Справочник строителя | Общие сведения о металлах

Коррозия стали и методы борьбы с ней

Разрушение строительных металлов в результате химического или электрохимического воздействия на них внешней среды называют коррозией.

В результате коррозии безвозвратно теряется около 10-12% ежегодно произведенных черных металлов. В зависимости от механизма процесса разрушения металла коррозия может быть химической и электрохимической.

Химическая коррозия. Химическая коррозия — это разрушение металла в процессе воздействия на него агрессивных агентов.

Продуктами химической коррозии металла являются рыхлые образования окислов, получающиеся при реакции металла с кислородом и влагой среды, с некоторыми газами в воздухе (углекислым, хлористым, сернистым), с кислотами.

Электрохимическая коррозия. Сущность электрохимической коррозии металлов состоит в том, что если в раствор какой-либо соли (электролита) погрузить два разнородных металла, а наружные концы их замкнуть, то возникает электрохимический процесс с образованием гальванического тока. При этом возникает так называемая макрокоррозия, при которой в раствор будет переходить металл, т. е. чтобы избежать электрохимической коррозии, следует применять металл однородной структуры (например избегать неравномерного наклепа), не допускать контактов из разных металлов и таким образом изолировать металлические детали от влияния блуждающих токов.

Межкристаллитная коррозия. В результате любого вида коррозии на металле образуется (местами) более или менее глубокая сыпь (коррозионная язва). Металл приобретает также коррозионную хрупкость как результат межкристаллитной коррозии, т. е. коррозии, при которой металл под влиянием внешней среды разрушается по границам зерен сплава без видимых следов коррозии.

Коррозия в различных средах, влияние дополнительных факторов (воздействий). Некоторые коррозионные среды и вызываемые ими разрушения столь характерны, что по названию этих сред классифицируются и протекающие в них коррозионные процессы. Так, выделяют газовуюкоррозию, т. е. химическую коррозию под действием горячих газов (при температуре много выше точки росы). Характерны некоторые случаи электрохимической коррозии (преимущественно с катодным восстановлением кислорода) в природных средах: атмосферная — в чистом или загрязнённом воздухе при влажности, достаточной для образования на поверхности металла плёнки электролита (особенно в присутствии агрессивных газов, например СО₂, Cl₂, или аэрозолей кислот, солей и т. п.); морская — под действием морской воды и подземная — в грунтах и почвах.

Коррозия под напряжением развивается в зоне действия растягивающих или изгибающих механических нагрузок, а также остаточных деформаций или термических напряжений и, как правило, ведёт к транскристаллитному коррозионному растрескиванию, которому подвержены, например, стальные тросы и пружины в атмосферных условиях, углеродистые и нержавеющие стали в паросиловых установках, высокопрочные титановые сплавы в морской воде и т. д. При знакопеременных нагрузках может проявляться коррозионная усталость, выражающаяся в более или менее резком понижении предела усталости металла в присутствии коррозионной среды. Коррозионная эрозия (или коррозия при трении) представляет собой ускоренный износ металла при одновременном воздействии взаимно усиливающих друг друга коррозионных и абразивных факторов (трение скольжения, поток абразивных частиц и т. п.). Родственная ей кавитационная коррозия возникает при кавитационных режимах обтекания металла агрессивной средой, когда непрерывное возникновение и "захлопывание" мелких вакуумных пузырьков создаёт поток разрушающих микрогидравлических ударов, воздействующих на поверхность металла. Близкой разновидностью можно считать и фреттинг-коррозию, наблюдаемую в местах контакта плотно сжатых или катящихся одна по другой деталей, если в результате вибраций между их поверхностями возникают микроскопические смещения сдвига.

Утечка электрического тока через границу металла с агрессивной средой вызывает в зависимости от характера и направления утечки дополнительные анодные и катодные реакции, могущие прямо или косвенно вести к ускоренному местному или общему разрушению металла (коррозия блуждающим током). Сходные разрушения, локализуемые вблизи контакта, может вызвать соприкосновение в электролите двух разнородных металлов, образующих замкнутый гальванический элемент, — контактная коррозия. В узких зазорах между деталями, а также под отставшим покрытием или наростом, куда проникает электролит, но затруднён доступ кислорода, необходимого для пассивации металла, может развиваться щелевая коррозия, при которой растворение металла в основном происходит в щели, а катодные реакции частично или полностью протекают рядом с ней на открытой поверхности.

Принято выделять также биологическую коррозию, идущую под влиянием продуктов жизнедеятельности бактерий и др. организмов, и радиационную коррозию — при воздействии радиоактивного излучения.

Количественная оценка коррозии. Скорость общей коррозии оценивают по убыли металла с единицы площади (К), например в г/м2×ч, или по скорости проникновения коррозии, т. е. по одностороннему уменьшению толщины нетронутого металла (П), например в мм/год. При равномерной коррозии П = 8,75К/r, где r — плотность металла в г/см³. При неравномерной и местной коррозии оценивается максимальное проникновение. По ГОСТу 13819—68 установлена 10-балльная шкала общей коррозионной стойкости (см. табл.). В особых случаях коррозия может оцениваться и по другим показателям (потеря механической прочности и пластичности, рост электрического сопротивления, уменьшение отражательной способности и т. д.), которые выбираются в соответствии с видом коррозии и назначением изделия или конструкции.

Защита металлов от коррозии.

Чтобы избежать коррозии металлов, применяют стойкие противокоррозионные сплавы (главным образом железоуглеродистые, в состав которых вхо дят легирующие элементы), защиту основного металла металлическими и неметаллическими покрытиями.

Защитные металлические покрытия наносят на металлы гальваническим, химическим, анодизационным, диффузионным, горячим, металлизационным способами.

К числу неметаллических покрытий относят: эмалирование, покрытие стеклом, создание высыхающих или невысыхающих пленок, напыление пластмасс, нанесение защитных слоев обкладкой листовыми пластиками, стойкими к агрессии плитками, обмазками и др.

Для антикоррозионной изоляции стальных изделий может применяться битумно-асбестовая мастика, цементно-казеиновое покрытие, обмотка рулонными гидроизоляционными материалами.

Помимо перечисленных мероприятий, борьба с коррозией металлов осуществляется рациональным конструктивным оформлением металлических конструкций, при котором исключается возможность попадания и задержки влаги в стыках на поверхности металла; применением проекторов, т. е. присоединением к основному металлу менее устойчивого против коррозии (например цинковых или других материалов); катодной защитой подземных металлических сооружений (трубопроводов и др.); присоединением к катоду отдельного источника питания и заземлением анода.

При длительном хранении и транспортировании металлические изделия и запасные части подвергают консервации. При горячей и термической обработке легко окисляющихся металлов с целью защиты от газовой коррозии используются защитные атмосферы (например, сварка металлов в аргоне, азоте и др.).

В защите конструкций от коррозии большую роль играет рациональное конструирование. С его помощью устраняют уязвимые для коррозии места конструкций (щели, зазоры, застойные места), исключают неблагоприятные контакты разнородных металлов, усиливающих коррозию, или производят их изоляцию, устраняют ударное воздействие среды на конструкцию и др.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях