Процесс коррозии

Способы защиты металлов от коррозии

Предотвращение начала или активного протекания коррозии – более удачный способ избавиться от проблем с разрушением металлов, чем постоянная замена или восстановление деталей. Поэтому все производители металлических изделий уделяют максимум внимания разработке и совершенствованию способов защиты своей продукции от ржавления.

На данный момент есть четыре основных направления:

• изменение свойств металла введением добавок. По этому принципу изготавливаются нержавеющие стали – добавки хрома (12%) повышают стойкость сплава к коррозии до почти полной невосприимчивости в нормальных бытовых условиях. Изменения температуры и состава окружающей среды снижают стойкость нержавеющей стали к коррозии;

• использование защитных покрытий. Применяются различные (в чистом виде и комбинациях) лако-красочные, эмалевые, полимерные составы. Также – и с большим успехом – используется поверхностное нанесение менее активных химически металлов (оцинковывание, хромирование, никелирование, золочение);
• применение небольших элементов (пластинок, заклепок) из более активных металлов для сохранения основного объема и массы изделия – коррозии в этом случае подвергаются именно добавленные элементы. Отдельно можно выделить создание слабого тока в самом изделии для нейтрализации тока электрохимической коррозии. Применение этого способа ограничено определенными условиями эксплуатации;
• введение ингибиторов – веществ, угнетающих процесс коррозии – в окружающую изделие среду.

Последний метод требует отдельного рассмотрения.

2 Что представляет собой фреттинг-коррозия?

Подобное явление обычно фиксируется при тесном взаимодействии (плотном контакте) пластмассы или резины с металлом либо двух металлов. Разрушение материалов при этом происходит в месте их контакта из-за возникающего в данной области трения, вызываемого влиянием коррозионной среды. На конструкции в этом случае, как правило, действует относительно высокая нагрузка.

Чаще всего, фреттинг-коррозия поражает движущиеся соприкасающиеся стальные или металлические валы, элементы подшипников, разнообразные болтовые, шлицевые, заклепочные и шпоночные соединения, канаты и тросы (то есть те изделия, которые воспринимают определенные колебательные, вибрационные и вращательные напряжения).

Механизм этого процесса следующий:

• на поверхности контактирующих материалов под влиянием коррозионной среды появляются продукты коррозии (оксидная пленка);
• указанная пленка разрушается при трении и остается между контактирующими материалами.

С течением времени процесс разрушения оксидной пленки становится все более интенсивным, что обычно становится причиной образования контактного разрушения металлов. Фреттинг-коррозия протекает с разной скоростью, которая зависит от типа коррозионной среды, структуры материалов и нагрузок, воздействующих на них, температуры среды. Если на контактирующихся поверхностях появляется белая пленка (наблюдается процесс обесцвечивания металла), речь чаще всего идет именно о фреттинг-процессе.

Нивелировать негативные для металлоконструкций последствия, которые вызывает фреттинг-коррозия, можно следующими способами:

• Использование смазочных вязких составов. Эта методика работает, если на изделия не действуют чересчур большие нагрузки. Перед нанесением смазки поверхность металлов насыщается фосфатами (малорастворимыми) марганца, цинка или обычного железа. Данный способ защиты от фреттинг-коррозии считается временным. Он остается эффективным до тех пор, пока из-за скольжения защитный состав полностью не удаляется. Смазки, кстати, не используются для предохранения конструкций из высоколегированных сталей.
• Грамотный выбор материалов для изготовления конструкции. Фреттинг-коррозия образуется крайне редко, если объект сделан из твердых и мягких металлов. Например, стальные поверхности рекомендуется покрывать серебром, кадмием, оловом, свинцом.
• Использование дополнительных покрытий с особыми свойствами, прокладок, кобальтовых сплавов, материалов с малым показателем коэффициента трения.

Иногда фреттинг-коррозия предупреждается посредством создания поверхностей, контактирующих между собой, с минимальной величиной скольжения. Но такая методика применяется очень редко, ввиду объективной сложности ее реализации.

Идеи дизайна интерьера

На сегодняшний день существует множество видов дизайна для стильного оформления кухонь площадью 8 м2, благодаря которым маленькое помещение становится практичным и удобным. Большинство кухонь имеет планировку с балконом, что позволяет значительно расширить площадь и сделать интерьер уютным. Перед тем как рационально применить квадратные метры балкона, его следует хорошо утеплить. После этого балкон может превратиться не только в место для хранения заготовок на зиму, но и стильную обеденную зону, обустроенную бытовой техникой, шкафчиками и гарнитуром.

Не менее интересен интерьер, в котором площадь кухни увеличивают путем обустройства лоджии. Особенно популярны варианты дизайна с холодильником. Его вместе с другой техникой выносят за пределы кухни, а с основного помещения делают столовую

Чтобы придать комнате атмосферу домашнего тепла, рекомендуется уделять особое внимание декору, правильно подбирая текстиль. Красивые прихватки, салфетки, кухонные полотенца, скатерти послужат шикарным дополнением к любому интерьеру

Оживить обстановку в кухне можно и при помощи стильных штор.

Многие владельцы квартир также предпочитают объединять кухни с гостиными, что является современным и удобным вариантом планировки. Но реализовать подобный проект можно только в том случае, когда имеется возможность снести не несущие стены. В результате пространство кухни увеличится и позволит реализовать различные дизайнерские задумки. Хорошо подходит объединенная планировка для семей с детьми, поскольку родители могут одновременно готовить еду и присматривать за непоседами, играющими в гостиной. В таком оформлении нужно использовать много элементов декора и живых цветов.

Интересно выделить зону отдыха можно при помощи барной стойки. Она стильно разделяет помещение, занимает немного места и легко устанавливается в любой зоне комнаты. Чаще всего интерьер с барной стойкой выбирают молодые пары, использующие кухню для легких перекусов и посиделок с гостями. Так как стойка зонирует комнату, то место отдыха можно дополнить диваном и решить проблему со спальным местом, которого часто не хватает в маленьких квартирах. В таких интерьерах приветствуется вертикальное озеленение, которое размещают на одной из свободных стен, превращая перекрытие в настоящий райский уголок.

В независимости от стилистики кухни ее интерьер следует дополнять красивой посудой. На открытых полках рекомендуется размещать бокалы, хрустальные фужеры и чайные сервизы. Оригинально украсит помещение и посуда из глины ручной работы.

О том, как выбрать люстру и светильники для маленькой кухни, смотрите в видео ниже.

Антикоррозионная защита — зачем она нужна

Коррозия представляет собой процесс, сопровождающийся разрушением поверхностных слоев конструкций из стали и чугуна, возникающий в результате электрохимического и химического воздействия. Негативным следствием этого становится серьезная порча металла, его разъедание, что не позволяет использовать его по назначению.

Экспертами было проведено достаточно доказательств тому, что ежегодно порядка 10% от общего объема добычи металла на планете уходит на устранение потерь, связанных с воздействием коррозии, из-за которой происходит расплавление металлов и полная потеря эксплуатационных свойств металлическими изделиями.

При первых признаках воздействия коррозии изделия из чугуна и стали становятся менее герметичными, прочными. В то же время ухудшаются такие качества, как теплопроводность, пластичность, отражательный потенциал и некоторые иные важные характеристики. В дальнейшем конструкции и вовсе нельзя применять по назначению.

Вдобавок к этому именно с коррозией связывают большинство производственных и бытовых аварий, а также и некоторые экологические катастрофы. Трубопроводы, используемые для транспортировки нефти и газа, имеющие значительные участки, покрытые ржавчиной, могут в любой момент лишиться своей герметичности, что может создать угрозу для здоровья людей и природы в результате прорыва подобных магистралей

Это дает понимание того, почему так важно предпринимать меры по защите конструкций из металла от коррозии, прибегая к помощи традиционных и новейших средств и методов

К сожалению, пока не удалось создать такой технологии, которая бы смогла полностью защитить стальные сплавы и металлы от коррозии. При этом имеются возможности для задержания и уменьшения негативных последствий подобных процессов. Эта задача решается посредством использования большого количества антикоррозионных средств и технологий.

Предлагаемые сегодня методы борьбы с коррозией могут быть представлены в виде следующих групп:

• Использование электрохимических методов защиты конструкций;
• Создание защитных покрытий;
• Разработка и производство новейших конструкционных материалов, демонстрирующих высокую стойкость к коррозионным процессам;
• Добавление в коррозионную среду особых соединений, благодаря которым можно замедлить распространение ржавчины;
• Грамотный подход к выбору подходящих деталей и конструкций из металлов для сферы строительства.

Литература

Интервью

• Интервью газете Zarraza № 2, стр. 7

Статьи

.mw-parser-output .ts-comment-commentedText{border-bottom:1px dotted;cursor:help}@media(hover:none){.mw-parser-output .ts-comment-commentedText:not(.rt-commentedText){border-bottom:0;cursor:auto}}Алексеев А. С. Кто есть кто в российской рок-музыке. — М. : АСТ : Астрель : Харвест, 2009. — С. 233—235. — ISBN 978-5-17-048654-0 (АСТ). — ISBN 978-5-271-24160-4 (Астрель). — ISBN 978-985-16-7343-4 (Харвест).

Рецензии

• Рецензия на альбом «Вышибала» в газете Zarraza № 3
• Рецензия на альбом «Садизм» в газете Zarraza № 8

Условия

Коррозия – результат взаимодействия металла с веществами-окислителями, к которым относятся кислород, водород, кислоты, щёлочи. Основной характеристикой коррозии является окислительно-восстановительная реакция. Металл при коррозии окисляется, восстанавливая окислительный компонент среды.

Рис. 1. Коррозия.

Условиями для образования коррозии являются:

• наличие металла – простого или сложного вещества (сплава);
• наличие коррозионной среды – активных веществ, находящихся вокруг металла и воздействующих на его поверхность;
• продолжительный период времени.

Ржавчина – оксид или гидроксид железа (III) – образуется на железосодержащих изделиях и имеет рыжий цвет. Предметы из меди при коррозии приобретают зеленоватый оттенок. Это многослойная патина, верхний слой которой состоит из карбоната меди (II).

Рис. 2. Патина.

Химическая коррозия

Химическая коррозия есть разновидность окислительно-восстановительной реакции, в которой металл выступает в роли восстановителя, а внешняя среда является окислителем, например, кислород, содержащийся в воздухе.

Многие металлы окисляются на воздухе:

4Al+3O2 = 2Al2O3

В результате окисления на поверхности металла образуется оксидная пленка, которая препятствует дальнейшему окислению. Такие пленки хорошо защищают от дальнейшей коррозии на воздухе цветные металлы (цинк, никель, алюминий), но не работают с железом, поскольку оксидная пленка получается пористой, и не защищает железо от дальнейшей реакции.

Химическая коррозия встречается не только при взаимодействии металлов с газами или жидкостями, не проводящими электрический ток. Коррозии подвергаются металлы при воздействии высоких температур в процессе обработки.

Калькулятор сопротивлений резисторов

Виды лесов

Интересное видео

Механизм возникновения

Коррозийные процессы разделяют на различные разновидности в зависимости от механизмов протекания. Этот факт необходимо учитывать при эксплуатации изделий из металла. Выделяют два основных механизма:

1. Химический — возникает в результате контакта, происходящего во время взаимодействия металла со средой. В процессе развития происходят реакции окисления элемента и восстановления одновременно. При этом продукты, который входят в состав реакции, не сепарированы в пространстве.
2. Электрохимического характера — возникает в результате соприкосновения раствора электролита с существующим металлом. В качестве электролита может выступать как конденсат, так и вода от дождя. Таким образом, можно говорить о том, что чем больше содержание солей и кислот в жидкости, тем больше будет и электропроводность, а также и скорость протекания самого процесса. Наиболее уязвимыми перед электрохимическим типом являются конструкции из металла, а именно различные заклёпки, соединения, которые сварены, а также места их повреждений.​ Если конструкционные особенности материала делают его максимально устойчивым к образованию ржавчины, то процесс развития коррозии значительно замедляется. Примером можно назвать оцинковку. Цинк имеет потенциал отрицательный, если сравнивать его, например, с железом, именно по этой причине железный сплав восстанавливается, а цинк продолжает коррозировать. Однако, если на поверхности имеется специальная защитная плёнка, это значительно замедляет скорость развития коррозийных процессов.

Коррозия: виды, способы защиты

Без сомнения, миллиардные ежегодные убытки привели к тому, что люди стали бороться с этим вредным воздействием. Можно с уверенностью говорить о том, что все виды коррозии приводят к потере не самого металла, а ценных металлоконструкций, на строительство которых тратятся огромные деньги. Сложно сказать, возможно ли обеспечить 100-процентную защиту. Тем не менее, при правильной подготовке поверхности, которая заключается в абразивоструйной очистке, можно добиться хороших результатов. От электрохимической коррозии надежно защищает лакокрасочное покрытие при правильном его нанесении. А от разрушения металла под землей надежно защитит специальная обработка поверхности.

Коррозия: способы защиты

Из-за коррозии производители часто терпят огромные убытки, поэтому ведется огромная работа, которая позволит избежать данного процесса. Причем нужно заметить, что чаще всего коррозии поддается не сам металл, а огромные металлоконструкции. На их создание производители тратят огромные деньги. К сожалению, обеспечить защиту на все 100 % практически невозможно. Однако, если правильно защищать поверхность, то есть проводить абразивоструйную очистку, можно отсрочить процесс коррозии на несколько лет. Также с ней борются лакокрасочным покрытием. Оно надежно защищает материал. Если металл находится под землей, то его необходимо обрабатывать специальными материалами. Только так можно добиться максимальной защиты металла от коррозии.

Электрохимическая коррозия

Металлы подвергаются коррозии, находясь в тесном контакте друг с другом в присутствии воды или электролита. Такой вид коррозии называется электрохимической.

Электрохимическая коррозия возможна по причине присутствия в металлах разнообразных примесей, которые на поверхности металла образуют множество микро-гальванических элементов.

Электрохимическая коррозия также является разновидностью окислительно-восстановительных реакций, протекающих в электропроводящих средах. В качестве электролита чаще выступает вода в том или ином виде — растворенный кислород и ионы водорода являются главными «столпами» электрохимической коррозии.

Например, в месте контакта железа с медью начинается процесс электрохимической коррозии, протекающий следующим образом.

Железо, как более активный металл, играет роль анода — железо окисляется при соприкосновении с электролитом (например, водой), оно отдает свои электроны, растворяясь в электролите.

Fe-2e- = Fe2+

Электроны железа, попавшие в электролит, начинают мигрировать в сторону меди, менее активному металлу, чем железо, — таким образом, медь играет роль катода, на котором начинаются процессы восстановления.

В зависимости от кислотности электролита на катоде (меди) восстанавливается либо кислород (коррозия с кислородной деполяризацией), либо ионы водорода (коррозия с водородной деполяризацией):

O2+2H2O+4e- = 4OH- - если среда щелочная
2H++2e- = H2 - если среда кислая

Чаще наблюдается коррозия с кислородной деполяризацией, проявляющаяся образованием ржавчины (результат взаимодействия катионов железа с гидроксид-ионами в среде электролита):

Fe+2+2OH- = Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3

При коррозии с водородной деполяризацией образуются соли, как результат действия катионов железа с анионами.

Почему коррозия называется коррозией?

Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» – «грызу». Некоторые 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 дальнейшем под термином «коррозия» мы будем подразумевать коррозию металлов. Согласно международному стандарту ISO 8044 под коррозией понимают физико-химическое или химическое взаимодействие между металлом (сплавом) и средой, приводящее к ухудшению функциональных свойств металла (сплава), среды или включающей их технической системы. РЖАВЧИНА – это слой частично гидратированных оксидов железа, образующийся на поверхности железа и некоторых его сплавов в результате коррозии. Коррозионному разрушению подвержены также бетон, строительный камень, дерево, другие материалы; коррозия полимеров называется деструкцией.

Среда, в которой металл подвергается коррозии (корродирует) называется коррозионной или агрессивной средой. В случае с металлами, говоря об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействия металла со средой.

Физико-химическая сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии, является окисление металла. Любой коррозионный процесс является многостадийным:

1. Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности металла.
2. Взаимодействие среды с металлом.
3. Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая).

Известно, что большинство металлов (кроме Ag, Pt ,Cu, Au) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и др., называемые обычно рудами металлов. Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется меньшей внутренней энергией. Это заметно при получении металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том, что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение. Это приводит к тому, что металл, находящийся в контакте с коррозионно-активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии. То есть можно сказать, что первопричиной коррозии является термодинамическая неустойчивость системы, состоящей из металла и компонентов окружающей (коррозионной) среды. Мерой термодинамической неустойчивости является свободная энергия, освобождаемая при взаимодействии металла с этими компонентами. Но свободная энергия сама по себе ещё не определяет скорость коррозионного процесса, т. е. величину, наиболее важную для оценки коррозионной стойкости металла. В ряде случаев адсорбционные или фазовые слои (плёнки), возникающие на поверхности металла в результате начавшегося коррозионного процесса образуют настолько плотный и непроницаемый барьер, что коррозия прекращается или очень сильно тормозится. Поэтому в условиях эксплуатации металл, обладающий большим сродством к кислороду, может оказаться не менее, а более стойким (так, свободная энергия образования окисла у Cr или Al выше, чем у Fe, а по стойкости они часто превосходят Fe).

Обзор цен

Типы размеров крепёжных материалов

Существует ряд стандартных размеров саморезов для закрепления кровельных материалов, которых придерживается большинство ведущих производителей:

• стандартной длиной 28 или 35 мм с единым для обоих типов диаметром 4,8 мм. Эти крепежи используются, в основном, для прикрепления листовых кровельных материалов к обрешётке из дерева;
• длиной 20 мм с наружным диаметром шляпки 4,8 мм. Применяются для соединения кровельных листов между собой;
• кровельные крепежи длинами 50 либо 70 мм со стандартным внешним диаметром 4,8 мм. Главным образом необходимы для закрепления доборных деталей.

Нелишним будет знать, что масса тысячи саморезов размерами 28-х4,8 мм равна 5,23 кг.

Коррозия в жидкостях-неэлектролитах

К неэлектропроводным жидким средам (т.е. жидкостям-неэлектролитам) относят такие органические вещества, как:

• бензол;
• хлороформ;
• спирты;
• тетрахлорид углерода;
• фенол;
• нефть;
• бензин;
• керосин и т.д.

Кроме того, к жидкостям-неэлектролитам причисляют небольшое количество неорганических жидкостей, таких как жидкий бром и расплавленная сера.

При этом нужно заметить, что органические растворители сами по себе не вступают в реакцию с металлами, однако, при наличии небольшого объема примесей возникает интенсивный процесс взаимодействия.

Увеличивают скорость коррозии находящиеся в нефти серосодержащие элементы. Также, усиливают коррозийные процессы высокие температуры и присутствие в жидкости кислорода. Влага интенсифицирует развитие коррозии в соответствии с электромеханическим принципом.

Еще один фактор быстрого развития коррозии — жидкий бром. При нормальных температурах он особенно разрушительно воздействует на высокоуглеродистые стали, алюминий и титан. Менее существенно влияние брома на железо и никель. Самую большую устойчивость к жидкому брому показывают свинец, серебро, тантал и платина.

Расплавленная сера вступает в агрессивную реакцию почти со всеми металлами, в первую очередь со свинцом, оловом и медью. На углеродистые марки стали и титан сера влияет меньше и почти совсем разрушает алюминий.

Защитные мероприятия для металлоконструкций, находящихся в неэлектропроводных жидких средах, проводят добавлением устойчивым к конкретной среде металлов (например, сталей с высоким содержанием хрома). Также, применяются особые защитные покрытия (например, в среде, где содержится много серы, используют алюминиевые покрытия).

Как выбрать теплицу для дачи

Критерии

Вам будет интересно:Процессы изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный для идеального газа

В настоящее время в проектировании техники используют несколько показателей скорости коррозии:

• По прямому способу оценки: уменьшение массы металлической детали на единицу поверхности – весовой показатель (измеряется в граммах на 1 м2 за 1 час); глубина повреждений (или проницаемость коррозионного процесса), мм/год; количество выделяющейся газовой фазы продуктов коррозии; продолжительность времени, в течение которого появляется первое коррозионное повреждение; число центров коррозии на единицу площади поверхности, появившихся за определенный срок.
• По косвенной оценке: сила тока электрохимической коррозии; электрическое сопротивление; изменение физико-механических характеристик.

Канал ДНЕВНИК ПРОГРАММИСТА

Жизнь программиста и интересные обзоры всего. Подпишись, чтобы не пропустить новые видео.

Первый показатель по прямому методу оценки является наиболее распространенным.

Прямые и косвенные проблемы, связанные с коррозией металла

Основная беда коррозии – постепенное разрушение корродировавших частей конструкций и изделий. При этом степень повреждение по внешнему виду можно оценить не всегда, и потеря прочности становится неожиданной и критичной.

Особенно сильно действует межкристаллическая, то есть проходящая по границам кристаллов, коррозия. Внешне процесс может быть совершенно незаметен, в то время как уровень потери прочности достигает уже 50…60%.

Наименьшее воздействие на прочностные свойства изделий оказывает поверхностное разрушение.

На фото показана часть конструкций башни Шухова в Москве. Поверхностное ржавление существенно снизило конструктивную прочность, но не привело к разрушению сооружения (пока)

Оценить уровень потерь от коррозии металла крайне сложно. Дело даже не в непосредственных убытках от разрушения корродировавших деталей или конструкций, а в простоях техники и сооружений и нарушениях их работоспособности в целом, связанных с коррозионным разрушением отдельных элементов.

Органосиликатные покрытия

Для качественной защиты от коррозии рекомендуется применение металлов с высоким уровнем гидрофобности, непроницаемости в водных, газовых и паровых средах. К числу таких материалов относятся органосиликаты.

Химическая коррозия практически не распространяется на органосиликатные материалы. Причины этого кроются в повышенной химической устойчивости таких композиций, их стойкости к свету, гидрофобных качествах и невысоком водопоглощении. Также органосиликаты устойчивы к низким температурам, обладают хорошими адгезивными свойствами и износостойкостью.

Проблемы разрушения металлов из-за воздействия коррозии не исчезают, несмотря на развитие технологий борьбы с ними. Причина в постоянном возрастании объемов производства металлов и все более сложных условий эксплуатации изделий из них. Окончательно решить проблему на данном этапе нельзя, поэтому усилия ученых сосредоточены на поисках возможностей по замедлению коррозионных процессов.

Заключение

Процесс коррозийной порчи материала разнообразный и многосторонний. Нюансы зависят от среды, от вида и активности металла, а также от дополнительных факторов влияния. Поэтому существует много способов защиты металлических конструкций от разрушительного влияния ржавчины и агрессивных сред.

Чаще всего применяются защитные пленки, как металлические, так и неметаллические. В отдельных случаях металл специально подвергают химической обработке. Наиболее стабильны по отношению к коррозии считаются благородные металлы, в том числе золото и платина.