2. Химическая коррозия

Химическая коррозия  взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают в одном акте.

Химический процесс коррозии характерен для разрушения металлов при соприкосновении их с сухими газами при высоких температурах или с не электролитами.

Самой распространенной газовой средой является воздух, единственный окисляющий компонент которого  кислород, поэтому продуктами газовой коррозии обычно бывают оксиды.

Продукт взаимодействия кислорода с металлом  оксид образует на поверхности металла оксидную пленку, которая снижает его химическую активность. В зависимости от толщины пленки на металлах принято подразделять на: тонкие (невидимые), толщиной от мономолекулярного слоя до 40 нм; средние (видимые как цвета побежалости), имеющие толщину 40500 нм; толстые (видимые), толщиной более 500 нм.

Оксидные пленки могут быть сплошными и не сплошными. Условие сплошности состоит в том, что молекулярный объем оксида должен быть больше объема металла, израсходованного на образование молекулы оксида, т. е. V_ок/V_Ме > 1 и пленка препятствует дальнейшему окислению металла. В случае V_ок/V_Ме < 1 оксидный слой на металле является пористым и не обладает защитными свойствами. При V_ок/V_Ме >> 1 происходит вспучивание и отслаивание пленки, что обусловливает снижение ее защитных свойств.

Однако следует отметить, что не все металлы, для которых этот коэффициент больше 1, образуют оксиды, сохраняющие защитные свойства при высоких температурах. Так, для вольфрама V_ок/V_Ме = 3,4, но WO₃ является летучим при температурах выше 800 ^оС. Улетучивание WO₃ приводит к обнажению поверхности металла и очень быстрому окислению его. В случае повреждения стеклянной колбы электрической лампочки вольфрамовая проволочка молниеносно разрушается.

Экспериментально установлены зависимости между приростом массы окалины или убылью массы металла и временем протекания реакции. Эти зависимости носят название закономерностей или законов окисления металлов. Важнейшими законами окисления металлов являются линейный, параболический и логарифмический .

Линейный закон характерен, главным образом, для металлов, у которых отношение объема оксида к объему прокорродировавшего металла меньше 1 (например Ca, Mg) и неплотный слой оксидов не защищает поверхность. В этом случае окислитель свободно поступает к поверхности металла через неплотный слой оксидов.

При параболической зависимости свободный доступ окислителя к поверхности металла прекращается (коэффициент >1), а скорость роста слоя зависит от диффузии реагентов. По мере увеличения толщины слоя эта скорость уменьшается. Такая закономерность характерна для окисления при высоких температурах таких металлов, как Cu, Cr, Co, Fe, Ni.

При окислении по логарифмическому закону торможение росту слоя по мере увеличения его толщины проявляется гораздо сильнее по сравнению с предыдущим процессом. Эксперименты показали, что по логарифмическому закону протекает начальное окисление таких металлов, как Zn, Pb, Cd, Sn, Mn, Al, Ti, Ta .

На скорость газовой коррозии влияют различные факторы, но прежде всего температура и состав газовой среды. Повышение температуры заметно ускоряет ее. К­ значительному увеличению скорости коррозионного процесса приводит повышение давления.

Для защиты от газовой коррозии используют, главным образом, термостойкие сплавы. Другой метод борьбы состоит в использовании защитной атмосферы. Применяют также защиту поверхности металла специальными термостойкими покрытиями (алитирование, термохромирование, керметы).

Коррозия металлов в не электролитах является разновидностью химической коррозии.

Органические жидкости, не обладающие электропроводностью, исключают возможность протекания электрохимических реакций. К не электролитам относятся органические растворители: бензол, толуол, четыреххлористый углерод, жидкое топливо (мазут, керосин и бензин) и некоторые неорганические вещества, такие, как бром, расплав серы и жидкий фтористый водород. В этих средах коррозию вызывает химическая реакция между металлом и коррозионной средой.

Наибольшее практическое значение имеет коррозия металлов в нефти и ее производных, коррозионно-активными составляющими нефти являются сера, сероводород, сероуглерод, тиофены и др. Сероводород образует сульфиды с железом, свинцом, медью, а также со сплавами свинца и меди.

Повышение температуры ускоряет коррозию металлов. Процесс заметно активизируется при наличии даже небольших количеств воды, которая вызывает электрохимическую коррозию.

Основными мерами борьбы против коррозии в не электролитах является использование коррозионно-стойких материалов, например, коррозионно-стойких (нержавеющих) и алитированных сталей и др.