Корродирование металла это: Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

alexxlab | 01.09.1977 | 0 | Разное

Содержание

виды и способы борьбы / Публикации / Элек.ру

«Коррозия» — термин, который известен нам как процесс самопроизвольного разрушения металла.

Ежегодно миллионы тонн металла под воздействием физико-химических и химических реакций, возникающих во время взаимодействия с окружающей средой, «съедаются» коррозией. Развитие саморазрушения может быть как частичным (местная коррозия), так и полным (сплошная коррозия), а все зависит от длительности и интенсивности разрушающего процесса. По типу коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия обусловлена взаимодействием поверхности металлических материалов с коррозионно-активной средой. Данный процесс разрушения металла протекает в жидкостях и газах, которые, в свою очередь, не в состоянии проводить электрический ток. Из этого следует, что химическое саморазрушение подразделяется на газовую коррозию, где разрушение происходит именно под воздействием газов при высоких температурах, и коррозию в жидких неэлектролитах, которые бывают органического (нефть, бензин, керосин, различные спирты и т. п.) и неорганического происхождения (расплавленная сера, жидкий бром и т. п.).

Электрохимическая коррозия подразумевает собой разрушение металла при непосредственном контакте с электролитически проводящей окружающей средой. Для такого вида коррозии всегда требуется наличие электролита, с которым соприкасаются электроды. Также это могут быть два разных металла с разными окислительно-восстановительными свойствами, соприкасающиеся друг с другом и образующие гальваническую пару.

Гальваническая пара это не что иное, как пара проводников, соединенных вместе с целью обеспечения электрического контакта, возможно, изготовленных из разных металлов. Каждый металл имеет свой электродный потенциал. При воздействии электролита один возьмет на себя роль катода, а второй роль анода, и между ними будет происходить коррозионный процесс, по итогам которого катод будет разрушать анод. В качестве электролита вполне сойдет влага из воздуха для приведения в действие электродного потенциала гальванической пары, при этом пары уязвимы в разной степени: одни больше, а другие меньше.

Гальваническая пара

В химии есть определенный порядок металлов, где они выставлены в последовательности, характеризующей их электродный потенциал в растворах электролитов, и называется она — электрохимический ряд напряжений металлов. Эта гальваническая шкала (Схема 1) может наглядно помочь разобраться, почему следует использовать крепеж из однородного материала.

Схема 1. Гальваническая шкала

Итак, исходя из этой шкалы, мы получаем следующее: когда два металла находятся в непосредственном контакте, то тот, что левее, будет корродировать, а тот что правее, будет более инертно защищенным. Необходимо достигать минимальной разности потенциалов между двумя изделиями:

  • разница в 0,1 будет являться допустимо безопасной;
  • разница в 0,2 будет являться допустимой при выполнении некоторых условий:
    – контактная коррозия не будет влиять на сохранность изделия и на потерю его рабочей способности;
    – в сборочной единице специально предусмотрена электрохимическая защита одного изделия за счет коррозии другого.

Также темп коррозии будет находиться в зависимости от площади поверхности открытых металлов. При условиях, если деталь более инертна, чем крепеж, крепеж будет коррозировать более ускоренными темпами. Например, использование оцинкованной метизной продукции для соединения нержавеющих сталей приведет к ускоренному образованию коррозии на метизах и ухудшению их механических свойств.

Гальваническая пара

Защита от электрохимической коррозии; какой металл будет катодом, а какой анодом в гальванической паре; допустимые, недопустимые и ограниченно допустимые контакты металлов — регламентируются ГОСТ 9-005-72 «Электрохимическая коррозия, допустимость контактов металлов».

В Таблице 1 представлены справочные данные некоторых металлов для определения совместимости.

Таблица 1. Справочные данные некоторых металлов для определения совместимости

В данной таблице можно увидеть, что использование нержавеющей стали и металлических изделий с нанесением цинкового покрытия недопустимо и приведет к образованию коррозии, что уменьшит срок службы изделий.

В случае, если нет возможности исключить образование недопустимой гальванической пары, стоит выполнить дополнительные действия по уменьшению контактной коррозии с помощью следующих способов:

  • дополнительная установка неметаллических шайб, вставок или прокладок в местах соединений;
  • изолирование соединения от воздействия окружающей среды;
  • нанесение дополнительных металлических покрытий, совместимых между собой;
  • покраска поверхностей в местах соединений;
  • электрическая изоляция металлических изделий.

Данные процедуры стоит проводить, отталкиваясь от технических требований к изделию, от сроков и условий их эксплуатации и от экономической составляющей. 

Пренебрежение требованиями к методам защиты от контактной коррозии может привести к поломке, потере работоспособности или разрушению изделий. Не исключено, что это приведет к дополнительным материальным затратам, нанесению морального или физического ущерба.

Источник: ООО «КМ-профиль», опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» № 2 (98) 2021

Процесс коррозии железа. Химическая коррозия, электрохимическая коррозия, элетрокоррозия

Процесс коррозии железа чаще всего сводится к его окислению кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, и превращению его в оксиды. Коррозия металлов (ржавление) вызывается окислительно-восстановительными реакциями, протекающими на границе металла и окружающей среды. В зависимости от механизма возникновения, различают такие виды коррозии железа, как: химическая, электрохимическая и электрическая.

Процесс химической коррозии железа

Окислительно-восстановительные реакции в данном случае проходят через переход электронов на окислитель. В процессе коррозии такого типа кислород воздуха взаимодействует с поверхностью железа. При этом образуется оксидная пленка, которая называется ржавчиной:

3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO•Fe2O3)

В отличие от плотно прилегающих оксидных пленок, которые образуются в процессе коррозии на щелочных металлах, алюминии, цинке, рыхлая оксидная пленка на железе свободно пропускает к поверхности металла кислород воздуха, а также другие газы и пары воды. Это способствует дальнейшей коррозии железа.

Процесс электрохимической коррозии

Этот вид коррозии проходит в среде, которая проводит электрический ток. Металл в грунте подвергается, преимущественно, электрохимической коррозии. Процесс коррозии такого типа – это результат химических реакций с участием компонентов окружающей среды. Также электрохимическая коррозия возникает в случае контакта металлов, находящихся в ряду напряжений на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего возникает гальваническая пара катод-анод.

Атмосферный и грунтовый процесс коррозии выражается схемой:

Fe + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O

В результате образуется ржавчина различной расцветки, что обусловлено тем, что образуются различные окислы железа. Какое именно вещество образуется в процессе коррозии железа, зависит от давления кислорода, влажности воздуха, температуры, длительности процесса, состава железного сплава, состояния поверхности изделия и т. д. Скорость разрушения разных металлов различна.

Процесс коррозии металла в растворах электролитов – это результат работы большого количества микроскопических гальванических элементов, у которых в качестве катода выступают примеси в металле, а в качестве анода – сам металл. В результате чего возникают микроскопические гальванические элементы.

Также атомы железа на разных участках имеют различную способность отдавать электроны (окисляться). Участки металла, на котором протекает этот процесс, выступают в роли анода. Остальные участки – катодные, на которых происходят процессы восстановления воды и кислорода:

H2O + 2e = 2OH + H2

O2 + 2H2O + 4e = 4OH

Результат – из ионов железа (II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа (II). Далее идет его окисление до гидроксида железа (III) – основного компонента ржавчины:

Fe2+ + 2OH = Fe(OH)2
Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O

Для того чтобы гальванический элемент работал, необходимо наличие двух металлов различной химической активности и среды, которая проводит электрический ток, – электролита. При контакте железа и другого металла (например, цинка) коррозия железа замедляется, а более активного металла (цинка) – ускоряется. Это обусловлено тем, что поток электронов идет от более активного металла (анода) к менее активному металлу (катоду). Так, при контакте железа с менее активным металлом, коррозия железа ускоряется.

Процесс электрической коррозии

Такой вид разрушения металлических подземных конструкций, кабелей и сооружений могут вызывать блуждающие токи, исходящие от трамваев, метро, электрических железных дорог и различных электроустановок с постоянным током.

Ток с металлических конструкций выходит в грунт в виде положительных ионов металла – происходит электролиз металла. Участок выхода токов – это анодные зоны. Именно в них и протекают активные процессы электрической коррозии железа. Блуждающие токи могут достигать 300 А и действовать в радиусе нескольких десятков километров.

Блуждающими токами, исходящими от источников переменного тока, вызывается слабая коррозия подземных стальных конструкций, и сильная – конструкций из цветных металлов. Защита металлических конструкций от коррозии является очень важной задачей, так как она причиняет огромные убытки. 

Россина_Коррозия и защита.indd

%PDF-1.3 % 1 0 obj >]/Pages 3 0 R/Type/Catalog/ViewerPreferences>>> endobj 2 0 obj >stream 2019-03-19T12:51:32+05:002019-03-19T12:51:39+05:002019-03-19T12:51:39+05:00Adobe InDesign CS6 (Windows)uuid:8b32fa80-6bae-4b0b-a86d-4bb445199172xmp.did:BF81B306D74DE411B24FB20E6B9967A1xmp.id:04AA05BE1B4AE9118244B94C31D4EB63proof:pdf1xmp.iid:03AA05BE1B4AE9118244B94C31D4EB63xmp.did:E3B0011FA439E5118436ED2ED37270DDxmp.did:BF81B306D74DE411B24FB20E6B9967A1default
  • convertedfrom application/x-indesign to application/pdfAdobe InDesign CS6 (Windows)/2019-03-19T12:51:32+05:00
  • application/pdf
  • Россина_Коррозия и защита.indd
  • Adobe PDF Library 10.0.1FalsePDF/X-1:2001PDF/X-1:2001PDF/X-1a:2001 endstream endobj 3 0 obj > endobj 6 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 8 0 obj > endobj 9 0 obj > endobj 25 0 obj > endobj 26 0 obj > endobj 27 0 obj > endobj 28 0 obj > endobj 29 0 obj > endobj 30 0 obj > endobj 56 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 57 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 58 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 59 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 60 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 61 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 62 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 63 0 obj >/Font>/ProcSet[/PDF/Text]>>/TrimBox[0.0 0.0 411.024 566.929]/Type/Page>> endobj 80 0 obj >stream HVnF}GW70Ʃ]@·j&h˒\ڲ @ge

    Коррозия металлов, электрохимическая коррозия. Ржавчина

    Окисление железа. Ржавчина

    Ржавчина – это сложное вещество, образованное при химической реакции воды и железа. Уже при влажности воздуха 50% поверхность железа покрывается слоем воды толщиной в 15 молекул. Коррозия усиливается в присутствии ионов хлора Cl, которые способствуют растворению ржавчины и переходу её в раствор в виде химического соединения [Fe(H2O)2Cl4]. В качестве ингибиторов коррозии (веществ, замедляющиех корродирование металла), используют раствор NaNO2, глицерин, амины (бутил-амин) и их соли. Белый осадок Fe(OH)2 гидроксида железа II, присутствующее в растворе ржавичны, на воздухе быстро окисляется, превращаясь в жёлто-коричневый гидроксид железа(III). В отличие от Fe(OH)2, новый гидроксид железа (III) Fe(OH)3, который являетсфя амфотерным, хотя его кислотные свойства выражены намного слабее основных; он растворяется только в концентрированных щелочах при нагревании:

    Fe(OH)3+3КОН→ K3[Fe(OH)6].

    При окислении железа промежуточным продуктом реакции является грязно-зелёный осадок гидроксида, содержащего Fe (II) и Fe (III).

    Интересным, но неприятным свойством ржавчины является то, что она занимает намного больший объём, чем занимало железо. Это может вызвать катастрофические последствия: хотя с виду ржавчина кажется рыхлой и мягкой, при её росте развиваются гигантские усилия. Когда в Лондоне по проекту Кристофера Рена в 1675—1710 гг. строили грандиозный собор Святого Павла, каменные блоки колокольни для прочности соединили железными скобами, которые были уложены в желобки, выдолбленные в камне. За сотни лет скобы проржавели, увеличились в объёме и стали поднимать каменную кладку, отчего колокольню перекосило. Инженеры подсчитали: давление, развиваемое ржавчиной, настолько велико, что приподняло бы даже двухкилометровый слой камней! Пришлось разобрать кладку и вставить в желобки новые скобы из нержавеющей стали.

    Скорость окисления железа (появление ржавчины) очень сильно зависит от обшей поверхности соприкосновения металла и воздуха. Так, обычный гвоздь, даже если он сильно нагрет, не скоро превращается в окалину. Мелкие опилки при сильном нагреве быстро сгорают, а при внесении в пламя — вспыхивают в виде искр. Химическим способом — восстановлением оксидов железа водородом — можно получить ещё более мелкий порошок железа; его называют пирофорным. Он вспыхивает на воздухе уже при обычной температуре. Пирофорными могут быть и многие другие металлы в мелкораздробленном состоянии, а также оксид FeO.

    Коррозия металлов

    Коррозия металлов – (от латинского corrodere – грызть) процессы, происходящие в результате химического воздействия окружающей среды, в результате которых происходит их разрушение.

    От этого процесса отличается другой процесс – эрозия металлов, представляющий собой разрушение их поверхности под механическим воздействием среды.

    Коррозия металлов означает разъедание, – начинается также на их поверхности. Происходит химическое взаимодействие с окружающей средой. Это процесс является самопроизвольным, а также является следствием окислительно-восстановительных реакций с компонентами окружающей среды. В результате разрушения металла образуются продукты его окисления, а именно: оксиды, гидроксиды, иногда просто происходит его растворение в среде до ионного состояния. Такое превращение сопровождается существенным изменением свойств.

    Известны различные виды коррозии металлов. Одним из основных её видов является химическая, которую иногда ещё называют газовой коррозия, так как иногда она происходит под воздействием газообразных компонентов из окружающей среды при высоких температурах. Химическая коррозия может происходить и под воздействием некоторых агрессивных жидкостей. Основным этого процесса является то, что она происходит без возникновения в системе электрического тока. Ей подвергаются детали и узлы машин, работающих в атмосфере кислорода при высоких температурах, например турбинные двигатели, ракетные двигатели и некоторые другие, а также подвергаются детали узлы оборудования химического производства.

    Другим распространённым видом разрушения металлов яввляется электрохимическая коррозия – поверхностное разрушение в среде электролита с возникновением в системе электрического тока. Электрохимическая коррозия – разрушение в атмосфере, на почве, водоёмах, грунтах.

    Характер разрушения поверхности металла может быть различным и зависит от свойств этого металла и условиях протекания процесса. Теперь остановимся подробнее на электрохимической коррозии.

    Виды коррозии

    Виды коррозии:равномернаянеравномернаяизбирательнаяпятнамиточечнаярастрескивающаямежкристаллитная

    К основным видам наблюдаемой коррозии относятся:

    Электрохимическая коррозия протекает интенсивнее, если в катод вкраплён металл, менее активный, чем корродирующий. Например, если корродирует сталь (а сталь – это сплав железа и углерода в котором частично образуется карбид железа) роль таких участков играет карбид железа (FeC).

    Атмосферная коррозия

    – протекает во влажном воздухе при обычной температуре. Поверхность металла покрывается плёнкой влаги, содержащей растворённый кислород. Интенсивность разрушения металла возрастает с ростом влажности воздуха, а также содержанием в нём газообразных оксидов углерода, серы, при наличии в металле шероховатостей, трещин облегчающих конденсацию влаги.

    Почвенная коррозия

    – её подвержены трубопроводы, кабели, подземные сооружения. В этом случае металлы соприкасаются с влагой почвы, содержащей растворённый кислород. Во влажной почве, с повышенной кислотностью трубопроводы разрушаются в течение полугода после их укладки (конечно, если не принять меры по их защите).

    Электрическая коррозия

    – происходит под действием блуждающих токов, возникающих от посторонних источников (линии электропередач,электрические железные дороги, различные электроустановки, работающие на постоянном электрическом токе). Блуждающие токи вызывают разрушение газопроводов, нефтепроводов,электрокабелей, различных сооружений. Под действием электрического тока на находящихся на земле металлических предметах появляются участки входа и выхода электронов – катоды и аноды. На анодных участках наблюдается наиболее интенсивное разрушение.

    Электрохимическая коррозия

    – наиболее распространённый видом разрушения металлов. Примером электрохимической коррозии является, например, разрушение деталей машин, приборов и различных металлических конструкций в почвенных, грунтовых, речных и морских водах, в атмосфере, под пленками влаги, в технических растворах, под действием смазочно-охлаждающих жидкостей и т.д. Как уже было отмечено, электрохимическая коррозия протекает на поверхности металлов под действием электрических токов, то есть происходят окислительно-восстановительные химические реакции, характеризующиеся отдачей электронов и их переносом, так как образуются катодные и анодные участки. Образованию катодов и анодов способствуют химическая неоднородность металлов (примеси и включения), наличие участков остаточной деформации, неоднородность покрывающих металл защитных плёнок и т.д. Наиболее часто в образовании данного вида разрушения металла участвуют не один фактор, а несколько. Когда метал начинает корродировать, он превращается в многоэлектронный гальванический элемент.

    Например, рассмотрим что происходит, если медь Cu контактирует с железом Fe в среде электролита. Такая система представляет собой гальванический элемент, где железо – анод (“+”), а медь – катод. Железо отдает электроны меди и переходит в раствор в виде ионов. Ионы водорода движутся к меди, где разряжаются. Катод постепенно становится более отрицательным, в конце-концов становится равным потенциалу анода и коррозия замедляется.

    Как раз на эту тему можно провести опыт в домашних условиях. Нам потребуется три стакана с раствором поваренной соли (пищевая соль), 3 железных гвоздя, кусочек цинка и медная проволока (без изоляции). Итак, приступим. Первый гвоздь опустите в стакан с раствором соли. Ко второму гвоздю прикрутите медную проволоку, а к третьему – кусочек цинка. Затем опустите каждый гвоздь в свой стакан с раствором соли (их было 3) и оставьте их на 2-3 суток.

    Что происходит: все наши гвозди будут иметь следы ржавчины (коррозии). В самом худшем состоянии будет тот гвоздь, который находился в растворе вместе с медной проволокой, а меньше всего корродировал тот, который привязан к цинку! Объяснение: все металлы обладают разной способностью отдавать электроны. Сравнить их в этой способности можно, ознакомившись с рядом напряжений металлов:

    Li← K← Rb← Cs← Ba← Ca← Na← Mg← Al← Mn← Cr← Zn← Fe← Cd← Co← Ni← Sn← Pb← h3← Cu← Ag← Hg← Pt← Au

    Те металлы, которые в ряду напряжений находятся левее (например Zn – цинк находится левее Fe – железа), легче отдают свои электроны, чем металл справа (например Cu – медь правее Fe – железа). А значит, как только оба металла попадают в электролит (проводник тока- раствор соли), то сразу образуют гальваническую пару. Более активный металл (стоящий левее) заряжается положительно, а менее активный – отрицательно.

    Вернёмся к нашему опыту: тоже самое произошло и в наших стаканах с растворами. Железо (Fe) стоит левее, чем медь (Cu), поэтому оно заряжается положительно, при этом быстро окисляясь. В стакане с цинком – цинк (Zn) – более активный, чем железо. Поэтому, пока весь цинк не поржавеет, железо не разрушится (чем часто пользуются в технических целях).

    Ржавчина на металле: вред, виды коррозии

    Мы – продавцы металлопроката – как никто сталкивается с этим наваждением – ржавиной. И мы точно знаем вред от коррозии. В этой статье мы скажем несколько слов об этой проблеме, ее проявлениях, ее масштабах.

     

    Ущерб, ущерб…

    Все видели эти оранжево-бурые или желтоватые пятна ржавчины на металлических деталях. Экономический ущерб от коррозии металлов огромен. В США и Германии подсчитанный ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют примерно 3 % ВВП. При этом потери металла, в том числе из-за выхода из строя конструкций, изделий, оборудования, составляют до 20 % от общего объема производства стали в год. По России точные данные о потерях от коррозии не подсчитаны.

    Доподлинно известно, что именно проржавевшие металлоконструкции стали причиной обрушения нескольких мостов в Соединенных Штатах, в том числе с многочисленными человеческими жертвами. Крайне неприятен и экологический вред: утечка газа, нефти при разрушении трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

    Виды коррозии и ее причины

    Перед тем как говорить о ржавчине на железе, кратко рассмотрим другие ее типы.

    Коррозии подвержены не только металлы, но и неметаллические изделия. В этом случае коррозию еще называют «старением». Старению подвержены пластмассы, резины и другие вещества. Для бетона и  железобетона существует термин “усталость”. Происходит их разрушение или ухудшение эксплуатационных характеристик из-за химического и физического воздействия окружающей среды. Корродируют и металлические сплавы – медь, алюминий, цинк: в процессе их коррозии на поверхности изделий образуется оксидная пленка, плотно прилегающая к поверхности, что значительно замедляет дальнейшее разрушение металла (а патина на меди еще и придает ей особый шарм). Драгоценные  металлы являются таковыми не только из-за своей красоты, ценимой ювелирами, но и за счет стойкости к коррозии. Золото и серебро до сих пор используется для покрытия особо чувствительных электронных контактов а платина применяется в космической отрасли.

    Корродировать металл может в некоторых участках поверхности (местная коррозия), охватить всю поверхность (равномерная коррозия), или же разрушать металл по границам зерен (межкристаллитная коррозия). Коррозия заметно ускоряется с повышением температуры.

     

    Типы ржавчины

    В большей степени коррозии подвержено железо. С точки зрения химии ржавчина – это окислительный процесс (как и горение). Элементы возникающие при окислении в кислородной среде называются Оксиды. Можно выделить 4 основных типа.

    1. Желтая ржавчина – химическая формула FeO(OH)h3O (оксид железа двухвалетный). Возникает во влажной, недонасыщенной кислородом среде. Часто встречается под водой. В природе существует в виде минерала вюстита, при этом являясь монооксидом (те содержит 1 атом кислорода).

    2. Коричневая ржавчина – Fe2O3 (двойной оксид железа): растет без воды и встречается редко.

    3. Черная ржавчина – Fe3O4 (оксид железа четырех валентый). Образуется при малом содержании кислорода и без воды поэтому стабильна и распространяется очень медленно. Этот оксид является ферромагнетиком (при определенных условиях обладает намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля), поэтому потенциально применим для создания сверх-проводников.

    4. Красная ржавчина – химическая формула Fe2O3•h3O (оксид железа трехвалентный). Возникает под воздействием кислорода и воды, самый частый тип, процесс протекает равномерно и затрагивает всю поверхность. В отличии от всех вышеперечисленных не столь опасных для железа видов окисления этот в своей толще образует гидроксид железа, который, начиная отслаиваться, открывает для разрушения все новые слои металла. Реакция может продолжатся до полного разрушения конструкции. Применяется при выплавке чугуна и как краситель в пищевой  промышленности. Встречается в природе в естественном виде под названием гематид.

    Несколько видов ржавления могут протекать одновременно, не особо мешая друг другу.

    Химическая и электрохимическая коррозия

    Железо ржавеет, если в нем есть добавки и примеси (например, углерод) и при этом контактирует с водой и кислородом. Если же в воде растворена соль (хлорида натрия и калия), реакция становится электрохимической и процесс ржавления ускоряется. Массовое применение этих солей как в бытовой химии так и для борьбы с льдом и снегом делают электрохимическую коррозию очень распространенным и опасным явлением: потери в США от использования солей в зимний период составляют 2,5 млрд. долларов. При одновременном воздействии воды и кислорода образуется гидроксид железа, который, в отличие от оксида, отслаивается от металла и никак его не защищает. Реакция продолжается либо до полного разрушения железа, либо пока в системе не закончится вода или кислород.

    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.

    Во второй части статьи мы расскажем, как вы можете защитить свои металлоконструкции от этой напасти или победить ее, если она уже атакует.

    Коррозия металлов в кислотах

    Коррозия металла в кислотах – это его разрушение  при взаимодействии с концентрированными или разведенными кислотами. Часто такие разрушения встречаются на химических производствах и других сферах деятельности человека. Слабые кислотные растворы могут создавать даже некоторые продукты питания, и  непокрытый металл, соприкасающийся с ними, будет коррозировать. То, как себя поведет металлический предмет при контакте с кислотой, зависит от его способности пассивироваться. Процесс коррозии металлов в кислотах проходит с выделением водорода.

    Рассмотрим более подробно случаи коррозии металла в кислотах разного происхождения.

    Коррозия металлов в соляной кислоте

    Соляная кислота является очень агрессивной по отношению к металлам. В большей степени это обуславливается содержанием в ней ионов Cl. Даже коррозионно-стойкие стали подвергаются разрушению, когда концентрация кислоты выше среднего. Если же раствор достаточно сильно разбавлен, такие стали коррозии не подвергаются.

    Коррозия никеля в серной кислоте не протекает даже в случаях, когда достигается температура кипения. В присутствии трехвалентного железа, хлоридов, других окислителей никель и его сплавы начинают разрушаться.

    Низколегированная аустенитная сталь при комнатной температуре и концентрации соляной кислоты в 0,2 – 1% подвергается коррозии со скоростью 24 г/(м2•сут).

    Коррозия металлов в органических кислотах

    Самой сильной среди органических кислот является уксусная. В яблочной, бензойной, пикриновой, олеиновой, винной, стеариновой кислотах даже при больших температурах (выше 100°С) коррозионно-стойкие стали отличаются высокой устойчивостью. При контакте металлов с муравьиной кислотой образуются питтинги (особенно при увеличении температуры). Глубина их даже больше, чем  в уксусной кислоте.

    В органических кислотах высокой устойчивостью обладает алюминий, т.к. на его поверхности присутствует защитная пленка труднорастворимых окислов.

    Щавелевая, себациновая, лимонная и молочная кислоты вызывают коррозию сталей только при  больших концентрациях. В них устойчивы хромистые стали с добавками молибдена.

    Коррозия металлов в азотной кислоте

    Азотная кислота обладает агрессивным воздействием по отношению ко многим металлам.  Малоуглеродистые стали не обладают достаточной устойчивостью в растворах азотной кислоты.  Кроме того, при повышении концентрации HNO3 до 35 – 40% (при данных концентрациях сталь переходит в пассивное состояние) коррозия малоуглеродистых сталей в азотной кислоте увеличивается. При концентрации азотной кислоты близкой к 100% пассивное состояние нарушается. Азотная кислота является окислителем. При коррозии железа  катодными деполяризаторами являются молекулы азотной кислоты и нитрат-ионы. Устойчивость в азотной кислоте хромистых сталей повышается, если в их состав вводить никель и молибден. Коррозионное разрушение сталей в азотной кислоте происходит по границам зерен. На  алюминий слабое влияние оказывают пары азотной кислоты или растворы с концентрацией более  80%. При нормальной температуре алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью в азотной кислоте. Скорость коррозии алюминия в азотной кислоте  возрастает при постоянном перемешивании и присутствии в растворе  хлорид-ионов.

    Коррозия металлов в серной кислоте

    При концентрации серной кислоты около 50 – 55% поверхность железа переходит в пассивное состояние. Далее с повышением температуры и концентрации серной кислоты поверхность железа становится активной (наблюдается коррозия железа в серной кислоте).

    В растворах серной кислоты, как и в других кислотах, на скорость коррозии железа большое влияние оказывает природа анионов. Это связано с торможением катодного и анодного процессов и их адсорбцией на поверхности металла.

    Я.М. Колотыркин развил представления, что на анодное растворение железа оказывают влияние анионы. Это связано с образование комплекса:

    Fe + H2O ↔ Fe(OH)адс. +  H+;

    Fe(OH)адс ↔ Fe(OH)адс + e;

    Fe(OH)адс + HSO4 →FeSO4 + H2O + e;

    Fe(OH)адс +  SO42- → FeSO4 + OH + e;

    FeSO4 =  Fe2+ + SO42-.

    Из  вышеперечисленных уравнений понятно, что скорость анодного процесса возрастает с увеличением концентрации ионов HSO4 и SO42-. С поверхности железа сульфат ионы вытесняются хлорид ионами, но до определенной концентрации ионов хлора, скорость протекания анодного процесса замедляется.

    В 95 – 98% серной кислоте при нормальной температуре хорошей устойчивостью обладают хромистые стали (с содержанием хрома около 17%) с небольшой добавкой молибдена или без него. В таких условиях (при большой концентрации серной кислоты) стоек также алюминий и углеродистые стали. Чистый алюминий (99,5%)  более устойчив в серной кислоте, чем его сплавы, в состав которых не входит медь. Скорость коррозии алюминия в серной кислоте  (и его сплавов) при повышении температуры с 20°С до 98°С  увеличивается с 8 до 24 г/(м2•сут). Коррозионно-стойкие стали в 5-ти или 20-% растворе при температуре кипения серной кислоты устойчивы только в присутствии ингибиторов коррозии.

    При обычной температуре  в серной кислоте коррозия меди практически не наблюдается. А при повышении температуры до 100°С процесс разрушения интенсифицируется. В 25% растворе серной кислоты,  повышенном давлении и температуре близкой к 200°С медь быстро разрушается.

    Латунь не обладает коррозионной стойкостью в растворах серной кислоты любых концентраций  даже при комнатной температуре. Устойчивость латуней к разрушению в серной кислоте можно только повысить введением в раствор 30% соли CuSO4•5H2O.

    Коррозия металлов в фосфорной кислоте

    Наибольшей стойкостью к коррозии в фосфорной кислоте отличаются молибденовые стали. Алюминий и его сплавы (в состав которых не входит медь, магний) устойчивы в фосфорной кислоте. При обычной температуре не поддаются также разрушениям хромоникелевые аустенитные стали (в растворах фосфорной кислоты любой концентрации). В  концентрированной технической фосфорной кислоте при температуре не выше 50°С стойки малоуглеродистые стали. Если сталь с 17% хрома поместить в раствор фосфорной кислоты, концентрацией от 1 до 10%, то она будет обладать высокой устойчивостью даже при температуре кипения.

    Медь практически не подвергается коррозии в фосфорной кислоте при температуре от 20 до 95°С. Но если в систему вводить окислитель и повышать температуру – скорость коррозии меди в фосфорной кислоте значительно увеличивается. Бронзы и латуни в фосфорной кислоте ведут себя аналогично.

    Коррозия металлов во фтористоводородной кислоте

    Чугун, малоуглеродистая сталь и железо во фтористоводородной кислоте быстро  разрушаются. В 10-% фтористоводородной кислоте при нормальной температуре обладают хорошей устойчивостью хромистые стали (с содержанием хрома 17%). В 20-% кислоте при температуре до 50°С устойчивы аустенитные высоколегированные стали. Латуни не разрушаются в 40-60-% фтористоводородной кислоте при 20°С.  Магниевые сплавы  устойчивы при температурах до 65°С  в 45-% растворе.

    Почему ржавеют автомобильные кузова. Немного теории и страшная сказка на ночь

    Проблема борьбы с коррозией стара как мир. И журнал «АБС-авто» уделяет ей самое пристальное внимание. Так, первая антикоррозионная статья увидела свет еще в марте 1997 года – одновременно с рождением журнала.

    С той поры редакция опубликовала десятки статей по борьбе с коррозией. И даже выпустила тематическую брошюру совместно с компанией ЮВК, нашим давним партнером и консультантом. Сегодня мы предлагаем вам фрагменты из этого издания, посвященные теории коррозионных процессов. Знания – сила, и чтобы победить врага, надо хорошо изучить его повадки.

    Терминология

    Что такое коррозия металлов? Это слово происходит от латинского «corrodo – грызу». В литературе встречаются ссылки и на позднелатинское «corrosio – разъедание». Но так, или иначе, коррозия – это процесс разрушения металлов в результате химического и электрохимического взаимодействия с внешней средой.

    Мы не зря подчеркнули слово процесс в определении коррозии. Дело в том, что многие водители и механики в бытовых и даже в профессиональных разговорах частенько отождествляют термины «коррозия» и «ржавчина». Однако это не синонимы, разница в следующем.

    Слово «коррозия» применимо ко многим металлам (включая цветные), сплавам, а также бетону и некоторым пластмассам. А ржавчина – это результат коррозионного процесса. Этот термин относится только к железу, входящему в состав стали и чугуна. И говоря «ржавеет (или корродирует) сталь», мы подразумеваем, что ржавеет (окисляется) железо, входящее в ее состав.

    Столь подробное разъяснение тривиальных, в общем-то, вещей, приводится с единственной целью: подчеркнуть, что бороться надлежит не со ржавчиной, а именно с коррозией. Иными словами, не с результатом, а с процессом, на что и нацелены все современные системы антикоррозионной защиты. И чем раньше начата эта борьба, тем дольше проживет авомобильный кузов.

    И еще. В определении коррозии мы подчеркнули слова химического и электрохимического взаимодействия. Это тоже не зря. В некоторых публикациях, включая рекламные, встречается мнение, что коррозия – процесс сугубо химический. Дескать, окисление кислородом воздуха, и все тут. Это далеко не так – едва ли не главную роль в разрушении автомобильного кузова играют электрохимические процессы, и мы подробно поговорим об этом ниже. А пока немного истории.

    «От Ромула до наших дней…»

    Коррозия отравляет жизнь человечеству уже давно. Еще в первом веке нашей эры римский ученый Плиний-старший писал: «На железо обрушилась месть человеческой крови… Оно ржавеет быстрее, когда соприкасается с нею».

    Немало воды утекло с момента высказывания Плиния. А сколько железа превратилось в бурый порошок! Зато процесс коррозии металлов получил теоретическое объяснение – правда, не сразу.

    Например, Лавуазье рассматривал коррозию железа как процесс простого окисления – прямо как некоторые наши современники, упомянутые в предыдущем разделе. Однако и великие иногда ошибаются – в 1837 году М. Пайен показал, что при температуре ниже 200 °С в атмосфере сухого кислорода (т.е. среде, не содержащей водяных паров) железо практически не ржавеет! Значит, дело не только в наличии кислорода?

    Волей-неволей от взглядов Лавуазье на коррозию пришлось отказаться. Но что предложить взамен, ведь «природа на терпит пустоты»? Какое-то время механизм коррозии увязывали с кислотностью соприкасающейся с железом среды. И лишь электрохимическая теория коррозии металлов смогла объяснить все тонкости этого коварного процесса.

    В заключение этого раздела отметим, что в результате коррозии по разным данным теряется от 10 до 25% мировой добычи железа. Значит, железная руда, изначально сконцентрированная в земной коре, в поте лица добытая и искусно переработанная в чугун и сталь, безвозвратно рассеивается, распыляется по всему белому свету. И не борясь с коррозией, мы наказываем не только себя, любимых, но и потомков своих, оставляя их без ценнейшего конструкционного материала – железа. А оно, несмотря на успешные опыты с алюминиевыми сплавами и пластиками, пока что играет ведущую роль в производстве автомобильных кузовов.

    Химическая коррозия

    Итак, коррозия может быть химической и электрохимической. Их отличие в следующем: первая протекает в среде, не проводящей электрический ток, вторая – в водных растворах электролитов.

    В документации некоторых фирм, производящих защитные антикоррозионные материалы, химическую коррозию иногда называют «сухой», а электрохимическую – «мокрой». Однако следует знать, что в присутствии влаги, углекислого газа и кислорода воздуха химическая коррозия также активизируется.

    В результате окислительных процессов на поверхности железных изделий образуется ржавчина, состоящая из слоя частично гидратированных оксидов железа. Формула ржавчины – Fe3O4 (или FeO•Fe2O3), а под действием кислорода во влажном воздухе образуется соединение Fe2O3•nh3O. Слой этот хрупок и порист, поэтому не предохраняет железо (сталь) от дальнейшего корродирования.

    Электрохимическая коррозия

    В отличие от окислительных, процессы электрохимической коррозии протекают по законам электрохимической кинетики. Вспомним тот же курс химии, посмотрев на рисунок внизу.

    Элементы, расположенные в указанном на схеме порядке, образуют электрохимический ряд напряжений металлов. Смысл его в следующем: металл, стоящий в этом ряду левее, способен вытеснить из растворов электролитов металл, стоящий правее. Поэтому, глядя на рисунок, можно с уверенностью сказать, что железо будет вытеснять медь из раствора ее солей.

    В электрохимический ряд напряжений металлов включен также водород. Казалось бы, зачем? А вот зачем: его положение показывает, какие металлы могут вытеснять водород из растворов кислот, а какие – нет. Так, железо вытесняет водород из растворов кислот, поскольку находится левее его. Медь же на такой подвиг не способна, так как находится правее. Из этого следует вывод: кислотные дожди для железа опасны, а для чистой меди – нет. Чего нельзя сказать о бронзе и других сплавах на основе меди: они содержат алюминий, олово и другие металлы, расположенные левее водорода.

    Но вернемся к электрохимической коррозии как таковой. Все, в общем-то, просто: если в каком-либо узле имеется соединение двух металлов с различными потенциалами, то в присутствии электролита они образуют гальваническую пару. И чем дальше разнесены металлы в электрохимическом ряду напряжений, тем больше гальванический ток, активнее переход электронов и, соответственно, сильнее разрушения металла – какого? Правильно, «левого».

    Проиллюстрируем это простым примером. Положим, в стальной автомобильной панели появилась медная заклепка. Она будет являться катодом, а стальной лист – анодом. Коррозионное разрушение железа в месте соединения обеспечено.

    Итак, контакт данного «левого» металла с менее активным «правым» усиливает коррозию первого. Теперь понятно, почему цинковое покрытие защищает железо от коррозии, а поврежденное медное – усиливает его коррозионное разрушение в местах, медью не покрытых.

    Покрытия слоем более активных металлов называют «безопасными», а слоем менее активных – «опасными». Безопасные покрытия давно и успешно применяют в мировом автомобилестроении. Это, в частности, оцинковка кузовных панелей и хромирование некоторых деталей.

    Заканчивая этот раздел, еще раз подчерк­нем, что автомобильный кузов подвергается действию обоих видов коррозии – химической и электрохимической. Но главная роль все же принадлежит электрохимическим процессам. Дело в том, что при относительной влажности воздуха более 60% на металлической поверхности образуется слой влаги, играющий роль электролита. А для средних широт показатель 60%, как правило, превышается в течение всего года.

    Кроме того, в реальных условиях эксплуатции оба вида коррозии усиливаются неоднородностью металла, воздействием напряжений, деформаций, трения, износа и других факторов. А теперь посмотрим, что влияет на коррозию автомобильного кузова.

    Химический состав и структура металла

    Если бы кузовные панели штамповались из технически чистого железа, их коррозионная стойкойсть была бы выше всяких похвал. Но по многим причинам это невозможно. В частности, применяющееся в электротехнической промышленности железо ARMKO (99,85% Fe), для автомобиля слишком дорого и недостаточно прочно. Хотя оно обладает великолепной пластичностью и ржавеет крайне неохотно – в чем автор убедился лично, работая в свое время с этим материалом.

    А вот конструкционные металлы и тем более сплавы пасуют перед коррозией. Например, сталь марки 08КП, широко применяемая в нашей стране для штамповки деталей автомобильных кузовов, при исследовании под микроскопом являет такую картину: мелкие зерна чистого железа, обильно перемешанные с зернами карбида железа (цементита Fe3C) и другими включениями.

    Думаем, дальше все понятно: подобная структура порождает множество гальванических пар, в которых примеси играют роль положительных электродов, а зерна железа – отрицательных. При соприкосновении с влажным воздухом в этой системе возникают гальванические токи, вызывающие коррозию железа. Аналогично работают на коррозию примеси и в других металлах.

    Так что в рассуждениях опытных мастеров и водителей – дескать, раньше металл был чище, кузова долго не ржавели, содержится изрядная доля истины. Любые отклонения от стандартов и ТУ при изготовлении стального листа сулят будущему автомобилю весьма недолгую жизнь.

    Кстати, почему, извините за невольный каламбур, не ржавеют нержавеющие стали? Да потому, что фактически это сплавы, по составу близкие к однородным твердым растворам. Кроме того, в их состав входят изрядные порции хрома и никеля, стоящих в электрохимическом ряду напряжений рядом с железом. И еще: хром и никель на воздухе почти не окисляются, поскольку образуют на своей поверхности прочную оксидную пленку. Поэтому гальванические и окислительные процессы на поверхности нержавеющей стали практически не возникают.

    Конструкция кузова и его технологи

    Кузов современного легкового автомобиля состоит из большого числа деталей (панелей), собранных в единое целое. Толщина листовой стали, из которой эти детали изготавливаются, как правило, менее 1 мм. Кроме того, в процессе штамповки эта толщина в некоторых местах уменьшается.

    Теория обработки металлов давлением гласит, что в любом технологическом процесе – будь то вытяжка, гибка и тому подобные операции, пластическая деформация металла сопровождается возникновением нежелательных остаточных напряжений. Если оборудование и скорости деформирования подобраны правильно, а штамповая оснастка не изношена, эти напряжения незначительны.

    В противном случае в кузовную панель закладывается этакая «бомба замедленного действия»: атомы в некоторых кристаллических зернах располагаютя нехарактерно, по­этому механически напряженный металл корродирует интенсивнее, чем ненапряженный. Кстати, нечто подобное поисходит в панелях, востановленных после аварии, а также в старых «уставших» кузовах.

    Но вернемся к заводским технологиям. После сборки (сварки) в кузове образуется множество щелей, полостей, нахлестов, кромок, в которых скапливается грязь и влага. И что очень важно – сварные швы образуют с основным металлом все те же гальванические пары. Надо ли указывать, что перечисленные факторы способствуют возникновению и развитию коррозионных процессов?

    Влияние окружающей среды при эксплуатации

    В результате человеческой деятельности, прежде всего развития промышленности, окружающая среда становится все более агрессивной. В последние годы в атмосфере повысилось содержание оксидов серы, азота, углерода. А значит, автомобиль омывается кислотными дождями, фактически – электролитом, ускоряюющим коррозионные процессы.

    Можно и формально утверждать, что в городских условиях кузова живут меньше. Здесь мы можем сослаться на Шведский институт коррозии (о нем будет рассказано далее), опубликовавший следующие данные:

    • скорость разрушения стали и цинка в сельской местности в Швеции составляет 8 и 0,8 мкм в год;
    • для города эти цифры составляют соответственно 30 и 5 мкм в год.

    Немалую роль играет и географическое положение местности, где эксплуатируется автомобиль. Так, морской климат делает коррозию примерно в 2 раза активнее, чем резкоконтинентальный.

    Влияние доступа воздуха

    В теории коррозии есть так называемый принцип дифференциальной аэрации, гласящий: неравномерный доступ воздуха к различным участкам металлической поверхности приводит к образованию гальванического элемента.

    При этом участок, хуже снабжаемый кислородом, будет разъедаться, а участок, интенсивно снабжаемый им, наоборот, останется невредимым. Так, блестящая поверхность витого стального троса вовсе не означает, что он не проржавел внутри: в местах, куда доступ воздуха затруднен, угроза коррозии больше.

    Проецируя сказанное на внутренние полости автомобильных кузовов, можно представить, сколько возможностей существует для возникновения коррозии в скрытых, плохо вентилируемых сечениях.

    Кроме того, коррозия скрытых полостей начинает свою разрушительную деятельность невидимкой. Когда же она «выходит наружу» в виде перфорированной ржавчины, бороться с ней уже бесполезно. Зачастую ответственные участки кузова становятся ненадежными и дальнейшая эксплуатация такого автомобиля может иметь катастрофические последствия.

    Влияние влажности и температуры

    Важнейшим фактором, влияющим на скорость коррозии, является время, в течение которого металлическая поверхность остается влажной.

    Ясно, что внутренние поверхности коробов, щелей, кромок, отбортовок сохнут гораздо медленнее открытых частей кузова. Немалую роль здесь играет посыпание зимних дорог солью, особенно хлоридом натрия NaCl. Когда снег и лед подтаивают, в результате электролитической диссоциации образуется очень сильный электролит. А поскольку внутренние полости не герметичны, он проникает и в них. Тем самым создаются прекрасные условия для электрохимической коррозии.

    Вот еще важный пример: холодное время года. Утром водитель прогревает машину, ночью она остывает – в дверях и порожках образуется конденсат. И так каждый день. А вот, казалось бы, мелочь: в машине мы дышим, выдыхаем углекислый газ, а коррозии это только на руку.

    Отметим также, что повышение температуры активизирует коррозию. Так, вблизи выхлопной системы следов коррозии всегда больше.

    Ржавеют любые кузова

    Как писали сатирики, «статистика знает все». Есть в Стокгольме такая организация – Шведский институт коррозии, далее просто ШИК. Его экспертизы пользуются огромным авторитетом, причем не только в Скандинавии.

    Раз в три-четыре года шведские ученые организуют масштабное изучение коррозионного поражения автомобильных кузовов. В этих работах участвуют и автопроизводители, охотно предоставляющие автомобили на испытания. Не остались в стороне и металлургические компании, поставляющие листовой прокат для изготовления кузовов, а также разработчики технологий цинковых и цинко-никелевых покрытий.

    Для определения степени коррозионного поражения шведские ученые выбирают сотни кузовов хорошо потрудившихся автомобилей. Вырезают участки вблизи порогов, угловых участков дверей, соединений арок колеса с порогом и тому подобных местах, и оценивают степень их поражения.

    Исследованные кузовные панели были защищены от коррозии оцинковкой и (или) антикоррозионными препаратами. Итак, оцинковка и антикор.

    Поделим оцинковку на три группы: «толстый» слой – от 7 до 10 мкм; «тонкий» слой – от 2 до 5 мкм; и «нулевой» слой (панель не оцинкована).

    Под словом «антикор» будем понимать современные профессиональные антикоррозионные материалы. Получается шесть видов обработки панели:

    • «толстая» оцинковка плюс антикор;
    • «толстая» оцинковка без антикора;
    • «тонкая» оцинковка плюс антикор;
    • «тонкая» оцинковка без антикора;
    • «нулевая» оцинковка плюс антикор;
    • «нулевая» оцинковка без антикора, что означает просто окрашенную панель без дополнительной защиты.

    ШИК утверждает, что пять вариантов из шести – плохи. Лишь владелец автомобиля с «толстой» оцинковкой и (внимание!) дополнительной антикоррозионной обработкой может ездить спокойно – 5%-ная поверхностная коррозия грозит ему лишь через семь лет эксплуатации. Выводы очевидны: оцинковка – не панацея; основа долголетия кузова – регулярная дополнительная антикоррозионная защита.

    Работы ШИКа дают колоссальный статистический материал по коррозионной стойкости автомобильных кузовов. Именно он ложится в основу совершенствования технологий защиты от коррозии – как заводских, так и послепродажных.

    К сожалению, у нас в России столь масштабные исследования не проводятся. А тем временем многие популярные иномарки (новые, «с иголочки»!) прибывают к российским дилерам с голым днищем. Катафорезный грунт, штатная окраска да скромные полоски пластизоля на сварных швах – вот и вся защита. Надолго ли ее хватит на наших дорогах?

    Столь же безрадостно выглядят скрытые сечения кузова, если заглянуть в них с помощью соединенного с компьютером технического эндоскопа. Редко, очень редко в автомобильных внутренностях можно встретить антикоррозионный барьер из воскообразного ML-препарата. Чаще монитор показывает точки и даже очаги ржавчины – и в порогах, и в дверях, и в полостях капота и багажника. Вот тебе, бабушка, и новая иномарка…

    Но автомобильные мифы живучи, иномарки заманчиво блестящи, а сознание потребителя инертно. Значит, будем развенчивать мифы: рассказывать, доказывать, убеждать.

    Опасен ли ржавый кузов?

    Регламентирует ли государство эксплуатацию ржавых автомобилей? Много лет назад появился ГОСТ Р 51709–2001 «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки». Иными словами – руководство для проведения Государственного технического осмотра. Все было в этом ГОСТе – только вот о коррозии кузова ничего не говорилось.

    В марте 2006 года родилась новая редакция документа. Среди многочисленных поправок и дополнений появились и такие:

    «4.7.25. Нe допускаются:

    • ненадежное крепление амортизаторов вследствие сквозной коррозии мест или деталей крепления;
    • чрезмерная общая коррозия рамы и связанных с ней деталей крепления или элементов усиления прочности основания кузова автобуса, грозящая разрушением всей конструкции;
    • сквозная коррозия или разрушение пола пассажирского помещения автобуса, способные служить причиной травмы;
    • коррозия либо трещины и разрушения стоек кузова, нарушающие их прочность;
    • вмятины и разрушения кузова, нарушающие внешние очертания и узнаваемость модели АТС.

    4.7.26. Грозящие разрушением грубые повреждения и трещины или разрушения лонжеронов и поперечин рамы, щек кронштейнов подвески, стоек либо каркасов бортов и приспособлений для крепления грузов не допускаются».

    Мы еще в 2006 году отметили: в документе нет количественных оценок коррозионного поражения! И методик нет, и приборы не прописаны. Вот для двигателя есть свои нормативы и оборудование. И для тормозов, и для фар… А для коррозии – нет. Сплошь визуальные, а значит, субъективные оценки.

    Старый ГОСТ…

    Вдумаемся. Что такое «ненадежное крепление амортизаторов вследствие сквозной коррозии мест или деталей крепления»? Поговорку помните: «Поздно пить ”боржоми“»?

    А чего стоит сентенция «вмятины и разрушения кузова, нарушающие внешние очертания и узнаваемость модели АТС»? Это как? Несется по шоссе смятый и разрушенный кузов. Внешние очертания настолько нарушены, что его и опознать-то невозможно. Это значит нельзя. А если не совсем разрушенный, очертания сохранивший, это значит – можно…

    Господа разработчики! Тревогу надо бить задолго до потери внешних очертаний. И до появления сквозной коррозии. Необходимо периодически защищать автомобиль специа­лизированными антикоррозионными препаратами, о чем наш журнал пишет регулярно. Но вы же не читатели, а писатели. Вам не до журналов.

    По уму надо было делать так. Прописать в ГОСТе обязательный контроль скрытых полостей кузова и прежде всего лонжеронов, порогов, стоек и других силовых элементов. В несущем кузове они играют роль каркаса, скелета. Именно от него зависит, способен кузов что-либо «нести» или пора выносить его самого. В последний путь под шредеры и прессы.

    Проконтролировать скрытые полости просто: надо лишь обзавестись уже упомянутым эндоскопом. Подключенный к компьютеру, он дает возможность наблюдать на экране любую внутреннюю поверхность. И оценить степень коррозионного поражения. И тогда можно решать – опасен данный кузов или нет. Неужели разработчики ГОСТов о них ничего не знают? Похоже, что нет. То ли дело «узнаваемость модели», «сквозная коррозия» и прочие страшные сказки на ночь…

    …и новый Регламент

    Впрочем, ГОСТы – это пройденный этап. Теперь во всех отраслях живут по новым нормативным документам: Техническим регламентам Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств». Когда он готовился, затеплилась надежда: теперь методика инструментального контроля состояния кузова уж точно появится. Но когда Регламент вышел, оказалось, что о коррозии кузова в нем не сказано ничего.

    Правда, Правительство РФ распоряжением от 12 октября 2010 года № 1750-р утвердило перечень документов для исполнения Технического регламента. И оказалось тех документов целых 139. И под номером 35 там значится… внимание! – все тот же ГОСТ Р 51709–2001. С теми же страшилками о потере узнаваемости и сквозной коррозии. И опять ни слова об инструментальных методах контроля коррозионных поражений. Не проваливается пол в автобусе, и ладно… Авось, доедет.

    Смотрите: Технический регламент разрабатывали не один год. Как тут не вспомнить блестящий скетч Аркадия Райкина. «А работал он в тресте ”Заготбревно“. Они там за год бревно выпускали. За год – бревно!»

    Знаете, для треста бревно за год – это нормально. Тут за несколько лет громадный коллектив два десятка строк для Технического регламента не осилил. Вот это я понимаю – темпы! Значит, так у нас и будет: кузов отдельно, коррозия отдельно, нормативные документы отдельно, а безопасность… да кого она волнует, безопасность?

    Иллюстрации предоставлены компанией ЮВК

    Что такое коррозия? – Определение и профилактика

    Металл подвергается коррозии, когда вступает в реакцию с другим веществом, например с кислородом, водородом, электрическим током или даже с грязью и бактериями. Коррозия также может произойти, когда такие металлы, как сталь, подвергаются слишком большому напряжению, что приводит к растрескиванию материала.

    Коррозия железа

    Наиболее распространенный тип коррозии железа возникает при воздействии кислорода и воды, в результате чего образуется красный оксид железа, обычно называемый ржавчиной.Ржавчина также может повлиять на сплавы железа, такие как сталь. Ржавление железа также может происходить, когда железо реагирует с хлоридом в среде, лишенной кислорода, в то время как грин раст, который является другим типом коррозии, может образовываться непосредственно из металлического железа или гидроксида железа.

    Равномерная коррозия

    Это наиболее распространенная форма коррозии, которая обычно происходит равномерно на больших площадях поверхности материала.

    Питтинговая коррозия

    Одна из самых агрессивных форм коррозии, точечная коррозия, которую трудно предсказать, обнаружить или охарактеризовать.Этот локализованный тип коррозии происходит, когда локальная анодная или катодная точка образует коррозионную ячейку с окружающей поверхностью. Этот питт может образовывать отверстие или полость, которая обычно проникает в материал в вертикальном направлении вниз от поверхности.

    Точечная коррозия может быть вызвана повреждением или разрывом оксидной пленки или защитного покрытия, а также может быть вызвана неоднородностями в структуре металла. Эта опасная форма коррозии может привести к разрушению конструкции, несмотря на относительно низкую потерю металла.

    Щелевая коррозия

    Эта форма коррозии возникает там, где ограничен доступ кислорода, например, под шайбами ​​или головками болтов. Эта локальная коррозия обычно возникает из-за разницы в концентрации ионов между двумя участками металла. Застойная микросреда препятствует циркуляции кислорода, что останавливает повторную пассивацию и вызывает накопление застойного раствора, что приводит к изменению баланса pH от нейтрального.

    Дисбаланс между щелью и остальным материалом способствует высокой скорости коррозии.Щелевая коррозия может иметь место при более низких температурах, чем точечная коррозия, но ее можно свести к минимуму за счет правильной конструкции соединения.

    Межкристаллитная коррозия

    Межкристаллитная коррозия возникает, когда на границах зерен присутствуют примеси, образующиеся во время затвердевания сплава. Это также может быть вызвано обогащением или обеднением легирующего элемента на границах зерен. Этот тип коррозии происходит вдоль зерен или рядом с ними, влияя на механические свойства металла, несмотря на то, что основная масса материала осталась неизменной.

    Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

    Коррозионное растрескивание под напряжением относится к росту трещин из-за коррозионной среды, которая может привести к разрушению пластичных металлов под действием растягивающего напряжения, особенно при высоких температурах. Этот тип коррозии более распространен среди сплавов, чем для чистых металлов, и зависит от конкретной химической среды, в результате чего для катастрофического растрескивания требуются лишь небольшие концентрации активных химикатов.

    Гальваническая коррозия

    Эта форма коррозии возникает, когда два разных металла с физическим или электрическим контактом погружаются в общий электролит (например, соленая вода) или когда металл подвергается воздействию различных концентраций электролита.Когда два металла погружены вместе, что называется гальванической парой, более активный металл (анод) корродирует быстрее, чем более благородный металл (катод). Гальваническая серия определяет, какие металлы корродируют быстрее, что полезно при использовании расходуемого анода для защиты конструкции от коррозии.

    Ежегодные мировые затраты на коррозию металлов оцениваются более чем в 2 триллиона долларов, однако эксперты считают, что 25–30% можно предотвратить с помощью надлежащей защиты от коррозии. Плохо спланированные строительные проекты могут привести к необходимости замены корродированной конструкции, что является пустой тратой природных ресурсов и противоречит глобальным опасениям по поводу устойчивости.Кроме того, коррозия может привести к проблемам безопасности, гибели людей, дополнительным косвенным расходам и ущербу репутации.

    Существует несколько экономичных способов предотвращения коррозии, в том числе:

    • Используйте нержавеющие металлы, такие как нержавеющая сталь или алюминий
    • Убедитесь, что металлическая поверхность остается чистой и сухой
    • Используйте осушители
    • Используйте покрытие или барьерный продукт, такой как консистентная смазка, масло, краска или покрытие из углеродного волокна.
    • Уложить слой засыпки, например известняком, с подземным трубопроводом
    • Использование расходуемого анода для создания системы катодной защиты.

    Эти эффективные ингибиторы коррозии могут помочь продлить срок службы ваших активов.

    Услуги и экспертиза по коррозии

    TWI может предоставить экспертную помощь и предоставить знания по предотвращению коррозии во всех отраслях промышленности.

    Коррозия металлов

    Теория коррозии металлов

    Коррозия определяется как повреждение материала в результате химическая, часто электрохимическая реакция с окружающей средой.Согласно этому определению термин «коррозия» может применяться ко всем материалы, в том числе неметаллы. Но на практике слово коррозия в основном используется в в сочетании с металлическими материалами.

    Почему металлы корродируют? Помимо золота, платины и некоторых других, в чистом виде металлы в природе не встречаются. Они обычно химически связаны с другими веществами в рудах, такими как сульфиды, оксиды и т. д.Энергия должна быть затрачена (например, в доменной печи) для извлечения металлов из сульфиды, оксиды и т. д. для получения чистых металлов.

    Чистые металлы содержат больше связанной энергии, представляя собой более высокое энергетическое состояние, чем в природе в виде сульфидов или оксидов.


    Энергетическое состояние металла в различных формах

    Поскольку весь материал во Вселенной стремится вернуться к своему низкому уровню энергетическое состояние, чистые металлы также стремятся вернуться к своему самому низкому энергетическому состоянию которые у них были в виде сульфидов или оксидов.Один из способов, которыми металлы могут вернуться к низкому уровню энергии за счет коррозии. Продукты коррозии металлы часто представляют собой сульфиды или оксиды.

    Химическая и электрохимическая коррозия

    Химическая коррозия может рассматриваться как окисление и происходит под действием сухих газов, часто при высоких температурах. С другой стороны, имеет место электрохимическая коррозия. электродными реакциями, часто во влажной среде, т.е.е. влажная коррозия.

    Все металлы в сухом воздухе покрыты очень тонким слоем оксида, мощностью около 100 (10 -2 м). Этот слой образован химическими веществами. коррозия кислородом воздуха. При очень высоких температурах реакция с кислородом в воздухе может продолжаться без ограничений, и металл быстро превратится в оксид.


    Окисление металла при разных температурах

    При комнатной температуре реакция останавливается, когда слой становится тонким.Эти тонкие слои оксида могут защитить металл от продолжительного воздействия, например в водный раствор. На самом деле именно эти слои оксида и / или продукты коррозии, образующиеся на поверхности металла, которые защищают металл от продолжающегося воздействия в гораздо большей степени, чем коррозия сопротивление самого металла.

    Эти слои оксида могут быть более или менее прочными в вода, например.Мы знаем, что обычная углеродистая сталь быстрее корродирует в воде. чем нержавеющая сталь. Разница зависит от состава и проницаемость их соответственно оксидных слоев. Следующее описание явление коррозии касается только электрохимической коррозии, т.е. влажная коррозия.

    Ячейки коррозии

    Как металлы корродируют в жидкостях? Проиллюстрируем это, используя явление коррозии, называемое биметаллической коррозией или гальванической коррозией.Биметаллическая коррозионная ячейка может, например, состоят из стальной пластины и медной пластины в электрическом контакте друг с другом и погружены в водный раствор (электролит).

    Электролит содержит растворенный кислород из воздуха. и растворенная соль. Если лампа подключена между стальной пластиной и медная пластина, она загорится. Это указывает на то, что ток течет между металлические пластины.Медь будет положительным электродом, а сталь – быть отрицательным электродом.


    Ток течет через лампу от медной пластины к стальной

    Движущей силой тока является разница в электрическом потенциал между медью и сталью. Цепь должна быть замкнута и следовательно, ток будет течь в жидкости (электролите) от стального листа. к медной пластине.Ток протекает через положительно заряженный атомы железа (ионы железа) покидают стальную пластину, и стальная пластина корродирует.

    Корродирующая металлическая поверхность называется анодом. Кислород и вода расходуются на поверхности медной пластины, а гидроксильные ионы (ОН-), которые имеют отрицательный заряд, образуются. Отрицательные ионы гидроксила «нейтрализовать» положительно заряженные атомы железа.Ионы железа и гидроксила образуют гидроксид железа (ржавчина).

    В описанной выше коррозионной ячейке металлическая медь называется катодом. Обе металлические пластины называются электродами, а определение анода и катода дано ниже.

    Анод : Электрод, от которого течет положительный ток. в электролит.
    Катод : Электрод, через который проходит положительный электрический ток. ток уходит из электролита.

    Когда положительные атомы железа переходят в раствор из стальной пластины, электроны остаются в металле и переносятся в обратном направлении, в сторону положительный ток.

    Предпосылки для К формированию биметаллической ячейки относятся:
    1.Электролит
    2. Анод
    3. Катод
    4. Окислительная среда, например растворенный кислород (O 2 ) или ионы водорода. (H + ).

    Электродный потенциал – гальваническая серия

    В приведенном выше примере было показано, что движущая сила для протекания тока и, следовательно, Коррозия – это разность электродных потенциалов.Электродный потенциал металл указывает на его склонность к растворению и коррозии. в определенном электролите.

    Упоминается также «благородство» металла. Более благородный металла, чем выше потенциал, тем меньше у него тенденция к раствориться в электролите.

    Электродные потенциалы различных металлов могут быть указаны в отношение друг к другу в гальваническом ряду для разных электролитов.В гальванический ряд различных металлов в морской воде показан ниже.

    Золото +0,42
    Серебро +0,19

    Нержавеющая сталь (AISI 304), пассивное состояние

    +0.09
    Медь +0,02
    Олово -0,26

    Нержавеющая сталь (AISI 304), активное состояние

    -0,29
    Свинец -0,31
    Сталь -0.46
    Кадмий -0,49
    Алюминий -0,51
    Оцинкованная сталь -0,81
    цинк -0,86
    Магний -1,36

    Учитывая сталь-медь Например, из приведенной выше таблицы будет отмечено, что медь имеет более высокий потенциал ( благороднее), чем обычная углеродистая сталь.Сталь будет анодом и корродирует, тогда как медь будет катодом и не подвергнется коррозии.

    Коррозия в микроячейках

    Сталь-медь пример показал, как происходит коррозия, когда два разных материала соединен в водном растворе. Как происходит коррозия на поверхности из цельного металла? Когда поверхность металла исследуется под микроскопом, будет видно, что это не один однородный металл.Различия в структура и размер зерна возникают на поверхности. Химический состав может варьируются, и могут присутствовать различные примеси.

    Если потенциал электрода измеряется через явно однородной поверхности, будет обнаружено, что она значительно варьируется в пределах только доли квадратного миллиметра. Итак, катоды и аноды, возможно, маленькие, но достаточно большой, чтобы вызвать коррозию, может быть сформирован на той же металлической поверхности.В результате анодной и катодной реакций образовалась коррозионная микроячейка. описано ниже.


    Анодная часть поверхности корродирована

    В случае низкого pH катодная реакция будет: 2e + 2H + → H 2 . Поверхность катода может быть примеси, такие как оксидные включения, усиление графита или более благородная фаза.

    8 наиболее распространенных форм коррозии металлов

    Коррозия влияет на наше общество ежедневно. Автомобили, здания, инфраструктура, бытовые приборы и системы распределения энергии являются примерами некоторых компонентов, на которые негативно влияет это явление.

    Коррозия определяется как разрушение материала в результате химических реакций между ним и окружающей средой. Хотя коррозия затрагивает множество материалов, включая полимеры и керамику, этот термин чаще всего ассоциируется с деградацией металлов.

    В исследовании 2016 года, проведенном NACE (ранее известное как Национальная ассоциация инженеров по коррозии) и изложенном в их публикации «Международные меры предотвращения, применения и экономики технологии коррозии (IMPACT)», коррозия влечет за собой глобальные затраты в размере 2,5 триллиона долларов США. Этот показатель составляет примерно 3,4 процента мирового валового внутреннего продукта (ВВП).

    Наиболее распространенные типы коррозии

    Коррозия состоит из серии обычно сложных химических реакций и может инициироваться несколькими различными механизмами, которые зависят от окружающей среды.Это привело к появлению различных классификаций коррозии.

    Всей коррозии нет равных. Ключ к эффективному предотвращению и смягчению коррозии лежит в базовом понимании типа коррозии, с которой приходится иметь дело, и факторов, ответственных за ее образование. В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные типы коррозии и объясним механизм, лежащий в основе каждого из них.

    Равномерная коррозия

    Равномерная коррозия является наиболее распространенным типом и характеризуется атакой по всей поверхности металла, подверженной воздействию коррозионных агентов.Этот тип коррозии обычно вызывается химическими или электрохимическими реакциями, в результате которых металл расходуется с образованием оксидов или других соединений на больших видимых участках. Эти реакции заставляют металл со временем терять толщину и могут продолжаться до полного растворения металла. (Узнайте, как авиационная промышленность борется с этим типом коррозии в разделе «Обнаружение и лечение однородной коррозии в самолетах».)

    Биметаллическая коррозия, также известная как гальваническая коррозия, – это коррозия, которая возникает, когда два разнородных металла прямо или косвенно контактируют с каждым из них. Другие.Визуально этот вид коррозии характеризуется ускоренным износом одного металла, при этом другой остается неизменным.

    Биметаллическая коррозия – это чисто электрохимическая реакция, вызванная разницей электродных потенциалов между двумя металлами. Под воздействием электролита два металла образуют элемент, известный как биметаллическая пара, в котором один металл действует как анод, а другой – как катод. Движение электронов от анода к катоду инициирует реакцию окисления на аноде, которая вызывает его растворение, т.е.е., разъедают.

    Этот тип коррозии зависит от величины разности потенциалов между двумя металлами. Следовательно, чем дальше друг от друга находятся металлы в гальваническом ряду, тем выше скорость коррозии анода. (Эта тема рассматривается в разделе Введение в серию гальванических элементов: гальваническая совместимость и коррозия.)

    Щелевая коррозия

    Щелевая коррозия – это локализованная коррозия с высокой проникающей способностью, которая возникает в зазорах или щелях на поверхности или непосредственно рядом с ними. металл.Эти щели могут быть результатом соединения двух поверхностей (металл с металлом или металла с неметаллом) или скоплением отложений (грязь, грязь, биообрастание и т. Д.). Этот тип коррозии характеризуется разрушением в области щели, при этом окружающие области металлической основы остаются нетронутыми.

    Одним из основных критериев развития щелевой коррозии является наличие застойной воды в трещине. Это отсутствие движения жидкости приводит к истощению растворенного кислорода и избытку положительных ионов в щели.Это приводит к серии электрохимических реакций, которые изменяют состав жидкости и делают ее кислой по своей природе. Кислая жидкость в щели разрушает пассивный слой металла и делает его уязвимым для коррозии.

    Питтинговая коррозия

    Точечная коррозия, также известная как точечная коррозия, представляет собой другую локализованную форму коррозии, которая возникает на металлических поверхностях. Точечная коррозия обычно проявляется в виде полостей или отверстий небольшого диаметра на поверхности объекта, в то время как остальная часть металлической поверхности остается незатронутой.Эта форма коррозии также обладает высокой проникающей способностью и считается одним из наиболее опасных типов коррозии, поскольку ее трудно предсказать и она имеет тенденцию вызывать внезапные и экстремальные отказы.

    Точечная коррозия обычно возникает на участках металлической поверхности, где имеются несоответствия в защитной пассивной пленке. Эти несоответствия могут быть вызваны повреждением пленки, плохим нанесением покрытия или инородными отложениями на металлической поверхности. Области, в которых пассивность была уменьшена или потеряна, теперь становятся анодом, а окружающие области действуют как катод.В присутствии влаги анод и катод образуют коррозионную ячейку, в которой происходит коррозия анода (т.е. участков, незащищенных пассивной пленкой). Поскольку коррозия ограничивается определенной областью, точечная коррозия имеет тенденцию проникать через толщину материала.

    Межкристаллитная коррозия

    Межкристаллитная коррозия включает ускоренную коррозию по границам зерен металла, в то время как большая часть поверхности металла остается незащищенной. Некоторые сплавы при неправильной термообработке могут иметь примеси, сегрегированные на границах зерен, что может затруднить пассивацию на этих участках.Границы зерен теперь представляют собой путь высокой уязвимости к коррозии.

    Например, аустенитные нержавеющие стали могут быть подвержены межкристаллитному разрушению, если они нагреваются в диапазоне от 500 ° C до 800 ° C (от 930 ° F до 1470 ° F). При этих температурах карбид хрома может выделяться на границах зерен, что снижает локальную концентрацию хрома на границах. (См. Дополнительную информацию по этой теме в разделе «Роль хрома в межкристаллитной коррозии».) В этом случае граница зерен вряд ли сможет сформировать эффективную пассивную пленку и теперь подвержена коррозии.

    Выборочное выщелачивание

    В определенных коррозионных средах некоторые металлические сплавы могут подвергаться коррозии, при которой только один элемент сплава разрушается и удаляется в результате коррозии. Это дискриминационное удаление определенного элемента известно как выборочное выщелачивание или удаление сплава.

    Наиболее распространенным примером этого явления является избирательное удаление менее благородного цинкового элемента из латунных сплавов, также известное как децинкование. Сплавы, состоящие из наиболее удаленных друг от друга металлических элементов в гальваническом ряду, наиболее подвержены этому типу коррозии.

    Эрозионная коррозия

    Эрозионная коррозия определяется как ускоренное разрушение металла, возникающее в результате относительного движения между коррозионной жидкостью и поверхностью металла. Когда жидкость течет по поверхности (обычно с высокими скоростями), пассивный оксидный слой металла может быть удален или растворен, в результате чего сплав будет подвержен повреждению. Во время этого процесса металл может быть удален в виде растворенных ионов или продуктов коррозии, которые механически смываются с поверхности металла под действием силы текущей жидкости.

    Эрозионная коррозия визуально распознается по появлению канавок, оврагов, кратеров и впадин на металлической подложке в виде направленного рисунка. (Узнайте, как предотвратить эрозионную коррозию, в статье Эрозионная коррозия: покрытия и другие профилактические меры.)

    Коррозионное растрескивание под напряжением

    Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) – это форма коррозии, характеризующаяся образованием мелких трещин на определенных участках поверхности. металлической поверхности, в то время как металл остается неповрежденным на большей части своей поверхности.Это растрескивание обычно происходит из-за одновременного наличия растягивающих напряжений в агрессивной среде. SCC считается коварной формой коррозии, потому что повреждение иногда не обнаруживается сразу во время осмотра и может привести к внезапным катастрофическим сбоям.

    Сварка, термообработка и холодная деформация могут вызвать остаточные напряжения на объекте, которые могут вызвать SCC. Одна ситуация, когда может возникнуть SCC, – это вдоль границ зерен, которые были корродированы межкристаллитной коррозией.Поскольку границы зерен стали ослаблены из-за сегрегации примесей, приложенные остаточные растягивающие усилия могут привести к мелким трещинам в микроструктуре.

    Заключение

    Коррозия существует во многих формах и может быть вызвана множеством механизмов. Есть много других, хотя и менее известных, типов коррозии, не упомянутых в этой статье.

    Тип коррозии, которая может образоваться на конкретной металлической поверхности, зависит в первую очередь от окружающей среды и физических и химических свойств металла.Следовательно, важно понимать механизмы, участвующие в каждом типе коррозии, чтобы гарантировать, что при необходимости используются наиболее эффективные меры предотвращения и смягчения.

    Что такое коррозия металлов и почему она возникает?

    Коррозия – это износ металла в результате химических реакций между ним и окружающей средой. Как тип металла, так и условия окружающей среды, особенно газы, которые контактируют с металлом, определяют форму и скорость разрушения.

    Все ли металлы подвержены коррозии?

    Все металлы могут подвергаться коррозии. Некоторые, например чистое железо, быстро разъедают. Однако нержавеющая сталь, которая сочетает в себе железо и другие сплавы, медленнее подвержена коррозии и поэтому используется чаще.

    Все небольшие группы металлов, называемые благородными металлами, обладают гораздо меньшей реакционной способностью, чем другие. В результате они редко подвергаются коррозии. Фактически, это единственные металлы, которые можно найти в природе в чистом виде. Неудивительно, что благородные металлы часто очень ценны.Они включают родий, палладий, серебро, платину и золото.

    Виды коррозии

    Есть много разных причин коррозии металла. Некоторых можно избежать, добавив сплавы к чистому металлу. Других можно предотвратить путем тщательного сочетания металлов или управления окружающей средой металла. Ниже описаны некоторые из наиболее распространенных типов коррозии.

    1. Общая атакующая коррозия: Эта очень распространенная форма коррозии поражает всю поверхность металлической конструкции.Это вызвано химическими или электрохимическими реакциями. Хотя общая агрессивная коррозия может привести к разрушению металла, это также известная и предсказуемая проблема. В результате можно планировать и контролировать общую коррозионную коррозию.
    2. Локальная коррозия: Эта коррозия поражает только части металлической конструкции. Существует три типа локальной коррозии:
      1. Язвенная коррозия – образование небольших отверстий на поверхности металла.
      2. Щелевая коррозия – коррозия, которая возникает в застойных местах, например, под прокладками.
      3. Нитевидная коррозия – коррозия, которая возникает, когда вода попадает под покрытие, такое как краска.
    3. Гальваническая коррозия: это может произойти, когда два разных металла находятся вместе в жидком электролите, таком как соленая вода. По сути, молекулы одного металла притягиваются к другому, что приводит к коррозии только одного из двух металлов.
    4. Растрескивание под воздействием окружающей среды: Когда условия окружающей среды являются достаточно напряженными, некоторый металл может начать трескаться, утомиться или стать хрупким и ослабленным.

    Защита от коррозии

    Всемирная организация по борьбе с коррозией оценивает глобальные затраты на коррозию примерно в 2,5 триллиона долларов США в год, и большая часть этой суммы – до 25% – может быть устранена путем применения простых, хорошо изученных методов предотвращения. Однако предотвращение коррозии следует рассматривать не только как финансовую проблему, но и за здоровье и безопасность. Ржавые мосты, здания, корабли и другие металлические конструкции могут стать причиной травм и смерти.

    Эффективная система предотвращения начинается на этапе проектирования с правильного понимания условий окружающей среды и свойств металла. Инженеры работают со специалистами-металлургами, чтобы выбрать подходящий металл или сплав для каждой ситуации. Они также должны знать о возможных химических взаимодействиях между металлами, используемыми для поверхностей, фурнитуры и креплений.

    Коррозия – обзор | Темы ScienceDirect

    Внутренний
    9036 Внутренний

    Углеродистая сталь

    903 69 9036

    9014ati3

    SSC

    Внутренний2 Эрозия и коррозия Температура

    Песок

    903 •

    SSC

    903 •

    Внутренний

    9 0144

    Углеродистая сталь

    910trans
    Производство Бурильная труба

    Углеродистая сталь

    SSC

    SSC

    Усталость к коррозии

    H 2 S

    Наружный

    Обсадная труба

    9014 902 Углеродистая сталь

    H 2 S

    Температура

    SSC

    Хлорид SCC

    H 2 S

    4

    3

    4

    Температура

    Внутри

    Насосные штанги

    Углеродистая сталь

    H 2 S

    Температура

    814 903

    Внешний

    Углеродистая сталь

    Общая коррозия

    Кислоты (органические и неорганические)

    64 903

    Углеродистая сталь

    Локальная питтинговая коррозия

    O

    3

    H 2 S

    CO 2

    Внутренний

    сталь 9036 Углеродистый газ

    Локальная питтинговая коррозия

    Хлорид SCC

    O 2

    903 903
    Открытая разработка

    Углеродистая сталь

    Эрозия-коррозия

    Внутренний

    Производство на месте

    Углеродистая сталь

    Внутренний

    Устьевой

    Углеродистая сталь

    9

    CO 2

    H 2 S

    123

    Локальная питтинговая коррозия

    O 2

    3

    Производственный трубопровод

    HIC

    Локальная точечная коррозия

    CO 2

    Внутренний

    Трубопроводы для тяжелой сырой нефти
    936

    Углеродистая сталь •

    4

    Углеродистая сталь

    Локальная питтинговая коррозия

    Сырая нефть

    Внутренний

    903

    9 0362

    Эрозия-коррозия

    Песок

    Внутри

    4144
    Внутренний

    Углеродистая сталь

    003 • 903IC
    9362


    4800 9 0143

    Внешняя цистерна

    9071 Цистерна LNG2 Углеродистая сталь

    Углеродистая сталь

    Углеродистая сталь

    Локальная питтинговая коррозия

    CO 2

    • 903
    9369

    O 2

    Внутренний

    Маслоотделитель

    Углеродистая сталь

    Углеродистая сталь

    точечная коррозия

    9036 2

    Сырая нефть

    Внутренний

    Центр извлечения (извлечение) 902
    9362 Углеродистая сталь

    Эрозия-коррозия

    Песок

    Температура

    14 9000gra

    903

    См. Нефтеперерабатывающий завод

    Арендованный резервуар

    Углеродистая сталь

    H 2 S

    CO 2

    Внутренний

    Углеродистая сталь

    Локальная питтинговая коррозия

    O 2

    9036 9
    Хвостовой трубопровод

    Углеродистая сталь

    Эрозия-коррозия

    9 •

    Внутренний

    Трансмиссионные трубопроводы Трансмиссионный трубопровод (Трубопровод среднего потока)

    Углеродистая сталь

    SCC

    8 •

    8 • 903

    CO 2

    O 2

    Микробы

    43 9369 •

    Локальная питтинговая коррозия

    Сырая нефть (трансмиссия масла)

    Твердые частицы – черный порошок (трансмиссия газа)

    02

    Внутренний

    Компрессорная станция

    Углеродистая сталь

    CRAs

    Коррозия

    903

    Расход

    Внутренний

    Насосная станция
    0003 903 CRA

    Эрозия-коррозия

    Локальная питтинговая коррозия

    4000

    903
    Принадлежности для трубопроводов

    Углеродистая сталь

    CRA

    Эрозионно-коррозионная

    8 9

    8 9

    Поток

    Внутренний

    Транспортные цистерны Судовые
    9903

    Локальная питтинговая коррозия

    MIC

    Твердые частицы (осадки)

    Морская вода

    Микробы

    Внешний

    Может возникнуть общая коррозия; но коррозия не является серьезной проблемой

    Может возникнуть общая коррозия; но коррозия не является серьезной проблемой

    Может возникнуть общая коррозия; но коррозия не является серьезной проблемой

    Хранение Хранение газа

    Углеродистая сталь

    49
    9036 9036 9036 локальная коррозия •

    Хлорид

    Внутренний

    Хранение масла

    Углеродистая сталь

    903

    MIC

    Твердые частицы (отложения)

    Микробы

    336 Нефть

    Внутренний

    363

    H 2 S

    Температура

    Политионовая кислота

    Аммиак

    Микробы

    Грунтовые воды

    Внешний

    Углерод сталь

    Локальная питтинговая коррозия

    Соль

    414 и вакуум)

    Углеродистая сталь

    Локальная точечная коррозия

    соляная кислота
    903 63 •

    Сера

    Температура

    Внутренний

    Углеродистая сталь
    9036

    Нержавеющая сталь

    SSC

    SCC

    Водородное отслаивание

    Коррозия под изоляцией

    Влажность

    Хлориды

    143145

    Углеродистая сталь

    Нержавеющая сталь

    903 9 0144 Установка каталитического крекинга
    Внутренний
    90 365

    Высокотемпературная коррозия

    68

    Углеродистая сталь

    Внутр.

    9362
    9369

    Внутренний

    Металлическое напыление

    Науглероживание

    65149

    902

    Температура

    Хлорид

    Аммиак

    Каустик

    Углеродистая сталь

    Нержавеющая сталь

    9144
    Intergranular SCC

    9036

    Температура

    Аммиак

    Карбонат

    Твердый (катализатор)

    145
    Узел термического крекинга

    Углеродистая сталь

    Нержавеющая сталь

    03

    03 Intergranular SCC 9363 •

    Эрозия

    Температура

    Внутри

    Углеродистая сталь
    9363

    Нержавеющая сталь

    Высокотемпературная коррозия

    Локальная точечная коррозия

    Органические сульфиды

    Температура

    Внутренний

    Установка парового крекинга

    Температура

    Пар

    Внутренний блок

    Высокотемпературная коррозия

    Температура

    Блок Merox

    Углеродистая сталь

    Локальная точечная коррозия

    Установка для коксования

    Углеродистая сталь

    Нерж. )

    Температура

    H 2 S

    Углеродистая сталь

    Внутренний

    Локальная питтинговая коррозия

    Соленая вода

    0
    Алкила ция

    Углеродистая сталь

    Локальная точечная коррозия

    Водородная канавка

    0003000

    000

    000
    SCC

    Коррозия, ускоренная потоком

    Кислоты (серная кислота и плавиковая кислота)

    SO

    Изомеризация

    Углеродистая сталь

    Локализованная точечная коррозия

    9362 903
    9036 5

    Высокотемпературный

    Внутренний

    Газоперерабатывающий завод

    Углеродистая сталь

    коррозия

    68 9014

    внутри установки

    3

    9036 9055 9036

    Углеродистая сталь 90 003

    Нержавеющая сталь

    9362

    H 2 S

    CO 2

    внутри аммиачной установки

    Углеродистая сталь

    Нержавеющая сталь

    Углеродистая сталь

    Нержавеющая сталь

    H 2 S

    CO 2

    Amines

    Устройство для отпарки кислой воды

    Углеродистая сталь

    Титан

    коррозия

    9036 2

    H 2 S

    Расход

    Хлорид

    14368

    Нержавеющая сталь

    Углеродистая сталь

    Питтинговая коррозия

    9036

    CO 2

    SO 2

    Сера

    414 9369 936

    903

    Углеродистая сталь

    • 90 364

    Нержавеющая сталь

    Никелевые сплавы

    Титановые сплавы

    Точечная коррозия

    • Точечная коррозия

    • Точечная коррозия

    Хлорид

    Кислород

    H 2 S

    4144
    936 9362
    414 внутренний

    Углеродистая сталь

    Локальная питтинговая коррозия

    Эрозия и коррозия

    Кислород

    Внутренний

    Блок экстракции растворителем

    Углеродистая сталь

    42 Нержавеющая сталь

    42 Нержавеющая сталь

    Хлорид SCC

    Хлорид

    Внутренний

    Углеродистая сталь

    Эрозия-коррозия

    Каустик SCC

    Металлическое напыление

    149 903

    Пар (вода)

    Карбонаты и бикарбонаты

    Внутренний

    MTBE
    9036

    Коррозия не является серьезной проблемой

    Полимеризационная установка

    Углеродистая сталь

    936

    905

    Локальная питтинговая коррозия

    Фосфорная кислота

    Внутренняя

    Высокотемпературная коррозия (зеленая гниль)

    Локальная питтинговая коррозия

    Температура

    Внутренний

    4144

    Высокотемпературная коррозия (азотирование)

    3
    903642 HIC

    Высокотемпературный

    900 02 Водород

    Аммиак

    Внутренний

    Прочие агрегаты (установка для производства метанола)

    Высокотемпературная коррозия (металлическое напыление)

    SCC

    0003 • 903
    9369 903

    CO 2

    Водород

    Внутренний

    Распределительный 9369 9036 9 Углеродистая сталь 9 Трубопровод продукта Коррозия не является проблемой при нормальные условия эксплуатации
    Терминал

    Углеродистая сталь

    Коррозия не является проблемой при нормальных условиях эксплуатации
    Городские ворота и местное распределение
    • сталь

    Коррозия не является проблемой при нормальных условиях эксплуатации
    Бак для СПГ

    Углеродистая сталь

    Коррозия не является проблемой при нормальных условиях эксплуатации
    Трубопровод дилуента

    Углеродистая сталь

    Коррозия не является проблемой при нормальных условиях эксплуатации Внутренняя
    3 9000 902 SCC 9 питтинг c orrosion

    CO 2

    O 2

    Microbes

    External

    CO 2 pipeline

    Carbon steel

    Localized pitting corrosion

    CO 2

    Impurities

    Internal

    Biofuel Infrastructure

    Carbon steel

    Stress-corrosion cracking

    9 0365

    Localized pitting corrosion

    Oxygen

    Impurities

    Microbes

    Internal

    High Vapor Pressure pipeline

    Corrosion steel

    Corrosion characteristics similar to production pipelines

    Hydrogen pipeline

    Carbon steel

    Hydrogen embrittlement

    Hydrogen

    Pressure

    Internal

    What Is Corrosion? Let’s Break It Down

    Corrosion is the process of decay on a material caused by a chemical reaction with its environment.Реакция обычно протекает в форме окисления. Коррозия металла происходит, когда открытая поверхность контактирует с газом или жидкостью, и этот процесс ускоряется воздействием высоких температур, кислот и солей. Большинство металлов подвержены коррозии, но все материалы подвержены деградации. Например, коррозия полимеров, используемых для изоляции покрытий на электропроводке, была проблемой в старых самолетах.

    Углеродистая сталь

    – это наиболее широко используемый материал в машиностроении, на который ежегодно приходится около 85% всего производства стали.Несмотря на то, что углеродистая сталь подвержена коррозии, она используется во всем: от ядерной энергетики и электростанций, работающих на ископаемом топливе, до нефтепереработки и нефтепереработки и трубопроводов.

    Классификация коррозии

    Коррозию можно разделить на три категории в зависимости от окружающей среды.

    • Атмосферная коррозия: Типы атмосфер описаны как сельские, промышленные или морские.
    • Водная коррозия: Трубы из углеродистой стали используются для транспортировки воды и часто погружаются в воду.Чем выше уровень кислотности воды, тем выше скорость коррозии.
    • Коррозия почвы: Скорость коррозии почвы на углеродистой стали варьируется. Наиболее агрессивными являются почвы с высоким содержанием влаги, высокой кислотностью, высоким содержанием растворенных солей и высокой электропроводностью. Узнайте, как защитить стальные изделия от этого типа коррозии с помощью EonCoat Weldable Coating.

    Пример нитевидной коррозии

    Типы коррозии

    Это общие разновидности коррозии:

    • Общая коррозионная коррозия: Наиболее распространенная форма коррозии, общая коррозионная коррозия, возникает в результате электрической или электрохимической реакции, которая разрушает поверхность открытого металла, вызывая его ослабление до тех пор, пока он не сломается.
    • Локальная коррозия: Как следует из названия, локальная коррозия поражает одну часть металла. Существует три типа локальной коррозии:
      • Точечная коррозия является результатом образования небольшого отверстия в металле. Коррозия в этой области приводит к повреждению металла и повреждению металла.
      • Щелевая коррозия часто происходит в застойной микросреде, например, под прокладками и зажимами, и может быть вызвана кислотностью или недостатком кислорода внутри щели.
      • Нитевидная коррозия возникает, когда вода проникает через покрытие, покрытое основанием или окрашенные поверхности. Этот вид коррозии начинается там, где есть небольшие изъяны покрытия. Со временем он распространяется и вызывает ослабление конструкции.
    • Гальваническая коррозия: Этот тип коррозии возникает, когда два отдельных металла помещаются в коррозионный электролит. Это создает гальваническую пару между металлами. Один металл теперь анод, а другой – катод.Металл, который является анодом, теперь корродирует быстрее, чем обычно, в то время как износ катода замедляется.
    • Растрескивание под воздействием окружающей среды: Этот тип коррозии является результатом ряда условий окружающей среды, таких как температура, химические вещества и напряжение. Существует четыре вида растрескивания под воздействием окружающей среды:
      • Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
      • Коррозионная усталость
      • Водородное растрескивание
      • Охрупчивание жидким металлом
    • Коррозия, вызванная потоком: Это происходит, когда ветер или вода растворяют защитный оксидный слой на поверхности металла, а затем подвергают металл разрушению.
    • Межкристаллитная коррозия: Межкристаллитная коррозия возникает, когда металл содержит примеси, что приводит к электрохимической или химической коррозии на границах зерен металла.
    • Легирование: Этот тип коррозии является результатом воздействия на определенный химический элемент сплава.
    • Коррозия с фреттингом: Это происходит при повторяющемся движении поверхности, которое может быть вызвано вибрацией.
    • Высокотемпературная коррозия Это вызвано коррозионными соединениями, образующимися при сгорании, а также может образовываться в результате сульфидирования, карбонизации и высокотемпературного окисления.

    Предотвращение коррозии

    Есть несколько методов, которые могут остановить или замедлить коррозию:

    • Изменение окружающей среды: Это просто изменение окружающей среды металла для уменьшения нежелательных химических реакций, таких как ограничение контакта с дождем или морской водой.
    • Выбор металла и состояние поверхности: понимание причин коррозии позволяет выбрать правильный тип металла. Мониторинг состояния поверхности, например трещин и щелей, может снизить скорость коррозии.
    • Катодная защита: Это электрохимический процесс, который защищает от гальванической коррозии (обсуждалось выше). Нежелательные анодные участки на поверхности металла преобразуются в катодные участки под действием встречного тока.
    • Ингибиторы коррозии: Это химические вещества, которые вступают в реакцию с поверхностью металла или с газами в окружающей среде, вызывающими коррозию.
    • Покрытие: Металлическое покрытие, такое как гальваника, может замедлить коррозию и обеспечить привлекательный внешний вид поверхности.
    • Покрытия: Краски и другие органические покрытия могут защитить металлы от коррозионного воздействия газов окружающей среды. Это, пожалуй, лучшее решение.

    Преимущества покрытий

    Использование покрытий для предотвращения коррозии дает множество преимуществ. Вот некоторые из наиболее частых причин:

    • Покрытия можно наносить на месте, в отличие от цинкования.
    • Покрытия могут стабилизировать поверхность стали, чтобы она не реагировала на коррозионные факторы окружающей среды.
    • Покрытия могут покрывать основу, не оставляя зазоров для начала образования коррозии.
    • Покрытия
    • успешно используются в нефтегазовой промышленности, в том числе в резервуарах для хранения нефти и наружных поверхностях трубопроводов.
    • Покрытия
    • минимизируют время простоя, что экономит деньги в нефтегазовой отрасли.

    Обычные покрытия, наносимые поверх поверхности углеродистой стали, – это одно, но покрытия, которые в сочетании со сталью образуют сплав, являются революционными.

    Основы коррозии

    – почему металлы вызывают коррозию

    Движущая сила, вызывающая коррозию металлов, является естественным следствием их временного существования в металлической форме.Чтобы достичь этого металлического состояния из-за того, что они встречаются в природе в виде различных соединений (руд), им необходимо поглощать и накапливать энергию, необходимую для высвобождения металлов из их исходных соединений для последующего возврата в результате коррозии. Количество необходимой и хранимой энергии варьируется от металла к металлу. Он относительно высок для металлов, таких как магний, алюминий и железо, и относительно низок для металлов, таких как медь, серебро и золото. В таблице 1 перечислены несколько металлов в порядке уменьшения количества энергии, необходимой для их преобразования из оксидов в металл.

    Типичный цикл иллюстрируется железом. Самая распространенная железная руда, гематит, представляет собой оксид железа (Fe 2 O 3 ). Аналогичный химический состав имеет наиболее распространенный продукт коррозии железа – ржавчина. Энергия, необходимая для преобразования железной руды в металлическое железо, возвращается, когда железо корродирует с образованием исходного соединения. Только скорость изменения энергии может быть разной.

    Разница в энергии между металлами и их рудами может быть выражена электрическими терминами, которые связаны с теплотой образования соединений.Сложность извлечения металлов из руд с точки зрения требуемой энергии и, как следствие, тенденция к высвобождению этой энергии в результате коррозии отражается в относительном положении чистых металлов в списке.

    Разрушение в результате коррозии принимает разные формы и зависит от сложного взаимодействия множества факторов, таких как:

    • Тип металла или сплава.
    • Наличие включений или других посторонних предметов на поверхности.
    • Однородность металлической структуры.
    • Характер агрессивной среды.
    • Случайные факторы окружающей среды, такие как наличие кислорода и его однородность, температура и скорость движения.
    • Напряжение (остаточное или приложенное, установившееся или циклическое).
    • Оксидные чешуйки (сплошные или ломаные).
    • Наличие пористых или полупористых отложений на поверхностях, встроенных щелях.
    • Гальванические эффекты среди разнородных металлов.
    • Случайное присутствие паразитных электрических токов от внешних источников.

    Некоторые среды более агрессивны, чем другие. За исключением редких случаев совершенно неправильного выбора материала для конкретной услуги, или непредвиденного резкого изменения агрессивной природы окружающей среды или полного непонимания ее природы, отказы металлов в результате быстрой общей атаки (истощения) встречаются нечасто.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.