Факторы, определяющие скорость коррозии

Коррозия незащищенной поверхности стали в атмосфере определяется климатическими условиями данного места.

Существуют внутренние и внешние факторы коррозии. К первым относятся факторы, связанные с природой материала (состав, структура, внутренние напряжения, состояние поверхности). Внешние факторы определяются составом коррозионной среды и условиями коррозии (температура, давление, скорость движения материала относительно среды и др.).

Критическая влажность.

Влага может попадать на поверхность стали непосредственно в виде жидкости, например в результате дождя или росы. Но в определенных условиях коррозия стали может вызываться и парами воды, всегда содержащимися в воздухе (даже при значениях относительной влажности, далеких от насыщения).

В чистом воздухе при относительной влажности ниже 100% коррозия минимальна, но уже очень небольшие концентрации примесей, таких как двуокись серы, могут вызывать значительную коррозию даже в отсутствии видимых следов осаждения влаги. Достаточно, чтобы относительная влажность превысила некоторое критическое значение (причем сравнительно небольшое) значение. Это значение в какой-то мере зависит от загрязнения атмосферы, но в присутствии двуокиси серы оно составляет 70-80%. Если влажность ниже критической, то коррозия незначительна даже в загрязненном воздухе.

Появление влаги на стали при влажности ниже критической, но ниже точки насыщения, может объясняться или адсорбционным механизмом, или присутствием на поверхности гигроскопичных солей. После начала коррозии состав, образовавшийся ржавчины будет влиять на относительную влажность, при которой идет дальнейшая коррозия, так как продукты коррозии, образующиеся в загрязненной атмосфере, содержат гигроскопические соли. Однако механизм, по которому влага достигает поверхности, не столь важен для коррозии, как продолжительность времени, в течение которого сталь остается влажной.

Загрязнение атмосферы.

Влажность имеет решающее значение, но в атмосфере с достаточной для коррозии влажностью определяющее влияние на скорость коррозии оказывают примеси, содержащиеся в воздухе. В отсутствии таких примесей коррозия невелика даже в очень влажном воздухе.

Наиболее важной примесью в промышленной атмосфере является двуокись серы. Двуокись серы появляется в воздухе в результате сгорания топлива. Она может влиять на коррозию разными путями. Особо важную роль играет последовательность анодных реакций, приводящих к образованию сульфата железа. Двуокись серы из воздуха окисляется до трехокиси, взаимодействует с влагой и образует серную кислоту, которая в свою очередь реагирует со сталью с образованием сульфата железа.

Влияние температуры.

Влияние температуры на скорость коррозии четко не определено. Она влияет на относительную влажность воздуха, следовательно, косвенным образом и на коррозию. Однако колебания температуры, оказывающие влияние на конденсацию и на скорость испарения влаги с поверхности влаги, могут играть более важную роль, чем среднее значение температур.

Изобарно-изотермический потенциал или энергия Гиббса (G) является критерием возможности протекания коррозионного процесса:

∆G = ∆H-T∆S ,

где ∆Н - энтальпия, определяющая тепловой эффект коррозионного процесса;

∆S - изменение энтропии системы;

Т-температура.

Условием самопроизвольного протекания процесса (в частности коррозии) является неравенство ∆G < 0. При положительном значении ∆G процесс будет самопроизвольно протекать в обратную сторону, и металл будет восстанавливаться из продуктов коррозии.

Зависимость ∆G от температуры в достаточно хорошем приближении может быть описана уравнением:

∆G = ∆H⁰ -T∆S⁰,

где ∆H⁰ - стандартное изменение энтальпии реакции при температуре 298 К,

∆S⁰ - стандартное изменение энтропии реакции при температуре 298 К,

T- температура.

Применение термодинамических расчетов для оценки процессов, протекающих при высоких температурах более оправдано, так как с ростом температуры, как правило, возрастают скорости прямой и обратной реакций и достаточно быстро устанавливается равновесие между исходными веществами и продуктами реакций.

Методы защиты от коррозии

В зависимости от характера коррозии и условий ее протекания применяются различные методы защиты. Любой метод защиты изменяет ход коррозионного процесса, либо уменьшая скорость, либо прекращая его полностью.

Эффективность защиты выражают через коэффициент торможения γ или степень защиты Z. Коэффициент торможения показывает: во сколько раз уменьшается скорость коррозии в результате применения данного способа защиты

где i_c и i_c^ - скорость коррозии до и после защиты. Степень защиты указывает, насколько полно удалось подавить коррозию благодаря применению этого метода:

или