Любой, кто работает с металлическими изделиями, должен обращать внимание на многие вещи, например, коррозия является одной из наиболее важных причин из них из-за возможного повреждения. Если знать, что такое коррозия и как она развивается, можно принять превентивные меры, чтобы избежать опасности.
Что это такое? Оптические признаки.
Коррозия – это химическая реакция, которая повреждает определенные типы сплавов, особенно те, которые состоят из железа и стали. Она может быть особенно опасна для конструкций, так как со временем ослабляет свойства и может привести к серьезным повреждениям. Чтобы этого не случилось, надо разбираться в типах коррозионного разрушения, их причинах и уметь предупредить, либо устранить первичные признаки.
Не стоит путать понятия «ржавчина» и «коррозия», потому что первая является только видимым следствием второй. Если металл поврежден, химический процесс, вызывающий ржавчину на поверхности, – это лишь косметический эффект, настоящая опасность кроется во внутренних слоях.
Изменение цвета может, но не должно быть признаком коррозии, в случае меди изменение цвета и матовое покрытие также являются признаком пассивации. Однако с черными металлами ситуация яснее: красновато-коричневые пятна облегчают выявление коррозии, но немедленно необходимы контрмеры, поскольку можно ожидать быстрого прогресса, особенно в отношении черных металлов.
Как происходит? Причины.
Каждое вещество состоит из атомов, мы это знаем, и металлы в том числе. Мы можем представить себе модель атома: электроны, которые образуют оболочку, в виде крошечных сфер, которые вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца, хотя и со скоростью света. «Плюс» и «минус» заряженные частицы поддерживают баланс друг друга, поэтому электроны остаются в оболочке. В металле электронный газ является отрицательно заряженным «связующим», который удерживает вместе положительные атомные ядра. Если связующий или баланс сердцевин связующего нарушается, металлический композит ослабляется. Именно так начинается коррозионный процесс.
Виды
DIN EN ISO 8044 называет 36 видов коррозии. Это слишком сложно, и, чтобы упростить задачу, мы подразделим их на две категории ниже:
- Классическая (в основном кислородная или водородная, которая проявляется в виде поверхностной ржавчины, впадины, трещины или точечной коррозии) более известна и более распространена;
- Трещинная, которая встречается реже, но коварна по-своему.
Оба вида начинаются в тайне, на атомном уровне, но идут по-разному. Например, в основе классической коррозии лежит химический элемент. Известно, что вода или, по крайней мере, влага должна быть вовлечена в случае коррозии или образования ржавчины. Это также тот случай, когда соединение разных «благородных» металлов может быть критическим. Это уже определяет условия классической коррозии: необходима влага и комбинация атомов «более благородного – менее благородного» металлов.
Основываясь на трех основных факторах развития коррозии (вода, воздух, свет), можно выделить другие типы:
- Химическая. Это газообразные или жидкие реакции, которые происходят в окружающей среде;
- Атмосферная. Агрессивность, создаваемая окружающей средой на определенных металлических конструкциях;
- Электрохимическая. Состоит из электрического тока, объединяя железо с другими материалами, которые вызывают окисление;
- Водная. Вызвана компонентами, содержащимися в воде, а также высокой концентрацией растворимых солей и органических веществ.
А далее, давайте рассмотрим некоторые подвиды коррозионных процессов.
Обобщенная коррозия
Процесс ее происходит равномерно по всей поверхности металла. Вызывает опасность, будучи наиболее разрушительной. Положительным моментом является то, что ее легко предотвратить. Например, в строительстве нельзя использовать черный металл, который не легирован другим, нержавеющим.
Локальная коррозия
Ее сложнее обнаружить, поэтому она представляет больший риск, чем обобщенная. Появляется в определенных точках, в зависимости от условий окружающей среды и собственной геометрии изделия. Далее ее подтипы:
- Гальваническая происходит, когда существует соединение между различными металлами, физическими или электрическими. Материал с наименьшим электрохимическим потенциалом – тот, который подвергается коррозии. Чем больше площадь контакта между анодом и катодом, тем больше частная коррозия детали;
- Точечная также может встречаться в пассивированных материалах. Накапливаются окислители и увеличивается рН среды, ухудшается пассивирующая способность, вызывая коррозионный процесс в локализованных зонах;
- Кавитационная происходит в системах транспортировки жидкости, построенных из пассивированных материалов. Изменения давления в системе приводят к вытеканию пузырьков воздуха, которые падают на материал. Таким образом, пассивированный слой разрушается, вызывая аналогичное, хотя и большее, повреждение, чем точечная коррозия;
- Микробиологическая или бактериальная;
- Кислородная и водородная. Хорошо известно, что кислотная среда или прямое воздействие кислот значительно ускоряет коррозионное разрушение железа. Во-первых, кислота увеличивает электропроводность и, следовательно, влияние электролита, а во-вторых, обеспечивает поглощение электронов, испускаемых анодом. Если в химическом элементе мало или нет кислорода, образуется водород (следовательно, коррозия водорода), что означает, что кислота также может оказывать коррозионное воздействие, когда воздуха нет. Поэтому защита от щелочной коррозии имеет смысл в этих условиях, например в воде и грунте.
Группы по степени разрушения
В зависимости от степени поражения, выделяют коррозию:
- Сплошную равномерную или неравномерную;
- Пятнами, причем такую коррозию, как и первые две, легче всего выявить и «вылечить»;
- Язвенную и точечную, которые проникают глубоко в определенных местах. Особенно опасны для деталей механизмов, подверженным временным нагрузкам;
- Расслаивающая, которая вызывает «вспучивание», особенно часто встречается в алюминиевых сплавах;
- Внутренняя, проходящая по границам между зернами металла или по телу зерна. Самая опасная, поскольку ее сложно выявить и устранить.
Как защитить металл от коррозии
Без сомнения, лучший способ избежать этого разрушительного процесса – выбрать металлы, неопасные для коррозии, такие как нержавеющая сталь, алюминий, титан, кобальт, никель, благородные металлы (золото, серебро, платина), тугоплавкие металлы (ниобий, молибден, тантал, вольфрам и рений) и суперсплавы. Но иногда невозможно выбрать какой-либо из этих вариантов из-за условий среды, необходимых размеров и затрат. В этой ситуации необходимо применение других методов. Это наиболее распространенные:
- Ингибиторы;
- Органические покрытия;
- Металлические покрытия;
- Неметаллические покрытия;
- Катодная защита;
- Анодная защита.
Основным методом защиты от коррозии является анодирование металла или антикоррозионная краска. Состав покрытия характеризуется высокой прочностью и защитной способностью. В дополнение к этим двум факторам, следующие аспекты также должны быть приняты во внимание:
- Тип краски;
- Состояние металлической поверхности;
- Поверхностная экспозиция;
- Обслуживание самой системы (транспортировка жидкостей пищевого назначения, химических реагентов и т.д.).
Чтобы выбрать антикоррозийную систему, важно знать условия, которым она будет подвергаться, чтобы установить эффект коррозионной активности среды, на которую она будет воздействовать, например, влажность, температура, воздействие радиации, воздействие химических веществ и т.д.
