда покрытие частично разрушено.
Цинк имеет более отрицательный потенциал и корродирует первым.
Ионы Zn2+ токсичны. При изготовлении консервных банок
применяют жесть, покрытую слоем олова. В отличие от
оцинкованной жести, при разрушении слоя олова корродировать,
притом усиленно, начинает железо, так как олово имеет более
положительный потенциал. Другая возможность защитить металл от
коррозии — применение защитного электрода с большим
отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Для
этого специально создаётся коррозионный элемент. Защищаемый
металл выступает в роли катода, и этот вид защиты называют
катодной
защитой.
Растворяемый
электрод,
называют,
соответственно, анодом протекторной защиты Этот метод
применяют для защиты от коррозии морских судов, мостов,
котельных установок, расположенных под землей труб. Для защиты
корпуса судна на наружную сторону корпуса крепят цинковые
пластинки.

Если сравнить потенциалы цинка и магния с железом, они имеют
более отрицательные потенциалы. Но тем не менее корродируют они
медленнее вследствие образования на поверхности защитной
оксидной плёнки, которая защищает металл от дальнейшей
коррозии. Образование такой плёнки называют пассивацией
металла. У алюминия её усиливают анодным окислением
(анодирование). При добавлении небольшого количества хрома в
сталь на поверхности металла образуется оксидная плёнка.
Содержание хрома в нержавеющей стали — более 12 процентов.