Типы и механизмы коррозии
Коррозия металлов — это самостоятельное произвольное уничтожение поверхностной или внутренней структуры металлов, сплавов вследствие химического, электрохимического влияния на них окружающей среды. Образующаяся ржавчина является продуктом коррозийного процесса и называется коррозионным разрушением. Термины и их определения соответствуют нормам ГОСТ 9.106-2021. Разрушение металлической поверхности от физических нагрузок не является коррозией — называется эрозией, истиранием, износом.
Классификация и протекание коррозионных процессов
Внедрение инноваций в повседневную жизнь невозможно без применения металлических изделий. Они повсюду: это столовые приборы, мебель, транспортные средства. Почти всё, что нас окружает, изготовлено из металлов или имеет металлические детали. Высокая прочность, долговечность, простота обработки, огромное разнообразие металла по механическим, эстетическим свойствам делают его востребованным для применения в хозяйстве, разных отраслях промышленности.
Виды химической (физико-химической) и электрохимической коррозии металла
Коррозия металлов приводит к прямым финансовым затратам — потере металлического фонда — и косвенным. К последним относятся простой оборудования, снижение производственных мощностей, ухудшение качества производимой продукции, затраты на ремонт и необходимость нанесения антикоррозионного покрытия. В таблице ниже рассмотрены типы разрушающих процессов по межгосударственному стандарту.
Классификация коррозии согласно ГОСТ 9.106-2021
| Тип | Описание |
|---|---|
| Атмосферная | протекает в воздушной среде, металл окисляется при взаимодействии с кислородом |
| Биологическая | является следствием влияния продуктов жизнедеятельности микроорганизмов |
| Газовая | протекает в газовой среде при температуре, не позволяющей выделять конденсат влаги на поверхность металлического изделия |
| При неполном погружении | предполагает частичное погружение металлической детали в жидкую коррозионную среду |
| По ватерлинии | обязательным условием является наличие циклического смачивания, частичного погружения в жидкую коррозионную среду |
| При полном погружении | предполагает нахождение металлического изделия (полностью погруженного) в жидкой коррозионной среде |
| Подземная | следствие нахождения металлической детали в грунте, почве |
| Блуждающим электрическим током | предполагает переход электрического тока из окружающей коррозионной среды на металлическую поверхность по непредназначенным для его прохождения путям |
| Контактная | следствие прикасания металлических поверхностей с разным потенциалом электрического тока, напряжения |
| При трении | разрушение тела металлической детали способом механического воздействия на уже имеющуюся ржавчину |
| Сплошная | охватывает всю поверхность металлического изделия |
| Равномерная | охватывает всю поверхность металлической детали с одинаковой скоростью погружения |
| Локальная | затрагивает отдельные участки металлической поверхности |
| Подповерхностная | образуется внутри металлического изделия, коррозионная среда проникает через трещины в верхнем слое или защитном покрытии |
| Питтинговая | имеет глубину поражения больше, чем ширину или диаметр ржавчины на металлической поверхности |
| Сквозная | проникает насквозь металлического изделия, образуя отверстие |
| Послойная | распространяется в направлении пластического деформирования металлического изделия |
| Нитевидная | ржавчина распространяется тонкими линиями под защитным слоем |
| Межкристаллитная | проходит на границах кристаллов (зерен) металла |
| Избирательная | разрушает один из компонентов металлического сплава |
| Графитизация чугуна | предполагает разрушения серого чугуна, произведенного способом литья, является результатом растворения перлитных и ферритных составляющих |
| Обесцинкование | следствие растворения латуни, приводящее к обеднению цинкового сплава, на поверхности остается губчатый осадок меди |
| Щелевая | образуется в щелях, зазорах, местах неплотного контакта металлической поверхности с другими материалами |
| Ножевая | поражает сварные соединения при контакте с сильной агрессивной коррозионной средой |
| Язвенная | место поражения ржавчиной в виде раковины, где ширина больше глубины |
| Растрескивание коррозионное | появляется в межкристаллических трещинах при растягивающих нагрузках |
| Под напряжением | ржавчина образуется после постоянного или временного механического напряжения металлической детали |
ГОСТ 9.106-2021 классифицирует коррозию металлов на два типа: химическую и электрохимическую. Химическая предполагает взаимодействие металла, сплава с коррозионной средой при отсутствии электрического тока. В большинстве случаях предполагается отсутствие влаги.
Особенности химической коррозии в зависимости от корродирующей среды
| Среда | Описание |
|---|---|
| Газовая | металл покрывается ржавчиной при контакте с газообразной средой — чаще всего это кислород — в условиях высоких температур |
| Жидкая | металл повреждается коррозией во влажной неэлектролитической среде: наличие солей, других химически активных компонентов усугубляет процесс |
Стойкость к химически активной коррозионной среде зависит от условий эксплуатации металлических изделий. К примеру, при увеличении температуры окружающей среды термодинамическое окисление, как правило, снижается.
Электрохимическая коррозия металлов предполагает разрушение металла, сплава при контакте с окружающей средой электролита. Она является более распространенным типом коррозии, имеет два основных подвида.
Механизмы электрохимической коррозии
| Механизм | Причины и особенности |
|---|---|
| Гомогенный | металлическая поверхность рассматривается в виде однородного слоя |
| металл растворяется из-за анодного или катодного термодинамического процесса | |
| скорость электрохимической коррозии зависит от времени, условий протекания данного процесса | |
| Гетерогенный | твердые металлы, сплавы имеют неоднородную молекулярную структуру |
| наличие посторонних включений |
В электрохимической коррозии металлов одновременно протекает два процесса. На аноде основной металл превращается в раствор, на катоде идет обратная химическая реакция по восстановлению поврежденной поверхности.
Факторы коррозии металлов и сплавов
Длительность эксплуатации черных, цветных металлов зависит от их химического состава, состояния поверхности, агрессивности окружающей их среды. Формула согласно ГОСТ ISO 9226-2022:
rcorr = Δm/(A·t),
где rcorr — скорость коррозии в г/(м2·год), Δm — потеря массы в г; A — площадь поверхности в м2; t — время выдержки в годах.
В таблице рассмотрена скорость разрушения материалов в разных веществах. На процесс разрушения влияет температура, механические воздействия, другие факторы эксплуатации.Скорость коррозии в различных агрессивных средах
пресная вода соленая вода серная кислота (5 %) азотная кислота (5 %) уксусная кислота (5 %)| Металл | Скорость коррозионного процесса, мм/год, в веществе | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Алюминий | 0,1 | 1—50 | 8—100 | 0,5—5 | 15—80 |
| Сталь | 0,1—10 | 15—100 | 10—100 | 1000—10000 | |
| Сталь нержавеющая | 0—0,2 | 0—3 | 0—5 | 0—0,2 | 20 |
| Медные сплавы | 0—200 | 0—100 | 0—0,5 | 0—2 | |
| Никель | 0—1 | 0,2—15 | 2—50 | 2—15 | 150—1500 |
| Никелевые сплавы | 2—35 | 2—10 | 0,1—1500 | ||
| Титан | 0—0,1 | 10—100 | 0—0,1 | 0—1 | |
| Серебро | 0—0,1 | ||||
| Золото | 0—0,1 | ||||
| Платина | 0—0,1 | ||||
Защита от коррозии, ржавления
ГОСТ 9.106-2021 представляет единую систему защиты от коррозии металлов и старения. К основным методам относят представленные в таблице ниже, притом для увеличения стойкости металлических изделий используют комплексные меры, включающие два и более подхода.
Способы защиты металлоизделия или полуфабриката от коррозийного процесса
| Метод | Описание |
|---|---|
| Легирование | добавление в химический состав металлического сплава легирующих элементов |
| Создание биметаллов | нанесение на металлическую поверхность слоя из другого металла или сплава |
| Электрохимическая защита | пропускание постоянного электрического тока в обратном направлении |
| Добавление ингибиторов | покрытие металлической поверхности специальными составами |
Как заказать защиту от коррозии любого типа по ГОСТ 9.106-2021
Правильный выбор основного материала, подбор эффективной защиты металлических поверхностей от коррозии в предполагаемых условиях эксплуатации сберегут время и деньги заказчика. Специалисты ГК «МеталлЭнергоХолдинг» окажут комплексные профессиональные услуги по минимальной рыночной цене: наносим антикоррозийные покрытия, выполняем футеровку труб и оборудования. Обращайтесь по телефону +375 (25) 729-71-43 или почте mogilev@metatorg.ru — консультация при оформлении заказа бесплатна.
Полезно: читайте о совместимости металлов и сплавов. Это важный фактор предотвращения коррозии.
