Что такое коррозия металлов какие виды коррозии различают

Виды коррозии металла и борьба с ней

Череповецкий завод металлоконструкций специализируется на производстве качественных металлических изделий. Наши сотрудники знают все о работе с ними, в том числе о способах защиты металла от коррозии. Из данной статьи вы узнаете о сущности этого явления, различных промышленных и бытовых технологиях обработки изделий.

Виды коррозии

Разнообразные металлы используются повсеместно. Почти все они со временем поддаются действию коррозии. Так называют процесс разрушения материала вследствие окисления. Именно поэтому вопрос защиты от коррозии так актуален. Своевременная обработка продлевает время эксплуатации металлических изделий, защищает от вредного воздействия окружающей среды.

Чтобы правильно защитить конструкцию от разрушения, необходимо разобраться в классификации коррозионных процессов. Это поможет корректно подобрать средство и способ обработки.

Выделяют три вида коррозии металла:

Атмосферная коррозия вызвана влиянием приземистого слоя атмосферы. При этом виде разрушения металлические изделия контактируют с кислородом и водяными парами воздуха. Химически активные вещества в качестве примесей ускоряют процесс разрушения металла.

Относительная влажность воздуха — основной критерий для деления на подвиды. Различают сухую, влажную и мокрую атмосферную коррозию. По своей сути первая является химическим процессом, а влажная и мокрая — электрохимическими.

Это самый распространенный вид разрушения, так как ему подвергаются все металлические конструкции, которые находятся на открытом воздухе. В частности, речь о:

Жидкостная коррозия поражает конструкции, находящиеся в жидкой среде. Условия взаимодействия с водой позволяют выделить следующие подвиды:

Характерные типы поражения металлов ржавчиной

В большинстве случаев ржавчина возникает на поверхности металла. Однако в некоторых случаях поражение может проникнуть и вглубь. В зависимости от того, каким образом распространяется коррозия, она может быть:

Другой критерий для категоризации — это механизм коррозионного процесса. Согласно ему, коррозия может быть химической или электрохимической.

Химическое разрушение обусловлено окислением поверхности изделия в жидкой среде. Влиянию влаги из всех металлов сильнее всего подвержена сталь, за исключением нержавеющей. Содержащееся в ней железо образует три вида окислов. В большинстве случаев надежная защита стальной конструкции от разрушения невозможна. Также под действием жидкости быстро разрушаются кобальт, никель и свинец.

Электрохимическая коррозия сопровождается возникновением электрического тока. Может протекать в различных средах, всегда связана с серьезными разрушительными процессами. Например, если корродируют линии электропередач, элементы электрической цепи, то помимо самой коррозии, значительно возрастает энергопотребление.

Способы защиты от коррозии

Существует множество способов антикоррозионной обработки металлов, разработанных инженерами и учеными. Их можно разделить на две большие группы:

Промышленные способы защиты

Способы защиты металла от коррозии в промышленных целях включают:

Термическая обработка сводится главным образом к повышению жаропрочности металлов. Этого можно достичь различными путями. Такой способ защиты нацелен на борьбу с избирательным, точечным и межкристаллическим разрушением. Вследствие термообработки устраняется структурная неоднородность, сплав лишается внутреннего напряжения.

Защита от коррозии с помощью лакокрасочного покрытия весьма популярна благодаря надежности. Это доступный способ с простой технологией, позволяющий к тому же изменить цвет и внешний вид конструкции. В результате применения такой технологии защиты на поверхности изделия образуется сплошная пленка. Она препятствует разрушению металлической конструкции, защищает от агрессивного воздействия окружающей среды. Антикоррозионные лакокрасочные материалы обычно состоят из пленкообразующих веществ, растворителей, пластификаторов, пигментов, наполнителей, катализаторов. Эффективность применения такого способа во многом зависит от правильной технологии нанесения и подготовки поверхности. Немаловажным фактором является толщина покрытия.

Пассивация заключается в добавлении легирующих компонентов при плавке металлов. К таким примесям относятся хром, никель, молибден. Этот действительно эффективный способ замедляет анодный процесс. Металлический сплав переходит в состояние повышенной устойчивости к разрушению — происходит пассивация. На поверхности образуется оксидная пленка, обладающая совершенной структурой. Таким образом обрабатывают железо, алюминий, медь, магний, цинк, сплавы на их основе. В результате пассивации металлы приобретают не только коррозионную стойкость, но и жаропрочность.

Металлическое покрытие получило широкое распространение в качестве защитного средства. Оно может быть катодным или анодным. Целостность защитного слоя гарантирует эффективную защиту металла от нежелательного воздействия. Однако повреждение или образование пор на внешнем слое может спровоцировать окисление внутреннего. Поэтому данный способ вызывает споры. Формирование защитного металлического покрытия может происходить по-разному:

Электрозащиту применяют, когда нужно защитить котлы, стальные детали, подводные детали морского транспорта, детали буровых платформ. Изделие подключают к отрицательному полюсу источника тока. Благодаря этому ток в электролите проходит через пластины-аноды, а не через защищаемую деталь.

Ингибиторами называют вещества, замедляющие или останавливающие химические реакции, которые провоцируют возникновение ржавчины. При введении в агрессивную среду ингибиторы создают на поверхности изделия адсорбционную пленку. Благодаря ей происходит изменение электрохимических параметров металлов, электродные процессы замедляются. Это эффективное и технологически несложное защитное мероприятие.

Бытовые способы защиты

Способы защиты от коррозии, которые применяются в быту, отличаются простотой и доступностью. Все мероприятия сводятся к нанесению лакокрасочных покрытий. Защита металла предполагает использование различных по составу средств. Среди компонентов могут быть:

В случае, если ржавчина уже повредила металлическую поверхность, предотвратить распространение коррозии можно при помощи:

Если при обработке поверхности с целью предотвращения коррозии используется несколько средств, лучше чтобы они были от одного производителя. Они должны подходить друг другу по химическому составу.

Работы по нанесению лакокрасочных средств в домашних условиях можно провести самостоятельно. В большинстве случаев для этого не требуется привлекать мастеров.

В быту чаще всего нуждаются в такой обработке следующие металлоконструкции:

Обрабатывать можно как новые изделия для предотвращения их разрушения, так и те, которые эксплуатируются уже много лет, но их срок службы необходимо продлить.

Как провести обработку металла своими руками?

Самостоятельно проведение антикоррозионных работ требует соблюдения определенной последовательности действий:

Это стандартная схема обработки металлической поверхности для защиты от разрушения.

Защитные краски для металла

Нанесение на металлическую поверхность специальных защитных красок — одно из самых эффективных средств против коррозии. При высыхании они образуют твердую пленку с пигментами. Толщина этой пленки может варьироваться в зависимости от назначения металлического изделия. Толщина и характер взаимодействия краски с поверхностью определяют защитные свойства покрытия.

Антикоррозионные средства по металлу можно разделить на три группы:

Выбирая защитную краску, важно учитывать свойства металлической поверхности, на которую она будет наноситься. Например, для черных металлов, таких как сталь, лучше выбрать грунтовку, содержащую цинк. Дело в том, что оцинкованная поверхность в течение долгого времени способна противостоять разрушениям. Как правило, инструкция содержит информацию о том, для какого типа поверхности предназначается данный продукт.

Краска по ржавчине становится удачным решением в ситуации, когда поверхность невозможно качественно очистить от ржавчины. Она проста и удобна в использовании, ложится ровным плотным слоем. Покрытие, которое создает такая краска, отличается прочностью и устойчивостью к коррозии. Несмотря на то что на металлической поверхности уже имеются коррозионные очаги, краска по ржавчине не позволит им увеличиваться и распространяться.

Большинство средств подходят для того, чтобы наносить их вручную в бытовых условиях. Некоторые краски лучше ложатся, если их распылять. В составе красок учитывают то, что они будут использоваться в том числе для защиты конструкций, находящихся на улице. Средства можно наносить в уличных условиях. Как правило, антикоррозионные краски для лучшего эффекта наносят достаточно толстым слоем.

Окрашенная поверхность выглядит эстетично. При этом она надежно защищена от коррозии. Образовавшаяся в результате окрашивания пленка предотвращает отрицательное влияние света, влаги, примесей в атмосфере. Защита поверхности от окисления обеспечивается на срок до 8 лет.

Нормы и правила СНиП

Защита металлических конструкций от разрушения на предприятиях — это технологический процесс, при котором необходимо соблюдать установленные нормы. Официальный документ, который регулирует нормы и правила при антикоррозионных работах — СНиП 2.03.11—85.

Данный документ указывает допустимые методы обработки металлических поверхностей для предотвращения коррозии. Они включают:

При выполнении защитных работ документ предписывает учитывать особенности среды: степень агрессивности, физическое состояние и характер действия. Для разных сред предусмотрено использование материалов, которым можно обеспечить эффективную защиту от разрушения.

Если обработка металлоконструкций от разрушения проводится самостоятельно, рекомендации и правила из СНиП необходимо учитывать.

На Череповецком заводе металлоконструкций все работы по предотвращению коррозии начиная от соответствующего проектирования и заканчивая послемонтажным обслуживанием, проводятся с учетом госстандартов и правил. Уверенность в высоком качестве металлоконструкций позволяет давать нашим клиентам гарантию до 24 месяцев на всю продукцию.

Источник

Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

Определение коррозии

Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией.

Коррозия металлов вызывается окислительно-восстановительными реакциями, в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.

Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:

Виды коррозии металлов

Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов:

С точки зрения механизма коррозионного процесса можно выделить два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия металлов

Химическая коррозия металлов — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь.

Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты.

Виды химической коррозии

Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.

Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла. Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены. Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).

Жидкостная коррозия металлов– может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.

При химической коррозии скорость разрушения металла пропорциональна скорости химической реакции и той скорости с которой окислитель проникает сквозь пленку оксида металла, покрывающую его поверхность. Оксидные пленки металлов могут проявлять или не проявлять защитные свойства, что определяется сплошностью.

Фактор Пиллинга-Бэдворса

Сплошность такой пленки оценивают величине фактора Пиллинга—Бэдвордса: (α = V_ок/V_Ме) по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла

где V_ок — объем образовавшегося оксида

V_Ме — объем металла, израсходованный на образование оксида

М_ок – молярная масса образовавшегося оксида

ρ_Ме – плотность металла

n – число атомов металла

A_Me — атомная масса металла

ρ_ок — плотность образовавшегося оксида

Оксидные пленки, у которых α 2,5 условие сплошности уже не соблюдается, вследствие чего такие пленки не защищают металл от разрушения.

Ниже представлены значения сплошности α для некоторых оксидов металлов

Электрохимическая коррозия металлов

Электрохимическая коррозия металлов – это процесс разрушения металлов в среде различных электролитов, который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока.

При таком типе коррозии атом удаляется из кристаллической решетки результате двух сопряженных процессов:

Сам процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией, а вещества способствующие отводу – деполяризаторами.

Наибольшее распространение имеет коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией.

Водородная деполяризация

Водородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в кислой среде:

2H + +2e — = H₂ разряд водородных ионов

Кислородная деполяризация

Кислородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в нейтральной среде:

O₂ + 4H + +4e — = H₂O восстановление растворенного кислорода

Все металлы, по их отношению к электрохимической коррозии, можно разбить на 4 группы, которые определяются величинами их стандартных электродных потенциалов:

Виды электрохимической коррозии

Электрохимическая коррозия может протекать в различных средах. В зависимости от характера среды выделяют следующие виды электрохимической коррозии:

Например, при взаимодействии железа с компонентами окружающей среды, некоторые его участки служат анодом, где происходит окисление железа, а другие – катодом, где происходит восстановление кислорода:

А: Fe – 2e — = Fe 2+

K: O₂ + 4H + + 4e — = 2H₂O

Катодом является та поверхность, где больше приток кислорода.

Методы защиты от коррозии металла

Основной способ защиты от коррозии металла – это создание защитных покрытий – металлических, неметаллических или химических.

Металлические покрытия

Например, при нанесении слоя цинка на железо, при нарушении целостности покрытия, цинк выступает в качестве анода и будет разрушаться, а железо защищено до тех пор, пока не израсходуется весь цинк. Цинковое покрытие является в данном случае анодным.

Катодным покрытием для защиты железа, может, например, быть медь или никель. При нарушении целостности такого покрытия, разрушается защищаемый металл.

Неметаллические покрытия

Такие покрытия могут быть неорганические (цементный раствор, стекловидная масса) и органические (высокомолекулярные соединения, лаки, краски, битум).

Химические покрытия

В этом случае защищаемый металл подвергают химической обработке с целью образования на поверхности пленки его соединения, устойчивой к коррозии. Сюда относятся:

оксидирование – получение устойчивых оксидных пленок (Al₂O₃, ZnO и др.);

азотирование – поверхность металла (стали) насыщают азотом;

воронение стали – поверхность металла взаимодействует с органическими веществами;

цементация – получение на поверхности металла его соединения с углеродом.

Изменение состава технического металла и коррозионной среды

Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. В этом случае в металл вводят такие соединения, которые увеличивают его коррозионную стойкость.

Изменение состава коррозионной среды (введение ингибиторов коррозии или удаление примесей из окружающей среды) тоже является средством защиты металла от коррозии.

Электрохимическая защита

Электрохимическая защита основывается на присоединении защищаемого сооружения катоду внешнего источника постоянного тока, в результате чего оно становится катодом. Анодом служит металлический лом, который разрушаясь, защищает сооружение от коррозии.

Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.

К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором. Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора.

Примеры задач с решениями на определение защитных свойств оксидных пленок, определение коррозионной стойкости металлов, а также уравнения реакций, протекающих при электрохимической коррозии металлов приведены в разделе Задачи к разделу Коррозия металлов

Источник