Введение

Учение о коррозии материалов возникло на границе двух наук — материаловедения и электрохимии. На электрохимическую природу коррозионных процессов указывалось еще в начале XIX столетия. Однако, коррозия материалов как самостоятельное научное направление сформировалось в 20-30-е годы прошлого столетия, благодаря фундаментальным работам Акимова и его школы, Эванса и др. Этому в немалой степени способствовали успехи, достигнутые к тому времени теоретической электрохимией, физической химией, металлографией, физикой твердого тела, целым рядом инженерных дисциплин, связанных непосредственно или косвенно с коррозионными процессами.

Успехи в области теории коррозии позволили научно подойти к разработке разнообразных методов борьбы с ней. Наметились четыре основных направления защиты материалов от коррозии: обработка внешней среды, электрохимическая защита, применение защитных покрытий и легирование.

Пособие состоит из двух разделов. В первом рассмотрены условия протекания коррозионного процесса, основные кинетические закономерности, дана характеристика некоторых видов коррозии. Во втором разделе даны основные методы защиты с описанием их достоинств и недостатков.

Успешное решение вопросов эффективной защиты металлов от коррозии в значительной мере зависит от уровня теоретических знаний основ коррозии. Цель данного пособия — дать студентам и инженерам, занимающимся проектированием и эксплуатацией машин и аппаратов химических производств, необходимые знания по этому вопросу.

1 Краткие сведения о коррозионных процессах

Коррозией называется разрушение материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Коррозия материалов приводит к их безвозвратным потерям, выводу из строя дорогостоящих машин, аппаратов, оборудования и сооружений. Потери от коррозии можно условно разделить на две группы: прямые и косвенные.

К прямым потерям можно отнести преждевременный выход из строя конструкций, стоимость которых значительно превышает стоимость материалов, которые использовались на их изготовление, расходы на ремонт и замену прокорродировавших частей машин и оборудования. Прямые потери от коррозии составляют до 10% общего объема выплавляемого металла в стране. К косвенным потерям от коррозии следует отнести простой оборудования в результате аварий, порчу пищевых и химических веществ вследствие загрязнения их продуктами коррозии, снижение мощности машин и оборудования, потери вследствие нарушения герметичности резервуаров, трубопроводов и др. В ряде случаев косвенные потери в 100—1000 раз превышают прямые потери. Поэтому очень важно определить механизм коррозионного разрушения и исходя из этого правильно выбрать метод защиты с целью увеличения срока службы конструкций.

1.1 Классификация коррозионных разрушений

По наиболее общим и типичным признакам коррозионных процессов можно выделить следующие коррозионные разрушения:

В зависимости от механизма протекания коррозия делится на химическую и электрохимическую.

К химической коррозии относятся: газовая коррозия, протекающая в атмосфере сухих газов при высоких температурах, и коррозия в жидкостях — неэлектролитах, главным образом органического происхождения.

К электрохимической коррозии относятся все виды коррозии материалов в растворах электролитов, а также коррозия, вызванная действием блуждающих токов.

По характеру разрушения поверхности коррозия делится на сплошную и местную.

Сплошная коррозия бывает равномерная (разрушение поверхности происходит по всей поверхности на одинаковую глубину) и неравномерная (разрушение по всей поверхности но глубина разная).

Наиболее распространенными видами местной (локальной) коррозии являются:

точечная (питтинговая) коррозия, возникающая в результате повреждения на отдельных участках поверхности пассивной пленки;

щелевая коррозия металлов, возникающая в узких щелях и зазорах;

межкристаллитная коррозия, возникающая вследствие структурных изменений сплава и выделения новых фаз па границах зерен;

контактная коррозия, возникающая в результате контакта металлов, имеющих различный электрохимический потенциал в электролитах;

ножевая коррозия, являющаяся разновидностью межкристаллитной коррозии и возникающая в сварных конструкциях в очень узкой зоне вблизи сварного шва.

При одновременном воздействии коррозионной среды и механических воздействий возможны следующие виды коррозии:

коррозионное растрескивание, вызываемое внешними и внутренними растягивающими напряжениями;

коррозионная усталость, вызываемая циклическими знакопеременными нагрузками;

коррозия при трении (фреттинг-коррозия), вызываемая истирающим воздействием при перемещении поверхностей относительно друг друга;

гидроэрозия, вызывающая разрушение металла коррозионно-механическим воздействием быстро движущейся жидкости.

По типу коррозионной среды коррозионные разрушения подразделяются на атмосферную, подземную, морскую, микробиологическую, кислотную, щелочную, радиационную и другие виды в зависимости от среды, которая находится в контакте с материалом.

а —сплошная равномерная; б — сплошная неравномерная ;

в — коррозия пятнами; г — коррозия язвами; д — коррозия точками;

е — сквозная; ж — ножевая; з — межкристаллитная; и — подслойная

Рисунок — 1 Основные виды коррозионных разрушений

По характеру изменения поверхности металла коррозионные разрушения подразделяются на различные виды (рисунок 1).