8.2 Коррозия металлов

В естественных условиях происходит постепенное разрушение металлов, вызванное химическими превращениями образующих их веществ под воздействием внешней среды (воздуха, влаги, пыли и т.п.). Например, корродируют металлические конструкции в атмосфере (атмосферная коррозия), разрушается обшивка судов в речной и морской воде, трубопроводы под землей (почвенная коррозия и коррозия блуждающими токами).

Процесс разрушения металлов в результате их физико-химического взаимодействия с окружающей средой называется коррозией.

( Эрозия - механическое разрушение металлов (истирание, выветривание, крошение)).

Ежегодно из-за коррозии теряются огромные количества металла (около 10% от их выпуска). Однако во многих случаях косвенные убытки от коррозии могут значительно превышать прямые потери за счет растворения металла. Замена прокорродировавшего котла на большой теплоэлектростанции может нанести энергосистеме существенный ущерб. К убыткам от коррозии можно отнести и стоимость масла, газа, воды, потерянных через системы с прокорродировавшими трубами. Борьба с коррозией - это сохранение ресурсов металлов, мировые запасы которых ограничены. Таким образом, изучение коррозии и разработка методов защиты металлов от нее представляют не только теоретический интерес, но и имеют большое народнохозяйственное значение.

Большинство металлов находится в природе в окисленном состоянии - в оксидах и солях, составляющих различные минералы и руды. Окисленное состояние металлов является термодинамически устойчивым и поэтому получение металлов из природных соединений связано со значительными затратами энергии:

Готовые металлические изделия при эксплуатации подвергаются коррозии самопроизвольно, в результате которой образуются более устойчивые соединения.

Следовательно, первопричиной коррозии являются термодинамическая неустойчивость металлов и возможность их самопроизвольного перехода в более устойчивое (окисленное) состояние.

В зависимости от характера разрушения поверхности металлов различают следующие виды коррозии.

1. Сплошная (равномерная (рис. 8.6.а) и неравномерная

(рис. 8.6.б)).

Рис. 8.6. Сплошная коррозия (равномерная (а) и неравномерная (б))

2. Местная коррозия сосредоточена на отдельных участках и проявляется в виде точек (точечная или питтинговая коррозия (рис.8.7.а), пятен (пятнистая коррозия (рис.8.7.б)), подповерхностная (рис.8.7.в) и др.

 

Рис. 8.7. Местная коррозия (точечная или питтинговая (а), пятнистая коррозия (б), подповерхностная (в) и др.

3. Меж- и транскристаллитная коррозия (коррозия по границам зерен (рис.8.8.а) и самих кристаллов (рис.8.8.б)).

 

Рис. 8.8. Меж- и транскристаллитная коррозия (коррозия по границам зерен (а) и самих кристаллов (б)).

Это особенно опасные виды коррозии, ослабляющие связь между металлическими зернами и приводящие к развитию трещин.

4. Структурно-избирательная коррозия (растворение одного из компонентов сплава).

Особыми видами коррозии являются: коррозия под напряжением, коррозия при трении (фреттинг-коррозия), кавитационная коррозия. В этих случаях помимо агрессивной среды наблюдается дополнительное механическое воздействие на металл. Существует и водородная коррозия стали и сплавов, роль которой постоянно возрастает в связи с расширением использования водорода в качестве топлива.

По механизму протекания коррозионного процесса, зависящему от характера внешней среды, с которой взаимодействует металл, различают химическую и электрохимическую коррозию.