Корозія

КОРО́ЗІЯ (лат. corrosio, від corrodo — гризу, роз­ʼїдаю) — процес руйнува­н­ня металів унаслідок їхньої взаємодії з корозивним сере­довищем. Ін. назви: іржаві­н­ня, кородува­н­ня металів. Рушій. си­­лою процесів К. є намага­н­ня системи метал–середовище зай­­няти положе­н­ня з меншою вільною енергією, тобто прагнен­­ня металу пере­йти у хім. сполуку, з якої він був одержаний. За встановленою термінологією К. можна умовно поділити на хім. та електрохімічну. Хім. К. від­бувається в газах за високої температури, нафті, бензині, тех. оливах, про­­дуктах хім. де­струкції полімерів та ін. струмоне­провід. середовищах і су­проводжується протіка­н­ням хім. реакцій з утворен­­ням оксидів і солей. До електрохімічної від­носять К. металів у водних роз­чинах кислот, солей, лугів, вологій атмо­сфері, ґрунті та ін. струмо­провід. сере­­довищах. Процес електрохім. К. протікає за законами електрохім. кінетики, коли заг. реакція може бути роз­ділена на два само­стійні електродні процеси: катодний і анодний. Анод. процес полягає у пере­ході іонів металу у роз­чин, з залишеним еквівалент. кількості електронів у металі. Катод. процес — асиміляція надлишк. електронів де­­поляризатором або ін. акцептором. Процес електрохім. К. можна сповільнити шляхом галь­­мува­н­ня анод. або катод. процесу. Найрозпо­всюдженішими катод. процесами є роз­ряд вод­­невих іонів (2Н⁺ + 2е^– = Н₂) або від­новле­н­ня роз­чиненого кисню (О₂ + 4Н + 4е = 2Н₂О або О₂ + 2Н₂О +4е = 4ОН). У таких випадках йдеться про К. з водневою або кисневою деполяризацією від­повід­но. На швидкість К. металів впливають внутр. (їхній хім. склад, структура, внутр. напруги, стан поверх­ні) і зовн. (склад, температура, тиск середовища, швидкість руху поверх­ні металу від­носно середовища тощо) чин­­ники. Швидкість заг. К. оцінюють за втратою маси металу з одиниці площі за одиницю часу (таке оцінюва­н­ня пере­важно за­­­стосовують у випадку суціл. рів­­номір. К.) або за швидкістю про­­никне­н­ня К., тобто зменше­н­ня товщини металу. При нерівномір. і локал. К. роз­глядають макс. її проникне­н­ня. Ступінь корозій. ураже­н­ня оцінюють також за кількістю продуктів К., зміною границь міцності та текучості. Ін. мірою інтенсивності К. є густина корозій. струму. Залежно від умов впливу корозив. середовища К. поділяють на газо­­ву (протікає у газовому сере­довищі за від­сутності водяної фа­­зи на метал. поверх­ні), атмо­­сферну (зумовлена атмо­сфер. повітрям; мокра прослідковує­­ться під сконденсов. шарами во­­логи на поверх­ні металу, волога — під тонкими невидимими адсорбц. шарами вологи), під­водну (коли метал повністю занурений у воду), по ватерлінії (на поверх­ні металу уздовж межі газ–рідина), під­земну (під впли­­вом на метал ґрунту), біо­логічну (зумовлена дією мікроорганізмів на поверх­ні металу), від блукаючого струму (від­буваєть­­ся побл. високовольт. ліній елек­тропередач, шляхів електротран­­спорту тощо), контактну (виникає унаслідок контакту металів, що мають різні електродні потенціали). Сут­тєвий вплив на процеси К. мають мех. напруги, які інтенсифікують взаємодію металу та середовища. Досить роз­по­всюдженим і небезпеч. ви­­дом К. є корозійно-мех. руйнува­н­ня металу, яке від­бувається за одночас. дії на нього мех. на­вантажень і корозив. середовища. За формою уражень поверх­ні металу роз­різняють К. суціл. (усією поверх­нею), рівномірну (поширюється з однаковою швидкістю усією поверх­нею), нерівномірну (проходить з неоднак. швидкістю на різних ділянках поверх­ні металу), місц. (охоплює окремі ділянки поверх­ні металу), пітінг. (виразкову; су­проводжується утворе­н­ням виразок, тобто порожнин, які по­­чинаються з поверх­ні), між­крис­­талітну (поширюється границями кри­сталів — зерен — металу), ножову (утворюється вузький надріз у зоні шва звар. зʼєд­­на­н­ня), під мех. напругою (спри­­чинена наявністю корозив. середовища та сталих або пере­мін. мех. напруг). Серед найрозпо­всюдженіших видів К. під напругою (корозійно-мех. руйнува­н­ня) — корозійне роз­тріскува­н­ня (від­бувається внаслідок дії на метал напружень роз­тягу — внутрішніх або під впливом зовн. навантаже­н­ня та корозив. середовища; виявлено понад 250 систем метал–середовище, для яких можлива така К.; найчастіше цьому виду руйнува­н­ня під­даються елементи трубо­проводів, резервуарів та ін. апаратури, що знаходяться під тиском, болтові зʼ­єд­на­н­ня тощо), корозійна втома металів (зумовлена дією на них знакоперемін. або пульсуючих мех. навантажень і корозив. середовища; їй за певних умов під­даються усі сплави на основі заліза, алюмінію, міді та ін.; найчастіше за таким механізмом руйнуються вали, осі, пружини, елементи мех. пресів, молотів, буд. кон­струкцій), корозійна кавітація (від­бувається внаслідок локал. мех. впливу корозив. середовища на поверх­ню металу, що спричиняє утворе­н­ня глибоких виразок на його поверх­ні; вона характерна для деталей помп, золотник. систем, запар. і регулюв. арматури, внутр. поверх­ні трубо­проводів і за механізмом подібна до корозій. втоми), корозійна ерозія (спричиняється мех. стира­н­ням поверх­ні абразив. частинками у потоці корозив. середовища та найчастіше зу­стрічається у системах гідротранс­порту сипучих матеріалів, греб. гвинтах річк. суден тощо), фретінг-К. (процес руйнува­н­ня контакт. поверхонь метал. деталей при їхньму цикліч. мікропереміщен­ні у корозив. середовищах, а також у повітрі — у місцях посадки на вал під­шипників, ступиць коліс, лист. ресорах, лопатках турбін, обшивці транс­порт. засобів та ін.), трибокорозія, або тертьова К. (виникає на поверх­ні металів у процесі їхнього тертя та зношува­н­ня). Методи захисту металів від К. поділяють на дві групи: повʼя­­зані зі зміною складу та будови матеріалів (легува­н­ня сталей хро­­мом, нікелем й ін. елементами, нанесе­н­ня метал. або неметал. покрит­тів, спец. фіз.-хім. обробле­н­ня поверх­ні), та повʼя­­зані зі зміною умов екс­плуатації (пониже­н­ня агресивності ро­­бочого середовища, за­стосува­н­ня спец. інгібіторів і біо­цидів К., поляризація металу електр. струмом тощо). Найпоширенішими є методи, що ґрунтуються на за­стосуван­ні захис. лакофарб., полімер. і емалевих покрит­тів, нанесен­ні пасив. плівок із важкорозчин. сполук (оксидів, фосфатів, сульфатів тощо), а також метал. анодних від­носно до заліза (цинк, алюміній) і катодних (хром, нікель, срібло, золото) покрит­тів. Електр. методи захисту металів від К. полягають у зміні електрохім. влас­­тивостей металу шляхом їхньої поляризації. Досить поширеним є катод. захист від зовн. джерела електр. струму. Використовують також анодну поляризацію пере­важно для захисту ко­­розійно-трив. сталей та ін. металів, яким властиве пасивува­н­ня поверх­ні при зміщен­ні їхнього потенціалу в сторону по­­зитив. значень. Як окремий вид електрохім. захисту широко за­стосовують на практиці протектор. захист металів, який полягає у під­ʼ­єд­нан­ні до кон­струкції, що під­лягає захисту, металу з від­ʼємнішим потенціалом (до сталевих кон­струкцій — цинк, алюміній, магній та їхні стопи). Протектор. захист за­стосовують пере­важно для зниже­н­ня К. під­зем. і під­вод. кон­струкцій. Зниже­н­ня інтенсивності К. під­зем. споруд, посиленої блукаючими струмами, здійснюють електродренажем. Інгібітор. за­­хист — ефектив. метод захисту від К., який полягає у введен­ні в робоче рідке середовище сполук, здатних гальмувати процеси К. Інгібітори К. поділяються на рідко- та парофазні. Існують рідкофазні інгібітори для захисту металів у нейтрал., луж­­них і кислих середовищах. Парофаз. інгібіторами захищають деталі машин і апаратів та ін. метал. виробів, під час їхньої екс­плуатації або зберіган­ні на повітрі. Завдяки високій пружності парів ці інгібітори роз­чиняються у плівці вологи, яка кон­­денсується на поверх­ні металу, та гальмують процеси К. за механізмом рідкофаз. інгібіторів. Ефективність того чи ін. методу захисту металів від К. оцінюють за допомогою коефіцієнта галь­­мува­н­ня γ, який показує у скіль­­ки разів зменшується швидкість К. внаслідок за­стосува­н­ня даного методу захисту γ = І_с / І_сˈ, де І_с і І_сˈ — швидкість корозії до і після захисту. Для цього використовують також коефіцієнт ступеня захисту Z = (І_с - І_сˈ) / І_с, що вказує, на­скільки повно вда­­лося загальмувати К. при за­стосуван­ні конкрет. методу. Корозій. контроль і моніторинг най­­частіше здійснюють на­ступними методами: 1) ви­значе­н­ня втрати маси зразків-свідків, які поміщають в такі ж умови, в яких екс­плуатується дана кон­струкція; 2) вимірюва­н­ня електрохім. опору металу — для цього його зразки, пере­важно у ви­­­гляді дротинок, роз­ташовують в реал. корозійну систему та під час екс­позиції вимірюють їхній електр. опір, який змінюється із зменше­н­ням попереч. пере­тину зразка внаслідок його К.; 3) ви­значе­н­ня поляризац. опору — у систему метал–корозивне середовище роз­міщують елек­­трохім. давач з електродами, виготовленими із металу кон­струкцій; 4) вимірюва­н­ня окисно-від­нов. потенціалу, з яким по­­вʼязана корозійна активність середовища (використовують давач, який містить електрод порівня­н­ня і електрод інерт. ме­­талу, напр., платини); 5) ви­значе­н­ня електрод. потенціалу металу кон­струкції (електродом порівня­н­ня, пере­важно хлоридсрібним, каломельним та ін.; за цією величиною в даній системі можна судити про швидкість К.); 5) встановле­н­ня параметрів акустич. емісії металу, яка виникає внаслідок корозій. процесу, зокрема корозій. роз­тріскува­н­ня тощо. Роз­різняють також К. у геології — руйнува­н­ня гірських порід унаслідок роз­чине­н­ня їх у воді; К. у медицині — руйнува­н­ня живої тканини виразк. процесами або їдкими речовинами.

Завантажити статтю