АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ ЧТО ТАКОЕ АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ И

АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ

ЧТО ТАКОЕ АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ И ОТ ЧЕГО ОНА ЗАВИСИТ?

Атмосферная коррозия — коррозия металлов в атмосфере воздуха, а также в среде любого влажного газа. Этот самый распространенный вид коррозии техники происходит при воздействии на металлы влажной атмосферы и усиливается при наличии в воздухе агрессивных паров, газов и пыли. Состав атмосферы играет основную роль в ускорении коррозионного процесса. При одной и той же степени увлажнения металла можно наблюдать различные скорости коррозии. Это зависит от вида и концентрации примесей воздуха. Примеси, растворяясь, превращают чистый конденсат в раствор сильных электролитов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОТЕКАНИЕ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ

Для большинства технических конструкционных сплавов наиболее ускоряющими коррозионный процесс являются примеси сернистого газа, сероводорода, хлора. Для медных сплавов, помимо этого, коррозионно-активной является также примесь аммиака. Коррозионную активность атмосферы повышают находящиеся в воздухе различные твердые частицы (соли, уголь, песок и др. ), которые могут повысить электропроводность электролита, обеспечить адсорбцию различных газов и влаги из воздуха, увеличить конденсацию влаги. Наибольшими коррозионными свойствами обладают, присутствующие в атмосфере: двуокись серы (SO 2), сероводород (H 2 S), двуокись азота (NO 2), хлор (Cl 2), хлороводород (HCl) и озон (О 3).

Температура оказывает большое влияние на атмосферную коррозию металлов. При переходе от отрицательных к положительным значениям температуры коррозионная агрессивность повышается вследствие интенсивности протекания электрохимических процессов. В дальнейшем повышение температуры, как правило, тормозит коррозию, так как уменьшает относительную влажность, снижает растворимость газов в воде и способствует высыханию поверхности металла. Вместе с тем комбинированное воздействие повышенной температуры и высокой влажности может резко ускорить коррозионный процесс, который дополняется биокоррозией. Эти условия особенно характерны для тропической атмосферы. На скорость атмосферной коррозии влияет также географический фактор и связанные с ним климатические условия. Удаление от моря, количество солнечных и дождевых дней, изменение температуры и влажности, роза ветров и др. — все это влияет не только на состав коррозионной среды, но и на фактическую продолжительность увлажнения корродирующей поверхности.

Скорость коррозии и вид коррозионного разрушения зависят от природы металла, влажности, загрязненности атмосферы (ГОСТ 16350 -80). В среднем скорость коррозии металлов в атмосфере ниже, чем в почве и морской воде.

ВИДЫ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ Ø Сухая Ø Влажная Ø Мокрая

СУХАЯ АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ Протекает по механизму низкотемпературного окисления, включающему след. стадии: 1)хемосорбция О 2 и Н 2 О на поверхности металла с их диссоциацией; 2)образование зародышей кристаллизации оксидов и гидроксидов металла, тангенциальный рост кристаллов, слияние и образование сплошной, частично гидратированной оксидной пленки. При толщине пленки 2 -5 нм дальнейшее окисление металла в чистой (без примесей) атмосфере прекращается.

В области сухой коррозии реализуется химический механизм процесса и скорость разрушения металлов невелика. Рост оксидной пленки происходит в первые секунды и минуты. После двух-трех часов дальнейшее утолщение пленки прекращается. Предельная толщина пленок на железе — 30 -40 А, на нержавеющих сталях — 10 -20 А.

ВЛАЖНАЯ АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ Влажная атмосферная коррозия развивается при относит. влажности выше критической, т. е. > 70% для чистой атмосферы, когда на поверхности металла возникает тонкая (от 2 -3 до десятков молекулярных слоев) адсорбционная пленка воды, и происходит по электрохимическому механизму. Катодная реакция имеет вид: Ox +p. H 2 O + me Red + n. OHп, m, р-стехиометрич. коэф. электрохим. восстановления, Ох - О 2, О 3, Н 2 О 2 и др. окислители, Red - их восстановленная форма Металл М окисляется по анодной реакции: z- M +A MA+ Zeгде Az- - анион (ОН-, SO 42 -, Cl- и др. ), образующийся при растворении в воде примесей.

ВАЖНО СЛЕДУЮЩЕЕ В чистой атмосфере продукты анодной реакции труднорастворимые гидроксиды, из которых формируется плотная защитная пленка, препятствующая дальнейшему развитию атмосферной коррозии (металл пассивируется). Примеси, способные растворяться в воде, активируют анодную реакциюцию вследствие образования легкорастворимых солей. Поэтому скорость влажной атмосферной коррозии в загрязненной атмосфере в сотни и тысячи раз больше, чем в чистой.

МНОГИЕ МЕТАЛЛЫ ПРИ КОРРОЗИИ, В ТОМ ЧИСЛЕ И АТМОСФЕРНОЙ покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от дальнейшего окисления. Например, алюминий – очень активный металл и теоретически с водой должен был бы взаимодействовать в соответствии с уравнением 2 Al + 3 H 2 О = Al 2 O 3 + 3 H 2 Но образующаяся оксидная пленка препятствует коррозии, но лишь до тех пор, пока она сохраняет свою целостность.

МОКРАЯ АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ наблюдается при возникновении на поверхности металла фазовой (капельно-жидкой) пленки воды в результате выпадения дождя, конденсации атм. влаги (роса) или осаждения тумана и протекает по такому же электрохим. механизму коррозии, как и в объемах электролитов. В начальных стадиях скорость атмосферной коррозии трудно пассивирующихся металлов определяется скоростью катодной р-ции, но по мере накопления продуктов анодного растворения ионизация металла замедляется и скорость атмосферной коррозии уменьшается. Увеличение концентрации примесей в пленке воды стимулирует коррозию.

Для технических целей коррозионную агрессивность атмосферы оценивают по климатическим характеристикам и загрязненности. Основная климатическая характеристика – продолжительность сохранения на металлах адсорбционных ĩa или фазовых ĩф пленок воды. Соотв. различают климат сухой (ĩф =500 ч/год), умеренно влажный (500 < ĩф <2500) и влажный (ĩф >2500) Скорость атмосферной коррозии [г/(м 2*год)] приближенно рассчитывают по ур-нию: где k 0 - скорость коррозии металла в сельской (условно чистой) атмосфере, bi, -ускорение коррозии примесью частиц i-ro сорта, ci-концентрация этой примеси. Реальная скорость атмосферной коррозии низкоуглеродистой стали от 30 (в сухой сельской атмосфере) до 8000 (в морской атмосфере), меди - от 1, 7 до 65, цинка - от 1 до 95 г/(м 2*год).

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ

Как сохранить металлоконструкции, оборудование и сооружения от коррозии, задумывается каждый владелец предприятия. Под влиянием разрушительных атмосферных воздействий и агрессивных сред металлические конструкции постепенно утрачивают первоначальный внешний вид и теряют свои качества. В таких случаях очень остро встает вопрос о защите металла от коррозии. Обеспечение долговечности конструкций - понятие, включающее в себя как технологические, так и конструктивные требования. Защита от коррозии - одна из главных проблем в решении этого вопроса.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБЪЕКТОВ, НУЖДАЮЩИХСЯ В ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ: резервуары стальные и железобетонные; технологические установки и аппараты; насосные и газокомпрессорные станции; несущие металлоконструкции зданий и сооружений; краны балок и мостовые краны; вагоны, платформы, цистерны, автоцистерны; промышленные технологические установки; ограждения мостов и переходов; поверхности автоклавов, сосудов, теплообменников, трубопроводов; сложные поверхности (решетки, сита, пресформы); любые металлические поверхности;

Металлы защищают от атмосферной коррозии с помощью гальванических, металлизаляционных и лакокрасочных покрытий. Широко используют консервацию смазками и полимерными покрытиями, применяют летучие и контактные ингибиторы коррозии. Эффективно легирование стали небольшими количествами меди, никеля, фосфора и хрома.

Важной задачей является поиск оптимальных материалов (ингибиторов) или барьерных покрытий для предотвращения или уменьшения степени коррозионного разрушения металлоконструкций и оборудования. Одним из основных стандартов при выборе антикоррозионного покрытия является стандарт ISO 12944 "Антикоррозионная защита стальных конструкций при помощи систем защитных лакокрасочных покрытий".

Формирующиеся атмосферные патины содержат оксиды и соли. Окись меди - черного цвета, закись - красно-коричневого. Зеленые, синие и голубые цвета и оттенки патине придают различные медные минералы: сульфаты - брошантит, антлерит, средние сульфаты в виде кристаллогидратов с различным количеством кристаллизационной воды, которые являются промежуточными продуктами при образовании зеленой патины; карбонаты меди; малахит и азурит; нитраты; хлориды в виде атакамнта, паратакамита и боталлакита; иногда в патине обнаруживают хлористую медь и кристаллогидрат хлорной меди. Практически все оксиды и соли меди, образующие патину, нерастворимы в воде, негигроскопичны, нейтральны по отношению к металлической меди, за исключением хлористой меди, т. е. патина является естественной защитной и декоративной пленкой»