Лекция № 3.

Часть 1. Защита металлоконструкций от коррозии.

Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это — разрушение любого материала — будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

В повседневной жизни для сплавов железа (сталей) чаще используют термин «ржавление». Скорость коррозии, как и всякой химической реакции очень сильно зависит от температуры. Повышение температуры на 100 градусов может увеличить скорость коррозии на несколько порядков.

Химическая коррозия

Химическая коррозия - взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом:

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

Электрохимическая коррозия

При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).

Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д).

Электроды образуют либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала. Если в воде растворены ионы солей, электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается. Особо сильно действуют хлорид-ионы (содержащиеся, например в морской воде или в воде, образовавшейся при таянии снега зимой, когда дороги посыпают солью), так как они катализируют процесс коррозии. С получающимися в процессе коррозии Fe3+ — ионами ионы хлора образуют растворимые комплексы, что способствует ускорению окисления металла.

Проектирование защиты металлоконструкций от коррозии должно выполняться в соответствии с требованиями Свода Правил (СП) 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии», утвержденных Министерством регионального развития Российской Федерации. Степень агрессивного воздействия газообразных сред на металлические конструкции приведена в таблице 1.

Степень агрессивного воздействия газообразных сред на металлические конструкции

Таблица 1

Влажностный режим помещений	Группы газов по таблице Б.2	Степень агрессивного воздействия среды на металлические конструкции
Зона влажности (по СП 131.13330)		внутри отапливаемых зданий	внутри неотапливаемых зданий или под навесами	на открытом воздухе
	А	Неагрессивная	Неагрессивная	Слабоагрессивная
Сухой	В	То же	Слабоагрессивная	То же
Сухая	С	Слабоагрессивная	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная
	D	Среднеагрессивная	То же	Сильноагрессивная
	А	Неагрессивная	Слабоагрессивная	Слабоагрессивная
Нормальный	В	Слабоагрессивная	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная
Нормальная	С	То же	То же	То же
	D	Среднеагрессивная	Сильноагрессивная	Сильноагрессивная
	А	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная
Влажный или мокрый	В	То же	То же	То же
Влажная	С	Сильноагрессивная	Сильноагрессивная	Сильноагрессивная
	D	То же	То же	То же
Примечания 1. При оценке степени агрессивного воздействия среды не следует учитывать влияние углекислого газа. 2. При оценке степени агрессивного воздействия среды на алюминиевые конструкции не следует учитывать влияние аммиака, сернистого газа, сероводорода, оксидов азота в концентрациях по группам А и В; степень агрессивного воздействия во влажной зоне газов группы А следует оценивать как слабоагрессивную.

Данная методика достаточно сложная и запутанная, ориентирована она, в первую очередь, на конструкции, предназначенные для эксплуатации в различных агрессивных средах в условиях промышленного производства – механизмы и оборудование промышленных предприятий, а также строительные конструкции предприятий.

Мостовые сооружения эксплуатируются, как правило, в несколько других условиях. По представленной методике СП 28.13330.2012 правильный вывод о степени агрессивности среды сделать сложнее, чем по методике Еврокода ISO 12944. Рассмотрим суть методики ISO 12944.

Согласно ISO 12944, в зависимости от скорости коррозии стали атмосферные условия разделяются на шесть категорий:

С1 – очень низкая;

С2 – низкая;

С3 – средняя;

С4 – высокая;

С5-1 – очень высокая (промышленная);

С5-М - очень высокая (морская).

Скорость коррозии определяется опытным путем на стандартных образцах из малоуглеродистой стали и цинка после одного года экспозиции. Выражается скорость коррозии в потере массы и толщины стандартного образца. Размеры стандартных образцов и обработка их поверхности до и после экспозиции указана в ISO 9226. Экстраполяция потери массы и толщины не разрешается, т.к. не дает надежных результатов. Потери массы или толщины, полученные для стальных и цинковых образцов, могут иногда дать разные категории. В таких случаях должна быть принята более высокая категория атмосферных условий.

На практике достаточно трудно выставить образцы в действительных окружающих условиях, поэтому можно определить категорию атмосферных условий рассматривая примеры типичных окружающих условий, представленных в таблице 2. Необходимо иметь ввиду, что приведенные в таблице 2 примеры даны для информации, и что они случайно могут ввести в заблуждение. Только измерения скорости коррозии дадут правильную информацию об атмосферных условиях объекта.