Коррозия. Классификация коррозионных процессов по характеру разрушений, по виду агрессивной среды, по механизму протекания

Коррозия.  Классификация коррозионных процессов по характеру разрушений, по виду агрессивной среды, по механизму протекания. Скорость равномерной коррозии.

Коррозия – это разрушение конструкций и изделий из металлических материалов (металлов и сплавов), происходящее вследствие их физико-химического взаимодействия с окружающей средой, которую называют коррозионной, а образовавшиеся химические соединения – продуктами коррозии. Коррозия сопровождается выделением энергии и рассеиванием продуктов коррозии в окружающей среде. Процесс коррозии железа и его сплавов называют ржавлением.

Коррозионные среды бывают жидкими и газообразными, токопроводящими и неэлектролитами, естественными и искусственно созданными. К газообразным относятся природная атмосфера и газы, образующиеся при сгорании топлива или выделяющиеся в различных химических производствах. Жидкие – это жидкости-электролиты (водные растворы солей, кислот, щелочей. Морская вода) и жидкости-неэлетролиты (сернистая нефть, бензин, керосин). Естественными. Кроме атмосферы, являются вода и почва, искусственными – многие химические вещества.

По характеру разрушения поверхности различают коррозию:

- сплошную (общую), при которой поражается вся поверхность изделия. Она бывает равномерной и неравномерной;

-локальную (местную), при которой поражаются лишь отдельные участки поверхности. Она проявляется в виде пятен, язв и питтинга (точечного разрушения на большую глубину). Перечисленные коррозионные разрушения являются макроскопическими дефектами.

К микроскопическим дефектам относятся разрушения, происходящие при коррозии:

-селективной (избирательной), т.е. в случае преимущественного разрушения одного или нескольких компонентов сплавов, например обесцинкование латуни;

-межкристаллитной (интеркристаллитной), т.е. при разрушении по границам кристаллитов (или зерен), приводящем к ослаблению связи между ними, например окисление чугунов при переменном нагреве и охлаждении. Кристаллитами (или зернами) называют кристаллы поликристаллического тела, имеющие неправильную форму в отличие от правильно ограненных кристаллов;

Рекомендуемые материалы

-транскристаллитной, т.е. при разрушении, возникающем под действием механических напряжений и сопровождающемся появлением глубоких транскристаллитных трещин.

По механизму протекания коррозию подразделяют на химическую и электрохимическую.  Причина коррозии металлов и сплавов состоит в их термодинамической неустойчивости, поэтому коррозионные процессы протекают самопроизвольно и сопровождаются убылью энергии Гиббса. Химическая  и электрохимическая коррозия относится к гетерогенным окислительно-восстановительным процессам, протекающим на поверхности металлов и сплавов (на границе раздела фаз материал - коррозионная среда.  При этом разрушаемый материал являющийся восстановителем, непосредственно взаимодействует  с окислителем коррозионной среды.

Изменение температуры может ускорять или замедлять процесс электрохимической коррозии. Это связано с ее различным влиянием на скорость любой стадии сопряженных реакций.

По влиянию кислотности раствора (рН среды) на процесс электрохимической коррозии все металлы подразделяют на пять групп, каждая из которых имеет свой вид зависимости:

-металлы с высокой коррозионной стойкостью в кислых, нейтральных и щелочных растворах, такие как Аg, Аи, Рt и др. скорость их коррозии не зависит от рН раствора;

- металлы, устойчивые в кислотных растворах, но нестойкие в щелочных – Мо, Та, W и др;

-металлы малостойкие в кислотных растворах, но устойчивые в щелочных – Ni, Сd,

Бесплатная лекция: "30 Информационные технологии решения задач векторной оптимизации" также доступна.

- металлы, устойчивые в растворах близких к нейтральным, но разрушающиеся в щелочных и кислотных из-за амфотерности – Zn, Аl, Sn, Pb;

- металлы малостойкие в кислотных растворах, в интервале значений рН 4…8,5 имеют постоянную скорость коррозии, которая при рН>10 резко уменьшается следствие образования на их поверхности малорастворимых гидроксидов – Fе, Мg, Сu, Мn.

Влияние давления на скорость электрохимической коррозии связано, главным образом с изменением растворимости газа, участвующего в катодном процессе.

Скорость движения электролита в большей степени влияет на коррозию, протекающую с кислородной деполяризацией, чем на коррозию с водородной деполяризацией.

Влияние состава (вида, числа, концентрации компонентов) электролитной среды также имеет сложный характер. С возрастанием концентрации раствора скорость коррозии начале увеличивается, а затем падает. Такая зависимость типична для коррозии металлов в нейтральных растворах солей (Nа₂ SО₄, NаСl, КСl), протекающей с кислородной деполяризацией.

Электрохимическая коррозия значительно ускоряется в присутствии небольшого количества веществ, называемых в соответствии с характером их действия активаторами (ускорителями или стимуляторами). К их числу галогенид –ионы  Сl^-, Вr^-, I^-, которые адсорбируясь на поверхности защитной пленки, вытесняют из нее кислород. При этом образуются растворимые галогениды металлов, которые, облегчая доступ коррозионной среды, способствуют началу и дальнейшему усилению коррозии. Особенно велико влияние хлорид-ионов на растворение  таких металлов, кА железо, никель, алюминий.