Коррозия металла — виды, особенности, физические процессы

Определение коррозии

Коррозия — это постепенное разрушение объектов, обычно металлов, вызванное активной электролитической средой и химической реакцией окисления.

Суть процесса коррозии — наличие постоянно протекающей анодной реакции. Это вызвано растворением металла, который генерирует электроны. Часть энергии активации также тратится на другой процесс, называемый катодной реакцией. Эти два процесса уравновешивают произведенные заряды. Области, вызывающие эти процессы, могут быть как близко, так и далеко друг от друга, в зависимости от ситуации.

Электроны, образующиеся в процессе, должны потребляться за счет катодной реакции. Ионы водорода и электроны реагируют с образованием атомарного, а затем газообразного водорода. Однако водород является сильнейшим восстановителем, поэтому дальнейшую коррозию можно предотвратить, создав тонкую пленку газа на поверхности металла. Он служит поляризатором для уменьшения контакта металла с водой и уменьшения коррозии. Следовательно, все, что разрушает барьерную пленку, увеличивает скорость коррозии.

Основными факторами, определяющими интенсивность процесса, являются:

• Скорость;
• Температура;
• Уровень возникающих механических и термических напряжений;
• Характер протекающих химических реакций.

Коррозия препятствует внедрению в производство новых металлических материалов и наносит значительный ущерб экономике.

Что происходит с металлом в процессе коррозии

Поверхность металлических предметов в химически или электрически активной среде постепенно разрушается, окисляясь и теряя металлические частицы. Их замена на более хрупкие оксиды приводит к потере прочности и изменению эксплуатационных характеристик объекта.

Электролиты (конденсат, дождевая вода и снег, морская и речная вода, озерная вода, растворы щелочей и кислот, жидкости с высоким содержанием солей) образуют на поверхности металла так называемые гальванические элементы. В зависимости от химического потенциала контактирующих материалов металл растворяется быстрее или медленнее. Эффект коррозии особенно силен на границе раздела двух металлов, например, когда заклепки устанавливаются на листе или вдоль сварных швов.

При химической коррозии отсутствуют электрические процессы, происходит прямое окисление металла кислородом воздуха (или в жидкой, газообразной среде). Например, шлак образуется при нагревании сплавов черных металлов до высоких температур (например, во время ковки).

На фото слева — часть кованого ножа, еще не декальцинированная, справа — уже отполированная.

Отдельно стоит рассмотреть процесс так называемой точечной коррозии. Этот термин связан с англоязычным понятием pitting, from pit — до покрытия (ям) с ямками, язвами. В процессе такого разрушения сначала на поверхности металла образуются ямки и точечные полости, которые затем прорастают в глубину массива.

Первичные нарушения целостности наблюдаются в тех местах, где есть микроповреждения на поверхности металлической детали: появление зерен, микротрещин, пор и различных включений на поверхности. Чаще всего причиной точечной коррозии являются остатки прокатной окалины, не полностью удаленные обработкой и / или нанесением защитного слоя.

Способы защиты от коррозии и их сравнение

Коррозия ежегодно приносит людям огромные убытки. Поэтому, как только человек начал использовать металлы, он сразу стал искать эффективные способы защиты от коррозии.

В принципе, все применяемые сегодня методы защиты от коррозии можно разделить на 3 типа:

• Конструктивная;
• Пассивный;
• Активный.

Конструктивная

методы — защита корродированных металлов с помощью различных барьеров, защитных панелей, резиновых прокладок, битума или других нетонких покрытий.

Пассивный

методы (барьерные) — грунтовки, краски, лаки и эмали, покрытия, создающие барьер, направленный на изоляцию поверхности металла от взаимодействия с окружающей средой.

Активный

методы — заключаются в увеличении электродного потенциала металла или использовании другого металла, более активного, который принесет в жертву свои электроды, самоуничтожится, тем самым защитив металлическое изделие от ржавчины. Сегодня наиболее удобный и эффективный способ — это использование жертвенного металла, а предпочтительным металлом для этого является цинк.

Плюсы и минусы способов защиты от коррозии

У конструктивной защиты от коррозии очень мало преимуществ. Они сложны в использовании, дороги, занимают много места, а иногда просто невозможно использовать. Например, в качестве защиты от коррозии оборудования, контрафактной продукции, заборов, городской инфраструктуры. Поэтому строительные методы сегодня используются очень редко и только там, где они скрыты — для внутренних металлических конструкций зданий.

Пассивный

у методов защиты от коррозии много преимуществ, но они не лишены недостатков.

Профессионалы:

• Легкость применения
• Низкая цена
• Разнообразие цветов и видов
• Создание преграды между металлической поверхностью и окружающей средой

Недостатки:

• Хрупкость — 1-3 года при благоприятных условиях
• Слабая устойчивость к механическим повреждениям
• Даже при небольшой царапине преграда ломается, на поверхность металла проникают экологические проявления и начинается процесс коррозии

Самый распространенный активный

метод защиты от коррозии — цинкование. Поскольку цинковая защита является наиболее эффективной и долговечной, она защищает металлы от коррозии. Цинк корродирует в 3 раза медленнее, чем большинство металлов, к тому же он намного дешевле, чем, например, платина, которая практически не подвержена коррозии. Вот почему цинк идеален в качестве защитного металла, жертвуя собой, чтобы защитить другие металлы от коррозии.

Профессионалы:

• Долговечность: защищает до 25-50 лет
• Высокая стойкость к механическим повреждениям, агрессивной среде, воде и другим воздействиям
• Даже если целостность слоя нарушена, он продолжает защищать от коррозии
• Позволяет добавлять уровни и увеличивать период защиты во время работы

Недостатки:

• Требует тщательной подготовки поверхности и неукоснительного соблюдения технологического процесса

При соблюдении всех вышеперечисленных условий цинковое покрытие защищает сразу двумя способами: пассивным и активным. То есть он одновременно создает прочный барьер между поверхностью металла и окружающей средой, и, если барьер поврежден, он отдает свои электроны коррозии до тех пор, пока покрытие полностью не истощится.

Только в этом случае полученный состав оцинковывается и может применяться в качестве защитного покрытия на другие металлы различными способами. Существует несколько методов цинкования: горячее цинкование, холодное цинкование, газотермическое, термодиффузионное. Подробнее о различных видах цинкования, их плюсах и минусах вы можете прочитать в статье: Виды цинкования металлов.

Сравнение самых популярных способов защиты от коррозии

Если сравнить самые популярные сегодня методы защиты от коррозии, становится очевидным, что у холодного цинкования больше преимуществ. Холодное цинкование позволит вам сэкономить деньги, увеличить стоимость ваших конструкций и, следовательно, ваш доход, сделать продукцию более привлекательной для ваших клиентов. Холодное цинкование позволит вам гордиться производимой продукцией и не беспокоиться об ее качестве, ведь после нанесения о коррозии можно просто забыть на срок до 25 и более лет.

На нашем сайте вы можете найти цинксодержащие грунтовки для холодного цинкования, способные защитить металл в различных условиях эксплуатации. Среди них Barrier-Primer — это грунтовочная краска, содержащая цинк по металлу (96% цинка), которая гарантирует защиту от коррозии на срок от 10 до 50 лет.

Виды коррозии металлов

Все коррозионные явления можно классифицировать по следующим параметрам:

• По степени однородности. Различают поверхностную коррозию, которая равномерно уменьшает толщину поверхности, и неравномерную коррозию — точечную или точечную коррозию;
• От интенсивности удара по металлу. Например, избирательная коррозия разрушает только некоторые структурные компоненты, в то время как контактная коррозия затрагивает менее устойчивые к коррозии («неблагородные») компоненты пар трения;
• При межкристаллитной коррозии разрушение происходит по краям зерен и распространяется вглубь металла.
• Коррозия трением, когда два тела, соприкасаясь друг с другом, совершают колебательные движения небольшой амплитуды (не более 100 мкм) относительно друг друга).

При одновременном действии растягивающих напряжений и агрессивной среды наблюдается коррозионное растрескивание межкристаллитного или транскристаллического характера, а при приложении знакопеременных напряжений начинается коррозионно-усталостное разрушение. Таким образом, защита металлов от коррозии предполагает одновременное снижение износа деталей.

Кроме того, рассмотрены основные явления, возникающие на поврежденных участках при различных видах коррозии.

Как провести обработку металла своими руками?

Проведение антикоррозионных работ своими силами требует соблюдения определенной последовательности действий:

1. Защищаемую от коррозии поверхность необходимо подготовить. Тщательно очищается от масляных пятен, ржавчины и других загрязнений. Сделать это можно с помощью проволочных щеток или специальных принадлежностей для болгарки.
2. Когда поверхность будет �