4. Химическая коррозия

Химическая коррозия протекает при взаимодействии металлов с окислителями в средах, не проводящих электрический ток. Механизм химической коррозии можно представить как одностадийный процесс окисления металла, то есть взаимодействие поверхности металла с окислителем. Химическая коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла в среде газа-окислителя (например, кислорода) при повышенной температуре или в неводной среде (например, нефти и нефтепродуктах).

Скорость химической коррозии зависит от многих факторов, в первую очередь она определяется характером продуктов коррозии. При окислении на поверхности металла образуется твердая плёнка оксидов. Скорость окисления определяется состоянием и защитными свойствами поверхностной плёнки. Это зависит от отношения объёмов оксидной плёнки V_ox и прокорродированного металла V_m , из которого она образовалась. Установлено, что для пористых плёнок, не предохраняющих металл от доступа агрессивных примесей, V_ox/V_m<1. А для плёнок, обладающими защитными свойствами, V_ox/V_m>1.

Скорость химической коррозии возрастает с увеличением температуры из-за повышения коэффициента диффузии и изменения защитных свойств плёнки. Резкие изменения температуры часто вызывают быстрое разрушение защитной плёнки. Это связано с различными коэффициентами термического расширения металла и плёнки.

По условиям протекания коррозионного процесса различают газовую коррозию (протекающую в газах, парах при высокой температуре в отсутствие воды) и коррозию в жидкостях – неэлектролитах (нефть и нефтепродукты, фенол, бензол, толуол и пр.).

5. Электрохимическая коррозия

При электрохимической коррозии процесс взаимодействием металла с окислителем состоит из двух сопряженных реакций: анодного растворения металла и катодного восстановления окислителя. Эта коррозия может протекать в электролитах, атмосфере любого влажного газа, а также в почве.

Основным отличием электрохимической коррозии от химической является наличие влаги на поверхности металла, что приводит к контакту двух различных металлов через электролит. При этом возникают короткозамкнутые гальванопары, в результате чего появляется электрический ток. В этом случае процесс коррозии обусловлен работой гальванопары, то есть электрохимической реакцией. По этой причине электрохимическая коррозия более агрессивна по отношению к металлам, чем химическая.

Механизм электрохимической коррозии состоит в том, что происходит анодное окисление металла: M – ne^- = Mⁿ⁺ и катодное восстановление окислителя Ox + ne^- = Red.

Окислителями при коррозии служат молекулы кислорода, хлора, ионы H⁺, Fe³⁺, NO₃^- и другие. Наиболее часто при коррозии наблюдается ионизация (восстановление) кислорода в нейтральной или щелочной среде и восстановление водорода – в кислой среде:

О₂ + 2Н₂О + 4е^- = 4ОН^-; 2Н⁺ + 2е^- = Н₂.

Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода или коррозией с кислородной деполяризацией; коррозия с участием водорода называется коррозией с выделением водорода или коррозией с водородной деполяризацией. Деполяризаторы – это вещества (или ионы), которые непосредственно участвуют в катодном процессе и уменьшают поляризацию.

Поляризация – это смещение потенциала анода в более положительную область, а потенциала катода – в более отрицательную область.

Таким образом, электрохимическая коррозия сводится к трём основным стадиям:

• Анодный процесс – переход ионов корродирующего металла в раствор под действием полярных молекул воды: Me+mH₂O=Meⁿ⁺¹ ·mH₂O+ne^-.

• Омический процесс – передача электронов от анодных участков катодным и движение ионов в растворе.

• Катодный процесс – присоединение освободившихся электронов каким-либо деполяризатором: D + ne^- = [Dne^-].