7.2 Коррозия, вызванная действием блуждающих токов
Металлические конструкции, находящиеся в земле близко от электрического оборудования и линий электропередач подвержены электрохимической коррозии от блуждающих токов.
Наиболее опасны токи от установок, работающих на постоянном токе (железная дорога, трамваи, сварочное оборудование и т.д.). Однако необходимо помнить, что в некоторых случаях вредное воздействие оказывают и блуждающие переменные токи, которые появляются при нарушении симметрии напряжения и тока отдельных фаз линий электропередач, замыканий на землю и утечек через изоляторы.
Блуждающие токи можно разделить на две группы: статические и динамические. Статические блуждающие токи характеризуются постоянной во времени амплитудой и постоянными линиями распространения в почве. Динамические блуждающие токи — непрерывно меняют свою амплитуду и путь прохождения. Для выявления их коррозионной опасности необходимо измерять потенциал конструкции. Колебания потенциала будут указывать на появление блуждающих токов. Измеряя потенциал подземной конструкции можно обнаружить катодные и анодные участки действия блуждающих токов. Разрушению подвергаются анодные участки. Необходимо отметить, что меньшую опасность представляют знакопеременные зоны.
8. Локальная коррозия
Если коррозия вызывает разрушение только отдельных участков поверхности металла, а остальная часть поверхности не подвергается разрушению, то такая коррозия называется локальной (местной).
Наиболее распространенными видами локальной коррозии, являются: точечная (питтинговая), щелевая, межкристаллитная, ножевая, контактная.
Местная коррозия сопровождается сравнительно небольшой потерей массы металла по сравнению с равномерной коррозией, но она более опасна, так как ее очень трудно обнаружить. Нередко местная коррозия обнаруживается после нарушения герметичности, поломок деталей или аварий машин и аппаратов.
8.1 Точечная (питтинговая) коррозия
Точечная коррозия типична для пассивирующихся металлов (хром, алюминий, хромоникелевые стали др.) и возникает в результате повреждения пассивной пленки на отдельных участках. Точечная коррозия состоит из двух стадий:
1. образование язвы (питтинга) в слабых местах пассивной пленки;
2. рост питтинга с увеличивающейся скоростью до образования сквозного отверстия или до момента прекращения процесса вследствие повторной пассивации поверхности язвы.
Местом образования питтинга могут быть различные интерметаллические и неметаллические включения, в особенности сульфиды (MnS), несовершенства кристаллической решетки (дислокации), выходящие на поверхность, микропоры в пассивных пленках и др. Разрушению пассивной пленки в значительной степени способствуют ионы хлора Сl-,брома Вг- и иода J- . После образования зародыша питтинга процесс коррозии идет по следующей схеме:
- поверхность внутри язвы становится анодом, на котором протекает реакция растворения металла Ме → Ме2+ + 2е -;
- на пассивных участках металла протекает катодная реакция
О 2 + 2Н20 + 4е - → 40Н -
На рисунке 26 показан процесс развития язвы при наличии в растворе ионов хлора (раствор NаС1). Возникший в элементе электрический ток вызывает движение ионов хлора внутрь язвы, что приводит к образованию в ее полости хлорида металла МеС12 (FеС12). При гидролизе хлорида железа
FеС12+ 2Н2О → Fе(ОН)2+2НС1
происходит повышение кислотности раствора внутри язвы. Так, в морской воде с рH = 8 раствор внутри язвы подкисляется до значения рН = 2. Повышение кислотности внутри язвы приводит к росту скорости коррозии.
Рисунок 26 — Схема развития язвы (питтинга)
Особенность точечной коррозии заключается в том, что она протекает при больших катодных площадях и малых анодных поверхностях с высокой плотностью анодного тока, что вызывает развитие язвы не в ширину, а в глубину металла.
На точечную коррозию влияют состав и структура стали, свойства среды, температура и другие факторы. Чем выше в стали содержание хрома, никеля и молибдена и чем меньше углерода, тем выше сопротивление стали точечной коррозии. Вид термообработки, приводящей к повышению однородности стали, уменьшает склонность к точечной коррозии. Этому виду разрушения подвержены стали в нейтральных растворах. В сильнокислотных растворах металлы подвергаются интенсивной равномерной коррозии. Повышение температуры ведет к увеличению скорости точечной коррозии и при этом возрастает число питтингов на единицу поверхности металла.