Коррозия
Все мы в собственной жизни временами сталкиваемся с разными видами коррозий. Бывают коррозии металла, бетона и неких видов пластмасс. Что бы научиться верно биться с коррозией сначало нужно осознать, что все-таки такое коррозия.
Коррозия – это разрушение жестких тел, вызванное хим и химическими процессами, развивающимися на коже при его содействии с наружной средой. Даже само слово коррозия вышло от позднелатинского corrosio – разъедание. Особый вред приносит коррозия металлов. Всераспространенный и более знакомый всем нам вид коррозии – ржавление железа. Термин «коррозия» применим к металлам, бетону, неким пластмассам и другим материалам. Не считая коррозии, железные (а именно, строй) конструкции подвергаются действию эрозии – разрушению поверхности материала под воздействием механического воздействия. Эрозию провоцируют дождики, ветры, песочная пыль и остальные природные причины. Потому арки мостов, строй фермы и другие сооружения нужно защищать комплексно. Таким макаром, коррозия – это физико-химическое взаимодействие металла со средой, ведущее к разрушению металла. В итоге коррозии металлы перебегают в устойчивые соединения – оксиды либо соли, в виде которых они находятся в природе. Коррозия съедает до 10 процентов производимого в стране металла. Тяжело учитывать более высочайшие косвенные утраты от простоев и понижения производительности оборудования, подвергшегося коррозии, от нарушения обычного хода технологических процессов, от аварий, обусловленных понижением прочности железных конструкций и т.п.
Почему коррозия называется коррозией?
Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» – «грызу». Некие источники ссылаются на позднелатинское «corrosio» – «разъедание». Не следует путать понятия «коррозия» и «ржавчина». Если коррозия – это процесс, то ржавчина один из его результатов. Это слово применимо только к железу, входящему в состав стали и чугуна. В предстоящем под термином «коррозия» мы будем иметь в виду коррозию металлов. Согласно интернациональному эталону ISO 8044 под коррозией понимают физико-химическое либо хим взаимодействие меж металлом (сплавом) и средой, приводящее к ухудшению многофункциональных параметров металла (сплава), среды либо включающей их технической системы. РЖАВЧИНА – это слой отчасти гидратированных оксидов железа, образующийся на поверхности железа и неких его сплавов в итоге коррозии. Коррозионному разрушению подвержены также бетон, строительный камень, дерево, другие материалы; коррозия полимеров именуется деструкцией.
Среда, в какой металл подвергается коррозии (корродирует) именуется коррозионной либо брутальной средой. В случае с металлами, говоря об их коррозии, имеют ввиду ненужный процесс взаимодействия металла со средой.
Физико-химическая суть конфигураций, которые претерпевает металл при коррозии, является окисление металла. Хоть какой коррозионный процесс является многостадийным:
- Нужен подвод коррозионной среды либо отдельных ее компонент к поверхности металла.
- Взаимодействие среды с металлом.
- Полный либо частичный отвод товаров от поверхности металла (в объем воды, если среда водянистая).
Понятно, что большая часть металлов (не считая Ag, Pt ,Cu, Au) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и др., именуемые обычно рудами металлов. Ионное состояние более прибыльно, оно характеризуется наименьшей внутренней энергией. Это приметно при получении металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том, что свободный металл обладает более высочайшей энергией, чем железное соединение. Это приводит к тому, что металл, находящийся в контакте с коррозионно-активной средой стремится перейти в энергетически прибыльное состояние с наименьшим припасом энергии. Другими словами можно сказать, что первопричиной коррозии является термодинамическая неустойчивость системы, состоящей из металла и компонент окружающей (коррозионной) среды. Мерой термодинамической неустойчивости является свободная энергия, освобождаемая при содействии металла с этими компонентами. Но свободная энергия сама по для себя ещё не определяет скорость коррозионного процесса, т. е. величину, более важную для оценки коррозионной стойкости металла. В ряде всевозможных случаев адсорбционные либо фазовые слои (плёнки), возникающие на поверхности металла в итоге начавшегося коррозионного процесса образуют так плотный и непроницаемый барьер, что коррозия прекращается либо очень очень тормозится. Потому в критериях эксплуатации металл, владеющий огромным сродством к кислороду, возможно окажется более, а более стойким (так, свободная энергия образования окисла у Cr либо Al выше, чем у Fe, а по стойкости они нередко превосходят Fe).
Классификация коррозионных процессов
По виду (геометрическому характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объёме металла.
Коррозию, захватившая всю поверхность металла, именуется сплошной. Её делят на равномерную и неравномерную, зависимо от того, схожа ли глубина коррозионного разрушения на различных участках. При местной коррозии поражения локальны и оставляют фактически незатронутой значительную (время от времени подавляющую) часть поверхности. Зависимо от степени локализации различают коррозионные пятна, язвы и точки (питтинг). Точечные поражения могут дать начало подповерхностной коррозии, распространяющейся в стороны под очень узким (к примеру, наклёпанным) слоем металла, который потом вздувается пузырями либо шелушится. Более небезопасные виды местной коррозии – межкристаллитная (интеркристаллитная), которая, не разрушая зёрен металла, продвигается вглубь по их наименее стойким границам, и транскристаллитная, рассекающая металл трещинкой прямо через зёрна. Практически не оставляя видимых следов на поверхности, эти поражения могут приводить к полной потере прочности и разрушению детали либо конструкции. Близка к ним по нраву ножевая коррозия, как будто ножиком разрезающая металл вдоль сварного шва при эксплуатации неких сплавов в особо брутальных смесях. Время от времени специально выделяют поверхностную нитевидную коррозию, развивающуюся, к примеру, под неметаллическими покрытиями, и послойную коррозию, идущую в большей степени в направлении пластической деформации. Специфична избирательная коррозия, при которой в сплаве могут избирательно растворяться даже отдельные составляющие твёрдых смесей (к примеру, обесцинкование латуней).
По механизму реакций взаимодействия металла со средой (химическая и электрохимическая коррозия).
Коррозия является хим, если после разрыва железной связи атомы металла конкретно соединяются хим связью с теми атомами либо группами атомов, которые входят в состав окислителей, отнимающих валентные электроны металла. Хим коррозия вероятна в хоть какой коррозионной среде, но в большинстве случаев она наблюдается в тех случаях, когда коррозионная среда не является электролитом (газовая коррозия, коррозия в неэлектропроводных органических жидкостях). Скорость её в большинстве случаев определяется диффузией частиц металла и окислителя через поверхностную плёнку товаров коррозии (высокотемпературное окисление большинства металлов газами), время от времени – растворением либо испарением этой плёнки (высокотемпературное окисление W либо Mo), её растрескиванием (окисление Nb при больших температурах) и время от времени – конвективной доставкой окислителя из наружной среды (при очень малых его концентрациях).
Коррозия является химической, если при выходе из железной решётки образующийся катион вступает в связь не с окислителем, а с другими компонентами коррозионной среды; окислителю же передаются электроны, освобождающиеся при образовании катиона. Таковой процесс вероятен в тех случаях, когда в окружающей среде есть два типа реагентов, из которых одни (сольватирующие либо комплексообразующие) способны соединяться устойчивыми связями с катионом металла без роли его валентных электронов, а другие (окислители) могут присоединять валентные электроны металла, не удерживая около себя катионы. Схожими качествами владеют смеси либо расплавы электролитов, где сольватированные катионы сохраняют значительную подвижность. Таким макаром, при химической коррозии удаление атома из железной решётки (что составляет сущность хоть какого коррозионного процесса) осуществляется в итоге 2-ух независящих, но сопряжённых, связанных меж собой электронным балансом, химических процессов: анодного – переход сольватируемых катионов металла в раствор, и катодного – связывание окислителем освобождающихся электронов. Отсюда следует, что процесс химической коррозии можно замедлить не только лишь путём конкретного торможения анодного процесса, но также воздействуя на скорость катодного. Более всераспространены два катодных процесса: разряд водородных ионов (2е + 2H+ = H2) и восстановление растворённого кислорода (4е + O2 + 4H+ = 2H2O либо 4е + O2 + 2H2O = 4ОН-), которые нередко именуют соответственно водородной и кислородной деполяризацией.
Анодный и катодный процессы с той либо другой вероятностью и в той либо другой последовательности протекают в всех точках железной поверхности, где катионы и электроны могут вести взаимодействие с компонентами коррозионной среды. Если поверхность однородна, то катодные и анодные процессы равновероятны по всей её площади; в таком безупречном случае коррозию именуют гомогенно-электрохимической (отмечая, таким макаром, отсутствие какой-нибудь неоднородности в рассредотачивании вероятности химических процессов в хоть какой точке поверхности, что, естественно, не исключает термодинамической гетерогенности взаимодействующих фаз). В реальности на железных поверхностях есть участки с разными критериями доставки реагирующих компонент, с различным энергетическим состоянием атомов либо с разными примесями. На таких участках может быть более энергичное протекание или анодного, или катодного процессов, и коррозия становится гетерогенно-электрохимической.
По типу коррозионной среды
Некие коррозионные среды и вызываемые ими разрушения настолько свойственны, что по наименованию этих сред классифицируются и протекающие в их коррозионные процессы.
Обычно, изделия из металаа и конструкции подвергаются действию многих видов коррозии – в этих случаях молвят о действии так именуемой смешанной коррозии.
Газовая коррозия – коррозия в газовой среде при больших температурах.
Атмосферная коррозия – коррозия металла в критериях атмосферы при влажности, достаточной для образования на поверхности металла пленки электролита (в особенности в присутствии брутальных газов либо аэрозолей кислот, солей и т.д.). Особенностью атмосферной коррозии является мощная зависимость ее скорости и механизма от толщины слоя воды на поверхности металла либо степени увлажнения образовавшихся товаров коррозии.
Жидкостная коррозия – коррозия в водянистых средах. По условиям воздействия водянистой среды на металл этот тип коррозии также характеризуется как коррозия при полном погружении, при неполном погружении, при переменном погружении, имеющие свои соответствующие особенности.
Подземная коррозия – коррозия металла в грунтах и почвах. Соответствующей особенностью подземной коррозии является огромное различие в скорости доставки кислорода (основной деполяризатор) к поверхности подземных конструкций в различных почвах (в 10-ки тыщ раз).
По характеру дополнительных воздействий
Коррозия под напряжением развивается в зоне деяния растягивающих либо изгибающих механических нагрузок, также остаточных деформаций либо тепловых напряжений и, обычно, ведёт к транскристаллитному коррозионному растрескиванию, которому подвержены, к примеру, железные тросы и пружины в атмосферных критериях, углеродистые и нержавеющие стали в паросиловых установках, прочные титановые сплавы в морской воде и т. д. При знакопеременных нагрузках может проявляться коррозионная вялость, выражающаяся в более либо наименее резком снижении предела вялости металла в присутствии коррозионной среды. Коррозионная эрозия (либо коррозия при трении) представляет собой ускоренный износ металла при одновременном воздействии взаимно усиливающих друг дружку коррозионных и абразивных причин (трение скольжения, поток абразивных частиц и т. п.). Схожая ей кавитационная коррозия появляется при кавитационных режимах обтекания металла брутальной средой, когда непрерывное появление и «захлопывание» маленьких вакуумных пузырьков создаёт поток разрушающих микрогидравлических ударов, воздействующих на поверхность металла. Близкой разновидностью можно считать и фреттинг-коррозию, наблюдаемую в местах контакта плотно сжатых либо катящихся одна по другой деталей, если в итоге вибраций меж их поверхностями появляются микроскопичные смещения сдвига.
Утечка электронного тока через границу металла с брутальной средой вызывает зависимо от нрава и направления утечки дополнительные анодные и катодные реакции, способные прямо либо косвенно вести к ускоренному местному либо общему разрушению металла (коррозия блуждающим током). Схожие разрушения, локализуемые поблизости контакта, может вызвать соприкосновение в электролите 2-ух разнородных металлов, образующих замкнутый гальванический элемент, – контактная коррозия. В узеньких зазорах меж деталями, также под отставшим покрытием либо наростом, куда просачивается электролит, но затруднён доступ кислорода, нужного для пассивации металла, может развиваться щелевая коррозия, при которой растворение металла в главном происходит в щели, а катодные реакции отчасти либо стопроцентно протекают рядом с ней на открытой поверхности.
Принято выделять также биологическую коррозию, идущую под воздействием товаров жизнедеятельности микробов и др. организмов, и радиационную коррозию – при воздействии радиоактивного излучения.
Показатель скорости коррозии
Для установления скорости коррозии металла в данной среде обычно ведут наблюдения за конфигурацией во времени какой-нибудь свойства, беспристрастно отражающей изменение характеристики металла. В большинстве случаев в коррозионной практике употребляют последующие характеристики.
Показатель изменения массы
Показатель конфигурации массы – изменение массы эталона в итоге коррозии, отнесенное к единице поверхности металла S и к единице времени (к примеру, г/м ч).
Зависимо от критерий коррозии различают:
1. отрицательный показатель конфигурации массы
К-m=
где m – убыль массы металла за время коррозии после удаления товаров коррозии.
2. положительный показатель конфигурации массы К+m=
где m – повышение массы металла за время вследствие роста пленки товаров коррозии.
Если состав товаров коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и напротив К-m= К+m (nok A Me / n Me Aok)
где А и М – атомная и молекулярная масса Ме и окислителя соответственно; n и n валентность металла и окислителя в окислительной среде.
Объемный показатель коррозии
К – объем поглощенного либо выделившегося в процессе газа V отнесенный к единице поверхности металла и единице времени (к примеру, см/см ч).
К= об. V / s
объем газа обычно приводят к обычным условиям.
Применительно к химической коррозии когда процесс катодной деполяризации осуществляется за счет разряда ионов водорода, к примеру, по схеме 2Н + 2е = Н, либо ионизация молекул кислорода О + 4е +2НО = 4ОН; вводятся соответственно кислородный (К) и водородный (К ) показатель соответственно.
Водородный показатель коррозии – это объем выделившегося Н в процессе коррозии, отнесенный к Su.
Кислородный показатель коррозии – это объем поглощенного в процессе О, отнесенный к Su.
Показатель сопротивления
Изменение электронного сопротивления эталона металла за определенное время испытаний также может быть применен в качестве показания коррозии (К).
КR = (R/Ro) 100% за время t
где Ro и R – электронное сопротивление эталона соответственно до и после коррозии.
У этого метода есть некий недочет толщина металла во всегда испытаний должна быть схожей и по этой причине в большинстве случаев определяют удельное сопротивление, т.е. изменение электронного сопротивления на единицу площади эталона (см, мм) при длине равной единице. Этот способ имеет ограничения внедрения (для листового металла менее 3мм). Более четкие данные получают для проволочных образцов. Этот способ не подходящ для сварных соединений.
Механический показатель коррозии
Изменение какого-нибудь характеристики металла за время коррозии. Сравнимо нередко пользуются конфигурацией предела прочности. Прочностной показатель при всем этом выражается:
Кo = (в/во) 100% за время t
где в – изменение предела прочности при растяжении после коррозии эталона в течение времени; во – предел прочности до коррозии.
Глубинный показатель коррозии
К – глубина разрушения металла П в единицу времени (к примеру, мм/год).
Глубина коррозионного разрушения П может быть средней либо наибольшей. Глубинный показатель коррозии можно использовать для свойства как равномерной, так и неравномерной коррозии (в том числе и местной) металлов. Он комфортен для сопоставления скорости коррозии металла с разными плотностями. Переход от массового, токового и большого к глубинному вероятен при равномерной коррозии.
10-бальная шкала для оценки общей коррозионной стойкости металлов
| Группа стойкости | Скорость коррозии металла, мм/год | Балл |
| Совсем стойкие | наименее 0,001 | 1 |
| Очень стойкие | 0,001 – 0,005 | 2 |
| 0,005 – 0,01 | 3 | |
| Стойкие | 0,01 – 0,05 | 4 |
| 0,05 – 0,1 | 5 | |
| Пониженно-стойкие | 0,1 – 0,5 | 6 |
| 0,5 – 1,0 | 7 | |
| Малостойкие | 1,0 – 5,0 | 8 |
| 5,0 – 10.0 | 9 | |
| Нестойкие | более 10,0 | 10 |
Лобелия «Император Вильям»
Лобелия «Император Вильям» — однолетнее растение с колоритными маленькими голубыми цветами. Кустики растут до 10-20 см, разрастаются обширно, зацветают с июня до октября. Употребляются в навесных кашпо, для декорации альпийских горок. Для стимуляции цветения принципиально обрезать отцветшие побеги. Растение любит солнечные участки, богатые дерном земли. Посев на рассаду делается с марта по апрель.