Виды коррозии металлов. Классификация процессов. Механизмы коррозии.

Причины возникновения

Причины коррозионных процессов:

• соприкосновение разных видов металлов, сплавов;
• частые перепады температуры;
• трение между металлическими поверхностями;
• длительное воздействие влаги;
• влияние кислот, щелочей, химических элементов;
• использование некачественных жидкостей при механической обработке материала;
• жировые пятна, остающиеся на металлических поверхностях после прикосновения к ним.

Ржавчина может образовываться при периодическом воздействии статического или постоянного тока.

Какой из видов коррозионного разрушения наиболее опасен?

Невозможно дать однозначный ответ. Все зависит от условий эксплуатации изделий. Например, для силовых элементов конструкций наиболее опасны межкристаллитная коррозия и коррозионное растрескивание.
Для резервуаров, трубопроводов наиболее опасна точечная либо язвенная коррозия.

Для поверхностей трения, электрических контактов, высокочастотных волноводов наиболее опасна сплошная коррозия.

В некоторых случаях опасна не столько сама коррозия, сколько загрязнение поверхности ее продуктами (декоративные покрытия, зеркала и пр.). В этом случае самой нежелательной является сплошная коррозия равномерного типа.

Виды

Коррозионные процессы классифицируются зависимо от разных критериев. Основные из них — цвет, механизм образования ржавчины, тип агрессивной среды, характер разрушения.

По цвету

Зависимо от цвета бывают разные виды ржавчины. Она может быть черной, желтой, коричневой, красной. Оттенок зависит от химической формулы образовавшегося вещества.

Ржавый металл

Желтая

Химическая формула желтой ржавчины — FeO(OH)H2O. Она появляется под воздействием высокой влажности, в среде с малым количеством кислорода. Подобный вид ржавчины можно увидеть под водой.

Коричневая

Химическая формула коричневой ржавчины — Fe2O3. Встречается крайне редко, появляется без воздействия влаги.

Красная

Химическая формула красной ржавчины — Fe2O3•H2O. Образуется при одновременном воздействием воды и кислорода. Встречается чаще других видов. Разрушительный процесс протекает равномерно, постепенно распространяется на всю поверхность.

Черная

Химическая формула — Fe3O4. Появляется без воздействия влаги, в среде с малым количеством кислорода. Часто используется для создания сверхпроводников, поскольку является ферромагнетиком.

По механизму протекания

Виды:

• химическая;
• электромеханическая.

Процессы отличаются по механизму разрушения материала.

Химическая

Процесс разрушения металла, провоцирующий распад металлических связей, развитие химических реакций между атомами материала. Элементы, которые взаимодействуют между собой, пространственно не разделяются. Скорость разрушения детали зависит от скорости протекания химической реакции.

Электрохимическая

Данный процесс разрушения металлических деталей протекает в среде электролитов и сочетается с возникновением тока.

Ржавый корабль

По типу агрессивной среды

Виды:

1. Атмосферная.
2. Газовая.
3. Радиационная.
4. Подземная.
5. Контактная.
6. Биокоррозия.
7. Коррозия током.
8. Коррозийная кавитация.
9. Коррозия под напряжением.
10. Фреттинг-коррозия.

Атмосферная

Естественный процесс разрушения. Может протекать в воздушной или газовой атмосфере. Важное условие — повышенный уровень влажности. Чем он выше, тем быстрее разрушится материал.

Газовая

Процесс разрушения металлических деталей, который протекает в условиях газовой среды. Отличается низким уровнем влажности. Процесс образования ржавчины ускоряется при повышении температуры.

Радиационная

Возникает при интенсивном воздействии радиационного излучения. У сплавов высокой плотности протекает медленно.

Подземная

Если металлическая деталь какое-то время полежит под землей, можно заметить на ее поверхностях зеленый налет или другие цветовые искажения. Это следствие окислительный процессов, которые протекают в разных видах грунта.

Контактная

Быстро появляется в местах, где два разных металла соприкасаются друг с другом. Это обуславливается разницей стационарного потенциала в электролите.

Биокоррозия

Процесс разрушения металлических деталей, который обуславливается воздействием разных микроорганизмов, продуктов их жизнедеятельности.

Ржавые обломки судов

Коррозия током

Может происходить при воздействии блуждающего или внешнего тока. Скорость распространения ржавчины зависит от силы тока, длительности, периодичности его воздействия на металлические детали.

Коррозийная кавитация

Один из многочисленных процессов саморазрушения разных видов металлов. Он запускается при воздействии внешней среды, механического повреждении.

Коррозия под напряжением

Процесс разрушения сплавов, который происходит при взаимодействии механического напряжения с коррозийно-активной средой. Этот вид коррозии опасен для металлоконструкций, которые подвержены большим нагрузкам.

Фреттинг-коррозия

Сложный коррозионный процесс, который протекает под воздействием коррозийной среды с различными вибрациями. Чтобы не допустить образования ржавчины, важно снизить коэффициент трения металлических деталей.

По характеру разрушения

Виды:

• сплошная;
• избирательная;
• местная;
• подповерхностная;
• межкристаллическая;
• щелевая.

Они отличаются локализацией, степенью углубления в материал, тяжестью разрушения.

Сплошная

При таком коррозионном процессе ржавчиной покрываются все металлические поверхности. Она может быть равномерной или неравномерной, зависимо от скорости разрушения материала в разных местах детали.

Избирательная

Подобный процесс затрагивает один из элементов металлоконструкции, который не имеет антикоррозийного покрытия, затормаживающего процесс разрушения.

Ржавый автомобиль (Фото: pixabay.com)

Местная

Пятна ржавчины разбросаны по металлической поверхности. Они представляют собой углубления разного размера, одна часть которых могут быть поверхностными, другие сквозными.

Подповерхностная

Появляется под металлическими поверхностями. Она быстро проникает вглубь материала. Данный вид коррозионных процессов характеризуется расслоением металла.

Межкристаллическая

Начинает появляться по границам отдельных зерен материала. Ее крайне сложно выявить по внешнему виду. Быстро ухудшаются показатели плотности, прочности, пластичности. Детали становятся хрупкими.

Щелевая

Образуется на местах соединения двух металлических деталей. Может появляться в технологических зазорах, под техническими прокладками.

Виды коррозии по механизму протекания процесса:

— химическая — это вид коррозионного разрушения, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды;
— электрохимическая — процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости.

Методы защиты

Чтобы защитить металлические поверхности от образования коррозии, применяются разные методики. Каждая из них уникальна, имеет определенные особенности.

Нанесение защитного покрытия

Защитные покрытия могут быть двух видов — металлические, неметаллические. Виды неметаллических покрытий:

1. Химический слой. Чаще это оксидные пленки, которые образуются на поверхности под воздействием пара, воздуха. Один из вариантов оксидирования — погружение деталей в раствор азотной кислоты, нагретой до 140°C.
2. Лакокрасочные покрытия. Главный недостаток лакокрасочных покрытий — низкая устойчивость к перепадам температуры, механическому повреждению.
3. Порошковые краски. Наносятся специализированным оборудованием в закрытых покрасочных камерах.
4. Различные полимерные покрытия.

Как предотвратить появление электрохимической коррозии?

Процесс защиты начинается еще на этапе создания металлического объекта. Существуют определенные нормы эксплуатации. Они разрабатываются исходя из экономической целесообразности и безопасности. Яркий пример — цинкование. Оцинкованные металлы гораздо меньше подвержены электрохимической коррозии, однако магистральные трубопроводы из них не делают. Экономически это невыгодно, поэтому для трубопроводов разрабатываются другие методы, например изоляция.

Цинковый слой на полотенцесушителях из нержавеющей стали — одно из наиболее часто встречающихся методов сохранения целостности и защиты поверхности.

Цинковый слой на полотенцесушителях из нержавеющей стали — одно из наиболее часто встречающихся методов сохранения целостности и защиты поверхности.

Легирование – наиболее распространенный способ повышения коррозионной устойчивости. На этапе создания сплава в его состав добавляется определенный процент металлов, с наименьшей подверженностью коррозии. К сожалению, периодическая таблица элементов не дает описания фактора устойчивости, однако некоторые закономерности прослеживаются. Наименее устойчивыми являются щелочные металлы, находящиеся в 1 и 2 группах. Однако в подгруппах, обозначенных в таблице синим цветом, прослеживается связь с атомным номером. Чем он выше, тем устойчивее металл:

• медь (29);
• цинк (30);
• серебро (47);
• кадмий (48);
• золото (79).

Также закономерность наблюдается в побочных подгруппах 4 и 6:

• титан (22);
• хром (24);
• цирконий (40);
• молибден (42).

И так далее. А наиболее устойчивые металлы находятся 8 группе (осмий, иридий, платина), но ввиду их дороговизны, в легировании сталей они используются крайне редко.

Что касается защиты готового изделия, то тут выделяется 4 типа, каждый из которых делится на несколько способов. Например, металлические покрытия разделяют на:

• диффузионные;
• гальванические;
• металлизационные.

Разнится технология нанесения защитного слоя, но объединяет их суть защиты. Металлическое изделие покрывается слоем другого металла, более устойчивого к электрохимической коррозии. Это позволяет сохранить характеристики изначальной стали, используемой при производстве изделия, но повышает уровень защиты, так как коррозия воздействует на верхний слой.

Неметаллические методы защиты также делятся на несколько категорий:

• лакокрасочные;
• оксидные;
• фосфатные;
• эмалевые;
• полимерные.

Суть этих методов в нанесении на поверхность неметаллического компонента. Они менее затратные, но уступают по качеству металлизированным видам. Любое покрытие имеет ограниченный срок службы, зато можно обновлять покрытие без существенных затрат.

Суть этих методов в нанесении на поверхность неметаллического компонента. Они менее затратные, но уступают по качеству металлизированным видам. Любое покрытие имеет ограниченный срок службы, зато можно обновлять покрытие без существенных затрат.

Помимо этого, существуют методы защиты, не связанные с самим изделием. Они заключаются в снижении агрессивности среды. Сюда можно отнести понижение уровня влажности в помещении, или добавление в среду специальных ингибиторов, то есть замедлителей процесса. С подземными сооружениями часто применяют электрическую защиту, направляя на изделие отрицательный заряд тока, тем самым превращая его в самостоятельный проводник. Это защищает изделие от блуждающих токов, но не снижает воздействия влаги.

Как защитить полотенцесушитель от воздействия «блуждающих токов»? Вот несколько реальных способов:

1. И крайне важное. Доверять установку полотенцесушителя только профессионалам с определенным уровнем квалификации, подтверждающей возможность осуществлениями ими такого рода работ!
2. Обязательно заземлить прибор. Это можно сделать несколькими способами. Технически для металлических труб потребуется подсоединиться к РЕ-шине электрического щита на этаже с помощью медного провода. Для металлопластиковых труб потребуется установить между шаровым краном и элементом подсоединения металлическую вставку, например, нипель — на него подсоединить провод из меди и также связать с ближайшим электрощитом. В комбинированной системе потребуется дополнительно соединить проводом разорванные металлические части стояка.
3. Уровнять потенциалы в пределах комнаты. Для этого используется специальная система уравнивания и устанавливается коробка с пластиковым корпусом с заземляющей шиной. К шине с помощью медного кабеля подсоединяются все «потенциально» проводящие ток приборы. Саму шину, имеющую большее сечение, соединяют с этажным электрощитом.
4. Есть выход из ситуации попроще — приобретение полотенцесушителя из цельнотянутой трубы, пример это полотенцесушитель .
5. Заменить водяной полотенцесушитель на электрический. Все электрические полотенцесушители имеют небольшую мощность, поэтому включать их можно в обычную электрическую розетку. Но, так как в ванной комнате постоянно присутствует вода и бывает высокая влажность, подключение прибора должно производиться только через устройство защитного отключения (УЗО) и автоматический выключатель (автомат). Заземление здесь также обязательно!!!

Способы удаления коррозии

Если ржавчина уже появилась, удалить ее можно разными способами — механическим, химическим. Также можно воспользоваться народными средствами.

Ржавый замок (Фото: pixabay.com)

Механическая очистка

Подразумевает использование абразивных инструментов. Поврежденные части будут очищаться путем трения.

Щеткой по металлу

Представляет собой классическую ручную щетку со множеством металлических волокон, которыми происходит зачистка. Подходит для частичного удаления последствий коррозии.

Рекомендации

Советы:

1. На защите деталей лучше не экономить, и покрыть их резиновой или полимерной краской.
2. Перед использованием абразивов нужно попробовать удалить ржавчину щадящими составами.
3. Сложные коррозионные процессы можно останавливать с помощью агрессивных химикатов, но прежде чем их использовать, нужно изучить свойства состава, характеристики металла, чтобы предотвратить возможные негативные реакции.

Сразу после удаления ржавчины поверхности нужно покрыть защитным составом, чтобы снизить риск повторного распространения коррозии.

Коррозионные процессы могут быстро разрушить любой материал. Порча металлоконструкций в некоторых ситуациях может иметь катастрофические последствия. Изучив способы защиты от образования коррозии, нужно применить один из наиболее подходящих.

Возможно ли устранить следы появления электрохимической коррозии?

К сожалению, не существует стопроцентного метода защиты от коррозии, по крайней мере, экономически обоснованного. Любое изделие рано или поздно подвергнется старению, и избавиться от него будет сложно. Если изделие начало покрываться ржавчиной, в первую очередь следует определить причину.

К сожалению, не существует стопроцентного метода защиты от коррозии, по крайней мере, экономически обоснованного. Любое изделие рано или поздно подвергнется старению, и избавиться от него будет сложно. Если изделие начало покрываться ржавчиной, в первую очередь следует определить причину.

В быту чаще всего встречается атмосферная коррозия, а способ ее устранения – нанесение неметаллических компонентов, или проще говоря, окрашивание. Однако и тут есть свои нюансы, так как если не устранить следы коррозии, она продолжит распространяться и под покрытием, сведя все старания к нулю.

Для начала необходимо устранить источник заражения. В большинстве это поверхностные очаги, которые удаляются механическим путем, то есть зачисткой. Сложности возникают с очагами глубокого проникновения, когда нет возможности снять такой слой, чтобы устранить дефект. Также особое внимание следует уделить устранению оксидной пленки с поверхности. Она является тем самым электролитом. А простой способ – это обезжиривание. Применяются любые средства с октановым числом: бензин, растворитель и так далее. Не стоит пренебрегать этим процессом, так как если на окрашенной поверхности останется пленка, разрушение продолжится даже под слоем эмали или полимера.

А еще лучше — обратиться к инженеру-проектировщику УК. Он подскажет корень проблемы и поможет с ее решением.