Атмосферна корозія

зміст:

Види атмосферної корозії

Фактори атмосферної корозії

Особливості протікання атмосферної корозії металів

Рівняння атмосферної корозії

Захист металів і сплавів (стали) від атмосферної корозії

атмосферна корозія - корозійне руйнування конструкцій, обладнання, споруд, експлуатованих в приземної частини атмосфери. атмосферна корозія носить менш руйнівний характер, ніж ґрунтова і морська.

Швидкість атмосферної корозії залежить від деяких факторів: природи металу, навколишнього його атмосфери, вологості повітря.

Види атмосферної корозії

Атмосферну корозію за ступенем зволоженості поверхні прийнято розділяти на суху, вологу і мокру. Волога і мокра протікають по електрохімічного механізму, а суха - хімічним.

Суха атмосферна корозія спостерігається при відсутності на поверхні металу плівки вологи. Якщо відносна вологість повітря становить 60% і менше - протікає суха атмосферна корозія. Механізм корозійного руйнування - хімічний. На поверхні утворюються захисні оксидні плівки, які гальмують процес корозії.

Спочатку процес протікає швидко (освіта тонкої окисної плівки), потім - сильно сповільнюється і встановлюється постійна, дуже маленька швидкість корозії. Таке явище обумовлено невисокою температурою навколишнього середовища. На металі майже відразу (може пару годин) утворюється тонка окісна плівка, яка призводить до потускнению поверхні. Товщина окисної плівки на поверхні нержавіючої сталі може становити 10 - 20 , залозі - 30 - 40 . Гранична товщина шару вологи при протіканні сухий атмосферної корозії може становити 100 . Якщо в атмосфері присутні домішки агресивних газів (наприклад, сірчані гази) - швидкість корозії значно зростає.

Волога атмосферна корозія спостерігається при наявності на поверхні найтоншої плівки вологи. Товщина такої плівки становить від 100 до 1 мкм. Відносна вологість повітря, при якій починається утворення вологої плівки, становить близько 60 - 70%. Значення, при якому починається конденсація на поверхні вологи, називається критичною вологістю. Критична вологість залежить від забруднення повітря і стану металу. Конденсація вологи при цьому відбувається по капілярному, хімічним або адсорбционному механізму.

Капілярна конденсація вологи. Спостерігається в щілинах, зазорах, тріщинах на поверхні металу, порах в плівці продуктів корозії, під забрудненнями і т.п.

Адсорбційна конденсація вологи. Виникає в результаті прояви на поверхні металу адсорбційних сил.

Хімічна конденсація вологи проявляється у взаємодії продуктів корозії з атмосферною вологою. При цьому утворюється іржа, яка і утримує цю вологу.




Мокра атмосферна корозія протікає при відносній вологості повітря близько 100%, коли на поверхні волога збирається у вигляді добре видних крапель, або при прямому впливі на конструкцію дощу, туману. Мокра атмосферна корозія також спостерігається на конструкціях, які обливаються водою або повністю занурюються. При мокрій корозії плівка вологи в товщину складає більше 1 мм.

Фактори атмосферної корозії

Вологість повітря при атмосферної корозії

Наявність на поверхні металоконструкції вологи посилює атмосферну корозію. Волога найчастіше надходить в якості атмосферних опадів (дощ, туман). З підвищення температури значення відносної вологості зменшується.

Існує критичне значення атмосферної вологості. Для кожного сплаву або металу це своє певне число. Для нікелю, цинку, сталі, міді значення критичної вологості становить близько 50 - 70%. Якщо відносна вологість повітря укладається в рамки вищеназваних - то корозійне руйнування перерахованих металів незначно. Якщо ж вище - починається посилене руйнування. При сильно забрудненій атмосфері (наприклад, технологічне середовище) поняття критичної вологості не завжди застосовується і грає важливу роль, тому що корозійний процес значно посилюється за рахунок шкідливих домішок в атмосфері.

Домішки в атмосфері (гази)

Забруднення атмосфери газами різко збільшує швидкість корозії.

Дуже агресивним середовищем є технологічна, поблизу великих промислових підприємств, які щохвилини викидають в повітря шкідливі домішки. присутність SO2, SO3, HCl, H2S, Cl2, NH3 та інших з`єднань значно збільшує швидкість атмосферної корозії.

Цікаве і найсильніше впливає SO2 (Диоксид сірки). Мала його концентрація (15 - 35 мкг / м3) Дуже сильно збільшує швидкість корозії (десятки і сотні разів). У великих же концентраціях швидкість атмосферної корозії збільшується не так сильно (всього в 5 - 7 разів). Цей компонент утворюється при згорянні вугілля, газоліну, нафти.

Гази, потрапляючи на плівку вологи на поверхні металоконструкції, збільшують електропровідність цієї плівки. SO2 і Cl2 впливають як катодні деполяризатори, SO3 і HCl збільшують поглинальну здатність продуктів корозії, NH3 діє як комплексоутворювач, SO2 і HCl - депассіватори.

Дуже сильно збільшує швидкість корозії зміст в атмосфері сірчаної кислоти. Особливо це відноситься до нестійким в ній металів - залізо, нікель, цинк, кадмій. Мідь в таких випадках біліше стійка, тому що на її поверхні утворюється захисна плівка з її основного сульфату зеленого кольору (патина).

Тверді частинки в атмосфері

З атмосфери на поверхню потрапляють тверді активні або пасивні частинки. Вони можуть діяти як депассіватори, комплексообразователи, збільшувати електропровідність плівки вологи і поглощательную здатність (гігроскопічність) продуктів корозії, полегшувати капілярну конденсацію вологи (такий інертний матеріал як пісок). В атмосфері зустрічаються такі тверді частинки, як Na2SO4, NaCl, (NH4)2SO4, частинки вугілля, різні сполуки вуглецю, оксиди металів та інші. Ці речовини у вигляді твердих частинок або пилу контактують з вологою поверхнею металоконструкції, утворюють гальванічні елементи, інтенсифікуючи процес корозії. Тому незапиленний повітря набагато менш активний, ніж забруднена різними частинками атмосфера.

Катодні включення в атмосфері

Включення міді, паладію, платини, а також деяких інших металів кілька підвищують опірність залізовуглецевих сплавів корозійного руйнування. Мідь, яка може входити до складу таких сплавів уповільнює корозію, тому що сприяє пасивування поверхні заліза. При атмосферної корозії паладій впливає аналогічно навіть при дуже маленьких його добавках в сплав.

Відео: покривних і пакувальних матеріалів для захисту від атмосферної і гальванічної корозії

географічний чинник

У різних географічних місцевостях вологість, забруднення атмосфери, температура розрізняються. Найбільший вплив на атмосферну корозію надає вологість повітря. Встановлено, що в регіонах з постійно підвищеною вологістю корозійні процеси протікають інтенсивніше. Основний вплив надає не кількість дощових днів, а час перебування на поверхні металу плівки вологи.

У пустелях, де вологість повітря дуже маленька, на поверхні сталевих виробів оксидна плівка з`являється через досить великий проміжок часу, вироби довго залишаються блискучими.

Температура навколишнього середовища

З підвищенням температури навколишнього середовища процес атмосферної корозії сповільнюється. Волога, що покриває поверхню металовироби, випаровується, зменшується абсолютна вологість повітря. Зі зниженням температури все відбувається навпаки. Підвищується відносна вологість середовища, що сприяє конденсації вологи. Швидкість атмосферної корозії збільшується.

Особливості протікання атмосферної корозії металів

Поверхня металу покрита тонкою плівкою електроліту. В якості електроліту може виступати як сама волога, так і продукти корозії, що ввібрали вологу.

Особливістю атмосферної корозії є можливість вільного підходу кисню до кородуючої поверхні. Це обумовлено малою товщиною плівки і за рахунок конвекції перемішування електроліту. Саме тому навіть в підкислених електролітах атмосферна корозія протікає з кисневою деполяризацією.

Також через тонкого шару вологи на поверхні корродирующего металу анодний процес йде з утрудненням, а протікання катодного, навпаки, полегшується.



При роботі гальванопар невелика товщина плівки вологи теж грає свою роль - збільшується омічний опір електроліту.

Атмосферна корозія сплавів, в основу яких входить залізо (наприклад, сталь), протікає з анодно-такодно-омічним контролем. Але в залежності від деяких умов (товщина, електропровідність плівки вологи, її склад, природа металу) анодно-такодно-омічний контроль може переходити в переважно анодний, переважно катодний або омічний.

Рівняння атмосферної корозії:

Анод: іони металу переходять в розчин:

Мe мen + + ne

Катод: проходить реакція відновлення:

O2 + 2H2O + 4e 4OH- (Лужні, нейтральні середовища)

O2 + 4H+ + 4e 2H2O (подкисленная середа)

Багато в чому стійкість металів і сплавів, в умовах атмосферної корозії, залежить від природи металу і стану його поверхні.

Захист металів і сплавів (стали) від атмосферної корозії

Для захисту від атмосферної корозії застосовують безліч різних методів.

Нанесення металевих або неметалевих покриттів. Неметалевими захисними покриттями можуть виступати різні мастила, пасти, лакофарбові матеріали. Часто до їх складу додатково вводять інгібітори, пігменти, пассивирующие поверхню (наприклад, цинк-хроматних пігмент для сталі). Іноді поверхню перетворюють в важкорозчинний оксид або фосфат, що володіє захисними властивостями. Металевими покриттями служать цинкові, нікелеві, багатошарові.

Зниження відносної вологості повітря. Дуже ефективний спосіб захисту металу від корозії. Видалення вологи здійснюють підігрівом приміщення (опалення) або осушенням повітря. Дуже часто досить підтримувати вологість атмосфери до 50%. Якщо повітря містить піль, інші домішки, то 50% вологість дуже велика.

При осушенні повітря або підвищенні температури ускладнюється конденсація вологи на металі, що призводить до значного зменшення швидкості корозії.

Застосування контактних і летючих (Парофазная) інгібіторів. Контактні сповільнювачі корозії наносяться на поверхню виробу у вигляді водних розчинів. Прикладом контактного інгібітора атмосферної корозії може служити NaNO2.

Відео: оцинкування металевих деталей зануренням

Летючі інгібітори володіють високою пружністю парів, застосовуються при тривалому зберіганні сталевих або інших металевих виробів, транспортуванні. Летючими інгібіторами корозії заповнюють герметичне простір (захист внутрішньої частини труби, на кінцях якої стоять спеціальні заглушки) або ними просочують обгорткові матеріали (папір). Летючими інгібіторами можуть просочуватися спеціальні гранули, якими заповнюють обсяг упаковки захищається вироби. Приклади летючих інгібіторів: карбонати, нітрити, бензоати моноетаноламіна і дициклогексиламін.

Легування металів. Додавання в сталь невеликої кількості нікелю, хрому, алюмінію, титану (переводять поверхню стали в пасивний стан), міді (катодний добавка), фосфору гальмують анодний реакцію.




Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Увага, тільки СЬОГОДНІ!