Основные виды коррозии

Изделия из металлов и сплавов подвергаются действию окру­жающей среды. При этом металлы и сплавы могут разрушаться, обра­зуя соединения, устойчивые в окружающей среде.

Разрушение металлов и сплавов вследствие химического взаимодействия их с окружающей средой называется коррозией металлов (рис. 8.1). Этот термин происходит от латинского слова corrodere - разъедать (произносится корродере).

Ржавеют железнодорожные рельсы, машины и предметы бытового потребления. Особенно сильному химическому воздействию подвергаются металлы и сплавы в металлургической, коксохимической, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности, где на металлы действуют кислород, кислоты, щелочи, соли и другие вещества, часто при высоких температурах и при повышенных давле­ниях. В результате взаимодействия металлов с веществами окру­жающей среды качество изделий и сооружений ухудшается. Они мо­гут стать даже непригодными к использованию.

При громадном и все возрастающем количестве машин и металлических сооружений, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте, огромное значение имеет предохранение их от коррозии. Удлинение срока службы машин и сооружений увели­чивает мощь нашего государства. Поэтому постоянная борьба с корро­зией представляет собой исключительно важную задачу. Но чтобы бороться с коррозией, надо знать ее сущность.

Коррозия металлов - это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металла окисляются и переходят в ионы, например:

Fе - 2е = Fe^2- Сu - 2е = Сu^2-

Окисление железа при высокой температуре представляет собой пример коррозии в результате непосредственного химического взаимодействия между металлом и кислородом воздуха. Таков же характер действия на металлы хлора, окислов азота и других веществ в условиях химического производства.

Коррозию, вызванную непосредственно химическим взаимо­действием между металлом и окружающей средой, называют химиче­ской коррозией.

Коррозия в газах при высоких температурах называется газо­вой коррозией.

Электрохимическая коррозия возникает при воздействии на ме­таллы и сплавы влажных газов, атмосферных осадков, речной и мор­ской воды, электролитов и пр.

Коррозия, сопровождаемая возникновением электрического то­ка, называется электрохимической коррозией.

Катодным процессом при электрохимической коррозии на­зывается реакция самопроизвольного восстановления окислителей среды (молекул кислорода, ионов водорода) освободившимися при ионизации атомов металла электронами. Находящиеся в растворе электролита окислители являются деполяризаторами. Если окислите­лем является кислород, то происходит катодная реакция кислородной деполяризации:

О₂ + Н₂O + 4е Û 4OН-

Анодным процессом называется реакция самопроизвольной ионизации (окисления) атомов металла, находящегося в контакте с электролитами:

Ме Û Meⁿ⁺ + nе.

Электродный потенциал - это скачок электрического потен­циала между двумя электропроводящими фазами - металлом и раство­ром электролита; он возникает при электрохимической реакции как анодного, так и катодного происхождения.

При электрохимической коррозии сталей существует элек­трохимическая неоднородность поверхности из-за наличия двух или больше фаз - феррита, карбидов и др.

Анодная реакция локализуется на зернах феррита, а катодная - на включениях карбидов.

Взаимодействие первичных продуктов реакции:

2Fe ²⁺ + 4ОН = 2Fe(OH)₂.

Дальнейшее окисление Fе(ОН)₃ в растворе электролита приво­дит к образованию сложных гидратированных оксидов железа -"ржавчины" - FeO*Fe₂О₃*nH₂О.

В конструкциях из разнородных металлов или сплавов: в свар­ных, клепанных и других соединениях, везде, где разнородные метал­лические материалы находятся в контакте и соприкасаются с электро­литом, наблюдается электрохимическая неоднородность поверхности, видимая невооруженным взглядом.

Рис. 8.1. Процесс развития коррозии в металле

талл приобретает коррозионную стойкость. "Пассивными" металлами являются Cr, Ni, Co, Zn, Mo, Сu, Al, Ti и др. Пассивность связана с образованием на поверхности ме­таллов оксидных пленок, предохраняющих металл от коррозионного разрушения.

Различают поверхностную, межкристаллитную и местную коррозию.

Поверхностная коррозия. Поверхностная коррозия характеризуется равномерным разрушением металла по всей поверхности и определяется толщиной слоя (в мм), разрушаемого в течении года. По этому виду коррозии все металлы разбиты на шесть групп (ГОСТ 5272-75). Разрушение в зависимости от группы достигает от 0,001 до 10 мм.

Межкристаллитная коррозия. Межкристаллитная коррозия характеризуется тем, что коррозия не видна на поверхности. Поверхность на глаз может быть чистой; разрушение, проникая внутрь металла, происходит по границам зерен. Этот вид коррозии наиболее опасен, так как нарушает связь между зернами, вследствие чего металл теряет прочность и может полностью разрушиться.

Местная коррозия. Местная коррозия характеризуется разрушениями металла в отдельных местах поверхности детали. Местная коррозия может быть вызвана различными причинами, например разрушением защитного слоя, неоднородной консервацией поверхности, неудовлетворительно подготовленной поверхностью под нанесение защитного слоя, царапинами, плохим обезжириванием и др. Местная коррозия - наиболее встречающийся вид коррозии.