5.2 Питтинговая коррозия.

Питтинговая (язвенная, или точечная) коррозия – это местное коррозионное разрушение поверхности металла с образованием характерных углублений, («язв»), причём большая часть поверхности оказывается незатронутой коррозией. Язвы могут быть неглубокими, но широкими. Так корродируют стали в почве или в морской воде.

Несмотря на то, что такая коррозия сопровождается сравнительно небольшой потерей массы металла (по сравнению с равномерной коррозией), она представляет один из наиболее опасных видов разрушения. Её очень трудно обнаружить из-за небольших размеров язв, их заполнения продуктами коррозии. Практически язвенная коррозия обнаруживается только в момент аварии, разрушения конструкции, вследствие образования сквозных отверстий, например, в стенках трубопроводов и т.д.

Механизм питтинговой коррозии.

Течение процесса питтинговой коррозии связано с образованием и работой на поверхности металла локальных коррозионных элементов. Примером работы локального гальванического коррозионного элемента может служить язвенная коррозия стали в месте повреждения или разрыва покрытия из более благородного металла (например, никеля или олова). Другой пример: оцинкованные стальные трубы, по которым течет горячая вода. Цинковое покрытие, которое при комнатной температуре является анодным относительно стали, уже при 60-700С становится катодным, вследствие чего в порах и разрывах покрытия начинается язвенная коррозия основного металла.

Склонные к пассивации металлы (алюминий, титан, никель, хром, молибден, тантал, цирконий) и их сплавы, а также коррозионно-стойкие стали обнаруживают высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах. Эта стойкость обусловлена образованием на поверхности материалов тонких, плотно прилегающих оксидных плёнок. Но в средах, содержащих ионы хлора, пассивирующие плёнки подвергаются «пробою», что инициирует точечную коррозию металла. Наряду с ионами хлора, разрушать плёнки могут ионы Br-, I-, S2O32-, ClO-.

Характерной особенностью процессов, приводящих к язвенной коррозии, является большое различие в площади анодной и катодной поверхностях, причём катодная поверхность во много раз больше анодной.

Процесс язвенной коррозии состоит из двух стадий: образования язвы (от нескольких минут до нескольких лет) и её развития, которое зависит от потенциала питтинг-образования.

Величина потенциала питтинг-образования зависит от природы металла, состояния его поверхности, характера его термообработки. Например, потенциал питтинг-образования алюминия в 0,1 М растворе хлорида натрия при 250С равен – 0,37 В, относительно водородного электрода; а в случае хромоникелевой стали Cr18Ni8 он составляет 0,26 В.

Влияние различных факторов на питтинговую коррозию.

Природа металла. Отдельные металлы и сплавы в разной степени проявляют склонность к точечной коррозии. Более других подвержены точечной коррозии пассивные металлы и сплавы. Наибольшую стойкость в растворах хлоридов обнаруживают тантал, титан, хром, цирконий и их сплавы. Весьма склонны к питтингообразованию в этой среде высоколегированные хромистые и хромоникелевые сплавы. Некоторые виды термообработки, приводящие к улучшению однородности стали, благоприятно сказываются на ее сопротивляемости точечной коррозии.

Строение поверхности. На полированной поверхности образуется меньше питтингов, чем на травлёной или шлифованной – но эти питтинги имеют больший размер и развиваются быстрее.

Состав и рН раствора. Точечная коррозия проявляется прежде всего в нейтральных растворах, содержащих хлорид-ионы. Некоторые анионы тормозят развитие питтингов в средах, содержащих большое количество хлоридов. Так, добавка 3% нитрата натрия в 10% растворе хлорида железа (III) практически предотвращает на неограниченное время язвенную коррозию стали Cr18Ni8, в то время как в растворе, не содержащем нитрат, язвы появляются на стали уже через несколько часов.

Температура. Обычно рост температуры ведёт к увеличению скорости (усилению) точечной коррозии.

Скорость потока электролита. Точечная коррозия обычно наблюдается в условиях неподвижности электролита. Перемешивание раствора часто уменьшает степень поражения металла точечной коррозией.

Предупреждение питтинговой коррозии.

В связи с потенциальной опасностью аварии металлических конструкций борьба с точечной коррозией должна начаться на стадии их проектирования путём подбора металлов или сплавов, способов их обработки. С особой осторожностью следует подбирать металлы и сплавы для сред, содержащих агрессивные ионы.

Коррозионностойкие стали и другие пассивные сплавы (медно-никелевые) можно защитить от точечной коррозии электрохимическим способом – при помощи катодной поляризации их от внешнего источника постоянного тока, или путём использования цинковых, алюминиевых или железных протекторов. В замкнутых водяных циклах, содержащих растворенные ионы Cl- для торможения точечной коррозии часто применяют ингибиторы, в состав которых входят анионы OH-, NO3-, SO42-, CrO42-, SiO32- и т.д.