19.10. Коррозия железа и других металлов

Выше была изложена сущность процессов коррозии бетонов и других ИСК на основе неорганических вяжущих веществ. Теперь следует рассмотреть коррозию металлов, причиняющую огромный урон конструкциям, оборудованию, трубопроводам и другим ме­таллическим объектам.

Процесс коррозии очень сложен и продолжает оставаться не вполне выясненным и гипотетическим. Между тем различают неско­лько видов коррозии металлов, и весьма распространенной среди них является электрохимическая с возможным разделением ее на хи­мическую и электрическую.

Химическая коррозия заключается в потере атомами металла тектронов и переходе атомов в ионы. Из свободного состояния металл в своих поверхностных слоях переходит в химически связанное. Так, например, электроны атома железа переходят к ионам водорода, которых хотя и мало в воде, но все же всегда присутствуют: Fe + 2Н + 2ОН = Н₂ + Fe(OH)₂ с образованием гидрата закиси желе­за. Под воздействием кислорода воздуха или растворенного в воде происходит дальнейшая потеря железом электронов с переходом гидрата закисного железа в гидрооксид Fе(ОН)₃, что адекватно об­разованию ржавчины. Налет ржавчины на железе образует рыхлый слой, и поэтому процесс порчи железа постепенно распространяется на всю толщину металла, полностью разрушает элемент, подверг­шийся коррозии.

В том же направлении происходят реакции и с другими металла­ми. Однако в других металлах (алюминии, цинке, олове и др.) обра­зующаяся оксидная пленка имеет значительно меньшую толщину и, главное, обладает повышенной плотностью (а не рыхлым слоем, как у железа), что защищает металл от дальнейшей коррозии. Именно поэтому одним из видов предохранения железа от коррозии служит покрытие его слоем цинка (оцинкованное железо), или слоем олова (белая жесть), или слоем никеля (никелирование). Среди других средств предохранения железа против химической реакции исполь­зуют способ периодической покраски покрытий масляной краской и другими антикоррозионными веществами.

Следует отметить, что чистое железо корродирует меньше, чем при включении в него примесей, хотя используют специально вводимые «примеси» (добавки), которые предохраняют сталь от корро­зии (нержавеющая сталь).

Наряду с окислительными процессами, характеризующимися от­дачей электронов, возможна также чисто электрическая коррозия. В этом случае перенос электронов происходит в результате образования гальванических микроэлементов. Под влиянием различных факторов — структурной и химической неоднородности поверхно­сти металла, неравномерности распределения деформаций в металле после термической и механической обработки и др. — корродирую­щий металл становится как бы многоэлектродным гальваническим элементом. Электрическая коррозия протекает под действием блуж­дающих токов, что особенно характерно для рельсового пути электрических железных дорог.

Электрохимическая коррозия протекает при совмещениях кор­родирующего железа с другим металлом, например с медью, в рас­творе электролита.