Глава 2. Коррозия металлов

2.1. Определение и методы исследования коррозии

Коррозией называется процесс разрушения металлов при их химическом, электрохимическом или биохимическом взаимодей­ствии с окружающей средой. Иногда коррозией называют ре­зультат этого процесса. Процесс коррозии -процесс самопроиз­вольный, он приводит к снижению свободной энергии вещества, т.е. к получению термодинамически более устойчивых по срав­нению с исходным металлом соединений. Сам термин произошел от латинского corrosio - разъедание.

Следует отличать коррозию от эрозии. Эрозия (от латинско­го erodere - разрушать) представляет собой постепенное меха­ническое разрушение металла, например при истирании трущих­ся частей механизма.

Вред, наносимый коррозией, огромен. Только черных метал­лов разрушается до 10% от выпускаемого количества. Однако ущерб определяется не только количеством разрушенного ме­талла, но и в значительно большей степени стоимостью тех кон­струкций, которые вышли из строя из-за подчас незначительно­го очага коррозии, а также стоимостью ремонта испорченного оборудования, нередко исключительно трудоемкого и дорогостоя­щего (например, обнаружение и ремонт поврежденного участка морского кабеля или магистрального трубопровода). В сумму ущерба от коррозии входит и стоимость всех мероприятий по борьбе с коррозией, включая применение многочисленных за­щитных покрытий (металлических, лакокрасочных и других), применение дефицитных и дорогостоящих конструкционных ма­териалов и т. д.

2.1.1. Классификация коррозионных процессов

По механизму процесса коррозия классифицируется следую­щим образом.

Химическая коррозия - процесс, протекающий за счет гете­рогенной химической реакции, без разделения на отдельные ста­дии. Продукты коррозии образуются непосредственно на участке, подвергаемом коррозии. К ней относят коррозию газовую (например, окисление металла при нагреве) и коррозию в не­электролитах.

Электрохимическая коррозия - процесс, подчиняющийся за­конам электрохимической кинетики. В отличие от химической коррозии в этом случае всегда протекают две группы реакций - катодная и анодная, которые не обязательно локализованы на определенных участках поверхности корродирующего образца. За счет возникающего электрического тока возможно удаление продуктов коррозии от участков разрушения.

Различаются несколько видов электрохимической коррозии:

1) атмосферная коррозия в среде влажного газа, в подавляющем большинстве случаев в воздушной среде;

2) жидкостная коррозия, или коррозия в электролитах, вклю­чая расплавленные соли;

3) грунтовая, или подземная коррозия металлических соору­жений, уложенных в землю;

4) электрокоррозия, возникающая под действием внешнего источника тока, например коррозия под действием блуж­дающих токов, или коррозия (растворение) нераствори­мого анода работающего электролизера.

Рис. 22. Виды коррозионного разрушения:

а - сплошная равномерная коррозия; б - сплошная неравномерная коррозия; в - изби­рательная коррозия; г -неравномерная коррозия пятнами; д - неравномерная точечная коррозия; е - межкристаллитная коррозия; ж - внутрикристаллитная коррозия при кор­розионном растрескивании под действием внешних сил Р

Биохимическая коррозия - процесс, связанный с воздействи­ем микроорганизмов на металл. При этом металл, разрушаясь, или является питательной средой, или подвергается действию продуктов выделения микроорганизмов. Биохимическая корро­зия в чистом виде встречается редко, так как следы влаги уже приводят к параллельному протеканию электрохимической кор­розии (например, грунтовой).

По характеру разрушения коррозия делится на сплошную, или общую, и местную, или локальную.

Общая коррозия называется равномерной, если фронт корро­зионного разрушения распространяется параллельно плоскости металла (рис. 22, а), и неравномерной, если скорость коррозии на различных участках неодинакова (рис. 22, б).

Примером общей коррозии является избирательная корро­зия, которая характерна для сплавов - твердых растворов. Она заключается в разрушении одного из компонентов или одной из структурных составляющих сплава. Например, в случае коррозии латуни разрушается цинк, ионизуясь и переходя в рас­твор, а поверхностный слой в результате обогащается медью (рис. 22, в).Местная коррозия имеет ряд разновидностей, среди которых наиболее распространены следующие:

- коррозия пятнами, в виде отдельных раковин, наиме­нее неравномерная (рис. 22, г);

- точечная, или питинговая, коррозия - разрушение в глу­бину металла с образованием пор, вплоть до сквозных (рис. 22, д);

- межкристаллитная коррозия - разрушение металла по границам кристаллитов. При этом внешних проявлений процес­са может и не наблюдаться (рис. 22, е);

- внутрикристаллитная коррозия - разрушение металла по зернам кристаллитов (рис. 22, ж). Этот вид коррозии наблюда­ется при коррозионном растрескивании, протекающем под влия­нием внешних механических нагрузок или внутренних напря­жений.