КОРРОЗИЯ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ

Слово коррозия происходит от латинского corrodere, что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства широких слоев людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.

Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды. Процессы физического разрушения к коррозии не относят, хотя часто они наносят неменьший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом, эрозией.

Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как конструкционный материал явно выделяется железо. Объем промышленного производства железа примерно в 20 раз больше, чем объем производства всех остальных металлов, вместе взятых. Широкое внедрение железа в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Однако начало практического использования человеком железа относят к IX в. до н.э. Именно в этот период человечество из бронзового века перешло в век железный. Тем не менее история свидетельствует о том, что изделия из железа были известны в Хеттском царстве (государство Малой Азии), а его расцвет относят к XIV...XIII вв. до н.э.

В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение считают метеоритным, т.е. космическим, а не земным. Поэтому первые изделия из железа (они изготавливались из самородков) ценились очень высоко – гораздо выше, чем из серебра и даже золота.

Коррозия начинается с поверхности на границе двух фаз – «металл»-«внешняя среда» и с течением времени распространяется вглубь. По характеру физико-химических процессов, происходящих между металлом и внешней средой, различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическую коррозия возникает в результате химического воздействия внешней среды на поверхность металла, например, образование слоя окислов (окалина) на металле в печах при высоких температурах, например, при отпуске. При разных температурах образуется на поверхности металла тонкая плёнка окисла, толщина которой увеличивается с ростом температуры. От толщины плёнки окисла и, значит, от ее оптических свойств зависит её цвет:

это так называемые «цвета побежалости», по ним определяют температуру отпуска.

Электрохимическая коррозия – возникает при действии на металл электролитов. Это наиболее распространённый вид коррозии. Большинство металлических конструкций находится в соприкосновении с воздухом, водой и землёй – мосты, крыши зданий, механизмы (подъёмные краны), кабели, трубопроводы и так далее.

В воздухе и земле всегда есть влага – роса, дождь, водяные пары, грунтовые воды и так далее. На конструкциях всегда есть грязь, в воздухе – SO₂, SO₃, NO₂, NO₃, СО, которые растворяясь в воде, диссоциируют на положительные и отрицательные ионы – а это электролит, который и вызывает электрохимическую коррозию (ЭХК).

Коррозия металлов и сплавов в электролите аналогична работе гальванического элемента. Металлы и сплавы по химическому составу неоднородны и различаются также по структуре составляющих их частей: твёрдый раствор, химическое соединение, механическая смесь. Эти структурные составляющие имеют различные электродные потенциалы, обусловленные их химической и физической природой. Когда сплав находится в электролите, одни участки, имеющие низкий электродный потенциал, становятся анодами (что значит «подъём») и разрушаются, так как их ионы переходят в раствор электролита и становятся солями при высыхании воды. Другие участки, обладающие более высоким электродным потенциалом, становятся – катодами (это значит «путь вниз») и сохраняются неизменными, так как на них ионы Н⁺ нейтрализуются и образуется Н₂.

Так как анодных и катодных участков в сплаве очень много, то сплав можно рассматривать состоящим из большого числа электродов, то есть как многоэлектродный микроэлемент. Когда два микроэлемента находятся в контакте (болтовое соединение (например, чугунный фланец и стальной болт), склёпанные листы и др.), то образуется макроэлемент.

1. Защита легированием – при легировании стали хромом или хромом и никелем (более эффективно) сталь способна сопротивляться коррозии, так как её электродный потенциал становится высоким и она является отрицательно заряженным катодом. Дорогостоящий никель частично заменяют более дешевым марганцем. Хрома должно быть не менее 12 %, иначе сталь становится паложительно заряженным анодом (на нержавеющей посуде стоит знак «18/10», это значит, в металле 10 % Ni и 18 % Cr).

2. Защита неметаллическими плёнками. Это окисные плёнки, получаемые оксидированием и фосфатные плёнки, получаемые фосфатированием. Детали обрабатывают либо сильным окислителем (едким натром NаОН), либо смесями фосфорной кислоты и её солей, в результате детали покрываются окисной плёнкой чёрно-синего цвета (воронение), либо фосфатной плёнкой.

3. Защита металлическими покрытиями. На поверхность детали наносится тонкий слой другого металла, в зависимости от того, какой металл наносится, процесс называется:

– Zn – цинкование, Al – алитирование, Sn – лужение, Pb – свинцевание, Cr – хромирование, Cd – кадмирование, Ni – никелирование, Cu – меднение,

· погружением детали в расплавленный металл, применяется для нанесения пленок из плавящихся при низких температурах металлов (цинка, олова, свинца) – используется в случае деталей небольшого размера;

· путём распыления расплавленного металла (цинка, кадмия) сжатым воздухом с набрызгиванием его на деталь – для крупных деталей;

· диффузионным методом – алитирование, хромирование (см. выше, ХТО).

· гальваническим путём – электролиз водных растворов солей того металла, который является покрытием. Преимущества метода: управляемость процессом, экономное расходование металла, отсутствие нагрева. Различают анодное и катодное покрытие.

– анодное (цинком) – у цинка электродный потенциал ниже, чем у железа, поэтому он защищает и механически, и электрохимически, так как он является анодом (+) и разрушается;

– катодное (оловом) – электродный потенциал олова выше, чем у железа, то защищает только механически, а в случае повреждения плёнки электрохимическим путём разрушается железо.

· методом плакирования – термин происходит от французского слова «плаке», что значит накладывать, покрывать – горячей прокаткой или прессованием покрывают один металл тонким слоем другого металла – например, сталь латунью, дюралюмин – алюминием.

4. Защита протекторами – от латинского защищающий – к детали, находящейся в электролите (в почве всегда есть вода) присоединяют металл с меньшим электродным потенциалом (обычно цинк), который, являясь анодом, и разрушается. Деталь является катодом и не корродирует.

5. Защита неметаллическими покрытиями. Это краски, лаки – они дешёвы, экономят цветные металлы, защищают любые конструкции. Недостаток – трескаются и пропускают воду. Применяются краски масляные и эмалевые.

6. Защита обработкой коррозионной среды. Есть вещества, замедляющие химические реакции и даже прекращающие их (их называют ингибиторами). Когда такой ингибитор вводят в коррозионную среду (например, в воду радиаторов двигателей внутреннего сгорания, теплообменников, компрессоров), то коррозия практически прекращается. Достоинство – ингибитора требуется обычно мало, так как он, сдерживая реакцию, сам в ней не участвует (как и катализатор, который ускоряет химическую реакцию, также не участвуя в ней).

4. Какие процессы происходят при химико-термической обработке металлов?

5. Каковы экономические последствия коррозии?

6. Как различается коррозия по месту распределения?

7. Как различается коррозия по физико-химическим процессам?

10. Что называется электрохимической коррозией?

11. Какие виды коррозии наиболее распространены?

12. Почему возникает электрохимическая коррозия?

13. Как в окружающей среде проявляется электролит?

14. Поясните принцип возникновения электрохимической коррозии?

16. Защита от коррозии неметаллическими пленками.

17. Защита от коррозии металлическими покрытиями, перечислите виды защит.

18. Защита от коррозии методами погружения и распыления.

19. Защита от коррозии гальваническим методом?

23. Защита от коррозии неметаллическими покрытиями.

24. Защита от коррозии с помощью ингибиторов.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: