Корозія

КОРО́ЗІЯ (лат. corrosio, від corrodo — гризу, роз’їдаю) — 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. з’єднання), 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 з’єднання 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: пов’язані зі зміною складу та будови матеріалів (легування сталей хромом, нікелем й ін. елементами, нанесення метал. або неметал. покриттів, спец. фіз.-хім. оброблення поверхні), та пов’язані 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 під’єднанні до конструкції, що підлягає захисту, металу з від’ємнішим 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 пов’язана 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.

Розмір шрифту

Корозія

Рекомендована література

Інформація про статтю