Mai mult decât altele expuse la coroziune chimică. Tipuri de coroziune a metalelor

Reacții chimice și fizico-chimice care apar în momentul interacțiunii mediu inconjurator cu metale și aliaje, în cele mai multe cazuri duc la distrugerea lor spontană. Procesul de autodistrugere are propriul său termen - „coroziune”. Rezultatul coroziunii este o deteriorare semnificativă a proprietăților metalului, ca urmare a căreia produsele din acesta eșuează rapid. Fiecare metal are proprietăți care îi permit să reziste la distrugere. Rezistența la coroziune sau, așa cum se mai numește, rezistența chimică a unui material, este unul dintre principalele criterii prin care metalele și aliajele sunt selectate pentru fabricarea anumitor produse.

În funcție de intensitatea și durata procesului de coroziune, metalul poate fi supus atât distrugerii parțiale, cât și complete. Interacțiunea dintre un mediu coroziv și metalul duce la formarea unor fenomene precum scara, peliculă de oxid și rugina pe suprafața metalului. Aceste fenomene diferă unele de altele nu numai prin aspect, ci și prin gradul de aderență la suprafața metalelor. Deci, de exemplu, în procesul de oxidare a unui metal, cum ar fi aluminiul, suprafața acestuia este acoperită cu o peliculă de oxizi, care se caracterizează printr-o rezistență ridicată. Datorită acestui film, procesele distructive sunt oprite și nu pătrund în interior. Dacă vorbim despre rugină, atunci rezultatul impactului său este formarea unui strat liber. Procesul de coroziune în acest caz pătrunde foarte repede în structura internă a metalului, ceea ce contribuie la distrugerea sa timpurie.

Indicatori prin care se realizează clasificarea proceselor de coroziune:

• tipul de mediu corosiv;
• condițiile și mecanismul curgerii;
• natura daunelor provocate de coroziune;
• tip de impact suplimentar asupra metalului.

În funcție de mecanismul procesului de coroziune, se disting atât coroziunea chimică, cât și cea electrochimică a metalelor și aliajelor.

Coroziunea chimică- aceasta este interacțiunea metalelor cu un mediu corosiv, timp în care se observă o implementare unică a oxidării metalului și refacerea componentei oxidante a mediului. Produsele care interacționează nu sunt separate spațial.

Coroziunea electrochimică- aceasta este interacțiunea metalelor cu un mediu corosiv, care este o soluție de electrolit. Procesul de ionizare a atomilor de metal, precum și procesul de reducere a componentei oxidante a unui mediu corosiv dat, se desfășoară în diferite acte. Potențialul electrod al soluției de electrolit are un efect semnificativ asupra vitezei acestor procese.

În funcție de tipul de mediu agresiv, există mai multe tipuri de coroziune.

coroziunea atmosferică reprezintă autodistrugerea metalelor într-o atmosferă de aer, sau într-o atmosferă gazoasă caracterizată prin umiditate ridicată.

Coroziunea gazelor- aceasta este coroziunea metalelor care are loc într-un mediu gazos, al cărui conținut de umiditate este minim. Absența umidității în mediul gazos nu este singura conditie, contribuind la autodistrugerea metalului. Coroziunea este posibilă și la temperaturi ridicate. Acest tip de coroziune este cel mai frecvent în industria petrochimică și chimică.

coroziunea prin radiații Este autodistrugerea unui metal sub influența radiațiilor radioactive de diferite grade de intensitate asupra acestuia.

coroziunea subterană- aceasta este coroziunea care apare în soluri și diverse soluri.

coroziunea de contact reprezintă un tip de coroziune, a cărei formare este facilitată de contactul mai multor metale care diferă unele de altele prin potențiale staționare într-un anumit electrolit.

Biocoroziune- aceasta este coroziunea metalelor, care are loc sub influența diferitelor microorganisme și a activității lor vitale.

Coroziune prin curent (extern și parazit)- un alt tip de coroziune a metalelor. Dacă metalul este afectat de un curent de la o sursă externă, atunci aceasta este coroziune de către un curent extern. Dacă impactul este efectuat cu ajutorul unui curent parazit, atunci aceasta este coroziunea curentului parazit.

Cavitație corozivă este un proces de autodistrugere a metalelor, a cărui apariție este facilitată atât de efectele de șoc, cât și de coroziune ale mediului extern.

coroziune prin tensiuni este o coroziune metalică, a cărei cauză este interacțiunea dintre un mediu coroziv și solicitările mecanice. Acest tip Coroziunea prezintă un pericol semnificativ pentru structurile metalice care sunt supuse la cele mai puternice sarcini mecanice.

Coroziunea prin frecare- un tip de coroziune a metalelor, care duce la o combinație de vibrații și expunere la un mediu corosiv. Pentru a minimiza posibilitatea de coroziune prin frecare și vibrație, trebuie avută grijă în alegerea materialului de construcție. De asemenea, este necesar să se aplice acoperiri speciale și, dacă este posibil, să se reducă coeficientul de frecare.

În funcție de natura distrugerii, coroziunea este împărțită în continuă și selectivă.

coroziune continuă acoperă complet suprafața metalului. Dacă rata de distrugere pe întreaga suprafață este aceeași, atunci aceasta este coroziune uniformă. Dacă distrugerea metalului în diferitele sale secțiuni are loc cu viteză diferită, coroziunea se numește neuniformă.

Coroziunea selectivă presupune distrugerea uneia dintre componentele aliajului sau a unei componente structurale.

coroziunea localizată, care se manifestă sub formă de pete împrăștiate separat pe suprafața metalului, este o adâncitură de diferite grosimi. Distrugerile pot fi chiuvete sau puncte.

Coroziunea subterană Se formează direct pe suprafața metalului, după care pătrunde în mod activ adânc. Acest tip de coroziune este însoțit de delaminarea produselor metalice.

Coroziunea intergranulară se manifestă prin distrugerea metalului de-a lungul limitelor de cereale. Este destul de dificil de determinat după aspectul metalului. Cu toate acestea, rezistența și ductilitatea metalului se schimbă foarte repede. Produsele din acesta devin fragile. Acest tip de coroziune este cel mai periculos pentru oțelurile crom și crom-nichel, precum și pentru aliajele de aluminiu și nichel.

coroziunea în crăpături Se formează pe acele părți de metale și aliaje care se află în elemente de fixare filetate, diferite goluri și sub tot felul de garnituri.

Expresia „coroziunea metalului” conține mult mai mult decât numele unei trupe rock populare. Coroziunea distruge irevocabil metalul, transformându-l în praf: din tot fierul produs în lume, 10% se va prăbuși complet în același an. Situația cu metalul rusesc arată cam așa - tot metalul topit pe an în fiecare al șaselea furnal din țara noastră devine praf ruginit înainte de sfârșitul anului.

Expresia „costă un bănuț destul de” în legătură cu coroziunea metalului este mai mult decât adevărată - daunele anuale cauzate de coroziune reprezintă cel puțin 4% din venitul anual al oricărei țări dezvoltate, iar în Rusia valoarea daunelor este calculată în zece cifre. . Deci, ce cauzează procesele de coroziune ale metalelor și cum să le facem față?

Ce este coroziunea metalelor

Distrugerea metalelor ca urmare a interacțiunii electrochimice (dizolvarea într-un mediu de aer sau apă care conține umiditate - electrolit) sau chimice (formarea de compuși metalici cu agenți chimici foarte agresivi) cu Mediul extern. Procesul de coroziune în metale se poate dezvolta numai în unele zone ale suprafeței (coroziune locală), poate acoperi întreaga suprafață (coroziune uniformă) sau poate distruge metalul de-a lungul limitelor granulare (coroziune intergranulară).

Metalul sub influența oxigenului și a apei devine o pulbere de culoare maro deschis, mai bine cunoscută sub numele de rugină (Fe 2 O 3 · H 2 O).

Coroziunea chimică

Acest proces are loc în medii care nu sunt conductoare de curent electric (gaze uscate, lichide organice - produse petroliere, alcooli etc.), iar intensitatea coroziunii crește odată cu creșterea temperaturii - ca urmare, se formează o peliculă de oxid la suprafață. a metalelor.

Absolut toate metalele, atât feroase, cât și neferoase, sunt supuse coroziunii chimice. Metalele active neferoase (de exemplu, aluminiul) sub influența coroziunii sunt acoperite cu o peliculă de oxid care previne oxidarea profundă și protejează metalul. Și un metal atât de scăzut activ ca cuprul, sub influența umidității aerului, capătă o acoperire verzuie - patina. Mai mult, filmul de oxid protejează metalul de coroziune nu în toate cazurile - numai dacă structura cristalo-chimică a filmului rezultat este în concordanță cu structura metalului, altfel filmul nu va ajuta în niciun fel.

Aliajele sunt supuse unui alt tip de coroziune: unele elemente de aliaj nu se oxidează, ci sunt reduse (de exemplu, într-o combinație de temperatură ridicată și presiune în oțeluri, carburile sunt reduse de hidrogen), în timp ce aliajele își pierd complet caracteristicile necesare .

Coroziunea electrochimică

proces electro coroziunea chimică nu necesită imersarea obligatorie a metalului în electrolit - este suficientă o peliculă electrolitică subțire pe suprafața acestuia (soluțiile electrolitice impregnează adesea mediul din jurul metalului (beton, sol etc.)). Cea mai frecventă cauză a coroziunii electrochimice este utilizarea pe scară largă a sărurilor menajere și tehnice (cloruri de sodiu și potasiu) pentru îndepărtarea gheții și zăpezii de pe drumuri în perioada de iarna- autovehiculele sunt afectate în special şi comunicații subterane(conform statisticilor, pierderea anuală în Statele Unite din utilizarea sărurilor în timpul iernii este de 2,5 miliarde de dolari).

Se întâmplă următoarele: metalele (aliajele) își pierd o parte din atomi (trec în soluția electrolitică sub formă de ioni), electronii care înlocuiesc atomii pierduți încarcă metalul cu o sarcină negativă, în timp ce electrolitul are o sarcină pozitivă. Se formează un cuplu galvanic: metalul este distrus, treptat toate particulele sale devin parte a soluției. Coroziunea electrochimică poate fi cauzată de curenții paraziți care apar atunci când o parte din curent se scurge dintr-un circuit electric în soluții apoase sau în sol și de acolo într-o structură metalică. În acele locuri în care curenții vagabonzi ies din structurile metalice înapoi în apă sau în sol, are loc distrugerea metalelor. Mai ales des, curenții vagabonzi apar în locurile în care vehiculele electrice la sol se deplasează (de exemplu, tramvaie și locomotive electrice de cale ferată). În doar un an, curenții paraziți cu o putere de 1A sunt capabili să dizolve fier - 9,1 kg, zinc - 10,7 kg, plumb - 33,4 kg.

Alte cauze ale coroziunii metalelor

Radiațiile, produsele reziduale ale microorganismelor și bacteriilor contribuie la dezvoltarea proceselor corozive. Coroziunea cauzată de microorganismele marine dăunează fundului nave maritime, iar procesele de coroziune cauzate de bacterii chiar au propriul nume - biocoroziune.

Efectul combinat al tensiunilor mecanice și al mediului extern accelerează foarte mult coroziunea metalelor - stabilitatea lor termică scade, peliculele de oxid de suprafață sunt deteriorate, iar coroziunea electrochimică este activată în acele locuri în care apar neomogenități și fisuri.

Măsuri pentru protejarea metalelor împotriva coroziunii

consecințe inevitabile progres tehnic este poluarea mediului nostru – un proces care accelerează coroziunea metalelor, întrucât mediul extern este din ce în ce mai agresiv față de acestea. Nu există modalități de a elimina complet distrugerea prin coroziune a metalelor; tot ceea ce se poate face este să încetiniți acest proces cât mai mult posibil.

Pentru a minimiza distrugerea metalelor, puteți face următoarele: reduceți agresivitatea mediului, produs metalic; crește rezistența metalului la coroziune; elimina interactiunea dintre metal si substantele din mediul extern care prezinta agresivitate.

De mii de ani, omenirea a încercat multe modalități de a proteja produsele metalice de coroziunea chimică, unele dintre ele fiind folosite și astăzi: acoperirea cu grăsime sau ulei, alte metale care sunt mai puțin corozive (cele mai metoda veche, care are deja mai mult de 2 mii de ani - cositorire (acoperire cu staniu)).

Protecție anticorozivă cu acoperiri nemetalice

Acoperiri nemetalice - vopsele (alchidice, ulei și email), lacuri (sintetice, bituminoase și gudron) și polimeri formează o peliculă protectoare pe suprafața metalelor, excluzând (cu integritatea sa) contactul cu mediul extern și umiditatea.

Utilizarea vopselelor și lacurilor este avantajoasă prin faptul că aceste acoperiri de protecție pot fi aplicate direct la șantierul de montaj și construcție. Metodele de aplicare a vopselelor și lacurilor sunt simple și susceptibile de mecanizare, acoperirile deteriorate pot fi restaurate „pe loc” - în timpul funcționării, aceste materiale au un cost relativ scăzut, iar consumul lor pe unitate de suprafață este mic. Eficacitatea lor depinde însă de respectarea mai multor condiții: respectarea condițiilor climatice în care va fi funcționată structura metalică; necesitatea de a folosi exclusiv vopsele și lacuri de înaltă calitate; respectarea strictă a tehnologiei de aplicare pe suprafețe metalice. Vopselele și lacurile se aplică cel mai bine în mai multe straturi - cantitatea lor va oferi cea mai bună protecție împotriva acțiunii atmosferice pe suprafața metalică.

Distribuție acoperiri de protectie polimerii pot acționa împotriva coroziunii - rășini epoxidice și polistiren, clorură de polivinil și polietilenă. ÎN lucrari de constructii părțile înglobate din beton armat sunt acoperite cu acoperiri dintr-un amestec de ciment și perclorovinil, ciment și polistiren.

Protecția fierului împotriva coroziunii prin acoperiri din alte metale

Există două tipuri de acoperiri cu inhibitori de metal - de protecție (acoperiri cu zinc, aluminiu și cadmiu) și rezistente la coroziune (acoperiri de argint, cupru, nichel, crom și plumb). Inhibitorii sunt aplicați chimic: primul grup de metale are o electronegativitate mare în raport cu fierul, al doilea - o electropozitivitate mare. Cele mai răspândite în viața noastră de zi cu zi sunt învelișurile metalice din fier cu tablă (din aceasta tablă, cutii de tablă) și zinc (fier galvanizat - acoperiș), obținute prin tragerea tablei printr-o topitură a unuia dintre aceste metale.

Fitingurile din fontă și oțel, precum și conductele de apă sunt adesea galvanizate - această operațiune le crește semnificativ rezistența la coroziune, dar numai în apă rece (atunci când apa fierbinte este conectată, conductele galvanizate se uzează mai repede decât cele negalvanizate). În ciuda eficienței galvanizării, aceasta nu oferă o protecție perfectă - acoperirea cu zinc conține adesea crăpături, care necesită nichelare preliminară a suprafețelor metalice (nichelare) pentru a le elimina. Acoperirile cu zinc nu permit aplicarea de vopsele și lacuri pe ele - nu există un strat stabil.

Cea mai bună soluție pentru protecția împotriva coroziunii este acoperirea cu aluminiu. Acest metal are o greutate specifică mai mică, ceea ce înseamnă că se consumă mai puțin, suprafețele aluminizate pot fi vopsite și stratul de vopsea va fi stabil. În plus, învelișul din aluminiu, în comparație cu stratul galvanizat, este mai rezistent la medii agresive. Aluminizarea nu este foarte frecventă din cauza dificultății de aplicare a acestei acoperiri pe o tablă de metal - aluminiul în stare topit prezintă o agresivitate ridicată față de alte metale (din acest motiv, topitura de aluminiu nu poate fi păstrată într-o baie de oțel). Poate că această problemă va fi complet rezolvată în viitorul foarte apropiat - mod original care efectuează aluminizarea a fost găsită de oamenii de știință ruși. Esența dezvoltării nu este de a scufunda tabla de oțel în topitura de aluminiu, ci de a ridica aluminiul lichid la tabla de oțel.

Îmbunătățirea rezistenței la coroziune prin adăugarea de aditivi de aliaj la aliajele de oțel

Introducerea cromului, titanului, manganului, nichelului și cuprului în aliajul de oțel face posibilă obținerea oțelului aliat cu proprietăți anticorozive ridicate. Proporția mare de crom conferă o rezistență deosebită aliajului de oțel, datorită căreia se formează o peliculă de oxid de înaltă densitate pe suprafața structurilor. Introducerea cuprului (de la 0,2% la 0,5%) în compoziția oțelurilor slab aliate și carbon face posibilă creșterea rezistenței la coroziune a acestora de 1,5-2 ori. Aditivii de aliere sunt introduși în compoziția oțelului în conformitate cu regula Tammann: rezistența ridicată la coroziune se obține atunci când există un atom de metal de aliere pentru opt atomi de fier.

Măsuri de combatere a coroziunii electrochimice

Pentru a o reduce, este necesară reducerea activității corozive a mediului prin introducerea de inhibitori nemetalici și reducerea numărului de componente capabile să declanșeze o reacție electrochimică. În acest fel, se va produce o scădere a acidității solurilor și a soluțiilor apoase în contact cu metalele. Pentru a reduce coroziunea fierului (aliajelor sale), precum și a alamei, cuprului, plumbului și zincului, dioxidul de carbon și oxigenul trebuie îndepărtate din soluțiile apoase. În industria energiei electrice, clorurile sunt îndepărtate din apă, ceea ce poate afecta coroziunea localizată. Vararea solului poate reduce aciditatea acestuia.

Protecție cu curent parazit

Este posibilă reducerea coroziunii electrice a utilităților subterane și a structurilor metalice îngropate, sub rezerva mai multor reguli:

• secțiunea structurii care servește drept sursă de curent vagabond trebuie conectată cu un conductor metalic la șina tramvaiului;
• traseele rețelei de încălzire să fie amplasate la distanța maximă față de căile ferate pe care se deplasează transportul electric, pentru a minimiza numărul de intersecții ale acestora;
• utilizarea suporturilor de țevi izolatoare electric pentru a crește rezistența tranzitorie dintre sol și conducte;
• la intrările la obiecte (surse potențiale de curenți vagabonzi), este necesară instalarea de flanșe izolatoare;
• pe fitingurile cu flanșă și compensatoarele de cutie de presa, instalați jumperi longitudinali conductivi - pentru a crește conductivitatea electrică longitudinală pe secțiunea protejată a conductelor;
• pentru a egaliza potențialele conductelor situate în paralel, este necesar să se instaleze jumperi electrici transversali în secțiunile adiacente.

Protecția obiectelor metalice prevăzute cu izolație, precum și a structurilor mici din oțel, se realizează cu ajutorul unui protector care acționează ca un anod. Materialul pentru protector este unul dintre metalele active (zinc, magneziu, aluminiu și aliajele acestora) - preia cea mai mare parte a coroziunii electrochimice, prăbușind și păstrând structura principală. Un anod de magneziu, de exemplu, oferă protecție pentru 8 km de conductă.

Abdyuzhanov Rustam, în special pentru rmnt.ru

Coroziunea metalului sau aliajul apare, de regulă, la limita de fază, adică la limita de contact solid cu gaz sau lichid.

Procesele de coroziune sunt împărțite în următoarele tipuri: în funcție de mecanismul de interacțiune a metalului cu mediul; după tipul de mediu corosiv; după tipul de deteriorare a suprafeței prin coroziune; după volumul de metal distrus; prin natura influenţelor suplimentare la care este supus metalul concomitent cu acţiunea mediului corosiv.

După mecanismul de interacțiune a metalului cu mediul, se disting coroziunea chimică și electrochimică.

Coroziunea care are loc sub influența activității vitale a microorganismelor este denumită coroziune biologică și care se desfășoară sub influența radiațiilor radioactive - la coroziune prin radiații.

Coroziunea în lichide neelectrolitice, coroziunea în soluții și topituri electrolitice, coroziune gazoasă, atmosferică, subterană (sol), coroziune prin curent parazit etc.

În funcție de natura modificării suprafeței unui metal sau aliaj, sau în funcție de gradul de modificare a proprietăților lor fizice și mecanice, în procesul de coroziune, indiferent de proprietățile mediului, există mai multe tipuri de coroziune. deteriora.

1. Dacă coroziunea acoperă întreaga suprafață a metalului, atunci acest tip de distrugere se numește - coroziune continuă. Coroziunea continuă se referă la distrugerea metalelor și aliajelor sub acțiunea acizilor, alcalinelor și a atmosferei. Coroziunea continuă poate fi uniformă, adică distrugerea metalului are loc în aceeași viteză pe întreaga suprafață și neuniformă, atunci când rata de coroziune în părți individuale ale suprafeței nu este aceeași. Un exemplu de coroziune uniformă este coroziunea în interacțiunea cuprului cu acidul azotic, a fierului cu acidul clorhidric, a zincului cu acidul sulfuric și a aluminiului cu soluții alcaline. În aceste cazuri, produsele de coroziune nu rămân pe suprafața metalică. În mod similar, țevile de fier se corodează în aer liber. Acest lucru este ușor de văzut dacă stratul de rugină este îndepărtat; sub ea se găsește o suprafață metalică aspră, distribuită uniform pe toată țeava.

2. Aliajele unor metale sunt supuse: coroziunea selectivă, când unul dintre elementele sau una dintre structurile aliajului este distrus, în timp ce restul rămân practic neschimbate. Când alama intră în contact cu acidul sulfuric, are loc coroziune selectivă a componentelor - coroziunea zincului, iar aliajul este îmbogățit cu cupru. O astfel de distrugere este ușor de observat, deoarece suprafața produsului se înroșește din cauza creșterii concentrației de cupru din aliaj. Cu coroziunea selectivă a structurii, distrugerea oricărei structuri a aliajului are loc în mod predominant, de exemplu, atunci când oțelul intră în contact cu acizi, ferita este distrusă, în timp ce carbura de fier rămâne neschimbată. Fontele sunt deosebit de sensibile la acest tip de coroziune.

3. Cu coroziune locală pe suprafața metalului se găsesc leziuni sub formă de pete individuale, ulcere, puncte. În funcție de natura leziunilor, coroziunea locală apare sub formă de pete, adică leziuni care nu sunt foarte adânci în grosimea metalului; ulcere - leziuni puternic adâncite în grosimea metalului; puncte, uneori abia vizibile pentru ochi, dar pătrunzând adânc în metal. Coroziunea sub formă de gropi și puncte este foarte periculoasă pentru astfel de structuri, unde este important să se mențină condițiile de etanșeitate și impermeabilitate (rezervoare, aparate, conducte utilizate în industria chimică).

4. Coroziunea subteranăîncepe de la suprafața metalică în acele cazuri când învelișul de protecție (filme, oxizi etc.) este distrus în zone separate. În acest caz, distrugerea are loc în principal sub acoperire, iar produsele de coroziune sunt concentrate în interiorul metalului. Coroziunea subterană cauzează adesea formarea de vezicule și delaminarea metalului. Poate fi determinat doar la microscop.

5. Coroziunea în crăpături- distrugerea metalului sub garnituri, în goluri, elemente de fixare filetate, în îmbinări nituite etc. Se dezvoltă adesea în zona structurii situate în gol (slot).

6. Coroziunea intergranulară- distrugerea metalului de-a lungul limitelor cristalitelor (granelor) cu pierderea rezistenței sale mecanice, aspect metalul nu se schimbă, dar este ușor distrus în cristale separate sub acțiune mecanică. Acest lucru se explică prin formarea de produse de coroziune libere, cu rezistență scăzută, între boabele metalului sau aliajului. Acest tip de coroziune afectează oțelurile crom și crom-nichel, nichelul și aliajele de aluminiu. Pentru a evita coroziunea intergranulară, în ultimii ani, utilizat pe scară largă otel inoxidabil cu conținut redus de carbon sau formatori de carburi se introduc în compoziția lor - titan, tantal, niobiu (în 5-8 ori cantitatea de carbon).

Cu expunerea simultană a unui metal sau aliaj la medii foarte agresive și la tensiuni mecanice de tracțiune, este posibilă fisurarea prin coroziune sau coroziunea transcristalină. În acest caz, distrugerea are loc nu numai de-a lungul limitelor cristalitelor, dar cristalitul metalic în sine este împărțit în părți. Acesta este un tip de coroziune foarte periculos, în special pentru structurile care suportă sarcini mecanice (poduri, osii, cabluri, arcuri, autoclave, cazane cu abur, motoare cu ardere internă, apă și turbine cu abur si etc.).

fisurare prin coroziune prin tensiuni depinde de proiectarea echipamentului, natura mediului agresiv, structura și structura metalului sau aliajului, temperatură etc. De exemplu, fisurarea coroziunii a oțelurilor carbon apare foarte des în medii alcaline la temperaturi ridicate; oțeluri inoxidabile - în soluții de cloruri, sulfat de cupru, acid fosforic; aliaje de aluminiu și magneziu - sub influența apei de mare; titanul și aliajele sale - sub acțiunea soluțiilor concentrate de acid azotic și iod în metanol.

Trebuie remarcat faptul că, în funcție de natura metalului sau aliajului și de proprietățile mediului agresiv, există o solicitare critică, peste care se observă adesea fisurarea prin coroziune.

După natura impacturilor suplimentare la care este expus metalul, concomitent cu impactul unui mediu agresiv, se pot distinge coroziunea prin efort, coroziunea prin frecare și coroziunea prin cavitație.

7. Coroziune sub tensiune- aceasta este coroziune cu expunere simultană la un mediu coroziv și solicitări permanente sau temporare. Acțiunea simultană a tensiunilor ciclice de întindere și a unui mediu coroziv provoacă oboseală de coroziune, adică are loc distrugerea prematură a metalului. Acest proces poate fi reprezentat astfel: în primul rând, coroziunea locală are loc pe suprafața produsului sub formă de gropi, care încep să acționeze ca un concentrator de tensiuni, valoarea maximă a tensiunii va fi la fundul gropilor, care are o potențial mai negativ decât pereții, în urma căruia distrugerea metalului va continua mai adânc, iar ulcerul se va transforma într-o fisură. Arborele de transmisie sunt supuse acestui tip de coroziune. Arcuri de automobile, frânghii, role refrigerate ale laminoarelor etc.

8. Coroziunea prin frecare- distrugerea metalului, cauzată de acţiunea concomitentă a unui mediu coroziv şi a frecării. Când două suprafețe vibrează una față de cealaltă într-un mediu coroziv, are loc coroziune prin abraziune sau coroziune prin frecare. Eliminați posibila coroziune prin frecare sau vibrație alegerea corecta material structural, reducerea coeficientului de frecare, aplicarea de acoperiri etc.

9. Coroziunea gazelor- aceasta este coroziunea chimică a metalelor într-un mediu gazos la un conținut minim de umiditate (de obicei nu mai mult de 0,1%) sau la temperaturi ridicate. În industria chimică și petrochimică, acest tip de coroziune este comun. De exemplu, în producerea acidului sulfuric în stadiul de oxidare a dioxidului de sulf, în sinteza amoniacului, în producerea acidului azotic și a acidului clorhidric, în procesele de sinteză a alcoolilor organici, cracarea uleiului etc.

10. Coroziunea atmosferică- aceasta este coroziunea metalelor într-o atmosferă de aer sau orice gaz umed.

11. Coroziunea subterană- aceasta este coroziunea metalelor din sol și sol.

12. Coroziunea de contact- acesta este un tip de coroziune cauzată de contactul metalelor cu potențiale staționare diferite într-un electrolit dat.

interacțiune fizico-chimică sau chimică între un metal (aliaj) și un mediu, conducând la o deteriorare a proprietăților funcționale ale metalului (aliajului), ale mediului sau ale sistemului tehnic care le include.

Cuvântul coroziune provine din latinescul „corrodo” „a roade” (latina târzie „corrosio” înseamnă „coroziune”).

Coroziunea este cauzată de reacția chimică a unui metal cu substanțele din mediu care apar la interfața dintre metal și mediu. Cel mai adesea, aceasta este oxidarea unui metal, de exemplu, cu oxigenul atmosferic sau acizii conținuti în soluții cu care metalul intră în contact. Metalele situate în seria de tensiune (seria de activitate) la stânga hidrogenului, inclusiv fierul, sunt deosebit de susceptibile la acest lucru.

Ca urmare a coroziunii, fierul rugineste. Acest proces este foarte complex și include mai multe etape. Poate fi descris prin ecuația generală:

Fe + 6 H 2 O (umiditate) + 3 O 2 (aer) = 4 Fe (OH) ) 3

hidroxid de fier (

III ) este foarte instabilă, pierde rapid apă și se transformă în oxid de fier ( III ). Acest compus nu protejează suprafața fierului de oxidarea ulterioară. Drept urmare, obiectul de fier poate fi complet distrus.

Multe metale, inclusiv cele destul de active (de exemplu, aluminiul), în timpul coroziunii sunt acoperite cu o peliculă densă de oxid bine lipită cu metale, care nu permite agenților oxidanți să pătrundă în straturi mai adânci și, prin urmare, protejează metalul de coroziune. Când această peliculă este îndepărtată, metalul începe să interacționeze cu umiditatea și oxigenul din aer.

În condiții normale, aluminiul este rezistent la aer și apă, chiar și la fierbere, dar dacă se aplică mercur pe suprafața aluminiului, amalgamul rezultat distruge pelicula de oxid îl împinge de la suprafață, iar metalul se transformă rapid în fulgi albi de metahidroxid de aluminiu. :

4Al + 2H 2 O + 3O 2 \u003d 4AlO (OH)Aluminiul amalgamat reacţionează cu apa pentru a elibera hidrogen: Al + 4 H 2 O \u003d 2 AlO (OH) + 3 H 2

Unele metale destul de puțin active sunt, de asemenea, supuse coroziunii. În aer umed, suprafața de cupru devine acoperită cu o acoperire verzuie (patină) ca urmare a formării unui amestec de săruri bazice.

Uneori, în timpul coroziunii metalelor, nu are loc oxidarea, ci reducerea unor elemente conținute în aliaje. De exemplu, la presiuni și temperaturi ridicate, carburile conținute în oțeluri sunt reduse cu hidrogen.

Distrugerea metalelor în prezența hidrogenului a fost descoperită la mijlocul secolului al XIX-lea. Inginerul francez Saint Clair Deville a studiat cauzele rupturilor neașteptate ale țevilor de arme. În timpul analizei lor chimice, el a găsit hidrogen în metal. Deville a decis că saturația cu hidrogen a cauzat scăderea bruscă a rezistenței oțelului.

Hidrogenul a dat multe probleme proiectanților de echipamente pentru unul dintre cele mai importante procese chimice industriale - sinteza amoniacului. Primele dispozitive pentru această sinteză au servit doar zeci de ore și apoi s-au împrăștiat în părți mici. Doar adăugarea de titan, vanadiu sau molibden în oțel a ajutat la rezolvarea acestei probleme.

Coroziunea metalelor poate include și dizolvarea lor în metale lichide topite (sodiu, plumb, bismut), care sunt utilizate, în special, ca agenți de răcire în reactoarele nucleare.

Din punct de vedere al stoichiometriei, reacțiile care descriu coroziunea metalelor sunt destul de simple, dar din punct de vedere al mecanismului sunt procese complexe eterogene. Mecanismul de coroziune este determinat în primul rând de tipul de mediu agresiv.

Când un material metalic intră în contact cu un gaz reactiv, pe suprafața sa apare o peliculă de produse de reacție. Previne contactul suplimentar cu metalul și gazul. Dacă prin acest film are loc contradifuzia reactanților, atunci reacția continuă. Procesul este facilitat la temperaturi ridicate. În timpul coroziunii, pelicula produsului se îngroașă continuu, iar metalul este distrus. Pierderi mari din cauza coroziunii gazelor sunt suferite de metalurgie și alte industrii în care se utilizează temperaturi ridicate.

Cea mai comună coroziune în mediile electrolitice. În unele procese tehnologice metalele sunt în contact cu electroliții topiți. Cu toate acestea, coroziunea apare cel mai adesea în soluțiile de electroliți. Metalul nu trebuie să fie complet scufundat în lichid. Soluțiile de electroliți pot fi sub formă de peliculă subțire pe suprafața metalului. Ele impregnează adesea mediul care înconjoară metalul (sol, beton etc.).

În timpul construcției podului de metrou și a stației Leninskiye Gory din Moscova, un numar mare de clorură de sodiu pentru a preveni înghețarea betonului care nu s-a întărit încă. Stația a fost construită în cât mai repede posibil(în doar 15 luni) și deschis pe 12 ianuarie 1959. Cu toate acestea, prezența clorurii de sodiu în beton a făcut ca armătura de oțel să se defecteze. 60% din structurile din beton armat au fost supuse coroziunii, astfel că stația a fost închisă pentru reconstrucție , care durează aproape 10 ani. Abia pe 14 ianuarie 2002 a avut loc redeschiderea podului de metrou și a stației, care au primit denumirea de „Dealurile Vrăbiilor”.

Utilizarea sărurilor (de obicei clorură de sodiu sau de calciu) pentru a îndepărta zăpada și gheața de pe drumuri și trotuare duce, de asemenea, la degradarea accelerată a metalelor. suferi foarte mult vehiculeși comunicațiile subterane. Se estimează că numai în SUA, utilizarea sărurilor pentru controlul zăpezii și gheții are ca rezultat pierderi de aproximativ 2 miliarde de dolari pe an din cauza coroziunii motorului și 0,5 miliarde de dolari în reparații suplimentare la drumuri, autostrăzi subterane și poduri.

În mediile electrolitice, coroziunea este cauzată nu numai de acțiunea oxigenului, apei sau acizilor asupra metalelor, ci și de procese electrochimice. Deja la începutul secolului al XIX-lea. coroziunea electrochimică a fost studiată de oamenii de știință englezi Humphrey Davy și Michael Faraday. Prima teorie a coroziunii electrochimice a fost prezentată în 1830 de omul de știință elvețian De la Rive. Ea a explicat apariția coroziunii în punctul de contact dintre două metale diferite.

Coroziunea electrochimică duce la distrugerea rapidă a metalelor mai active, care în diferite mecanisme și dispozitive vin în contact cu metale mai puțin active situate în dreapta în seria electrochimică de tensiuni. Utilizarea pieselor din cupru sau alama din fier sau structuri din aluminiu, care funcționează în apa de mare, îmbunătățește semnificativ coroziunea. Sunt cunoscute cazuri de distrugere și inundare a navelor, a căror placare cu fier a fost fixată cu nituri de cupru.

Separat, aluminiul și titanul sunt rezistente la apa de mare, dar dacă intră în contact în același produs, de exemplu, într-o cutie de cameră subacvatică, aluminiul se strică foarte repede și cutia se scurge.

Procesele electrochimice pot avea loc și într-un metal omogen. Se activează dacă există diferențe în compoziția granulului de metal în volum și la limită, solicitări mecanice neomogene, microimpurități etc. Mulți dintre compatrioții noștri, inclusiv Vladimir Alexandrovich Kistyakovsky (18651952) și Alexander Naumovich Frumkin (18951976), au participat la dezvoltarea teoriei generale a coroziunii electrochimice a materialelor metalice.

Unul dintre motivele apariției coroziunii electrochimice este curenții paraziți, care apar din cauza scurgerii unei părți din curentul din circuitele electrice în sol sau soluții apoase, unde cad pe constructii metalice. În locurile în care curentul iese din aceste structuri, dizolvarea metalului începe din nou în sol sau apă. Astfel de zone de distrugere a metalelor sub acțiunea curenților vagabonzi sunt observate mai ales în zonele de transport electric la sol (linii de tramvai, transport feroviar asupra energiei electrice). Acești curenți pot atinge câțiva amperi, ceea ce duce la daune mari de coroziune. De exemplu, trecerea unui curent de 1 A timp de un an va determina dizolvarea a 9,1 kg de fier, 10,7 kg de zinc, 33,4 kg de plumb.

Coroziunea poate apărea și sub influența radiațiilor, precum și a produselor reziduale ale bacteriilor și ale altor organisme. Fenomenul de biocoroziune este asociat cu dezvoltarea bacteriilor pe suprafața structurilor metalice. Murdărirea părții subacvatice a navelor cu organisme marine mici afectează și procesele de coroziune.

Odată cu expunerea simultană a metalului la mediul extern și solicitări mecanice, toate procesele de coroziune sunt activate, deoarece stabilitatea termică a metalului scade, peliculele de oxid de pe suprafața metalului se sparg, iar procesele electrochimice se intensifică în locurile în care apar fisuri și neomogenități.

Coroziunea duce la pierderi uriașe iremediabile de metale; aproximativ 10% din fierul produs este complet distrus în fiecare an. Potrivit Institutului de Chimie Fizică al Academiei Ruse de Științe, fiecare al șaselea furnal din Rusia funcționează în zadar, tot metalul topit se transformă în rugină. Distrugerea structurilor metalice, a vehiculelor agricole și de transport, a echipamentelor industriale provoacă opriri, accidente și deteriorarea calității produselor. Luarea în considerare a posibilei coroziuni duce la creșterea costurilor cu metalul la fabricarea aparatelor de înaltă presiune, cazanelor cu abur, recipientelor metalice pentru substanțe toxice și radioactive etc. Aceasta crește pierderile totale de coroziune. Trebuie cheltuiți mulți bani pentru protecția anticorozivă. Raportul dintre pierderile directe, pierderile indirecte și costurile de protecție împotriva coroziunii este estimat ca (34):1:1. În țările industrializate, daunele cauzate de coroziune ajung la 4% din venitul național. În țara noastră, se ridică la miliarde de ruble pe an.

Problemele de coroziune sunt agravate constant din cauza creșterii continue a producției de metale și a înăspririi condițiilor de funcționare a acestora. Mediul în care sunt folosite structurile metalice devine din ce în ce mai agresiv, inclusiv din cauza poluării acestuia. Produse metalice utilizate în lucrări de inginerie în condiții de temperaturi și presiuni din ce în ce mai ridicate, fluxuri puternice de gaze și lichide. Prin urmare, problemele de protecție a materialelor metalice împotriva coroziunii devin din ce în ce mai relevante. Este imposibil să previi complet coroziunea metalelor, așa că singura modalitate de a o combate este să găsești modalități de a o încetini.

Problema protejării metalelor împotriva coroziunii a apărut aproape de la începutul utilizării lor. Oamenii au încercat să protejeze metalele de acțiunea atmosferică cu ajutorul grăsimilor, uleiurilor și, ulterior, acoperirea cu alte metale și, mai ales, cu cositor cu punct de topire scăzut. În scrierile istoricului grec antic Herodot (secolul al V-lea î.Hr.) și ale anticului om de știință roman Pliniu cel Bătrân (secolul I î.Hr.), există deja referiri la utilizarea staniului pentru a proteja fierul de rugină. În prezent, lupta împotriva coroziunii se desfășoară în mai multe direcții simultan, încercând să schimbe mediul în care funcționează un produs metalic, să afecteze rezistența la coroziune a materialului în sine și să prevină contactul dintre metal și substanțele agresive ale acestuia. Mediul extern.

Coroziunea poate fi prevenită complet numai într-un mediu inert, de exemplu, într-o atmosferă de argon; cu toate acestea, este imposibil să se creeze un astfel de mediu în funcționarea structurilor și mecanismelor în marea majoritate a cazurilor. În practică, pentru a reduce activitatea corozivă a mediului, ei încearcă să îndepărteze componentele cele mai reactive din acesta, de exemplu, reduc aciditatea soluțiilor apoase și a solurilor cu care metalele pot intra în contact. Una dintre metodele de combatere a coroziunii fierului și aliajelor sale, cuprului, alamei, zincului și plumbului este îndepărtarea oxigenului și a dioxidului de carbon din soluțiile apoase. În industria energetică și în unele ramuri ale tehnologiei, apa este, de asemenea, eliberată de cloruri, care stimulează coroziunea locală. Pentru a reduce aciditatea solului, se efectuează văr.

Agresivitatea atmosferei depinde foarte mult de umiditate. Pentru orice metal există o umiditate relativă critică, sub care nu suferă coroziune atmosferică. Pentru fier, cupru, nichel, zinc, este de 5070%. Uneori, pentru conservarea produselor cu valoare istorică, temperatura acestora este menținută artificial peste punctul de rouă. În spații închise (de exemplu, cutii de ambalare) umiditatea este redusă folosind silicagel sau alți adsorbanți. Agresivitatea atmosferei industriale este determinată în principal de produsele arderii combustibilului ( cm. POLUAREA MEDIULUI). Pierderile de coroziune sunt reduse prin prevenirea ploilor acide și eliminarea emisiilor de gaze nocive.

Distrugerea metalelor în medii apoase poate fi încetinită cu ajutorul inhibitorilor de coroziune, care se adaugă în cantități mici (de obicei mai puțin de 1%) la soluțiile apoase. Ele contribuie la pasivarea suprafeței metalice, adică la formarea unui film subțire și dens de oxizi sau alți compuși slab solubili, care împiedică distrugerea substanței de bază. În acest scop se folosesc unele săruri de sodiu (carbonat, silicat, borat) și alți compuși. Dacă lamele de ras sunt scufundate într-o soluție de cromat de potasiu, acestea durează mult mai mult. Deseori sunt folosiți inhibitori organici, care sunt mai eficienți decât cei anorganici.

O modalitate de a proteja împotriva coroziunii se bazează pe dezvoltarea de noi materiale cu rezistență mai mare la coroziune. Se caută în mod constant înlocuitori pentru metalele corozive. Materialele plastice, ceramica, sticla, cauciucul, azbestul și betonul sunt mai rezistente la influențele mediului, dar sunt inferioare în multe alte proprietăți metalelor, care încă servesc ca principale materiale structurale.

Metalele nobile sunt practic rezistente la coroziune, dar sunt prea scumpe pentru utilizare pe scară largă, deci sunt utilizate numai în părțile cele mai critice, de exemplu, pentru fabricarea contactelor electrice necorozive. Nichelul, aluminiul, cuprul, titanul și aliajele pe bază de acestea au o rezistență ridicată la coroziune. Producția lor crește destul de rapid, totuși, chiar și acum cel mai accesibil și utilizat metal rămâne fierul care ruginește rapid. Aliajul este adesea folosit pentru a conferi rezistență la coroziune aliajelor pe bază de fier. Așa se obține oțelul inoxidabil care, pe lângă fier, conține crom și nichel. Cel mai comun oțel inoxidabil al timpului nostru este 188 (18% crom și 8% nichel) apărut în 1923. Este destul de rezistent la umiditate și oxigen. Primele tone de oțel inoxidabil din țara noastră au fost topite în 1924 la Zlatoust. Acum au fost dezvoltate multe tipuri de astfel de oțeluri, care, pe lângă crom și nichel, conțin mangan, molibden, wolfram și alte elemente chimice. Aliarea la suprafață a aliajelor de fier ieftine cu zinc, aluminiu și crom este adesea folosită.

Pentru a rezista la coroziunea atmosferică, straturile subțiri sunt aplicate produselor din oțel din alte metale care sunt mai rezistente la umiditate și oxigenul atmosferic. Acoperirile cu crom și nichel sunt adesea folosite. Deoarece cromarea conțin adesea crăpături, acestea sunt de obicei aplicate peste plăci de nichel mai puțin decorative. Pentru a proteja conservele de coroziune în acizii organici conținuti în Produse alimentare, consumă o cantitate semnificativă de cositor. Multă vreme, cadmiul a fost folosit pentru a acoperi ustensilele de bucătărie, dar acum se știe că acest metal este periculos pentru sănătate, iar straturile de cadmiu sunt folosite doar în tehnologie.

Pentru a încetini coroziunea, pe suprafața metalică se aplică lacuri și vopsele, uleiuri minerale și grăsimi. Structurile subterane sunt acoperite cu un strat gros de bitum sau polietilenă. Suprafețe interioare țevi din oțel iar rezervoarele sunt protejate cu acoperiri ieftine de ciment.

Pentru ca vopseaua să fie mai fiabilă, suprafața metalică este curățată temeinic de murdărie și produse de coroziune și supusă unui tratament special. Pentru produsele din oțel se folosesc așa-numitele convertoare de rugină, care conțin acid fosforic (H 3 PO 4) și sărurile acestuia. Ele dizolvă resturile de oxizi și formează o peliculă densă și durabilă de fosfați, care este capabilă să protejeze suprafața produsului pentru o perioadă de timp. Apoi metalul este acoperit cu un strat de grund, care ar trebui să se potrivească bine pe suprafață și să aibă proprietăți de protecție (de obicei se folosește plumb roșu sau cromat de zinc). Abia atunci se poate aplica lac sau vopsea.

Una dintre cele mai metode eficiente anticoroziunea este protecție electrochimică. Pentru a proteja platformele de foraj, bazele metalice sudate, conductele subterane, acestea sunt conectate ca catod la o sursă de curent externă. Ca anod se folosesc electrozi inerți auxiliari.

O altă variantă a unei astfel de protecție este utilizată pentru structurile relativ mici din oțel sau obiectele metalice acoperite suplimentar cu izolație (de exemplu, conducte). În acest caz, se folosește un protector - un anod dintr-un metal relativ activ (de obicei magneziu, zinc, aluminiu și aliajele acestora), care este distrus treptat, protejând obiectul principal. Un anod de magneziu protejează până la 8 km de conductă. Protecția benzii de rulare este larg răspândită; de exemplu, în SUA, aproximativ 11,5 mii de tone de aluminiu sunt cheltuite anual pentru producția de protectori.

Protecția unui metal de un alt metal, mai activ, situat la stânga în rândul de tensiune, este eficientă fără a impune o diferență de potențial. Un metal mai activ (de exemplu, zincul pe suprafața fierului) protejează un metal mai puțin activ de distrugere.

Metodele electrochimice de combatere a coroziunii includ protecția împotriva distrugerii structurilor de către curenții vagabonzi. O modalitate de a elimina o astfel de coroziune este conectarea cu un conductor metalic a secțiunii structurii din care curge curentul parazit, cu șina de-a lungul căreia se deplasează tramvaiul sau trenul electric.

Elena Savinkina

LITERATURĂ Fremantle M. Chimia în acțiune. În 2 ore. M., Mir, 1991
Stepin B.D., Alikberova L.Yu. Carte de chimie pentru citit acasă. M., Chimie, 1994

COROZIUNEA METALELOR
distrugerea fizică și chimică spontană și transformarea unui metal util în compuși chimici inutili. Majoritatea componentelor de mediu, fie ele lichide sau gazoase, contribuie la coroziunea metalelor; Influențele naturale constante provoacă ruginirea structurilor de oțel, deteriorarea caroseriei autovehiculelor, formarea de gropi (gropi de gravare) pe acoperirile cromate etc. În aceste exemple, suprafața metalului este vizibil distrusă, dar conceptul de coroziune include cazuri de acțiune distructivă internă, de exemplu, la interfața dintre cristalele metalice. Această așa-numită coroziune structurală (intercristalină) are loc imperceptibil din exterior, dar poate duce la accidente și chiar accidente. Adesea, deteriorarea neașteptată a pieselor metalice este asociată cu tensiuni, în special cele asociate cu oboseala de coroziune a metalului. Coroziunea nu este întotdeauna distructivă. De exemplu, patina verde des întâlnită pe sculpturile din bronz este oxid de cupru, care protejează eficient metalul de sub filmul de oxid de coroziunea atmosferică ulterioară. Aceasta explică starea excelentă a multor monede antice din bronz și cupru. Controlul coroziunii se realizează prin metode de protecție dezvoltate pe baza unor principii științifice binecunoscute, dar rămâne una dintre cele mai grave și complexe probleme ale tehnologiei moderne. BINE. 20% din cantitatea totală de metale se pierde anual din cauza coroziunii, iar sume uriașe de bani sunt cheltuite pentru protecția împotriva coroziunii.
Natura electrochimică a coroziunii. M. Faraday (1830-1840) a stabilit o legătură între reacțiile chimice și curentul electric, care a stat la baza teoriei electrochimice a coroziunii. Cu toate acestea, o înțelegere detaliată a proceselor de coroziune a venit abia la începutul secolului al XX-lea. Electrochimia ca știință a apărut în secolul al XVIII-lea. datorită invenţiei lui A. Volta (1799) a primei celule galvanice (coloană voltaică), cu ajutorul căreia s-a obţinut un curent continuu prin transformarea energiei chimice în energie electrică. O celulă galvanică constă dintr-o singură celulă electrochimică în care două metale diferite (electrozi) sunt parțial scufundate într-o soluție apoasă (electrolit) capabilă să conducă electricitatea. Electrozii din afara electrolitului sunt conectați printr-un conductor electric (sârmă metalică). Un electrod ("anod") se dizolvă (se corodează) în electrolit, formând ioni metalici care intră în soluție, în timp ce ionii de hidrogen se acumulează pe celălalt electrod ("catod"). Fluxul de ioni pozitivi în electrolit este compensat prin trecerea unui curent de electroni (curent electric) de la anod la catod într-un circuit extern.

Ionii metalici, trecând în soluție, reacționează cu componentele soluției, dând produse de coroziune. Aceste produse sunt adesea solubile și nu împiedică coroziunea suplimentară a anodului metalic. Deci, dacă două zone adiacente, de exemplu, pe suprafața oțelului, diferă chiar ușor una de alta în compoziție sau structură, atunci într-un mediu adecvat (de exemplu, umed), se formează o celulă de coroziune în acest loc. O zonă este anodul la cealaltă, iar această zonă se va coroda. Astfel, toate micile neomogenități locale ale metalului formează microcelule anod-catod; din acest motiv, suprafața metalului conține numeroase zone potențial susceptibile la coroziune. Dacă oțelul este scufundat în apă obișnuită sau aproape orice lichid care conține apă, atunci un electrolit adecvat este deja gata. Chiar și într-o atmosferă moderat umedă, condensul de umezeală se va depune pe suprafața metalică, ducând la apariția unei celule electrochimice. După cum sa menționat deja, o celulă electrochimică constă din electrozi scufundați într-un electrolit (adică două semicelule). Potențialul (forța electromotoare, EMF) al unei celule electrochimice este egal cu diferența de potențial dintre electrozii ambelor semicelule. Potențialele electrodului sunt măsurate în raport cu electrodul de referință de hidrogen. Potențialele electrodului măsurate ale metalelor sunt rezumate într-o serie de tensiuni, în care metalele nobile (aur, platină, argint etc.) se află la capătul drept al seriei și au o valoare de potențial pozitivă. Metalele obișnuite, de bază (magneziu, aluminiu etc.) au potențiale puternic negative și sunt situate mai aproape de începutul rândului din stânga hidrogenului. Poziția metalului în seria tensiunilor indică rezistența acestuia la coroziune, care crește de la începutul seriei până la sfârșitul acesteia, adică. de la stanga la dreapta.
Vezi și ELECTROCHIMIE; ELECTROLIȚI.
Polarizare. Mișcarea ionilor pozitivi (hidrogen) din electrolit către catod cu descărcare ulterioară duce la formarea hidrogenului molecular pe catod, care modifică potențialul acestui electrod: se stabilește potențialul opus (staționar), ceea ce reduce totalitatea celulei. Voltaj. Curentul din celulă scade foarte repede la valori extrem de mici; în acest caz se spune că celula este „polarizată”. Această condiție sugerează o reducere sau chiar încetarea coroziunii. Cu toate acestea, interacțiunea oxigenului dizolvat în electrolit cu hidrogenul poate anula acest efect, astfel încât oxigenul este numit „depolarizant”. Efectul polarizării se manifestă uneori ca o reducere a vitezei de coroziune în apa stagnată din cauza lipsei de oxigen, deși astfel de cazuri nu sunt tipice, deoarece efectele convecției în mediul lichid sunt de obicei suficiente pentru a furniza oxigen dizolvat catodului. suprafaţă. O distribuție neuniformă a depolarizatorului (de obicei oxigen) pe suprafața metalului poate provoca, de asemenea, coroziune, deoarece aceasta formează o celulă de concentrare a oxigenului în care coroziunea are loc în același mod ca în orice celulă electrochimică.
Pasivitatea și alte efecte anodice. Termenul de „pasivitate” (pasivare) a fost folosit inițial în legătură cu rezistența la coroziune a fierului scufundat într-o soluție concentrată de acid azotic. Cu toate acestea, acesta este un fenomen mai general, deoarece anumite condiții multe metale sunt în stare pasivă. Fenomenul de pasivitate a fost explicat în 1836 de către Faraday, care a arătat că este cauzat de o peliculă de oxid extrem de subțire formată ca urmare a reacțiilor chimice de pe suprafața metalului. Un astfel de film poate fi restaurat (schimbat chimic), iar metalul devine activ din nou la contactul cu un metal care are un potențial mai negativ, de exemplu, fierul în vecinătatea zincului. În acest caz, se formează un cuplu galvanic, în care metalul pasiv este catodul. Hidrogenul eliberat pe catod îi restabilește pelicula protectoare de oxid. Filmele de oxid de pe aluminiu îl protejează de coroziune și, prin urmare, aluminiul anodizat rezultat în urma procesului de oxidare anodică este folosit atât în ​​scopuri decorative, cât și în viața de zi cu zi. Într-un sens chimic larg, toate procesele anodice care au loc pe metal sunt oxidative, dar termenul „oxidare anodică” implică formarea țintită a unei cantități semnificative de oxid solid. Pe aluminiu se formează un film de o anumită grosime, care este anodul din celulă, al cărui electrolit este acid sulfuric sau fosforic. Multe brevete descriu diferite modificări ale acestui proces. Suprafața anodizată inițial are o structură poroasă și poate fi vopsită în orice culoare dorită. Introducerea bicromatului de potasiu în electrolit dă o nuanță galben portocaliu strălucitor, în timp ce hexacianoferratul de potasiu (II), permanganatul de plumb și sulfura de cobalt colorează peliculele în albastru, roșu-maro și, respectiv, negru. În multe cazuri, se folosesc coloranți organici solubili în apă, ceea ce conferă un luciu metalic suprafeței vopsite. Stratul rezultat trebuie fixat, pentru care este suficient să tratați suprafața cu apă clocotită, deși se folosesc și soluții de fierbere de acetați de nichel sau cobalt.
Coroziunea structurală (intergranulară). Diverse aliaje, în special aluminiul, își măresc duritatea și rezistența în timpul îmbătrânirii; procesul este accelerat prin supunerea aliajului unui tratament termic. În acest caz, se formează particule submicroscopice, care sunt situate de-a lungul straturilor limită de microcristale (în spațiul intergranular) ale aliajului. În anumite condiții, zona imediat adiacentă limitei devine un anod în raport cu partea interioară a cristalului, iar într-un mediu corosiv, limitele dintre cristalite vor fi supuse predominant coroziunii, fisurile de coroziune pătrunzând adânc în structura metalică. . Această „coroziune structurală” afectează grav proprietățile mecanice. Poate fi prevenit fie cu ajutorul unor moduri de tratament termic selectate corespunzător, fie prin protejarea metalului cu o acoperire rezistentă la coroziune. Placarea este o acoperire la rece a unui metal cu altul: un aliaj de înaltă rezistență este rulat între benzi subțiri de aluminiu pur și compactat. Metalul inclus într-o astfel de compoziție devine rezistent la coroziune, în timp ce acoperirea în sine are un efect redus asupra proprietăților mecanice.
Vezi și ACOPERURI METALICE.
Prevenirea coroziunii.În timpul coroziunii electrochimice, produsele rezultate se dizolvă adesea (trec în soluție) și nu împiedică distrugerea ulterioară a metalului; în unele cazuri, la soluție se poate adăuga un compus chimic (inhibitor), care reacționează cu produșii primari de coroziune pentru a forma compuși insolubili și protectori care se depun pe anod sau catod. De exemplu, fierul se corodează cu ușurință într-o soluție diluată de sare obișnuită (NaCl), cu toate acestea, când se adaugă sulfat de zinc la soluție, la catod se formează hidroxid de zinc puțin solubil, iar când se adaugă fosfat de sodiu, se formează fosfat de fier insolubil. la anod (exemple de inhibitori catodici, respectiv anodici). Astfel de metode de protecție pot fi utilizate numai atunci când structura este scufundată total sau parțial într-un mediu lichid corosiv. Protecția catodică este adesea folosită pentru a reduce viteza de coroziune. În această metodă, sistemului este aplicată o tensiune electrică astfel încât întreaga structură de protejat să fie catod. Acest lucru se realizează prin conectarea structurii la un pol al unui redresor sau al generatorului de curent continuu, în timp ce un anod extern inert chimic, cum ar fi grafitul, este conectat la celălalt pol. De exemplu, în cazul protecției anticorozive a conductelor, un anod insolubil este îngropat în pământ în apropierea acestora. În unele cazuri, în acest scop sunt utilizați anozi de protecție suplimentari, de exemplu, suspendați în interiorul rezervoarelor de stocare a apei, apa din rezervor acționând ca un electrolit. În alte metode protectie catodica este furnizat un curent suficient, care curge dintr-o altă sursă prin structură, care devine complet catod și conține posibili anozi și catozi locali la același potențial. Pentru a face acest lucru, un metal cu un potențial mai negativ este conectat la metalul protejat, care în perechea galvanică formată joacă rolul unui anod de sacrificiu și este distrus mai întâi. Anozii de protecție cu zinc au fost folosiți încă din 1825, când faimosul chimist englez H. Davy a sugerat folosirea lor pentru a proteja placarea cu cupru a corpului navelor din lemn. Anozii pe bază de aliaje de magneziu sunt folosiți pe scară largă pentru a proteja corpurile navelor moderne de coroziune în apa de mare. Anozii de protecție sunt folosiți mai des decât anozii asociați surse externe curent, deoarece nu necesită consum de energie. Vopsirea la suprafață este, de asemenea, utilizată pentru a proteja împotriva coroziunii, mai ales dacă structura nu este complet scufundată în lichid. Acoperirile metalice pot fi aplicate prin pulverizare de metal sau prin galvanizare (ex. cromare, zincare, nichelare).
Tipuri de coroziune specifică. Coroziunea sub tensiune este distrugerea metalului sub influența acțiunii combinate a sarcinii statice și a coroziunii. Mecanismul principal este formarea inițială a gropilor și fisurilor de coroziune, urmată de defecțiuni structurale cauzate de concentrațiile de tensiuni în aceste fisuri. Detaliile mecanismului de coroziune sunt complexe și nu sunt întotdeauna înțelese și pot fi legate de tensiunile reziduale. metale pure, precum și alama nu sunt predispuse la coroziune prin stres. In cazul aliajelor apar fisuri in spatiul intergranular, care este un anod in raport cu regiunile interne ale boabelor; aceasta crește probabilitatea acțiunii coroziunii de-a lungul limitelor intergranulare și facilitează procesul ulterior de fisurare de-a lungul acestora. Oboseala de coroziune este, de asemenea, o consecință a acțiunii combinate a solicitărilor mecanice și a coroziunii. Cu toate acestea, sarcinile ciclice sunt mai periculoase decât cele statice. Fisurarea prin oboseala apare adesea in absenta coroziunii, dar efectul distructiv al fisurilor de coroziune care creeaza concentratii de tensiuni este evident. Este probabil ca toate așa-numitele mecanisme de oboseală să implice coroziune, deoarece coroziunea de suprafață nu poate fi exclusă complet. Coroziunea metalelor lichide este o formă specială de coroziune care nu implică un mecanism electrochimic. Metalele lichide au mare importanțăîn sistemele de răcire, în special, reactoare nucleare. Potasiul lichid și sodiul și aliajele acestora, precum și plumbul lichid, bismutul și aliajele plumb-bismut sunt utilizate ca agenți de răcire. Majoritatea metalelor și aliajelor structurale, atunci când sunt în contact cu un astfel de mediu lichid, sunt supuse distrugerii într-un grad sau altul, iar mecanismul de coroziune în fiecare caz poate fi diferit. În primul rând, materialul recipientului sau țevilor din sistemul de transfer de căldură se poate dizolva într-o mică măsură în metalul lichid și, deoarece solubilitatea se schimbă de obicei cu temperatura, metalul dizolvat poate precipita din soluție în partea răcită a sistemului, înfundând astfel canalele și supapele. În al doilea rând, penetrarea intergranulară a metalului lichid este posibilă dacă există reacția sa selectivă cu aditivii de aliere ai materialului structural. Aici, ca și în cazul coroziunii intergranulare electrochimice, proprietățile mecanice se deteriorează fără manifestări vizibile și fără modificarea masei structurii; cu toate acestea, astfel de cazuri de impact distructiv sunt rare. În al treilea rând, metalele lichide și solide pot interacționa cu formarea unui aliaj de suprafață, care în unele cazuri servește ca o barieră de difuzie în raport cu expunerea ulterioară. Coroziunea erozivă (impact, coroziune prin cavitație) se referă la acțiunea mecanică a metalului lichid care curge într-un regim turbulent. În cazuri extreme, acest lucru duce la cavitație și distrugerea prin eroziune a structurii.
Vezi și CAVITAȚIE. Efectele corozive ale radiațiilor sunt studiate intens în legătură cu dezvoltarea energiei nucleare, dar există puține informații despre această problemă în presa deschisă. Termenul comun „daune prin radiații” se referă la toate modificările naturii mecanice, fizice sau chimice a materialelor solide care sunt cauzate de expunerea la radiații de următoarele tipuri: radiații ionizante (raze X sau g), particule încărcate cu lumină (electroni) , particule grele încărcate (particule a) și particule grele neîncărcate (neutroni). Se știe că bombardarea metalului cu particule grele de înaltă energie duce la apariția unor perturbări la nivel atomic, care, în circumstanțe adecvate, pot fi locurile reacțiilor electrochimice. Cu toate acestea, o schimbare mai importantă are loc nu în metal în sine, ci în mediul său. Astfel de efecte indirecte apar ca urmare a acțiunii radiațiilor ionizante (de exemplu, razele G), care nu modifică proprietățile metalului, dar în soluții apoase provoacă formarea de radicali liberi foarte reactivi și peroxid de hidrogen și astfel de compușii contribuie la creșterea vitezei de coroziune. În plus, un inhibitor de coroziune, cum ar fi dicromatul de sodiu, își va reveni și își va pierde eficacitatea. Sub acțiunea radiațiilor ionizante, peliculele de oxid sunt, de asemenea, ionizate și își pierd proprietățile de protecție împotriva coroziunii. Toate caracteristicile de mai sus depind în mare măsură de condițiile specifice asociate cu coroziunea.
Oxidarea metalelor. Majoritatea metalelor reacţionează cu oxigenul atmosferic pentru a forma oxizi metalici stabili. Viteza cu care are loc oxidarea este foarte dependentă de temperatură, iar la temperaturi normale se formează doar o peliculă subțire de oxid pe suprafața metalului (pe cupru, de exemplu, acest lucru este vizibil prin întunecarea suprafeței). La temperaturi mai ridicate, procesul de oxidare decurge mai rapid. Metalele nobile sunt o excepție de la această regulă, deoarece au o afinitate scăzută pentru oxigen. Se presupune că aurul nu se oxidează deloc atunci când este încălzit în aer sau în oxigen, iar oxidarea slabă a platinei la temperaturi de până la 450 ° C se oprește atunci când este încălzit la temperaturi mai ridicate. Metalele structurale obișnuite, pe de altă parte, se oxidează pentru a forma patru tipuri de compuși oxizi: volatili, denși, protectori sau neporoși. Un număr mic de metale refractare, precum wolfram și molibden, devin fragile la temperaturi ridicate și formează oxizi volatili, astfel încât nu se formează un strat protector de oxid, iar la temperaturi ridicate metalele trebuie protejate de o atmosferă inertă (gaze inerte). Metalele ultraușoare formează, de regulă, oxizi prea denși, care sunt porosi și nu protejează metalele de oxidarea ulterioară. Din acest motiv, magneziul se oxidează foarte ușor. Pe multe metale se formează straturi de oxid de protecție, dar de obicei au o capacitate de protecție moderată. O peliculă de oxid pe aluminiu, de exemplu, acoperă complet metalul, dar fisurile se dezvoltă sub solicitări de compresiune, aparent din cauza schimbărilor de temperatură și umiditate. Efectul protector al straturilor de oxid este relativ limitat temperaturi scăzute. Multe „metale grele” (de exemplu, cupru, fier, nichel) formează oxizi neporoși care, deși nu crapă, nu protejează întotdeauna metalul de bază. Teoretic, acești oxizi sunt de mare interes și sunt în curs de studiu. Conțin mai puțin decât o cantitate stoechiometrică de metal; atomii de metal lipsă formează găuri în rețeaua de oxid. Ca urmare, atomii pot difuza prin rețea, iar grosimea stratului de oxid crește constant.
Utilizarea aliajelor. Deoarece toate metalele structurale cunoscute sunt predispuse la oxidare, elementele structurale care sunt la temperaturi ridicate într-un mediu oxidant ar trebui să fie fabricate din aliaje care conțin un metal rezistent la oxidare ca element de aliere. Cromul îndeplinește aceste cerințe - un metal destul de ieftin (utilizat sub formă de ferocrom), care este prezent în aproape toate aliajele la temperatură înaltă care îndeplinesc cerințele de rezistență la oxidare. Prin urmare, toate oțelurile inoxidabile aliate cu crom au o rezistență bună la oxidare și sunt aplicare largăîn gospodărie și industrie. Un aliaj de nicrom, care este folosit în mod obișnuit ca sârmă pentru bobinele cuptorului electric, conține 80% nichel și 20% crom și este destul de rezistent la oxidare la temperaturi de până la 1000 ° C. Proprietățile mecanice nu sunt mai puțin importante decât rezistența la oxidare și adesea rezultă că anumite elemente de aliaj (cum ar fi cromul) conferă aliajului atât rezistență la temperatură ridicată, cât și rezistență la oxidare, astfel încât problema oxidării la temperatură înaltă nu a introdus dificultăți serioase până la utilizarea (la motoarele cu turbină cu gaz) a combustibilului. ulei care conține vanadiu sau sodiu. Acești contaminanți, împreună cu sulful din combustibil, produc produse de ardere extrem de corozive. Încercările de a rezolva această problemă au culminat cu dezvoltarea de aditivi care, atunci când sunt arse, formează compuși volatili inofensivi cu vanadiu și sodiu. Coroziunea prin frecare nu include coroziunea electrochimică sau oxidarea directă în faza gazoasă, ci este în principal un efect mecanic. Aceasta este deteriorarea suprafețelor metalice articulate ca urmare a abraziunii la deplasările relative multiple ale acestora; observat sub formă de zgârieturi, ulcere, scoici; este însoțită de blocare și reduce rezistența la oboseală la coroziune, ca zgârieturile rezultate servesc drept puncte de plecare pentru dezvoltarea oboselii de coroziune. Exemple tipice sunt deteriorarea canelurilor palelor turbinei din cauza vibrațiilor, abraziunii rotoarelor compresorului, uzurii dinților angrenajului, conexiuni filetate etc. La deplasări mici repetate, filmele de oxid de protecție sunt distruse, frecate în pulbere, iar viteza de coroziune crește. Coroziunea prin frecare a oțelului este ușor de identificat prin prezența particulelor de oxid roșu-maro. Lupta împotriva coroziunii prin frecare se realizează prin îmbunătățirea designului, folosind acoperiri de protecție, garnituri elastomerice și lubrifianți.
Vezi si
Marea Enciclopedie Sovietică

Coroziunea metalelor- - distrugerea metalelor datorita interactiunii lor chimice sau electrochimice cu un mediu corosiv. 1. Pentru procesul de coroziune, ar trebui utilizat termenul „proces coroziv”, iar pentru rezultatul procesului - „coroziv ... ... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție

coroziunea metalelor- Distrugerea metalelor din cauza interacțiunii lor chimice sau electrochimice cu un mediu coroziv. Aplicație 1. Pentru procesul de coroziune, trebuie utilizat termenul „proces coroziv”, iar pentru rezultatul procesului ... ... Manualul Traducătorului Tehnic

Distrugerea suprafeței metalelor sub acțiunea substanțelor chimice. sau electrochimie. factori: expunerea la gaze (oxigen, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat etc.), săruri solubile (dintre care clorurile sunt cele mai periculoase), acizi minerali și organici... Dicționar tehnic feroviar

COROZIUNEA METALELOR- distrugerea spontană a metalelor cauzată de substanțe chimice. și electrochimie. procesele de pe suprafața lor atunci când interacționează cu mediul extern, în urma cărora aspectul suprafeței se schimbă mai întâi, apoi se pierde plasticitatea, mecanică ... Marea Enciclopedie Politehnică

Coroziunea metalelor- 1. Coroziunea metalelor Distrugerea metalelor din cauza interacțiunii lor chimice sau electrochimice cu un mediu coroziv 1. Pentru procesul de coroziune trebuie folosit termenul „proces coroziv”, iar pentru rezultatul procesului „coroziv... ... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

- (din latină târziu corrosio corrosive), fizică. chimic. interacțiunea metalelor. material și mediu, ceea ce duce la o deteriorare a performanței operaționale. St. în material, mediu sau tehnologie. sistemele din care fac parte. În centrul lui K. m este chimic. raportul dintre material și ...... Enciclopedia chimică

coroziunea metalelor- metalų korozija statusas T sritis chemija apibrėžtis Metalų, jų lydinių ir metalinių gaminių irimas dėl aplinkos poveikio. atitikmenys: engl. coroziunea metalelor; coroziunea metalelor; coroziunea metalică rus. coroziunea metalelor... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Coroziunea metalelor- Coroziune: interacțiune fizico-chimică dintre un metal și mediul său, care modifică proprietățile metalului și duce adesea la deteriorare caracteristici functionale metal, mediu sau sistem tehnic inclusiv acestea...