По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.

Классификация коррозионных процессов

По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.

Химическая коррозия - это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при которомокисляется металл и восстанавливается окислительные компоненты коррозионной среды протекают в одном акте. Так протекает окисление большинства металлов в газовых средах содержащих окислитель (например, окисление в воздухе при повышении температуры)
Mg+ O -> MgO
4Al + 3O -> 2AlO
Электрохимическая коррозия - это взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты среды происходит не водном акте, и их скорости зависят от электродного потенциала металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:
Zn + 2HCl -> Zn +2Cl +H
эта суммарная реакция состоит из двух актов:
Zn -> Zn + 2e
2H + 2e -> H
2. По характеру коррозионного разрушения.

Общая или сплошная коррозия при которой корродирует вся поверхность металла. Она соответственно делится на равномерную (1а), не равномерную (1б) и избирательную (1в), при которой коррозионный процесс распространяется преимущественно по какой-либо структурной составляющей сплава.
Местная коррозия при которой корродируют определенные участки металла:
а) коррозия язвами - коррозионные разрушения в виде отдельных средних и больших пятен (коррозия латуни в морской воде)
б) межкристаллическая коррозия при ней процесс коррозии распространяется по границе металл-сплав (алюминий сплавляется с хромоникелем).
и другие виды коррозии.
3. По условиям протекания процесса.

а) Газовая коррозия - это коррозия в газовой среде при высоких температурах. (жидкий металл, при горячей прокатке, штамповке и др.)
б) Атмосферная коррозия - это коррозия металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавение кровли, коррозия обшивки самолета).
в) Жидкостная коррозия - это коррозия в жидких средах: как в растворах электролитов, так и в растворах неэлектролитов.
г) Подземная коррозия - это коррозия металла в почве
д) Структурная коррозия - коррозия из-за структурной неоднородности металла.
е) Микробиологическая коррозия - результат действия бактерий ж) Коррозия внешним током - воздействие внешнего источника
тока (анодное или катодное заземление)
з) Коррозия блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным путям по проекту.
и) Контактная коррозия - сопряжение разнородных электрохимически металлов в электропроводящей среде.
к) Коррозия под напряжением - одновременное воздействие коррозионной среды и механического напряжения.

Виды коррозионных разрушений разнообразны. По характеру разрушения различают:

· равномерную (поверхностную) коррозию;

· местную коррозию;

· межкристаллитную (интеркристаллитную) коррозию.

Поверхностная коррозия

Поверхностная коррозия характеризуется равномерным разрушением металла по всей поверхности. Это наименее опасный вид коррозии, так как можно, зная ее скорость, заранее определить возможный срок службы детали.

Местная коррозия

Более опасным видом коррозии является местная коррозия. В этом случае разрушение начинается в отдельных участках детали, распространяясь на значительную глубину с поверхности, и степень этого разрушения трудно определить.

Межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия

Самым опасным видом коррозии является межкристаллитная (интеркристаллитная) коррозия. В этом случае разрушение происходит по границам кристаллов и внешняя поверхность металла не имеет заметных следов коррозии.

8) Поляризация электродных процессов

Протекание коррозионного процесса по электрохимическому механизму зависит от скорости двух сопряженных реакций — катодной и анодной. О ее величине обычно судят по изменению потенциала электрода при пропускании через него электрического тока, т. е. по коррозионной диаграмме, которая типична для каждого металла в зависимости от характера среды. Как правило, потенциалы электродов, по которым проходит ток, отличаются от исходных (не нагруженных током): потенциал катода становится более отрицательным, а потенциал анода — более положительным. Диаграмма коррозионного процесса (кривые поляризации анодного и катодного участков) Процесс изменения (сближения) потенциалов, а следовательно, и их разности, приводящий к уменьшению силы тока, называют поляризацией. По наклону поляризационных, кривых можно судить, какая из электродных реакций — катодная или анодная тормозится в большей степени, т. е. какие участки больше подвержены поляризации (рис. 5.6). Падение напряжения может быть вызвано не только поляризацией электродных участков, но и в результате омического-сопротивления в цепи AER, которое определяется суммой сопротивлений коррозионной среды и переходным сопротивлением между катодным и анодным участками. Отсюда можно вычислить долю падения каждого напряжения и оценить его вклад в суммарный контроль коррозионного процесса. Тот фактор, который преобладает, т. е. лимитирует процесс, называется контролирующим. Из сказанного следует, что скорость коррозионного процесса определяется следующими основными факторами: значениями исходных потенциалов катодного и анодного участков, степенью их поляризуемости и сопротивлением цепи (внутренней и внешней). Поляризация может быть вызвана разными причинами. Замедление анодной реакции происходит чаще всего в результате несоответствия скоростей анодной реакции и отвода электронов во внешней цепи или недостаточно быстрого отвода перешедших в раствор ионов металла. Первый вид поляризации называют перенапряжением ионизации металла, второй — концентрационной поляризацией. Поляризация анода может быть обусловлена также образованием пассивных пленок на поверхности металла.

9) Магистральные газонефтепродуктопроводы, уложенные вблизи электрофицированных железных дорог постоянного тока или вблизи рабочих заземлений системы электропередачи постоянного тока «провод — земля», подвергаются коррозии блуждающими токами. Если трубопроводы проходят вблизи от тяговых подстанций (контактный провод электрифицированной железной дороги соединен с плюсовой шиной тяговой подстанции), в проекте должна быть предусмотрена установка поляризованных дренажей с подключением к минусовой шине тяговой подстанции. Электрифицированные на переменном токе железные дороги представляют собой несимметричные электрические системы, которые могут оказывать влияние на соседние сооружения, в том числе и на подземные металлические трубопроводы, где могут появиться •опасные напряжения тока. Переменные токи, наведенные электрифицированной железной дорогой, при стекании с трубопровода в землю могут увеличить скорость почвенной коррозии, увеличить опасность искрообразования, в результате которого могут возникать пожары и взрывы.

При расчете опасного и мешающего влияния электрифицированных железных дорог переменного тока следует учитывать во всех случаях магнитное влияние, а гальваническое — если длина сближения менее 5 км и удельное сопротивление грунта более 50 Ом-м. Влияние электрифицированной железной дороги переменного тока не опасно и специальных мер защиты не требуется, •если превышает — трассу проектируемого трубопровода относят на большее расстояние. Все магистральные трубопроводы, расположенные вблизи (не далее 500 м) от электрифицированной железной дороги переменного тока, подлежат обследованию путем электрометрических измерений.

При выборе расстояния следует учитывать перспективу развития электрификации железных дорог и роста грузооборота. Необходимо учитывать также: размещение тяговых подстанций, мест подключения отсасывающих фидеров, дросселей на электрифицированных железных дорогах и трамвайных сетях, полярность электропитания, рабочее напряжение, минимальную и максимальную силы токов каждой тяговой подстанции.

10) Коррозия металлов осуществляется в соответствии с законами природы и потому ее нельзя полностью устранить, а можно лишь замедлить. Имеется способ уменьшения коррозии металлов, который строго нельзя отнести к защите, – это легирование металлов, т.е. получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. Лакокрасочные покрытия наиболее доступны для широкого круга людей. Лаки и краски обладают низкой газо- и паропроницаемостью, водоотталкивающими свойствами и поэтому препятствуют доступу к поверхности металла воды, кислорода и содержащихся в атмосфере агрессивных компонентов. Покрытие поверхности металла лакокрасочным слоем не исключает коррозию, а служит для нее лишь преградой, а значит, лишь тормозит коррозию. Поэтому важное значение имеет качество покрытия – толщина слоя, сплошность (пористость), равномерность, проницаемость, способность набухать в воде, прочность сцепления (адгезия). Для защиты металлов от коррозии используют стекловидные и фарфоровые эмали – силикатные покрытия, коэффициент теплового расширения которых должен быть близок к таковому для покрываемых металлов. Эмалирование осуществляют нанесением на поверхность изделий водной суспензии или сухим напудриванием. Вначале на очищенную поверхность наносят грунтовочный слой и обжигают его в печи. Далее наносят слой покровной эмали и обжиг повторяют. Наиболее распространены стекловидные эмали – прозрачные или заглушенные. Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами корродируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят различными методами: кратковременным погружением в ванну с расплавленным металлом (горячее покрытие), электроосаждением из водных растворов электролитов (гальваническое покрытие), напылением (металлизация), обработкой порошками при повышенной температуре в специальном барабане (диффузионное покрытие), с помощью газофазной реакции, например

3CrCl₂ + 2Fe – [1000⁰C] > 2FeCl₃ + 3Cr (в сплаве с Fe).

Имеются и другие методы нанесения металлических покрытий, например, разновидностью диффузионного способа защиты металлов является погружение изделий в расплав хлорида кальция CaCl₂, в котором растворены наносимые металлы. В повседневной жизни человек чаще всего встречается с покрытиями железа цинком и оловом. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью.Покрытия из цинка и олова (так же как и других металлов) защищают железо от коррозии при сохранении сплошности.

11) Атмосферная коррозия – коррозионное разрушение конструкций, оборудования, сооружений, эксплуатируемых в приземной части атмосферы. Атмосферная коррозия носит менее разрушительный характер, чем почвенная и морская. Скорость атмосферной коррозии зависит от некоторых факторов: природы металла, окружающей его атмосферы, влажности воздуха. Атмосферную коррозию по степени увлажненности поверхности принято разделять на сухую, влажную и мокрую. Влажная и мокрая протекают по электрохимическому механизму, а сухая – химическому.

Сухая атмосферная коррозия наблюдается при отсутствии на поверхности металла пленки влаги. Если относительная влажность воздуха составляет 60% и меньше – протекает сухая атмосферная коррозия. Механизм коррозионного разрушения – химический. На поверхности образуются защитные оксидные пленки, которые тормозят процесс коррозии. Сначала процесс протекает быстро (образование тонкой окисной пленки), потом – сильно замедляется и устанавливается постоянная, очень маленькая скорость коррозии. Такое явление обусловлено невысокой температурой окружающей среды. На металле почти сразу (может пару часов) образуется тонкая окисная пленка, которая приводит к потускнению поверхности. Толщина окисной пленки на поверхности нержавеющей стали может составлять 10 – 20 Å, железе – 30 – 40 Å. Влажная атмосферная коррозия наблюдается при наличии на поверхности тончайшей пленки влаги. Толщина такой пленки составляет от 100 Å до 1 мкм. Относительная влажность воздуха, при которой начинается образование влажной пленки, составляет около 60 – 70%. Значение, при котором начинается конденсация на поверхности влаги, называется критической влажностью. Критическая влажность зависит от загрязнения воздуха и состояния металла. Конденсация влаги при этом происходит по капиллярному, химическому либо адсорбционному механизму.

Капиллярная конденсация влаги. Наблюдается в щелях, зазорах, трещинах на поверхности металла, порах в пленке продуктов коррозии, под загрязнениями и т.п. Адсорбционная конденсация влаги. Возникает в результате проявления на поверхности металла адсорбционных сил. Химическая конденсация влаги проявляется во взаимодействии продуктов коррозии с атмосферной влагой. При этом образуется ржавчина, которая и удерживает эту влагу.

Мокрая атмосферная коррозия протекает при относительной влажности воздуха около 100%, когда на поверхности влага собирается в виде хорошо видных капель, либо при прямом воздействии на конструкцию дождя, тумана. Мокрая атмосферная коррозия также наблюдается на конструкциях, которые обливаются водой либо полностью погружаются. При мокрой коррозии пленка влаги в толщину составляет более 1 мм.

Дата добавления: 2015-07-11