Лекция 16. Коррозия металлов.

Основные виды коррозии. Классификация коррозионный процессов. Химическая и электрохимическая коррозии. Газовая, атмосферная, почвенная коррозия, коррозия под действием блуждающих токов. Коррозия в электролитах, в не электролитах, биохимическая коррозия. Окислительно-восстановительные процессы, протекающие при различных видах коррозии. Методы защиты от коррозии. Анодные и катодные покрытия. Протекторная и электрозащита. Ингибиторы коррозии.

1.Основные виды коррозии.Коррозия металлов – разрушение металлов под действием агрессивной окружающей среды.Виды коррозии: плошная; участками; питтинг; межзерновая; растрескивание; селективная. Все виды коррозии одинаково опасны. По механизмам протекания процесса коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.Химическая коррозия:газовая; жидкостная. Газовая коррозия происходит под влиянием агрессивных сухих газов.
Жидкостная коррозия вызывается растворами неэлектролитов. Этот вид коррозии очень характерен для продуктов нефтехимии.
Электрохимическая коррозия отличается от химической коррозии тем, что в системе возникает направленный поток электронов, т.е. электрохимическая коррозия возникает там, где присутствуют электролиты. Электрохимическая коррозия:гальванокоррозия (аналогична работе гальванического элемента); электрокоррозия (представляет собой электролиз). Электрохимическая коррозия гораздо активнее химической коррозии. Гальванокоррозия вызывается многими причинами.
Основная причина возникновения гальванокоррозии - тесный контакт двух металлов с различными потенциалами, находящихся в среде электролита.
Металлы, находящиеся в тесном контакте (спай), образуют короткозамкнутый гальванический элемент.
Например, спай алюминия с медью.По соотношению потенциалов алюминий является анодом, медь – катодом. Рассмотрим данную гальванопару в кислой среде: Разрушается анод, в данном случае алюминий.Второй причиной возникновения гальванокоррозии является неоднородность металлов. Больше всего это относится к техническому железу – чугунам и сталям.
Техническое железо состоит в основном из кристаллов железа и участков цементита. Кристаллы железа играют роль микроанодов, участки цементита – микрокатодов.
Рассмотрим данную систему в окружающей среде: воздухе с содержащейся в нём влагой (О₂+2Н₂О). Следующей распространённой причиной возникновения гальванокоррозии является аэрация – неравномерный доступ кислорода (или воздуха) к разным участкам одного и того же металла.Примером может служить вбитый во влажное дерево гвоздь. Та часть изделия (гвоздя), к которой доступ воздуха свободен, является катодом. Часть гвоздя, находящаяся в дереве, является анодом. Возникает коррозия: Электрокоррозия – это коррозия материалов под влиянием электрического тока от внешнего источника (коррозия блуждающих токов).
Источниками блуждающих токов являются: весь электротранспорт, электроаппараты, работающие на земле. Поток электронов, идущий по рельсу, встречая какое -– либо омическое сопротивление, например стык, уходит в почву. Этот участок рельса становился катодом по отношению к близко расположенному участку трубопровода. Почва по своему составу является прекрасным проводником электронов. В почве такой поток электронов может пройти десятки километров. На своём пути поток электронов встречает какой-либо металлический предмет, например, трубопровод, и входит в него. Данный участок трубопровода становится анодом и начинает разрушаться: Ионы Fe уходят в землю, а поток электронов направляется далее по трубопроводу до тех пор, пока не встретит какое-либо новое сопротивление. Встретив сопротивление, электроны уходят в землю, превращая данный участок трубопровода в катод. Поток электронов может войти в тот же рельс, откуда он вышел, превращая его в анод. Катодный процесс зависит от состава почвы. или .

2.Защита металлов от коррозииВ результате коррозии металлические изделия разрушаются, причем в таком количестве, что борьба с коррозией необходима.
Способов борьбы с коррозией очень много. Основные способы: электрозащита; защитные покрытия, которые подразделяются на металлические и неметаллические; легирование.
Электрозащита К электрозащите относятся способы, при которых в системе возникает направленный поток электронов: катодная защита, протекторная защита.
Катодная защита. Суть её сводится к следующему: к катоду внешнего источника питания присоединяют защищаемый металл, к аноду – ненужный кусок металла. Пока поступает ток от внешнего источника, анод разрушается, а катод остается в целости и сохранности. Недостатком этого метода является расход электроэнергии.
Протекторная защита. Суть ее: два металла - защищаемый и протектор - приводятся в тесный контакт. Металл протектора подбирается так, чтобы он оказался анодом по отношению к защищаемому изделию. В первую очередь разрушается анод, защищаемое изделие сохраняется.
Данный вид защиты относится к электрозащите, так как в системе возникает направленный поток электронов.
Электрозащита применяется в тех случаях, когда объём окружающей агрессивной среды очень велик. Электрозащита применяется на морских судах (подводные части), для защиты всех подводных и подземных сооружений. Защитные металлические покрытия В качестве первых защитных металлических покрытий использовались цинк и олово.Покрытие цинком – цинкование. Покрытие оловом – лужение. По соотношению потенциалов защищаемого металла и покрытия все защитные покрытия делятся на:катодные покрытия; анодные покрытия. В случае нарушения защитного покрытия в первую очередь начнёт разрушаться само покрытие: Анодные покрытия выгоднее тем, что начинает разрушаться само покрытие, т.е. есть возможность восстановить его, прежде чем начнет разрушаться основное изделие.
При разрушении покрытия будет разрушаться защищаемый металл.

В настоящее время металлические покрытия широко применяются, и назначения этих покрытий весьма различны. Кроме защитной функции, они могут выполнять декоративную функцию, а также весьма различные технологические назначения. Поэтому покрытия наносятся без учета того, анодными или катодными они являются.Защитные неметаллические покрытия.Сюда относятся краски, лаки, эмали, полимеры. Также сюда относятся фосфотирование и оксидирование (воронение) стали. Оксидирование стали. На стали получают оксидную пленку сложного состава

Эта пленка интенсивно черного цвета, отсюда и название – воронение. Структура пленки - плотная, беспористая, сцепление её с металлом очень прочное. При толщине пленки в 30-40 она надежно защищает изделия от коррозии.
Фосфотирование производят из смеси, например, ZnHPO₄ + фосфорная кислота

.Эти фосфатные пленки имеют хорошее прочное сцепление с техническим железом (сталь, чугун). Но поскольку пленки пористые, сами по себе они изделия от коррозии не защищают. В этом случае применяется дополнительная защита – краска. В соединении с краской защита очень надежна.
На практике, как правило, применяется не один вид защиты, а как минимум два.