Коррозия металла

Каждый день люди встречаются с металлами. Это материалы востребованы благодаря отличным характеристикам, долговечности. Но даже несмотря на высокую прочность, они подвержены коррозии – разрушению их структуры под влиянием атмосферных осадков. Распространено несколько типов коррозии металлов, у них есть свои особенности и способы устранения. Ржавчина часто появляется при взаимодействии железа или его сплавов с кислородом и водой. Она со временем приводит к разрушению металла, что негативно сказывается на виде и функциональности конструкции.

Что нужно знать о коррозии металлов?

При эксплуатации металлических изделий часто возникает коррозия. Ее вызывает химическая реакция, которая происходит между металлом и средой, обычно в результате окисления. К основным видам коррозии относят:

1. Пятнистую или точечную – локальное разрушение в виде небольших пятен или точек.
2. Общую – равномерное изменение всей поверхности.
3. Гальваническую. Возникающую при соединении двух независимых металлов в присутствии электролита. Благодаря такому воздействию один металл становится анодом, а другой – катодом, что в результате приводит к активной реакции.
4. Межкристаллическую – это разрушение вдоль границ зерен.

Для предотвращения этого воздействия используют разные методы. Среди наиболее популярных способов – сохранение покрытия материала специальными защитными красками. Часто применяют антикоррозионные покрытия, содержащие особые ингредиенты, например, цинк или хром. Популярный метод – использование анодной защиты. При этом на поверхность металла подается постоянный ток, который замедляет окисление, уменьшает скорость появления ржавчины.

Причины появления

Различные факторы могут ускорять или замедлять разрушение металлов, а понимание причин этих процессов важно для его предотвращения. Основные факторы:

• Химические. К ним относят вещества, которые контактируют с поверхностью металла, вызывают его разрушение. Например, кислоты, щелочи, соли способны активировать процесс. Кислотные дожди, промышленные выбросы, загрязненная атмосфера также оказывают влияние на металлические конструкции.
• Физические. Механическое натяжение, трение или износ поверхности создают комфортные условия для образования ржавчины. Например, постоянное трение двух поверхностей приводит к удалению защитного слоя оксида, образованию пор, через которые проникают агрессивные вещества.
• Окружающая среда. Влажность, температура, концентрация различных химических веществ серьезно влияют на скорость появления повреждений. Например, максимальная концентрация солей в морской воде ускоряет разрушения.

Внимательное изучение и понимание факторов, влияющих на коррозию, способствует разработке соответствующих методов защиты от этого процесса. Применение специальных покрытий или контроль параметров среды – все это может помочь предотвратить или замедлить деформацию.

Основные причины коррозии:

• Влага. Вода содержит растворенные газы и электролиты, которые проводят электрический ток, способствуют химическому разложению металла.
• Кислоты, щелочи. У кислотных паров или растворов высокая активность. Они могут быстро разрушить металлическую поверхность. Щелочные растворы агрессивные, вызывают деградацию материалов.
• Кислород, другие оксиданты в воздухе. Он активно взаимодействует с поверхностью металла, образуя оксиды, которые разрушают его структуру. Этот процесс называется окислением.

Но не только химические факторы – это то, что вызывает коррозию. Электрохимические процессы также имеют большое значение. Например, если на поверхности металла имеются местные дефекты – царапины или трещины, то они создают анодные и катодные участки, что приводит к гальваническим разрушениям.

Изучение всех видов коррозии металлов имеет большое значение для разработки, использование качественных способов защиты от этого процесса.

Основные виды

Среди основных типов коррозии металлов выделяют:

• Поверхностная обусловлена взаимодействием металла с окислителями – кислородом или водой. Благодаря такому взаимодействию на металле со временем появляются оксидные пленки или слои ржавчины. Она может быть вызвана также взаимодействием с различными агрессивными химическими веществами или высокой температурой.
• Межкристаллическая возникает при наличии дефектов структуры – микроскопических трещин или границ зерен. Это приводит к разрушению связей между атомами, появлению непроводящих слоев на поверхности. Она часто наблюдается в сплавах, металлах с высоким содержанием примесей.
• Питательная происходит из-за соединения металла с агрессивной средой, содержащей растворенные электролиты или вещества, способные образовывать кислоты. Это может быть вызвано солями, кислотными дождями или химически активными газами. Из-за этого типа коррозии часто страдает оборудование, трубопроводы, используемые в промышленности, химической отрасли.

Известны также другие формы – интеркристаллическая, усталостная, электрохимическая коррозия.

Действенные методы предотвращения

Защита от коррозии способствует существенному продлению сроку службы различных конструкций. Основной метод – нанесение покрытий на поверхности. Они создают защитный барьер между металлом и агрессивной средой, предотвращая проникновение кислорода, воды. Краска, порошковое напыление, гальваническое покрытие используются в зависимости от требуемого уровня защиты.

В условиях высокой концентрации солей и агрессивной среды, оборудование, трубы, используемые для добычи, транспортировки, переработки нефти и газа, подвержены серьезному повреждению. Исследования показали, что правильный выбор материалов, защитных покрытий, систем контроля способен значительно увеличить срок службы оборудования.

Еще один пример – автомобильная индустрия. Коррозия металлов наносит серьезный ущерб кузовам автомобилей из-за постоянного контакта с водой, солью на дорогах, другими агрессивными веществами. Благодаря исследованиям, разработке новых материалов – нержавеющей стали и алюминия, производители автомобилей смогли значительно повысить устойчивость своих изделий.

Морская вода, значительная влажность, постоянное воздействие соли создают очень агрессивную среду для металлических конструкций, используемых на судах и пирсах. Интенсивные исследования позволяют разрабатывать новые методы устранения ржавчины – катодная защита или специальные покрытия.