Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды коррозии

Виды коррозии

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.

Читайте так же:
Торцовочная пила makita с протяжкой

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.

Электрохимическая коррозия: описание процесса и методы борьбы

Процесс электрохимической коррозии

Тысячелетия развития цивилизации были бы невозможны без металла, из которого изготавливались как наконечники стрел и копий доисторического периода, так и сложнейшие машины современности. Целые эпохи носят «металлические» названия: бронзовый, медный, железный. Металлургические комбинаты работают круглосуточно для обеспечения промышленности необходимым количеством металлических заготовок. Машиностроительные предприятия изготавливают из них огромный ассортимент изделий от труб, рельсов и листов, до иголок и булавок.

Коррозия металлов, особенно ее основная разновидность — электрохимическая, всегда создавала трудности эксплуатации любых металлических изделий, безвременно разрушая их. Простейшие орудия труда (нож, топор, плуг) быстро приходили в негодность во влажной среде. Потребовались многочисленные и длительные исследования химических процессов разрушения, прежде чем были найдены технические решения, приостанавливающие коррозию металлов.

Описание процесса

Электрохимическая коррозия — это процесс, который протекает при обязательном присутствии:

  • электролита;
  • металлов с низким и высоким окислительно-восстановительными потенциалами (электродные потенциалы).

Электролит образуют вода, конденсат, любые природные осадки. Наличие двух видов металла практически не бывает всегда, и обусловлено двумя факторами:

  1. Неоднородностью изделия, то есть наличием инородных включений.
  2. Непосредственным касанием изделий из различных металлов.

В электролите неоднородные металлы образуют короткозамкнутый гальванический элемент, называемый коррозионным. Такое сочетание приводит к растворению металла с более низким электродным потенциалом, что и называют электрохимической коррозией. Скорость этого процесса сильно зависит от наличия солей в растворе и его температуры.

Основные объекты коррозии

Процесс электрохимической коррозии

Неоднородные металлические участки хаотично расположены на поверхности изделия и зависят от технологии и качества их изготовления, поэтому коррозионные разрушения чаще носят локальный характер. Кроме этого, локальность корродирования зависит от неоднородности:

  • защитных оксидных пленок;
  • электролита;
  • влияния внешних факторов (нагрева, облучения);
  • внутренних напряжений, вызывающих неравномерную деформацию.
Читайте так же:
Киповец зарплата в россии

Сварные и заклепочные соединения являются яркими представителями контакта инородных металлов, подвергающихся активной электрохимической коррозии. Сварка и заклепка — самые распространенные технологии в конструкции неразъемных соединений во всех ведущих отраслях промышленности и крупных трубопроводных системах:

  • машиностроение;
  • судостроение;
  • нефтепроводы;
  • газопроводы;
  • водопроводы.

Наиболее значительные разрушения сварных швов и заклепочных соединений возникают в морской воде, присутствие соли в которой, значительно ускоряет процесс коррозии.

Катастрофическая ситуация сложилась в 1967 году с рудовозом «Анатина», когда морская вода от высоких штормовых волн попала в трюмы корабля. Медные конструкции во внутренней отделке трюмов и стальной корпус способствовали созданию коррозионного элемента в электролите из морской воды. Скоротечная электрохимическая коррозия вызвала размягчение корпуса судна и создание аварийной ситуации, вплоть до эвакуации команды.

Положительный эффект от электрохимической коррозии встречается очень редко. Например, при монтаже новых труб в системах горячего отопления жилых домов. Резьбовые соединения муфт начинают течь при первичном пуске до тех пор, пока продукты коррозии, состоящие из гидратированного железа, не заполнят микропоры в резьбе.

Вне зависимости от вида коррозии, химической или электрохимической, ее последствия одинаковые — разрушение изделий огромной стоимости. Причем помимо прямых потерь от пришедших в негодность материалов, существуют косвенные потери, связанные с утечками продуктов, простоями при замене негодных материалов и деталей, нарушении регламентов технологических процессов.

Современные методы борьбы

Многочисленные исследования и развитие технического прогресса привели к созданию целой системы методов и средств в борьбе с коррозией. Можно отметить три основных направления в защите от коррозии:

  1. Конструктивные решения.
  2. Активные методы.
  3. Пассивные методы.

Конструктивные решения состоят в выборе материалов, которые минимально поддаются коррозии по своим физическим свойствам:

  • нержавеющие стали;
  • легированные стали;
  • цветные металлы.

 Методы борьбы с коррозией

Активные методы борьбы подсказала сама электрохимическая коррозия. Постоянное напряжение прикладывают к защищаемой металлической конструкции так, чтобы повысить его электродный потенциал и замедлить процесс электрохимического растворения. Второй вариант активной защиты — жертвенный анод, который имеет низкий электродный потенциал, вследствие чего разрушается вместо защищаемого объекта.

Пассивные методы состоят в нанесении защитных покрытий. Технический прогресс в этой области начал развиваться с нанесения простейших лакокрасочных покрытий, предотвращающих попадания кислорода, влаги и конденсата на поверхность металлов. Затем появились гальванические покрытия на основе:

  • цинка — цинкование;
  • хрома — хромирование;
  • никеля — никелирование.

Оцинкованное железо, никелированные и хромированные столовые приборы, консервные банки с продуктами служат многие годы, не поддаваясь электрохимической коррозии, сохраняя красивый внешний вид, предохраняя порчу продуктов.

Технический прогресс в развитии методов борьбы с коррозией

Борьба с электрохимической коррозией

Так как коррозионные потери металла составляют астрономическую сумму, технический прогресс продолжает предлагать новые методы борьбы с ней, по мере развития научных исследований и совершенствования аппаратного обеспечения. К ним относятся:

  • газотермическое напыление, образующее сверхтонкие защитные покрытия;
  • термодиффузионные покрытия, создающие прочную поверхностную защиту;
  • кадмирование, обеспечивающее защиту стали в морской воде.
Читайте так же:
Лучшая двухкомфорочная варочная панель

Рост промышленного производства происходит с постоянным увеличением выпуска металлических изделий. Электрохимическая коррозия, вне зависимости от исторической эпохи, представляет постоянную угрозу огромному объему конструкций и ответственных сооружений. Поэтому создание новых методов и средств борьбы — одна из задач исследований технического прогресса.

2. Электрохимический коррозионный процесс

Электрохимическая коррозия металла протекает в средах, имеющих ионную проводимость через 2 реакции: анодное окисление металла и катодное восстановление окислителя. Окислителями при коррозии служат молекулы кислорода О2, хлора Cl, ионы Н о , Fe 3+ , NO3 3+ и др. Наиболее часто при коррозии наблюдается восстановление кислорода.

В нейтральной или щелочной среде

и выделение водорода

Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода (коррозия с кислородной деполяризацией). Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода (или коррозия с водородной деполяризацией).

Кроме анодных и катодных реакций при электрохимической коррозии происходит движение электронов в металле и ионов в электролите.

Электролитами могут быть растворы солей, кислот, оснований, морская вода, почвенная вода, вода атмосферы, содержащая СО2, SO2, О2 другие газы. Кроме электрохимических реакций, при коррозии протекают вторичные химические реакции, например, взаимодействие ионов металла с гидроксид ионами, концентрация которых повышается в результате катодных реакций.

Коррозия с кислородной деполяризацией представлена уравнениями:

Me – ne → Me n+ анодный процесс

О2 + 2Н2О + 4е → 4ОН — катодный процесс

Коррозия с водородной деполяризацией может быть представлена уравнениями:

Me – ne → Me n+ анодный процесс

2Н + + 2е → Н2 катодный процесс

3. Коррозионные гальванические элементы

Возникновение коррозии связано с образованием коррозионных гальванических элементов. Электрохимическая коррозия протекает через анодные и катодные процессы с движением электронов и ионов (электрический ток), т.е. аналогично процессам в гальваническом элементе, поэтому такая коррозия получила название электрохимической коррозии.

1 ая теория коррозии, объясняющая разрушение металла при взаимодействии с окружающей средой, теория швейцарского физика (де-ля-Рив) Рив-теория локальных элементов. У любого металла есть примеси. Между основным металлом и примесью возникает локальный гальванический элемент, при котором основа металла разрушается, а на примеси идет процесс восстановления.

На аноде протекает реакция окисления железа

анодная Fe – 2e → Fe 2+

На катоде происходит восстановление водорода.

катодная 2Н + + 2у → 2Н2 0 → Н2

Рис. Схема коррозионного гальванического элемента, где анод и катод соприкасаются друг с другом, т.е. коррозионный элемент является короткозамкнутым.

Происходит перетекание электронов от более отрицательного электрода (анода) к менее отрицательному 9или более положительному электроду) катоду [Весьма существенным для протекания является решение вопроса, какие из электродов являются катодами, а какие анодами]. Это перетекание электронов выравнивает значения потенциалов замкнутых электродов и если бы не было анодных и катодных процессов, то потенциалы электродов сравнялись и наступила полная поляризация. Но она в действительности не происходит, т.к. анодные и катодные процессы продолжаются, препятствуя наступлению полной поляризации вследствие протекания электронов с анода на катод, т.е. действуя деполяризующее, т.е. уменьшая полную поляризацию.

Читайте так же:
Чем отличается метрическая резьба от дюймовой визуально

Рассмотрим работу обычного поляризационного гальванического элемента, состоящего из Fe анода, угольного катода, погруженный в раствор H2SO4

На аноде реакция окисления железа Fe – 2e → Fe 2 +

На катоде 2Н + + 2е → Н2

Электроны по пути во внешней цепи от анода (железа) к катоду (водородному электроду на угле) совершают полезную работу.

В гальваническом элементе и в коррозионном гальваническом элементе протекают одни и те же процессы, за исключением тока во внешней цепи, поскольку последний в коррозионном элементе отсутствует.

Основным отличием процессов электрохимической коррозии от процессов в гальваническом элементе является отсутствие внешней цепи. Электроны в процессе коррозии не выходят из корродирующего металла, а двигаются внутри металла. Химическая энергия передается не в виде работы, а лишь в виде теплоты.

Коррозия

Коррозия Коррозия представляет собой процесс разрушения металла в результате химических или электрохимических процессов. Электрохимическая коррозия – коррозия металла в электролите. Применительно к процессам водоподготовки электролитом является вода. Не имеет существенного значения и количество влаги. Коррозия возникнет даже в слое влаги толщиной в несколько десятков мкм. Основные процессы при электрохимической коррозии: анодный переход атомов металла в раствор; катодная ассимиляция электронов на катоде. Перенос заряда между катодом и анодом осуществляется электронами или ионами (в растворе).

Коррозия Коррозия представляет собой процесс разрушения металла в результате химических или электрохимических процессов. Электрохимическая коррозия – коррозия металла в электролите. Применительно к процессам водоподготовки электролитом является вода. Не имеет существенного значения и количество влаги. Коррозия возникнет даже в слое влаги толщиной в несколько десятков мкм. Основные процессы при электрохимической коррозии: анодный переход атомов металла в раствор; катодная ассимиляция электронов на катоде. Перенос заряда между катодом и анодом осуществляется электронами или ионами (в растворе). Система «анод–электролит–катод» представляет собой короткозамкнутый гальванический элемент. Главную роль в электрохимической коррозии играют микрогальванические элементы, роль катодов и анодов в которых могут выполнять микровключения примесей металла, отдельные атомы, микропоры оксидной пленки на поверхности металла и т.д. Железо термодинамически неустойчиво в воде и стремится к растворению в ней. Достаточно минимальной неоднородности, чтобы возникла возможность перехода Fe в состояние Fe2+, инициирующего процесс электрохимической коррозии. Металл становится поставщиком электронов и играет роль анода. А кислород перехватывает электроны и играет роль катода. Анод (окисление): Fe>Fe2+ + 2e-. Катод (восстановление): 2Н2О + 2e->Н2 + 2ОН- (нейтральная вода) О2 + 2Н2О+ 4e-> 4ОН- (аэрированная вода) 2Н+ + 2e->Н2 (кислые воды) О2+4Н++ 2e->2 Н2О (кислая, аэрированная вода). Вторичные реакции: Fe2+ +2ОН->Fe (OH)2; (4.114) 4Fe(OH)2+ О2+2Н2О> 4Fe(OH)3; (4.115) 4Fe(OH)3>Fe2O3 x Н2О (ржавчина). Виды коррозии Коррозия металлов имеет много видов, поэтому очень редко приходится сталкиваться только с одним фактором, вызывающим коррозию. Как правило, на ее возникновение влияют многие параметры, накладывающиеся друг на друга. Условно их можно разделить на два вида: – общая равномерная коррозия, охватывающая всю поверхность металла и приводящая к его утонению; – локальные коррозионные разрушения, к которым относятся язвенная (питтинговая) коррозия, межкристаллитная коррозия, подшламовая, щелевая, коррозия в трещинах, микробиологическая. Проблемы, порожденные коррозией, с одной стороны, приводят к разрушению металла, а с другой – к образованию осадка, нарушающего теплообмен. Параметры, оказывающие основное влияние на коррозию: – низкое значение рН, при котором скорость коррозии возрастает. Резкое уменьшение скорости при рН>10 связано с образованием на стали защитных гидрооксидных пленок железа; – хлориды и сульфаты, являющиеся одним из наиболее важных факторов, определяющих интенсивность локальной коррозии металла; – кислород и углекислота, увеличивающие скорость коррозии; – солесодержание – присутствие в воде растворенных солей, способствующее коррозии, то есть увеличивающее удельную электропроводимость воды; – повышение температуры, которое ускоряет коррозию; – наличие сероводорода – способствует развитию коррозии, он возникает при определенных условиях в результате жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих анаэробных бактерий; – состояние поверхности – поскольку процесс коррозии включает этап образования гальванических элементов, а наличие всякой неоднородности способствует появлению анодов и катодов; – контакт различных металлов приводит к образованию электрохимической гальванической пары, где менее благородный металл становится анодом и подвергается коррозии; – общая жесткость и щелочность оказывают эффект ингибирования на процессы коррозии. Абсолютное значение каждого из указанных параметров и их сочетание определяет агрессивность воды по отношению к металлу. Для индикации скорости коррозии можно воспользоваться эмпирической формулой, дающей весьма представительные результаты для многих природных жестких вод в диапазоне температур до 80°С. К = 0,008 • t – 0,03, где К – скорость коррозии, г/(м2 • ч) t – температура воды, °С. Эмпирические формулы скорости коррозии стали в диапазоне от 20 до 80°С (по Сухотину А.М. и Беренблит В.М.): в обессоленной воде К = 0,017 • t – 0,18; в воде после водород-натрий-катионирования К = 0,014 • t – 0,18; в воде после натрий-катионирования К = 0,009 • t – 0,18. Глубинный показатель коррозии вычисляется: П = К • 8760 / (1000 • d), (4.118) где К – см. выше; d – плотность стали или чугуна, г/см3; 8760 – количество часов работы в год, ч/г. Ингибиторы коррозии Существует три основных семейства ингибиторов коррозии: хроматы цинка; фосфаты цинка; органофосфаты. Смешанные составы должны быть полифункциональны – так, чтобы увеличить зону оптимального рН, избежать угрозы отложений и замедлить скорость коррозии. Часто включают в состав ингибиторов Скорость коррозии Глубинный показатель коррозии, мм/г. Характеристика интенсивности коррозии Свыше 0,002 до 0,04 Слабая Свыше 0,04 до 0,05 Допустимая Свыше 0,05 до 0,2 Сильная Свыше 0,2 Аварийная ингибитор одной из вышеназванных основных групп или их сочетание; диспергатор; ингибитор коррозии сплавов, содержащих медь (азоловые производные: бензотриазол и др.).

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Что такое предел текучести и предел прочности
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector