| | vivaspb.com | finntalk.com

Понятие коррозии металов

Опубликовано в Коррозия

Рейтинг:   / 5
ПлохоОтлично 

  Коррозией металлов – называется процесс разрушения их поверхности вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. Часто термином «коррозия» называют не только сам процесс коррозии, но и результат этого процесса. Учение о коррозии металлов возникло сравнительно недавно (в начале XX столетия). Было предложено несколько теорий. Однако все они не объясняли наблюдавшихся явлений и поэтому с течением времени были отвергнуты.

 

В настоящее время различают коррозию металлов двух видов химическую и электрохимическую. Теория коррозии основана на законах химии, электрохимии, современного металловедения и физики металлов.

Теория химической коррозии

Химическая коррозия происходит главным образом при непосредственном взаимодействии металла с агрессивными веществами окружающей среды. При химической коррозии продукты коррозии образуются на том же участке поверхности металла, который вступает в реакцию. В результате соприкосновения металла с кислородом или со средами, содержащими кислород, на поверхности металла возникает пленка окислов. Рост толщины этой пленки обычно ограничивается рядом факторов. Для протекания коррозионного процесса необходимы условия, обеспечивающие дальнейшее окисление металла после образования пленки. В некоторых случаях толщина такой пленки быстро увеличивается и металл значительно разрушается.

Для подземных трубопроводов не известны условия, при которых могла бы возникнуть опасность химической коррозии, и поэтому мы не рассматриваем ее подробно. Отметим лишь, что поверхность любого металла всегда покрыта очень тонким слоем окислов, влияющих на дальнейшее протекание коррозионных процессов. В зависимости от толщины и пористости окисные пленки в одних случаях незначительно замедляют коррозионный процесс, в других сильно тормозят его.

Теория электрохимической коррозии

Согласно этой теории, при соприкосновении металла с электролитом на поверхности металла возникает большое количество коррозионных элементов, природа которых аналогична природе гальванических элементов.

Гальванические элементы возникают из-за разности электрических потенциалов отдельных участков поверхности металла, погруженного в электролит.

Разность потенциалов обусловлена внутренними и внешними факторами. К внутренним факторам относятся природа металла, его кристаллическое строение, наличие внутренних напряжений, характер обработки поверхности и др. Внешние факторы связаны с природой электролита, с его концентрацией, температурой и скоростью движения, легкостью доступа воздуха и другими обстоятельствами.

Процесс электрохимической коррозии не нуждается в обязательном погружении металла в электролит — достаточно тонкой электролитической пленки на его поверхности (часто электролитические растворы пропитывают среду, окружающую металл (бетон, почву и т.д.)). Наиболее распространенной причиной электрохимической коррозии является повсеместное применение бытовой и технической солей (хлориды натрия и калия) для устранения льда и снега на дорогах в зимний период — особенно страдают автомашины и подземные коммуникации (по статистике, ежегодные потери в США от использования солей в зимний период составляют 2,5 млрд. долларов).

Происходит следующее: металлы (сплавы) утрачивают часть атомов (они переходят в электролитический раствор в виде ионов), электроны, замещающие утраченные атомы, заряжают металл отрицательным зарядом, в то время как электролит имеет положительный заряд. Образуется гальваническая пара: металл разрушается, постепенно все его частицы становятся частью раствора. Электрохимическую коррозию могут вызывать блуждающие токи, возникающие при утечке из электрической цепи части тока в водные растворы или в почву и оттуда — в конструкции из металла. В тех местах, где блуждающие токи выходят из металлоконструкций обратно в воду или в почву, происходит разрушение металлов. Особенно часто блуждающие токи возникают в местах движения наземного электротранспорта (например, трамваев и ж/д локомотивов на электрической тяге). Всего за год блуждающие токи силой в 1А способны растворить железа — 9,1 кг, цинка — 10,7 кг, свинца — 33,4 кг.

Внутренние факторы электрохимической коррозии

Скорость электрохимической коррозии металлов и особенности протекания процессов во многом зависят не только от внешних, но и от внутренних факторов.

К внутренним факторам электрохимической коррозии металлов относятся строение, структура, состав и другие характеристики, описывающие сам металл.

Состояние поверхности металла

Большое влияние на скорость и характер процесса электрохимической коррозии оказывает состояние поверхности металла. Качественная обработка поверхности (тонкая шлифовка, полировка) повышают коррозионную стойкость металла, особенно в атмосферных условиях. На поверхности хорошо отполированного металла не  скапливается влага, различные загрязнения. При контакте с агрессивной средой образуется более равномерная и сплошная защитная пленка.

Грубая обработка металлической поверхности способствует  скоплению на ней влаги, образованию  оксидных и других пленок, неравномерно ее покрывающих. Кроме того, за счет наклепа увеличивается поверхностная энергия и истинная поверхность металла.

Наибольшей коррозионной активностью отличается только что обработанная поверхность металла, поэтому для ее защиты применяют пассивирование, нанесение смазок и другие методы.

Термодинамическая устойчивость металла

Термодинамически устойчивый  в определенной коррозионной среде металл не подвергается разрушению в данных условиях.

При помощи сравнения обратимых потенциалов катодного и анодного процессов или же знака изменения изобарно-изотермического потенциала процесса можно определить, возможно ли самопроизвольное разрушение металла.

Большое влияние на термодинамическую устойчивость металла оказывают условия коррозионной среды. Одни металлы термодинамически устойчивы (не корродируют) в одних условиях, а другие – в других.

Большинство металлов не отличаются термодинамической устойчивостью в атмосфере или водных средах. Например, алюминий, титан, магний на воздухе и в многих других коррозионных средах термодинамически неустойчивы, но не корродируют из-за образования на их поверхности пассивных пленок.

Кристаллографический фактор

 На коррозионную стойкость металла влияет также его кристаллическая структура и распределение атомов в решетке. Металл с плотноупакованной решеткой отличается зачастую повышенной коррозионной стойкостью. Происходит повышение энергии активации, ионизации металла и снижение поверхностной энергии.

При возникновении на поверхности металла защитной пленки плотность немалое значение играет соответствие кристаллической структуры пленки и поверхностного слоя металла. Если несоответствие достаточно большое, то в пленке возникают напряжения, которые ее разрушают.

При контакте с коррозионной средой сначала идет разрушение неукомплектованных слоев, атомов кристаллической решетки металла. Кроме того в первую очередь также растворяются поверхностные дефекты кристаллографической решетки.

Гетерогенность сплавов и величина зерна

Влияет на коррозионную стойкость сплавов и их гетерогенность, т.е. разнородность структуры. Анодные включения, в зависимости от их распределения в сплаве, могут сильно усилить скорость коррозии металла.

 Катодные включения, в зависимости от характера контроля коррозионного процесса, могут почти не влиять на скорость коррозии, увеличивать либо уменьшать ее.

Таким образом, гетерогенность сплава может оказывать на процесс электрохимической коррозии разнообразное влияние.

Величина зерна на скорость электрохимической коррозии влияет мало, только в некоторых случаях, когда существует вероятность межкристаллитной коррозии.

Механический фактор

Распространенными условиями эксплуатации металлоконструкций являются одновременное воздействие на металл механических напряжений и коррозионной среды. Напряжения могут быть внешние (нагрузки приложенные извне) и внутренние (результат деформаций     и др.), постоянные и переменные, кавитационные воздействия либо истирающие.

Механический фактор на скорость электрохимической коррозии влияет очень сильно, т.к. под воздействием напряжений разрушаются защитные оксидные пленки, происходят различные фазовые превращения, снижается термодинамическая устойчивость металла, усиливается электрохимическая гетерогенность металла.

Внешние факторы электрохимической коррозии

На процесс электрохимической коррозии оказывают огромное влияние как внутренние, так и внешние факторы.

Влияние температуры на электрохимическую коррозию

Температура оказывает значительное влияние на ход процесса электрохимической коррозии, т.к. изменяет растворимость вторичных продуктов коррозии, деполяризатора, влияет на скорость диффузии, степень анодной пассивности, перенапряжение процессов на электродах и др.

Если процесс электрохимической коррозии протекает в нейтральных растворах (с кислородной деполяризацией), то  повышение температуры электролита ускоряет диффузию окисляющего компонента среды (кислорода) к металлу, но уменьшает его растворимость в растворе, снижает перенапряжение ионизации кислорода.

При электрохимической коррозии металла в неокисляющихся кислотах (их растворах), которая протекает с водородной деполяризацией, за счет увеличения температуры снижается перенапряжение водорода.

Если на поверхности металла присутствует защитная пленка, то изменение ее свойств может изменить влияние температуры на скорость электрохимической коррозии.

Изменение температуры по-разному влияет на процессы, протекающие на катоде  и аноде, и может привести к изменению  полярности электродов.

Разная температура на отдельных участках металлической конструкции может привести к возникновению  коррозионных термогальванических пар, т.е. одна часть конструкции будет корродировать с повышенной скоростью.

рН раствора

рН показывает активность в растворе водородных ионов и оказывает сильное влияние на скорость электрохимической коррозии, изменяя потенциал катодных деполяризационных процессов (тех, в которых участвуют водородные ионы). Кроме того показатель рН  электролита влияет на возможность образования окисных пленок, перенапряжение реакций на электродах.

Влияние скорости движения раствора на скорость электрохимической коррозии

Влияние скорости движения раствора на скорость электрохимической коррозии имеет сложный характер и особенно сильно это влияние проявляется в нейтральных электролитах, где процесс разрушения металла проходит с кислородной деполяризацией. При перемешивании электролита диффузия кислорода к поверхности металла облегчается и довольно часто меняется характер процесса.

Если электрохимическая коррозия протекает в кислых средах, то скорость движения электролита на характер коррозионного процесса особо сильного  влияния не оказывает.

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поделись с друзьми

Отправить в FacebookОтправить в Google BookmarksОтправить в TwitterОтправить в BobrdobrОтправить в LivejournalОтправить в MoymirОтправить в OdnoklassnikiОтправить в Vkcom