Коррозия металлов виды: Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

alexxlab | 22.03.2020 | 0 | Разное

Содержание

Коррозия металлов. Виды и особенности. Защита и принцип действия

Коррозия металлов – это процесс разрушения металлической поверхности в результате неблагоприятного воздействия окружающей среды. Ее причиной является термодинамическая неустойчивость материала к влиянию различных веществ, которые с ним контактируют.

Виды коррозии

Разрушение поверхностей наступает вследствие химического или электрохимического взаимодействия неблагоприятной среды. Обе разновидности являются одинаково пагубными для изделий из металла.

Химическая коррозия

Данный процесс осуществляется в среде, которая не производит передачу электрического тока. Он наблюдается, например, при нагреве, в результате чего осуществляется образование химических соединений, таких как сульфиды, а также различные виды пленок. Нередко образованные сплошные пленки становятся непроницаемыми и консервируют поверхность, поэтому последующая коррозия металлов останавливается. Такой защитный слой можно встретить на поверхности из алюминия, хрома, никеля и свинца. Пленка на стали или чугуне является непрочной, поэтому ее наличие не останавливает дальнейшее продвижение разрушения вглубь материала.

Химическая коррозия может быть двух видов:
  1. Газовой.
  2. Жидкостной.

Газовая возникает в результате действия агрессивной газовой среды или пара на поверхность металла, что сопровождается повышенными температурами. Благодаря горячей среде на поверхности отсутствует конденсат. В качестве газа может применяться кислород, диоксид серы, водяной пар, сероводород и так далее. Подобное коррозийное влияние может вызывать абсолютное разрушение активного металла, за исключением случаев, когда образуется защитная непроницаемая пленка.

Жидкостная коррозия металлов возникает в жидкостных средах, которые не способны передавать электричество. В первую очередь она наблюдается при контакте металлов с сырой нефтью, нефтепродуктами или смазочными маслами. При наличии в таких веществах небольшой доли воды, коррозия переходит в электрохимическую.

В обоих вариантах химической коррозии скорость разрушения является пропорциональной химической реакции, с которой окислитель проникает сквозь созданную оксидную пленку на поверхности.

Электрохимическая коррозия металлов

Эта разновидность разрушения поверхности металла происходит в среде, которая может передавать электрический ток. В результате данного процесса наблюдается изменение состава металла. Атомы удаляются от кристаллической решетки в результате анодного или катодного воздействия. При анодном влиянии ионы металла переходят в раствор жидкости, которая его окружает. При катодном влиянии получаемые при анодном процессе электроны связываются с окислителем. Наиболее распространенной является электрохимическая коррозия под воздействием водорода или кислорода.

Процесс влияния электрохимической коррозии на металлы зависит от уровня их активности. По данному критерию их разделяют на 4 группы:
  1. Активные.
  2. Средней активности.
  3. Малоактивные.
  4. Благородные.

Активные имеют высокую нестабильность. Для них характерно возникновение коррозии даже в нейтральной водной среде, которая лишена растворенного кислорода или окислителей. Ярким представителем такого металла является кадмий.

Металлы средней активности располагаются на таблице химических элементов между кадмием и водородом. Они неподвержены началу разрушения в нейтральной жидкостной среде лишенной кислорода, но начинают интенсивно поддаваться коррозии при влиянии кислот.

Малоактивные металлы располагаются в таблице Менделеева между водородом и родием. Они не подвергаются влиянию коррозии при контакте с нейтральными жидкостями и кислой средой. Для активизации процесса их разрушения необходимо наличие кислорода или прочих окислителей.

Благородные металлы отличаются стабильностью, благодаря чему подвержены коррозии только при воздействии кислой среды при условии контакта с сильными окислителями. К перечню благородных металлов относится платина, золото, палладий и иридий.

Электрохимическая коррозия металлов является самой распространенной, поскольку естественные условия, в которых хранятся и эксплуатируются металлические изделия, зачастую подвержены влиянию влажной среды.

Различают следующие виды электрохимической коррозии:
  • Электролитная – наблюдается при контакте с растворами солей, кислотами, оснований, в том числе и обычной водой.
  • Атмосферная – наблюдается в условиях атмосферы, где содержатся испарения воды. Данный вид является самым распространенным, именно он влияет на практически все металлические изделия.
  • Почвенная – наблюдается в результате воздействия влажной почвы, в составе которой могут содержаться различные химические элементы ускоряющие процесс разрушения металла. При воздействии с кислыми почвами процесс коррозии наблюдается наиболее агрессивно. Грунты с песком воздействуют медленней всего.
  • Аэрационная – является более редкой и наблюдается в тех случаях, если к разным поверхностям металла оказывается неравномерный доступ воздуха. В результате неоднородного воздействия линии переходов между такими участками начинают разрушаться.
  • Морская коррозия металлов подразумевает разрушение от влияния морской воды. Она выделяется в отдельную группу, поскольку данная жидкость отличается высоким содержанием солей и растворенных органических веществ. Это делает ее более агрессивной.
  • Биокоррозия – данный вид разрушения возникает при условии воздействия на поверхность металла бактериями, которые в результате жизнедеятельности вырабатывают углекислый газ и прочие вещества.
  • Электрокоррозия – такой вид разрушения металла наблюдается при воздействии на него блуждающих токов, что характерно для подземных сооружений, в частности рельсов метрополитена, стержней заземления, трамвайных линий и т.д.
Методы защиты от коррозии

Голая поверхность подавляющего большинства металлов склонна к быстрой коррозии, поэтому для снижения разрушающего воздействия применяются различные способы защиты.

Покрытие изоляционными слоями:
  • Другим металлом.
  • Цементным раствором.
  • Лаками.
  • Красками.
  • Битумом.

Одним из самых эффективных способов защиты от коррозии является покрытие поверхности одного металла другим, менее склонным к коррозии. Примером такого технического решения является оцинковка, когда сталь защищается слоем цинка. Внутренний металл полностью изолирован до тех пор, пока цинк в результате естественной коррозии, которая протекает очень медленно, полностью не разрушится, оголив сталь. Такой метод защиты является одним из самых эффективных, поскольку покрывной металл полотна удерживается на основании, поэтому его невозможно срывать слоями. Недостаток метода заключается в том, что при механическом воздействии можно сцарапывать тонкую защитную пленку.

Покрытие металла защитным цементным раствором, битумом, лаками и красками является также очень распространенным решением, которое все же уступает оцинковке. Это связано с неоднородностью составов основания и покрытия. В результате низкой адгезии краски готовое покрытие будет отслаиваться. Такая защита может покрываться трещинами, обеспечивая доступ влаги.

Коррозия металлов может быть приостановлена при наличии химического покрытия:
  • Оксидирование.
  • Фосфатирование.
  • Азотирование.
  • Воронение.
  • Цементация.

Поверхность металла подвергается влиянию различных веществ, фосфатов, азота или оксидов, в результате чего создаются пленки, которые благодаря своей непроницаемости предотвращают разрушение. Такие методы применимы в первую очередь для сталей. Также распространенным решением является воронение стали, когда поверхность металла взаимодействует с органическими веществами. Обработанные таким способом поверхности приобретают темный цвет, напоминающий крыло ворона, за что данный метод и получил свое название. Одним из наиболее эффективных вариантов химического покрытия является цементация, когда на поверхность воздействуют углеродом, в результате чего создается корка вступившего в реакцию металла.

Для защиты от коррозии черных металлов может применяться технология изменения их состава. Добавление различных соединений позволяет получить сплавы, отличающиеся большей устойчивостью к коррозии. Примером такого соединения является нержавеющая сталь.

Самым необычным является протекторная защита, которая подразумевает покрытие сооружений из одного металла пластинами из более активного металла, так называемого протектора. Поскольку он имеет более отрицательный потенциал, то выступает в роли анода. Защищаемая поверхность используется как катод. Они соединяются между собой проводником тока, благодаря чему создаются неблагоприятные условия для протектора. Как следствие разрушению поддается именно он, в то время как ценное сооружение остается целым.

Более редким решение является изменение состав окружающей среды. В таких условиях коррозия металлов замедляется или не происходит. Данный метод подразумевает очистку состава жидкости или газа от кислот и солей, вызывающих разрушение. Такой метод применим далеко не во всех случаях, поскольку отличается техническими сложностями и определенной дороговизной. Его используют в разных механизмах. К примеру, могут применять в определенных средах только те металлы, для которых те не агрессивны.

Похожие темы:

Типы коррозии металла: атмосферная, почвенная, щелевая

В технической терминологии под понятием «коррозия» понимают разрушение разных видов металлов вследствие их взаимодействия с атмосферными факторами. Скорость развития и масштабность распространения коррозии обусловлена разными причинами.

Именно поэтому сегодня не существует универсальных способов защиты металлоконструкций от негативного воздействия коррозийных процессов. Однако в зависимости от разновидности коррозийного процесса используются разные технологические решения.

На основании показателя активности и скорости протекания выделяют отдельные типы коррозии металлов – химическая и электрохимическая. В первом случае реакция наблюдается вследствие взаимодействия металла со средой с минимальной электропроводимостью. Благодаря этому во время реакции отсутствует эффект электростатики.

Во втором случае реакция протекает при воздействии на металл среды с высокой электрической проводимостью (электролит). Как правило, электрохимическая реакция возникает в воде, атмосфере и почве, а также в кислотных, солевых и щелочных растворах. 

Классификация коррозии в зависимости от типа окружающей среды

Атмосферная коррозия

Это один из самых распространенных видов коррозии, который в зависимости от объема влаги, воздействующей на металлическую поверхность, также классифицируется как мокрая, сухая и влажная коррозия. При этом в зависимости от агрессивности атмосферы выделяют следующие виды атмосферной коррозии, которая может проявляться:

  • в промышленности;
  • сельской местности;
  • приморских районах;
  • при специфическом загрязнении окружающей среды.

Главные особенности атмосферной коррозии проявляются в скорости ее распространения. На этот фактор оказывают влияние такие параметры, как температура, уровень влажности, состав металла, качество его поверхности, особенности состава окружающей среды, а также другие параметры.

Почвенная коррозия

Коррозийные процессы, проходящие с металлами в грунте или под землей, оказывают на их эксплуатационные характеристики разрушительное воздействие. Существует не только почвенная коррозия металлов, но также процесс, который возникает после воздействия внешних и блуждающих электротоков. 

Под напряжением коррозийные процессы протекают вследствие одновременного воздействия на поверхность металлоконструкций коррозийной среды и механических напряжений. Как следствие, на поверхности металлоконструкции может наблюдаться коррозийное растрескивание или коррозийная усталость. Это зависит от вида и интенсивности напряжения.

Щелевая коррозия металла

Щелевая коррозия развивается вследствие контакта изделий в электропроводящих средах, имеющих разные электрохимические характеристики. Помимо этого различают коррозийные процессы в зависимости от разновидности и сложности вызываемых повреждений – это сплошная (или общая) и местная (или локальная) коррозия.

Между тем, сплошная коррозия может быть равномерной (процесс проходит с одинаковой скоростью по всей площади металлоконструкции) и неравномерной (на разных участках детали процесс протекает с разной скоростью).

Локальный коррозийный процесс классифицируют на сосредоточенный (проявляется в виде пятен, язв, точек и др.) и подповерхностный (транс- и межкристаллитный, структурно-избирательный).

Более опасной и разрушительной считается локальная коррозия, поскольку она образует дефекты (свищи и трещины в стенах емкостей и трубопроводов), которые стремительно снижают прочностные и функциональные характеристики конструкции.

Если же говорить об изделиях, поверхность которых обработана по технологии горячего цинкования, то в данном случае большую угрозу несет общая коррозия. Она вызывает разрушение защитного слоя, что приводит к утрате изделием первоначального привлекательного внешнего вида.

Также для продукции, имеющей цинковый слой, нанесенный горячим цинкованием, опасность несет коррозия под напряжением (разрушение происходит на наиболее напряженных участках детали) и точечная (питтинговая) коррозия (по аналогичным причинам). 

Заказывайте оцинковку металла в Точинвест Цинк

Каждый клиент при обращении в нашу компанию получает следующие преимущества:

  1. Компания работает с 2007 года, имеет в своем распоряжении 3 производственных цеха для горячего цинкования.
  2. Мощность предприятия с многолетним опытом составляет 120 000 тонн в год.
  3. Оперативное проведение работ, независимо от сложности и объема.
  4. Наше предприятие является обладателем самой глубокой ванны для горячего цинкования в ЦФО – глубина составляет 3.43 м.
  5. Наносим цинковое покрытие на различные виды металлоконструкций, включая габаритные.
  6. Нанесение покрытия по технологии горячего цинкования специалисты выполняют в соответствие с требованиями ГОСТ 307-89.

Работы проводятся на современном оборудовании чешской компании EKOMOR и немецко-австрийской компании KVK KOERNER.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

Коррозия металлов – виды коррозии и методы защиты

Внешняя среда является кислой и оказывает негативное воздействие на некоторые материалы. Такое воздействие на металл называют коррозией, которая приводит к разрушению веществ и, соответственно, износу металлических изделий.

Эта печальная особенность материалов приводит к большим экономическим потерям коммерческих предприятий, а также государственных.

Виды коррозии

Классифицировать коррозию металлов можно по механизму протекания. Выделяют два типа – химическая и электрохимическая (данный вид наблюдается исключительно при наличии тока электричества).

По условиям протекания выделяют шесть типов коррозии:

1. Атмосферная, которая происходит под непосредственным воздействием обыкновенного кислорода и водяного пара, находящегося в атмосфере.


2. Жидкостная. Мало того, что сама жидкость негативно воздействует на металлоизделия, так еще и вещества, которые входят в ее состав, также могут оказывать определенное влияние.

3. Газовая, происходящая при высоких температурах. Такой вид возникает только в условиях нагрева металла. Такое происходит при его обработке для ускорения реакции.


4. Воздействие почвы, когда часть деталей тесно контактирует с ней. Например, заборы или столбы, которые вкопаны в землю. На такие металлические элементы негативно воздействуют блуждающие токи почвы.

5. Биологическая или бактериальная.

6. Усталостная. Так как некоторые продукты подвержены постоянным нагрузкам и коррозии. Из-за этого механические свойства постепенно снижаются. Это приводит к тому, что разрушаться металл может даже после самых незначительных приложенных усилий.

Методы защиты от коррозии металлов

Защищать изделия нужно максимально хорошо на всех этапах: от производства до эксплуатации. То есть при изготовлении всех металлических деталей необходимо обеспечивать контроль температуры, так как от газовой коррозии может происходить потеря до двух процентов материала.

Во время непосредственной эксплуатации популярны методы повышения устойчивости сплавов, то есть добавление легирующих компонентов в состав. Например, наличие в общем составе изделия вольфрама и молибдена снижают устойчивость к коррозии, а вот фосфор и сера еще и ускоряют ее действие. Это значит, что такие материалы требуют дополнительной защиты.


Второй способ – ограничение непосредственного воздействия окисляющих веществ на металл. Покрытия для стали богаты содержанием цинка, хрома и олова, а также других неактивных металлов. Хорошим способом защиты, особенно цветных металлов, является правильная окраска. Прочитать о ней можно в этой статье.

электрохимическая коррозия, химическая коррозия, катодная коррозия, атмосферная коррозия, газовая коррозия и др.

Коррозионные процессы классифицируют по механизму взаимодействия металлов с внешней средой; по виду коррозионной среды и условиям протекания процесса; по характеру коррозионных разрушений; по видам дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.

По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.

Химическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента среды протекают единовременно в одном акте. Продукты взаимодействия пространственно не разделены.
Электрохимическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.

По виду коррозионной среды и условиям протекания различают несколько видов коррозии.

Газовая коррозия – это химическая коррозия металлов в газовой среде при минимальном содержании влаги (как правило не более 0,1%) или при высоких температурах. В химической и нефтехимической промышленности такой вид коррозии встречается часто. Например, при получении серной кислоты на стадии окисления диоксида серы, при синтезе аммиака, получении азотной кислоты и хлористого водорода, в процессах синтеза органических спиртов, крекинга нефти и т.д.

Атмосферная коррозия — это коррозия металлов в атмосфере воздуха или любого влажного газа.

Подземная коррозия — это коррозия металлов в почвах и грунтах.

Биокоррозия — это коррозия, протекающая под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов.

Контактная коррозия — это вид коррозии, вызванный контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.

Радиационная коррозия

– это коррозия, обусловленная действием радиоактивного излучения.

Коррозия внешним током и коррозия блуждающим током. В первом случае — это коррозия металла, возникающая под воздействием тока от внешнего источника. Во втором случае — под воздействием блуждающего тока.

Коррозия под напряжением — коррозия, вызванная одновременным воздействием коррозионной среды и механических напряжений. Если это растягивающие напряжения, то может произойти растрескивание металла. Это очень опасный вид коррозии, особенно для конструкций, испытывающих механические нагрузки (оси, рессоры, автоклавы, паровые котлы, турбины и т.д.). Если металлические изделия подвергаются циклическим растягивающим напряжениям, то можно вызвать коррозионную усталость. Происходит понижение предела усталости металла. Такому виду коррозии подвержены рессоры автомобилей, канаты, валки прокатных станов.

Коррозионная кавитация — разрушение металла, обусловленное одновременным коррозионным и ударным воздействием внешней среды.

Фреттинг-коррозия — это коррозия, вызванная одновременно вибрацией и воздействием коррозионной среды. Устранить коррозию при трении или вибрации возможно правильным выбором конструкционного материала, снижением коэффициента трения, применением покрытий и т.д.

Коррозия называется сплошной, если она охватывает всю поверхность металла. Сплошная коррозия может быть равномерной, если процесс протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, и неравномерной когда скорость процесса неодинакова на различных участках поверхности. Равномерная коррозия наблюдается, например, при коррозии железных труб на воздухе.
При избирательной коррозии разрушается одна структурная составляющая или один компонент сплава. В качестве примеров можно привести графитизацию чугуна или обесцинкование латуней.

Местная (локальная) коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Местная коррозия может быть выражена в виде отдельных пятен, не сильно углубленных в толщу металла; язв – разрушений, имеющих вид раковины, сильно углубленной в толщу металла, или точек (питтингов), глубоко проникающих в металл.
Первый вид наблюдается, например, при коррозии латуни в морской воде. Язвенная коррозия отмечена у сталей в грунте, а питтинговая — у аустенитной хромоникелевой стали в морской воде.

Подповерхностная коррозия начинается на поверхности, но затем распространяется в глубине металла. Продукты коррозии оказываются сосредоточенными в полостях металла. Этот вид коррозии вызывает вспучивание и расслоение металлических изделий.

Межкристаллитная коррозия характеризуется разрушением металла по границам зерен. Она особенно опасна тем, что внешний вид металла не меняется, но он быстро теряет прочность и пластичность и легко разрушается. Связано это с образованием между зернами рыхлых малопрочных продуктов коррозии. Этому виду разрушений особенно подвержены хромистые и хромоникелевые стали, никелевые и алюминиевые сплавы.

Щелевая коррозия вызывает разрушение металла под прокладками, в зазорах, резьбовых креплениях и т.д.

Основные виды коррозии металлов | «ЧелМетСнаб»

Содержание:

Коррозией металлов называется их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. По механизму протекания процесса различают два типа коррозии металлов: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия – это коррозийный процесс, протекающий в средах, не проводящий электрический ток. Химическая коррозия имеет место, например, при высокотемпературном нагреве стали для горячей обработки давлением или термической обработки. При этом на поверхности металла образуются различные химические соединения – оксиды, сульфиды и другие – в виде пленки.

В отдельных случаях образовавшиеся при химической коррозии пленки, особенно сплошные, предохраняют металл от дальнейшей коррозии. Например, алюминий, олово, свинец, никель и хром способны к образованию на поверхности металлов плотных защитных пленок. пленки же на поверхности стальных и чугунных изделий непрочны, способны к растрескиванию и проникновению коррозии в глубь металла.

Электрохимическая коррозия обычно сопровождается протеканием электрического тока. Примерами могут служить ржавление металлических конструкций и изделий в атмосфере, корпусов судов и стальной арматуры гидросооружений в речной и морской воде и т.п.

Детальное рассмотрение механизмов химической и электрохимической коррозии показывает, что резкого различия между ними не существует. В ряде случаев возможен постепенный переход химической коррозии в электрохимическую и, наоборот, механизм коррозии металлов в растворах электролитов может иметь двоякий характер.

Коррозия по условиям протекания бывает следующая. Газовая- коррозия металла в газах при высоких температурах. Коррозия в неэлектролитах (например, коррозия стали в бензине). Атмосферная коррозия различных металлических конструкций на воздухе. Коррозия в электролитах- в проводящих электрический ток жидких средах. Почвенная (например, коррозия подземных трубопроводов). Коррозия внешним током или электрокоррозия (например, коррозия подземной трубы блуждающими токами). Контактная – электрохимическое разрушение металлов, происходящее в результате контакта различных металлов в электролите (например, коррозия деталей из алюминиевых сплавов, соприкасающихся с деталями из меди). Структурная- связанная со структурной неоднородностью металлов; например, ускорение коррозионного процесса чугуна в растворе серной кислоты в результате имеющихся в нем включений графита. Коррозия под напряжением, изменяющимся по значению и знаку, что часто вызывает коррозионную усталость- понижение предела выносливости металла. Коррозия при трении; например, разрушение шейки вала при вращении в морской воде. Щелевая, протекающая в узких щелях и зазорах между отдельными деталями. Биокоррозия- коррозия металлов под воздействием продуктов, выделяемых микроорганизмами, и пота рук человека. По характеру коррозионных процессов и месту их распределения различают сплошную, местную и межкристаллитную коррозию. Сплошная коррозия характеризуется тем, что металлическое изделие разрушается почти равномерно и коррозия охватывает всю его поверхность. Этот вид коррозии сравнительно легко поддается контролю и оценке.

Местная коррозия обычно бывает сосредоточенна на отдельных участках поверхности изделия. Это более опасный вид коррозии, так как распространяется на значительную глубину, а следовательно, приводит к потере работоспособности изделий. Чаще всего этот вид коррозии наблюдается в местах механических повреждений поверхности изделий. При межкристаллитной коррозии процесс разрушения начинается с поверхности изделия и распространяется в глубь его, в основном по границам зерен. Межкристаллитная коррозия вызывает хрупкость металла и значительное снижение его несущей способности. Этот часто встречающийся на практике вид коррозии является весьма опасным и обычно имеет место при термической обработке металлов или сварке. Степень коррозийной стойкости сталей существенно зависит от содержания углерода. Так, с уменьшением содержания углерода в легированной хромоникелевой стали марки Х18Н9 до 0.015% практически устраняется склонность ее к межкристаллитной коррозии.

Методы защиты металлов от коррозии, их эффективность

Существуют многочисленные способы защиты металлов от коррозии. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий. Применяются следующие способы защиты: легирование сталей, нанесение металлических покрытий, электрохимическая защита.

Легирование наиболее надежно защищает металл от коррозии, причем наиболее эффективно в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий.

Так, например, к группе сталей с особыми химическими свойствами относят коррозионно-стойкие стали. Их получают путем введения в углеродистые и низколегированные стали значительных добавок хрома или хрома и никеля. При содержании хрома 13, 17 и 25% хромистые стали являются не только коррозионно-, но и жаростойкими. Хромоникелевые стали обладают большей коррозионной стойкостью, чем хромистые, и находят широкое применение в химической промышленности.

Механизм защиты сталей от коррозии их легированием различен и связан либо с повышением коррозионной стойкости всего объема металла, либо с образованием на поверхности изделия защитных пленок.

Металлические покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде. Металлические покрытия придают также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость. Различают два типа металлических покрытий- анодное и катодное. Для железоуглеродистых сплавов таким анодным покрытием может служить покрытие из цинка и кадмия. В воде и во влажном воздухе цинк покрывается слоем основной углекислой соли белого цвета, защищающим его от дальнейшего разрушения. Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей.

Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется горячий метод, гальванизация и металлизация.

При горячем методе изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает его поверхность и покрывает тонким слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем олова или цинка. Лужение применяют при изготовлении белой жести, при устройстве покрытий на внутренних поверхностях пищевых котлов и других изделий. Цинкованием предохраняют от коррозии, например, кровельное железо, водопроводные трубы.

При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в широких пределах. Покрытия получают также распылением расплавленного металла с помощью специальных металлизационных пистолетов и напылением на его поверхность защищаемого металла. Этот вид защиты используют для крупногабаритных конструкций: ж./д мостов и т. д. В качестве защитного металла используют алюминий, цинк, хром, коррозионно-стойкие стали.

Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей и др. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Эти покрытия имеют преимущество перед металлическими. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. При хранении и перевозке изделий металлические изделия покрывают специальными смазочными материалами, минеральными маслами и жирами. Для защиты изделий, работающих в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида.

Химические покрытия – защитные оксидные иные пленки- создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий.

Оксидирование заключается в создании на поверхности изделия оксидной пленки, обладающей большой коррозийной стойкостью. Наиболее широко применяют оксидирование для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов.

Фосфатирование стальных изделий заключается в создании поверхностного слоя из фосфатов марганца и железа. Фосфатные покрытия используются в дальнейшем в качестве подслоя. Фосфатные покрытия часто применяются в сочетании со смазочными материалами для уменьшения трения при обработке металлов давлением, волочением, для хорошей приработке трущихся деталей машин.

В отдельных случаях прибегают к защите металлов от коррозии при помощи протекторов. Сущность протекторной защиты заключается в том, что к поверхности защищаемого изделия прикрепляют протекторы- куски металла. Образуется гальваническая пара , в которой анод- протектор, катод- изделие. В результате протектор разрушается, защищая изделие. Таким образом, защищают, например, подводные металлические части кораблей, прикрепляя к ним пластины цинка.

Возможно вас заинтересует

Народнохозяйственное значение борьбы с коррозией

Одним из основных факторов, определяющих долговечность машин и оборудования, является коррозия металлов. Потери от коррозии можно разделить на прямые и косвенные. Прямые потери- это стоимость заменяемых изделий, затраты на защитные мероприятия и безвозвратные потери металла вследствие коррозии. По подсчетам специалистов, безвозвратные потери металла в мировом масштабе составляют в настоящее время около 10…15% от объема производства стали. Косвенные потери продукта в результате утечек, снижение производительности агрегата, загрязнение продуктами коррозии целевого продукта и т.п.

Значительная часть мощности предприятий черной металлургии затрачивается на восполнение потерь металла вследствие коррозии. Однако это далеко не полностью отражает действительный ущерб, связанный с выходом из строя изделий из металла. Значительные потери обусловлены авариями оборудования, простоями его, потерями и отходами в металлообработке, нарушениями качества продукции и в конечном счете повышением ее себестоимости и снижением производительности труда. Поэтому экономия металла, повышение качества металлов и металлоизделий, уменьшение коррозионных потерь – непременное условие повышения эффективности производства и качества продукции, которое должно обеспечиваться в государственном масштабе.

Коррозия металлов | Виды и условия возникновения коррозии металлов

Основные виды коррозии

Существует два вида коррозии металлов, с различными механизмами протекания процесса: химический и электрохимический. В обоих случаях разрушение стали происходит вследствие ее взаимодействия с внешними средами.

  • Химической коррозией называют процесс, который проходит в не проводящих электричество средах. Химическая коррозия появляется, к примеру, при нагреве металла с помощью высоких температур, при термической обработке либо горячей обработке давлением. На стальной поверхности в таком случае появляется пленка из различных химических соединений — оксидов, сульфидов и других.
  • Электрохимическая коррозия в большинстве случаев подразумевает наличие электрического тока. Примером данного процесса могут служить ржавление конструкций и изделий из металла в атмосфере, коррозия стальной арматуры используемой в гидросооружениях и корпусах судов, как в речной, так и в морской воде и прочее.

Пристальное рассмотрение механизмов электрохимической коррозии наравне с химической показывает, что каких-либо существенных различий между ними нет. В некоторых случаях наблюдается постепенный переход электрохимической коррозии в химическую и, наоборот, в растворах электролитов механизм коррозии стали может носить двоякий характер.

По условиям протекания коррозии бывают следующих типов:

  • Газовая — коррозия стали при высоких температурах в газах.
  • Коррозия в неэлектролитах (примером служит коррозия металлов в бензине).
  • Коррозия в электролитах – процесс, протекающий в жидких средах которые проводят электричество.
  • Атмосферная коррозия разнообразных конструкций из металла на воздухе.
  • Почвенная (примером служит коррозия подземных трубопроводов).
  • Контактная — электрохимическое разрушение стали, происходящее в процессе контакта нескольких металлов в электролите (примером служит коррозия деталей из медных сплавов, соприкасающихся с конструкциями из алюминия).
  • Электрокоррозия либо коррозия внешним током (примером служит коррозия подземной трубы под действием блуждающих токов).
  • Структурная — связанная с неоднородностью структуры металла; примером служит ускорение коррозионного процесса чугунного изделия помещенного в раствор серной кислоты из-за имеющихся в его составе включений графита.
  • Коррозия при трении; примером служит разрушение при вращении шейки вала в морской воде.
  • Коррозия под напряжением, которое изменяется по знаку и значению, что зачастую вызывает снижение предела выносливости металла — коррозионную усталость.
  • Биокоррозия- коррозия стали под воздействием выделяемых микроорганизмами продуктов.
  • Щелевая, протекающая в зазорах и небольших узких щелях между отдельными деталями.

По характеру и месту распределения коррозионных процессов различают межкристаллитную, сплошную и местную коррозии.

Сплошную коррозию отличает то, что коррозия охватывает всю поверхность металлического изделия, разрушая его почти равномерно. Этот вид коррозии довольно просто контролировать и оценивать.

Местная коррозия в основном сосредоточенна на некоторых участках поверхности материала. Это более опасный тип ржавления, так как он имеет значительную глубину, что приводит к выходу изделия из строя. Зачастую этот тип коррозии появляется в результате механических повреждений поверхности стального изделия.

При межкристаллитной коррозии разрушение металла начинается с его поверхности и распространяется вглубь изделия, обычно по границам зерен. Коррозия межкристаллитного типа значительно снижает несущие способности стали, вызывает хрупкость металла. Этот вид коррозии часто встречается на практике и является очень опасным. Обычно ржавления происходит после термической обработки металлов либо сварки.

Наша продукция

Урок 9. коррозия металлов и её предупреждение – Химия – 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 9. Коррозия металлов и её предупреждение

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению видов коррозии, особенностям химической и электрохимической коррозии, методам защиты металлических изделий от коррозионного разрушения.

Глоссарий

Анодное покрытие – способ защиты металлического изделия от коррозии, когда защищаемый металл покрывается металлическим покрытием из более активного металла.

Газовая коррозия – разрушение металла в среде агрессивных газов (кислорода, оксида серы, хлороводорода) обычно при высоких температурах.

Гальванокоррозия – вид электрохимической коррозии, при которой два контактирующих металла в среде электролита образуют коррозионный гальванический элемент с возникновением электрического тока между металлами.

Жидкостная коррозия – разрушение металла в жидкостях, не проводящих электрический ток (органические растворители, нефтепродукты).

Ингибиторы – вещества, вводимые в коррозионную среду, в результате чего снижается её окисляющая способность.

Катодная защита – способ защиты металла от коррозии, когда защищаемое металлическое изделие подсоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника электрического тока.

Катодное покрытие – способ защиты металла от коррозии, когда металлическое изделие покрывается тонким слоем из менее активного металла.

Коррозия – разрушение металла в результате окислительно-восстановительных реакций между металлом и окружающей средой

Осушение – удаление из окружающей среды влаги для предотвращения возникновения коррозии.

Протекторная защита – способ защиты металла от коррозии, когда к защищаемому металлическому изделию присоединяют кусок другого, более активного металла.

Химическая коррозия – разрушение металла в среде, не проводящей электрический ток.

Электрокоррозия – вид электрохимической коррозии, возникающей в среде электролита под действием внешнего электрического поля.

Электрохимическая коррозия – разрушение металла в среде электролита при контакте двух металлов с образованием коррозионного элемента и возникновением электрического тока.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

  • Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Коррозия и её виды

Коррозия металлов – процесс разрушения металлического изделия в результате окислительно-восстановительной реакции металла с окружающей средой. В зависимости от механизма различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия происходит в среде, не проводящей электрический ток. К этому виду коррозии относится газовая коррозия, в результате которой металл разрушается под действием агрессивных газов: кислорода, оксида серы, хлороводорода. Газовая коррозия обычно происходит при высоких температурах. Другой вид химической коррозии – жидкостная коррозия, которая возникает в агрессивных жидкостях, не проводящих электрический ток, например, в органических растворителях или нефтепродуктах.

Электрохимическая коррозия происходит в среде электролитов, которые хорошо проводят электрический ток. Различают два вида электрохимической коррозии: гальванокоррозия и электрокоррозия. Гальванокоррозия возникает в месте контакта двух металлов, наличия в металле примесей, разной температуры на соседних участках металлов, разной концентрации электролитов в среде, контактирующей с металлом и в случае разной концентрации кислорода на соседних участках металла. Например, в чугуне примеси углерода и карбида железа играют роль катода, на котором происходит восстановление молекулярного кислорода в присутствии паров воды: 2Н2О + О2 + 4е → 4ОН-, а железо становится анодом и окисляется.

Fe0 – 2e → Fe2+. В результате среда становится щелочной, образуется сначала «белая» ржавчина Fe(ОН)2: Fe2+ + 2OH– → Fe(ОН)2↓, которая окисляется кислородом воздуха во влажной среде до трёхвалентного гидроксида железа.

4Fe(ОН)2↓ + 2Н2О + О2 → 4Fe(ОН)3↓, Fe(OH)3 + nh3O → Fe2O3·xh3O (ржавчина).

Если в атмосфере присутствует большое количество кислых газов (СО2, SO2, NO2), то при растворении их в воде образуются кислоты. В кислой среде коррозия идет ещё интенсивнее. В присутствии кислорода на катоде образуется вода, а в бескислородной среде выделяется водород.

На аноде: Fe0 – 2е → Fe2+;

На катоде: О2 + 4Н+ + 4е → 2Н2О

или в бескислородной среде: 2Н+ + 2е → Н20↑.

Ионы железа образуют соли с кислотными остатками образовавшихся при растворении газов кислот. В дальнейшем под действием кислорода воздуха, соли двухвалентного железа окисляются до солей трёхвалентного железа.

Электрокоррозия возникает под действием на металл электрического тока от внешнего источника постоянного тока. Часто она происходит под действием блуждающих токов от рельсов электротранспорта, от плохо изолированных опор линий электропередач. Участок, на который попадает ток от внешнего источника, заряжается отрицательно и становится катодом. На нём происходит восстановление элементов среды. А соседний участок становится анодом, на нём металл окисляется.

Факторы, увеличивающие скорость коррозии

Возникновение коррозионного гальванического элемента увеличивает скорость коррозии. При контакте двух металлов более активный металл отдает электроны менее активному. Возникает электрический ток. Активный металл растворяется и в результате реакции со средой, и за счет передачи электронов менее активному металлу. Принятые электроны менее активный металл отдает в окружающую среду, таким образом, окисление активного металла и восстановление компонентов окружающей среды происходит быстрее. Скорость коррозии зависит от количества кислорода, который контактирует с металлом. Железный гвоздь, погруженный в воду на половину своей длины, разрушается быстрее всего, так как доступу кислорода ничего не препятствует. Гвоздь, полностью погруженный в воду, разрушается медленнее, так как количество кислорода, участвующего в реакции, ограничивается скоростью растворения кислорода в воде. В пробирке, где сверху воды налили масло, коррозия идет медленнее всего, так как масло препятствует поступлению кислорода в воду.

Методы защиты металлов от коррозии

Одним из распространённых методов защиты металлов от коррозии является нанесение защитных покрытий. Покрытия бывают металлическими и неметаллическими. Если металлическое изделие покрыто слоем более активного металла, покрытие называют анодным. Если покрытие изготовлено из менее активного металла, оно называется катодным. Неметаллические покрытия – это различные эмали, лаки, краски, резиновые, битумные и полимерные покрытия. По отношению к железу анодными покрытиями будут цинковые, хромовые, алюминиевые покрытия. Эти покрытия защищают металл даже в случае появления царапин или трещин. Так как покрытие изготовлено из более активного металла, оно является анодом по отношению к защищаемому металлу и будет разрушаться. Защищаемое металлическое изделие разрушаться не будет. Катодные покрытия обычно делают из малоактивных металлов. Это никель, олово, свинец, медь, серебро, золото. Из-за низкой активности такие металлы слабо подвергаются воздействию коррозии, но в случае нарушения покрытия, возникнет коррозионный элемент, в котором анодом станет защищаемое металлическое изделие. Оно начнет разрушаться. Защитные оксидные покрытия на поверхности металла можно создать путем химической обработки концентрированной азотной кислотой (пассивация алюминия, хрома), концентрированным раствором щелочи и горячего масла (воронение), фосфорной кислотой и её кислыми солями (фосфатирование).

Эффективным, но дорогим методом защиты металлов от коррозии является введение в сплав антикоррозионных легирующих добавок: хрома, никеля, молибдена, титана. Для повышения стойкости к коррозии в кислой среде в сплав добавляют кремний.

К методам электрохимической защиты относятся протекторная и катодная защита. Протекторная защита предусматривает закрепление на защищаемом изделии пластин из активного металла: цинка, алюминия, магния. Попадая в агрессивную среду, протектор становится анодом, начинает разрушаться, а металлическое изделие, являясь катодом, не разрушается до полного разрушения протектора. Катодная защита производится путём подсоединения защищаемого металлического изделия к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного электрического тока. В результате защищаемый металл приобретает отрицательный заряд и становится катодом. В качестве анода используют вспомогательный кусок металла (железный лом, старый рельс), который заземляют.

Важным направлением предотвращения коррозии металлов является снижение агрессивности окружающей среды. Для этого проводят осушение почвы, воздуха. В жидкие среды добавляют ингибиторы – вещества, реагирующие с окислительными компонентами среды и снижающие скорость коррозии. Для борьбы с блуждающими токами проводят надёжную изоляцию токопроводящих конструкций, организацию бесстыкового пути.

Предотвращение потерь металла от коррозии позволит не только сберечь тонны металла, но и предотвратить аварии на производстве и транспорте, сберечь человеческие жизни.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчёт массы металла, предохраняемого от разрушения за счёт нанесения защитных покрытий

Условие задачи: В результате атмосферной коррозии толщина стального изделия уменьшается на 0,12 мм/год. Потерю какой массы стального изделия плотностью 7750 кг/м3 и площадью 10 м2 можно предотвратить путем нанесения лакокрасочного покрытия, которое сохраняет свои защитные свойства в течение 4 лет? Ответ запишите в виде целого числа в килограммах.

Шаг первый: необходимо перевести скорость коррозии из мм/год в м/год.

Для этого скорость коррозии умножим на 10-3:

0,12·10-3 = 1,2·10-4 (м/год).

Шаг второй: Найдём объём слоя металла, который может быть разрушен коррозией за 1 год. Для этого толщину слоя разрушенного в течение года металла умножим на площадь стального изделия:

1,2·10-4·10 = 1,2·10-3 (м3/год).

Шаг третий: Найдём массу вычисленного объёма металла.

Для этого объём металла умножим на его плотность:

1,2·10-3·7750 = 9,3 (кг/год).

Шаг четвёртый: Найдём массу металла, которая могла бы разрушиться за 4 года. Для этого массу сохранённого за год металла умножим за 4 года:

9,3·4 = 37,2 (кг). Округляем до целого числа, получаем 37 (кг).

Ответ: 37

2. Расчёт массы металла, разрушенного в результате коррозии

Условие задачи: Через железную решётку, предохраняющую от попадания в канализацию крупного мусора, проходит 20 м3 воды в сутки. Содержание кислорода в воде 1 % от объёма воды. Какая масса железа окислится за 6 месяцев использования решётки, если на окисление металла расходуется 60% содержащегося в воде кислорода? Ответ записать в килограммах в виде целого числа.

Шаг первый: найдём объём кислорода, который содержится в 20 м3 воды.

Для этого разделим 20 м3 на 100:

20 : 100 = 0,2 (м3/сутки) = 200 (л/сутки)

Шаг второй: Найдём объём кислорода, который проходит в воде через решётку в течение 6 месяцев.

Для этого объём кислорода, проходящий через решетку в сутки, умножим на 30 дней и на 6 месяцев:

200·30·6 = 36000 (л).

Шаг третий: Найдём объём кислорода, который расходуется на окисление железа. Для этого умножим найденный объём кислорода на 60 и разделим на 100:

(36000·60) : 100 = 21600 (л).

Шаг четвёртый: Запишем уравнение реакции взаимодействия железа с кислородом в нейтральной среде:

2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2.

Шаг пятый: Найдём массу железа, окисленного 21600 л кислорода.

Для этого составим пропорцию с учётом того, что масса 1 моль железа равна 56 г/моль, а 1 моль газа в нормальных условиях занимает 22,4 л.

2·56 г железа реагирует с 22,4 л кислорода;

х г железа реагирует с 21600 л кислорода.

х = (2·56·21600) : 22,4 = 108000 (г) = 108 кг.

Ответ: 108.

Типы и способы предотвращения коррозии – Различные типы коррозии

Размещено в июне 2017 г.

В предыдущем посте мы обсудили основы коррозии – от фундаментальной химической реакции до типов сред, в которых может возникать коррозия. Поскольку коррозия чаще всего возникает в водной среде, теперь мы исследуем различные типы разрушения, которые металл может испытывать в таких условиях:

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия считается равномерным воздействием по всей поверхности материала и является наиболее распространенным типом. коррозии.Это также наиболее щадящий метод, поскольку относительно легко оценить степень атаки, а результирующее влияние на характеристики материала довольно легко оценить благодаря способности последовательно воспроизводить и тестировать явление. Этот тип коррозии обычно возникает на относительно больших площадях поверхности материала.

Питтинговая коррозия

Точечная коррозия – один из самых разрушительных типов коррозии, поскольку его трудно предсказать, обнаружить и охарактеризовать. Точечная коррозия – это локализованная форма коррозии, при которой либо локальная анодная точка, либо, чаще всего, катодная точка, образует небольшую коррозионную ячейку с окружающей нормальной поверхностью.Как только яма образовалась, она перерастает в «дыру» или «полость», которая принимает одну из множества различных форм. Ямы обычно проникают с поверхности вниз в вертикальном направлении. Точечная коррозия может быть вызвана локальным разрывом или повреждением защитной оксидной пленки или защитного покрытия; это также может быть вызвано неоднородностями самой металлической конструкции. Точечная коррозия опасна, поскольку может привести к разрушению конструкции с относительно низкой общей потерей металла.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия также является локальной формой коррозии и обычно возникает в результате застойной микросреды, в которой существует разница в концентрации ионов между двумя областями металла.Щелевая коррозия происходит в экранированных областях, например под шайбами, головками болтов, прокладками и т. Д., Где кислород ограничен. Эти меньшие площади позволяют проникать коррозионному веществу, но не позволяют достаточной циркуляции внутри, что снижает содержание кислорода, что предотвращает повторную пассивацию. По мере накопления застойного раствора pH меняется от нейтрального. Этот растущий дисбаланс между щелью (микросредой) и внешней поверхностью (объемная среда) способствует более высокой скорости коррозии. Щелевая коррозия часто может происходить при более низких температурах, чем точечная коррозия.Правильная конструкция швов помогает минимизировать щелевую коррозию.

Межкристаллитная коррозия

Исследование микроструктуры металла выявляет зерна, которые образуются во время затвердевания сплава, а также границы между ними. Межкристаллитная коррозия может быть вызвана примесями, присутствующими на этих границах зерен, или обеднением или обогащением легирующего элемента на границах зерен. Межкристаллитная коррозия происходит вдоль или рядом с этими зернами, серьезно влияя на механические свойства металла, в то время как основная часть металла остается нетронутой.

Примером межкристаллитной коррозии является выделение карбида – химическая реакция, которая может происходить, когда металл подвергается воздействию очень высоких температур (например, 800 ° F – 1650 ° F) и / или локальных горячих работах, таких как сварка. В нержавеющих сталях во время этих реакций углерод «поглощает» хром, образуя карбиды и вызывая падение уровня хрома, остающегося в сплаве, ниже 11%, необходимых для поддержания самопроизвольно образующегося пассивного оксидного слоя. 304L и 316L – это улучшенные химические составы нержавеющей стали 304 и 316, которые содержат более низкие уровни углерода и обеспечивают лучшую коррозионную стойкость к осаждению карбидов.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) является результатом сочетания растягивающего напряжения и коррозионной среды, часто при повышенных температурах. Коррозия под напряжением может быть результатом внешнего напряжения, такого как фактические растягивающие нагрузки на металл или расширение / сжатие из-за быстрых изменений температуры. Это также может быть результатом остаточного напряжения, возникающего в процессе производства, например, в результате холодной штамповки, сварки, механической обработки, шлифования и т. Д. При коррозии под напряжением большая часть поверхности обычно остается нетронутой; однако в микроструктуре появляются мелкие трещины, что затрудняет обнаружение коррозии.Трещины обычно имеют хрупкий вид, форму и распространение в направлении, перпендикулярном месту напряжения. Выбор подходящих материалов для данной среды (включая температуру и управление внешними нагрузками) может снизить вероятность катастрофического отказа из-за SCC.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия – это разрушение одного металла вблизи стыка или стыка, которое происходит, когда два электрохимически разнородных металла находятся в электрическом контакте в электролитической среде; например, когда медь контактирует со сталью в морской среде.Однако даже когда эти три условия выполняются, существует множество других факторов, которые влияют на вероятность и количество коррозии, например, температура и качество поверхности металлов. Крупные инженерные системы, в конструкции которых используются многие типы металлов, в том числе различные типы крепежа и материалы, подвержены гальванической коррозии, если не проявлять осторожность на этапе проектирования. Выбор металлов, которые расположены как можно ближе друг к другу в гальванической серии, помогает снизить риск гальванической коррозии.

Заключение

В водных средах металлы могут подвергаться не только равномерной коррозии, но также различным видам местной коррозии, включая точечную, щелевую, межкристаллитную, механическую и гальваническую коррозию. В областях, где коррозия вызывает беспокойство, изделия из нержавеющей стали предлагают ценность и защиту от этих угроз. Благоприятный химический состав нержавеющей стали делает ее устойчивой ко многим распространенным коррозионным веществам, оставаясь при этом значительно более доступной по цене, чем специальные сплавы, такие как титан и сплавы Inconel®.

Нержавеющая сталь – это высоколегированная низкоуглеродистая сталь с высоким (не менее 11%) содержанием хрома. При воздействии кислородсодержащей среды хром вступает в реакцию с образованием пассивного оксидного слоя на поверхности металла, замедляя дальнейшее окисление и обеспечивая качество самовосстановления, что помогает противостоять равномерной и локальной коррозии. Никель помогает стабилизировать микроструктуру, увеличивая сопротивление SCC. Марганец в умеренных количествах и в сочетании с никелем будет выполнять многие функции, присущие никелю, и помогает предотвратить точечную коррозию.Добавление молибдена (дополнительный элемент в нержавеющей стали марки 316, повышающий ее характеристики по сравнению с нержавеющей сталью марки 304) помогает повысить стойкость к точечной и щелевой коррозии. Пониженный уровень углерода, например, в 304L и 316L, поможет предотвратить межкристаллитную коррозию. Наконец, азот, хотя и не является основным элементом в составе нержавеющей стали, увеличивает сопротивление питтингу. Выбор нержавеющей стали может помочь значительно снизить риск коррозии и обеспечить долгосрочную экономию за счет избежания затрат, связанных с переустановкой некачественных изделий.

По вопросам о различных типах коррозии или о наших предложениях из нержавеющей стали, пожалуйста, обращайтесь к нам.

Виды коррозии | Американская ассоциация гальванизаторов

Дом ” Коррозия » Процесс коррозии » Виды коррозии

Существует несколько типов коррозии, и наука и понимание этих процессов постоянно развиваются.Вот краткий обзор некоторых распространенных типов коррозии:

  • Гальваническая коррозия – наиболее распространенная и опасная форма коррозии. Это происходит, когда два разнородных (разных) металла контактируют в присутствии электролита. В гальваническом элементе (биметаллической паре) более активный металл (анод) подвергается коррозии, а более благородный металл (катод) защищается. На гальваническую коррозию влияет ряд факторов, включая типы металлов, относительный размер анода и окружающую среду (температура, влажность, соленость и т. Д.).)
  • Точечная коррозия возникает при определенных условиях, что приводит к ускоренной коррозии в определенных областях, а не к равномерной коррозии по всей детали. Такие условия включают низкие концентрации кислорода или высокие концентрации хлоридов (анионов), которые мешают сплавам преобразовывать пассивирующую пленку. В худшем случае большая часть поверхности остается защищенной, но небольшие колебания ухудшают качество пленки в нескольких критических областях. Коррозия в этих точках усиливается и может вызвать язвы.
  • Микробная коррозия , обычно называемая микробиологической коррозией (MIC), вызывается микроорганизмами. Он применяется как к металлическим, так и к неметаллическим материалам с кислородом или без него. Когда кислород отсутствует, сульфатредуцирующие бактерии активны и производят сероводород, вызывая сульфидное растрескивание под напряжением. В присутствии кислорода некоторые бактерии могут непосредственно окислять железо до оксидов и гидроксидов железа. Концентрационные ячейки могут образовываться в отложениях продуктов коррозии, что приводит к локальной коррозии.
  • Высокотемпературная коррозия , как следует из названия, представляет собой износ металла из-за нагрева. Это может произойти, когда металл подвергается воздействию горячей атмосферы в присутствии кислорода, серы или другого соединения, способного окислять материал.
  • Щелевая коррозия возникает в замкнутых пространствах, где доступ жидкости из окружающей среды ограничен, например, в зазорах и областях контакта между деталями, под прокладками или уплотнениями, внутри трещин и швов, а также в пространствах, заполненных отложениями.

Коррозионно-стойкие покрытия для различных типов коррозии

Изображение предоставлено: GaViAl / Shutterstock.com

Высокопроизводительные структурные компоненты и технологическое оборудование часто подвергаются той или иной форме коррозии независимо от того, какой тип материала используется, а коррозионно-стойкие покрытия могут увеличить срок службы детали, а также снизить затраты на техническое обслуживание и замену.Однако, чтобы выбрать подходящее покрытие, важно определить вид коррозии, которой подвержена деталь. В зависимости от того, как используется деталь и в каких условиях она подвергается, вид коррозии может отличаться.

Какие бывают типы коррозии металла?

Многие металлы, подвергающиеся воздействию сухого воздуха, образуют слой коррозии на своей поверхности, который может защитить лежащий под ними металл, пока воздух остается сухим. Алюминий, например, быстро образует на своей поверхности пленку из оксида алюминия, которая плотно прилегает к основному металлу и предотвращает дальнейшую коррозию – даже при изменении атмосферных условий.С другой стороны, железо и сталь образуют слой ржавчины в сухих условиях, но по мере увеличения влажности и температуры эта ржавчина будет продолжать формироваться в основном материале. Но железный пруток в сухом воздухе может образовывать слой защитного оксида железа, пока воздух остается сухим.

Явление электрохимической коррозии хорошо известно. Два разнородных металла, таких как медь и цинк, погруженные в воду, быстро установят электрохимическую реакцию, при которой один металл – в данном случае цинк – станет анодом и отдаст электроны другому материалу – меди.Медь в этом случае действует как катод и называется. С химической точки зрения, цинк подвергается процессу окисления, при котором атомы металла теряют один или несколько электронов и становятся ионами металлов. Между тем, поскольку два металла электрически соединяются через водяную баню, медь вступает в процесс реакции и получает ионы цинка. Это принцип, лежащий в основе гальванического элемента.

Любые два разнородных металла в контакте будут испытывать это отношение анод-катод. Чтобы определить склонность любой комбинации разнородных металлов к коррозии, используется понятие электродного потенциала.Он присваивает стандартный электродный потенциал (в вольтах) каждому металлу, используя газообразный водородный электрод в качестве нулевого эталона. Ниже приведен список металлов с электродным потенциалом, показанным для двух крайних случаев (магний и золото).

Магний -2,363

Бериллий

Алюминий

Марганец

Цинк

Хром

Утюг

Кадмий

Никель

Олово

Свинец

Водород 0

Медь

Меркурий

Серебро

Палладий

Платина

Золота +1.420

Для любых двух соприкасающихся металлов тот, который находится выше в таблице, станет анодом и подвергнется коррозии. Таким образом, использование жертвенных цинковых анодов для защиты корпусов кораблей.

Хотя химические вещества могут вызывать прямую коррозию металлов, большая часть коррозии металлов, которые удерживаются или погружены в воду, или которые подвергаются образованию влагообразующих пленок из-за атмосферного воздействия, имеет электрохимическую природу.

Существует пять основных типов коррозии: гальваническая, растрескивание под напряжением, общая, локальная, и коррозия, вызванная едким веществом .

Гальваническая коррозия чрезвычайно распространена и возникает, когда два металла с разными электрохимическими зарядами соединяются токопроводящей дорожкой. Коррозия возникает, когда ионы металла перемещаются от анодного металла к катодному. В этом случае будет нанесено коррозионно-стойкое покрытие для предотвращения переноса ионов или условий, которые его вызывают. Гальваническая коррозия также может возникать при наличии одного загрязненного металла. Если металл содержит комбинацию сплавов, обладающих разными зарядами, один из металлов может подвергнуться коррозии.Это известно как межкристаллитная коррозия. Анодный металл является более слабым, менее стойким и теряет ионы по сравнению с более сильным положительно заряженным катодным металлом. Без воздействия электрического тока металл равномерно корродирует; тогда это называется общей коррозией.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) может серьезно повредить компонент, не подлежащий ремонту. Под воздействием экстремального растягивающего напряжения металлический компонент может испытывать SCC вдоль границы зерен – образуются трещины, которые затем становятся мишенями для дальнейшей коррозии.Существует несколько причин SCC, включая стресс, вызванный холодной работой, сваркой и термической обработкой. Эти факторы в сочетании с воздействием окружающей среды, которая часто увеличивает и усиливает растрескивание под напряжением, могут означать, что деталь переходит от незначительной коррозии под напряжением к отказу или непоправимому повреждению. В латуни разрушение из-за коррозионного растрескивания под напряжением называют «сезонным растрескиванием»; в стали это известно как «едкое охрупчивание». Водородное охрупчивание стали также считается явлением коррозии.

Общая коррозия возникает в результате ржавчины. Когда металл, особенно сталь, подвергается воздействию воды, поверхность окисляется и появляется тонкий слой ржавчины. Как и гальваническая коррозия, общая коррозия также является электрохимической. Чтобы предотвратить окисление, защитное покрытие должно препятствовать реакции.

Локальная коррозия возникает, когда небольшая часть компонента подвергается коррозии или контактирует с определенными вызывающими коррозию напряжениями.Поскольку небольшая «локальная» область корродирует гораздо быстрее, чем остальная часть компонента, а коррозия действует параллельно с другими процессами, такими как напряжение и усталость, конечный результат намного хуже, чем результат одного напряжения или усталости.

Едкий агент коррозии возникает, когда загрязненный газ, жидкости или твердые частицы изнашивают материал. Хотя большинство нечистых газов не повреждают металл в сухом виде, под воздействием влаги они растворяются с образованием вредных коррозионных капель.Сероводород является примером одного такого едкого агента.

Коррозионно-стойкие покрытия

Коррозионно-стойкие покрытия для металла различаются в зависимости от типа металла и типа необходимой защиты от коррозии. Чтобы предотвратить гальваническую коррозию сплавов железа и стали, полезны покрытия из цинка и алюминия. Крупные компоненты, такие как мосты и энергетические ветряные мельницы, часто обрабатываются антикоррозийными покрытиями из цинка и алюминия, поскольку они обеспечивают надежную долговременную защиту от коррозии.Крепежные детали из стали и железа, резьбовые соединения и болты часто покрываются тонким слоем кадмия, который помогает блокировать поглощение водорода, что может привести к растрескиванию под напряжением.

Помимо покрытий из кадмия, цинка и алюминия, часто в качестве коррозионных покрытий используются никель-хромовые и кобальт-хромовые покрытия из-за их низкой пористости. Они чрезвычайно влагостойкие и поэтому помогают предотвратить развитие ржавчины и возможное ухудшение состояния металла. Оксидная керамика и смеси металлокерамики являются примерами покрытий, которые обладают высокой износостойкостью, помимо того, что они устойчивы к коррозии.

Цинкование (гальваника) стали – это расходный анод. Цинк разъедает и защищает сталь, на которую он нанесен. Толщина покрытия определяет срок службы стальной детали. Аналогичным образом, расходуемые аноды могут быть размещены на конструкциях для защиты металла. Вместо стали «горит» анод. Для таких конструкций, как трубопроводы, которые слишком велики для защиты с помощью расходуемых анодов, для защиты от коррозии используется так называемый наведенный ток.Здесь отрицательная сторона источника питания постоянного тока подключена к конструкции, а положительная клемма подключена к электродам, которые вставлены рядом со структурой.

Анодирование – это еще один метод покрытия, используемый для предотвращения коррозии, особенно алюминия. В результате оксид алюминия наносится на поверхность более толстым слоем, чем это происходит в естественных условиях.

Стойкость стали к атмосферной коррозии можно улучшить, добавив примерно 0,20% меди. Однако высокопрочные низколегированные (HLSA) стали обладают еще большей стойкостью.

Многие металлы по своей природе устойчивы к коррозионным агентам: сталь устойчива к концентрированной серной кислоте; нержавеющая сталь устойчива к азотной кислоте; олово устойчиво к дистиллированной воде и т. д.

Покрытия, содержащие хроматы и фосфаты, являются эффективными ингибиторами коррозии. Также для защиты от коррозии используются многочисленные покрытия на основе полимеров.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение коррозионных и коррозионно-стойких покрытий. Для получения дополнительной информации о связанных продуктах или процессах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия из покрытий

Прочие «виды» статей

Больше от Chemicals

10 распространенных типов коррозии

Существует много различных типов коррозии, каждый из которых можно классифицировать по причине химического износа металла.

Ниже перечислены 10 распространенных типов коррозии:

Коррозия от общей атаки:

Общая коррозия, также известная как равномерная коррозия, является наиболее распространенным типом коррозии и вызывается химической или электрохимической реакцией, которая приводит к ухудшению состояния всей открытой поверхности металла.В конечном итоге металл изнашивается до отказа.

Общая коррозионная коррозия является причиной наибольшего разрушения металла в результате коррозии, но считается безопасной формой коррозии, поскольку она предсказуема, управляема и часто предотвращается.

Локальная коррозия:

В отличие от общей агрессивной коррозии, локальная коррозия поражает только одну область металлической конструкции. Локальная коррозия подразделяется на три типа:

  • Точечная коррозия: Точечная коррозия возникает, когда в металле образуется небольшое отверстие или полость, как правило, в результате дестассивации небольшой площади.Эта область становится анодной, а часть оставшегося металла становится катодной, вызывая локализованную гальваническую реакцию. Износ этого небольшого участка проникает в металл и может привести к выходу из строя. Эту форму коррозии часто трудно обнаружить из-за того, что она обычно относительно небольшая и может быть покрыта или скрыта составами, вызывающими коррозию
  • Щелевая коррозия: Подобно точечной коррозии, щелевая коррозия происходит в определенном месте. Этот тип коррозии часто связан с застойной микросредой, например, под прокладками, шайбами ​​и зажимами.Кислые условия или недостаток кислорода в щели могут привести к щелевой коррозии.
  • Нитевидная коррозия. Нитевидная коррозия, возникающая под окрашенными или гальваническими поверхностями, когда вода разрушает покрытие, начинается с небольших дефектов покрытия и распространяется, вызывая ослабление конструкции.

Гальваническая коррозия:

Гальваническая коррозия, или коррозия разнородных металлов, возникает, когда два разных металла находятся вместе в коррозионном электролите. Между двумя металлами образуется гальваническая пара, в которой один металл становится анодом, а другой – катодом.Анод, или жертвенный металл, корродирует и изнашивается быстрее, чем он один, в то время как катод изнашивается медленнее, чем в противном случае.

Для возникновения гальванической коррозии должны существовать три условия:

  • Должны присутствовать электрохимически разнородные металлы
  • Металлы должны находиться в электрическом контакте, а
  • Металлы должны подвергаться воздействию электролита

Растрескивание в окружающей среде:

Растрескивание под воздействием окружающей среды – это процесс коррозии, который может быть результатом сочетания условий окружающей среды, влияющих на металл.Условия, связанные с химическими, температурными и механическими нагрузками, могут привести к следующим видам коррозии окружающей среды:

  • Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
  • Коррозионная усталость
  • Водородное растрескивание
  • Охрупчивание жидким металлом

Коррозия, вызванная потоком (FAC):

Коррозия, вызванная потоком, или коррозия, ускоренная потоком, возникает, когда защитный слой оксида на поверхности металла растворяется или удаляется ветром или водой, подвергая нижележащий металл дальнейшей коррозии и разрушению.

  • Коррозия, вызванная эрозией
  • Удар
  • Кавитация

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия – это химическое или электрохимическое воздействие на границы зерен металла. Это часто происходит из-за примесей в металле, которые, как правило, присутствуют в более высоких концентрациях вблизи границ зерен. Эти границы могут быть более уязвимы для коррозии, чем основная масса металла.

Удаление сплава:

Удаление сплава или избирательное выщелачивание – это избирательная коррозия определенного элемента в сплаве.Самый распространенный вид удаления сплава – это децинковка нестабилизированной латуни. Результатом коррозии в таких случаях является поврежденная пористая медь.

Фреттинг-коррозия:

Фреттинг-коррозия возникает в результате многократного износа, веса и / или вибрации на неровной шероховатой поверхности. На поверхности возникает коррозия с образованием ямок и бороздок. Фреттинг-коррозия часто встречается во вращающемся и ударном оборудовании, болтовых соединениях и подшипниках, а также на поверхностях, подверженных вибрации во время транспортировки.

Высокотемпературная коррозия:

Топливо, используемое в газовых турбинах, дизельных двигателях и другом оборудовании, которое содержит ванадий или сульфаты, может при сгорании образовывать соединения с низкой температурой плавления. Эти соединения очень агрессивны по отношению к металлическим сплавам, обычно устойчивым к высоким температурам и коррозии, включая нержавеющую сталь.

Высокотемпературная коррозия также может быть вызвана высокотемпературным окислением, сульфидированием и карбонизацией.

Что такое коррозия? – Определение и профилактика

Коррозия – это когда очищенный металл естественным образом превращается в более стабильную форму, такую ​​как его оксидное, гидроксидное или сульфидное состояние, это приводит к ухудшению качества материала.

Эта статья входит в серию часто задаваемых вопросов TWI.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Причины коррозии

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 металлы, такие как сталь, подвергаются слишком большому напряжению, вызывающему растрескивание 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.

Виды коррозии

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 ячейку коррозии с окружающей поверхностью. Этот питт может создавать 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 в местах с ограниченным доступом 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 происходить 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, поэтому 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.

Влияние 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.

Как предотвратить коррозию

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 возврат к низкому уровню энергии происходит 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, защищающие 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 пластине

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 подвергается коррозии.

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 – это показатель склонности металла к растворению и коррозии. в определенном электролите.

Также упоминается «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 на очевидном 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.

Коррозия металлов – Промышленные металлурги

Коррозия металлов – это электрохимическая реакция, которая включает изменения как металла, так и окружающей среды, контактирующей с металлом. Хотя механизмы коррозии на микроскопическом уровне одинаковы, различная микроструктура, состав и механические конструктивные особенности приведут к различным проявлениям коррозии.

См. Курсы и вебинары по металлургии
Нужна помощь с анализом отказов?

Существует семь распространенных типов коррозии металла

  • Униформа
  • Гальванический
  • Щель
  • Питтинг
  • Межгранулярный
  • Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
  • Разборка

Равномерная коррозия возникает по всей открытой поверхности металла.Ржавчина на стальной конструкции или зеленая патина на медной крыше – примеры равномерной коррозии. Движущей силой этого типа коррозии является электрохимическая активность металла в окружающей среде, которой он подвергается.


Гальваническая коррозия происходит вблизи соединения двух разнородных металлов. Движущей силой реакции коррозии является разность электродных потенциалов между двумя металлами.

Щелевая коррозия возникает в щелях между компонентами, а также под полимерными покрытиями и клеями.Движущей силой коррозии является разница между концентрацией кислорода внутри и снаружи щели.


Язвенная коррозия возникает в металлах, которые обычно являются пассивными, когда пассивный слой разрушается. Примерами пассивных металлов являются алюминий и нержавеющая сталь. Точечная коррозия представляет собой проблему, если она приводит к ослаблению или перфорации металла. В приложениях, где важен внешний вид, точечная коррозия является проблемой

Межканальная коррозия – это коррозия по границам зерен пораженного металла.В результате частицы металла отваливаются и металл ослабляется. Аустенитные нержавеющие стали и дисперсионно-упрочненные алюминиевые сплавы, такие как сплавы 2ххх, являются примерами металлов, которые могут страдать от межкристаллитной коррозии, если сплавы не обрабатываются должным образом и подвергаются воздействию коррозионных сред.

Коррозионное растрескивание под напряжением представляет собой комбинированное действие напряжения и воздействия коррозионной среды. В большинстве случаев стресс или окружающая среда сами по себе недостаточны, чтобы вызвать разрушение металла.То есть напряжение ниже предела текучести металла, и металл не подвергался бы коррозии в определенных условиях, если бы напряжение отсутствовало.

Сплав – это селективное выщелачивание одного элемента из сплава. Это приводит к образованию пористой структуры, недостаточно прочной, чтобы выдерживать приложенные механические нагрузки. Одним из распространенных примеров является обесцинкование латунных сплавов, используемых для сантехники, когда цинк выщелачивается из сплава.

Конкретный тип возникающей коррозии зависит от нескольких факторов, включая состав металла, микроструктуру металла, окружающую среду, геометрию компонента, нагрузку на компонент, контакт между металлами и способ соединения компонентов.

См. Курсы и вебинары по металлургии
Нужна помощь с вашим продуктом?

В некоторых случаях основной причиной отказов из-за коррозии металлов является выбор материалов, которые по своей природе несовместимы с окружающей средой. В других случаях коррозия является результатом механической конструкции, когда несовместимые металлы соединяются вместе или компоненты встречаются таким образом, что приводит к узким промежуткам между компонентами. Коррозия также может быть результатом неправильного производственного процесса, в результате которого образуются микроструктуры, делающие сплав подверженным коррозии.

Пройдите наш курс Коррозия металлов , если вы хотите узнать больше об этих механизмах коррозии, например, почему они возникают и как их предотвратить.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *