Коррозия — разрушительный процесс, который пагубно влияет на металлические конструкции. Процесс может иметь как химические, так и химико-физические причины. Чаще всего причиной возникновения таких проблем является неустойчивость материала к воздействию внешних факторов, чаще всего термодинамического характера.
Чаще всего ржавчина прогрессирует исключительно в верхних слоях материала, но иногда проникает и вглубь.
Содержание
Виды коррозийных процессов
Коррозия металлов имеет большое количество разновидностей. Но в основном все виды подразделяются на два основных типа:
- Коррозия общего характера. Она называется равномерной, а встречается чаще всего. Причиной возникновения такой коррозии считаются химические и электрохимические реакции. Такая разновидность коррозии приводит к отрицательному воздействию на всю поверхность материала и металлической конструкции. При этом процесс может быть равномерным или неравномерным. При неравномерном распределении ржавчины, она на одном участке разъедает материала быстрее и сильнее, чем на соседнем.
- Местный вид коррозии. Возникает на одном участке, где и развивается.
- Местная пятнами. Возникает на отдельных участках материала.
- Язвенная, ее еще называют питтинг.
- Межкристаллитная — такая коррозия возникает на пограничных областях металлического кристалла. Чаще вспыхивает в тех материалах, которые содержат в составе никель и алюминий. Металл в кратчайшие сроки остается без первоначальных показателей прочности и эластичности.
- Растрескивающая.
- Подповерхностная.
- Коррозия под током — возникает под воздействием блуждающего или постоянного тока.
- Коррозийная кавитация — вариант разрушений, когда помимо ржавчины на металл воздействует и ударная сила.
- Фреттинг-коррозия — одновременное воздействие ржавчины и вибрации, которые совместно приводят к разрушению металлических конструкций. варианты.
Есть еще различия и по механизму воздействия.
См.также: Самые дорогие металлы в мире
Химический вариант разрушения
Это разновидность процесса, при котором рушатся связи металлические, а между атомами веществ материала и окислителей возникает химическая взаимодействие. В такой ситуации не образуется электрический ток между различными областями материала. В свою очередь такой вид разрушения подразделяется еще на два типа:
- Газовый вариант. Получается при воздействии агрессивных азов, а также паров в сочетании с высокими показателями температуры. Если материал относится к активным, то воздействие таких сред может привести к окончательному разрушению материала по всей поверхности. К таким средам относятся: сероводород, диоксид серы, пары воды, кислород. Такой вид разрушительного процесса чаще всего заметен в промышленности и на химическом производстве.
- Жидкостный вариант ржавчины. Случается в неэлектролитических веществах. Если имеется даже небольшое содержание жидкости, то процесс становится электрохимическим.
Важно, что при химической разновидности коррозии металл разрушается со скоростью протекания химической реакции.
См.также: Обработка металла давлением
Электрохимическая ржавчина
Этот вариант разрушительных процессов возникает в среде электролитов. Процесс сочетается с возникновением тока. В итоге из решетки вещества убирается атом и одновременно протекают два процесса:
- Анодный — вещество материала в качестве ионов входит в раствор.
- Катодный — те вещества, которые получаются в предыдущем процессе, связываются при помощи деполяризатора.
Собственно отвод электродов так и называется — деполяризация, а непосредственно вещества, которые способствуют данному процессу именуются деполяризаторами.
Наиболее часто возможно встретить вариант разрушения с водородной и кислородной деполяризацией.
Разновидность металлов по отношению к коррозии электрохимического вида
Все металлы по отношению к такому виду ржавчины делятся на 4 подтипа:
- Активные вещества или материалы с высокими параметрами термодинамической нестабильности. Это все щелочные виды металлов. Они подвержены влиянию коррозии даже в абсолютно нейтральных средах, где нет кислорода и других окислительных веществ.
- Средние материалы по уровню активности — в таблице Менделеева расположены между кадмием и водородом. Это материалы отличающиеся термодинамической нестабильностью в агрессивных кислых средах.
- Материалы с низкими параметрами активности или вещества с промежуточными параметрами стабильности по термодинамике. Противостоят коррозии в кислых и нейтральных атмосферах, при отсутствии кислорода.
- Благородные разновидности веществ. Это материалы с высокой стабильностью. Они поддаются коррозии только в кислых средах и в присутствии сильнейших окислителей.
Такие типы ржавчины могут разделяться по видам агрессивных сред, в которой она протекает:
- Процесс в электролитных веществах — процесс протекает в жидких кислых, щелочных средах, а также в простой воде.
- Атмосферный вид — любой газовый вариант с наличием влажности. Это очень распространенный вариант электрохимического разрушения металла. Главное, чтобы в данной среде была влажность. Только при таких условиях есть возможность протекания необходимых реакций.
При электрохимической вариации процесса одна часть металла служит анодом, а другая — катодом. Последним становятся те участки металла, куда больше поступает кислорода.
В зависимости от воздействующих сред есть и другие разновидности коррозий:
- Почвенная — протекает с разной степенью интенсивности. Все зависит от агрессивности почвы. В таких условиях происходит подземные разрушительные процессы на трубах и прочих подземных конструкциях.
- Аэрационная — причиной служит неравномерный приток воздуха к разным участкам материала.
- Морская — процесс проходит строго в соленой воде.
- Биокоррозия — результат жизнедеятельности бактерий и микроорганизмов. Они выделяют газы, которые и приводят к возникновению разрушительных процессов.
- Электрокоррозия — является результатом воздействия блуждающего тока.
Кроме того основные виды коррозии могут различаться в зависимости от типа металла, на которых они возникают.
Разрушительные процессы на меди
Медь считается достаточно стабильным металлом. Ее стабильность замечена в следующих средах:
- Атмосфера.
- Морская и пресная вода.
- Галогеновые среды со специальными условиями.
- В кислотах-неокислителях.
При этом медные конструкции отличаются нестабильностью в следующих условиях:
- При контакте с соединениями серы, а также с самой серой в чистом виде.
- При погружении в растворы солей-окислителей.
- В агрессивной воде.
Также часто встречается и атмосферная коррозия меди.
Ржавление железа
Еще один популярный элемент, который часто подвергается действию ржавчины — железо. Чаще всего железо подвергается разрушительным процессам в результате контакта с воздухом или кислотным раствором.
Способы защиты от коррозии металлов
Используется несколько основных методов по защите металлических конструкций от разрушительного воздействия коррозии. При использовании защиты в основном делается упор на то, что ржавчина без внешних повреждений не может проникнуть к металлу.
При этом важно, что защитные покрытия выполняют не только предохраняющую функцию, но и придают металлическим конструкциям симпатичный внешний вид.
Прежде всего, это покрытия, которые разделяются на три типа, по материалам нанесения:
- Металлические.
- Неметаллические.
- Химические.
Каждый из них имеет свои особенности и преимущества.
Металлические покрытия. Это способ, при котором на металлическую конструкцию наносят тонким слоем другой вид металла, который более стабилен к разрушительному действию коррозии при аналогичных условиях.
Покрытие может называться анодным или катодным в зависимости от того более активный или менее активный металл сверху.
Неметаллические покрытия. Они подразделяются на органические и неорганические. Чаще всего используется высокополимерный пластик, стекло и керамика. Из органических известны и популярны лаки, битум, краски, а также резина.
Химические покрытия. Это вариант, при котором на поверхности металлической конструкции при помощи химической обработки, наносится пленка, устойчивая к воздействию коррозии. Таких пленок может быть несколько разновидностей:
- Оксидирование — нанесение оксидных пленок.
- Фосфатирование — получение пленки фосфатов.
- Азотирование — пленка из активного азота.
- Воронение стали.
- Цементация — соединение с углеродом.
Также в качестве защиты используется изменение состава коррозийной среды. Еще один вариант защиты — ввести в металл технические соединения, которые повышают стойкость материала к разрушительным действиям коррозии.
Протекторный вид — вариант электрохимической защиты, при которой к конструкции присоединяются пластины с более активным металлом. При этом протектор — материал с отрицательными параметрами потенциала, а защищаемый материал — катод.
Заключение
Процесс коррозийной порчи материала разнообразный и многосторонний. Нюансы зависят от среды, от вида и активности металла, а также от дополнительных факторов влияния. Поэтому существует много способов защиты металлических конструкций от разрушительного влияния ржавчины и агрессивных сред.
Чаще всего применяются защитные пленки, как металлические, так и неметаллические. В отдельных случаях металл специально подвергают химической обработке. Наиболее стабильны по отношению к коррозии считаются благородные металлы, в том числе золото и платина.