4.7.4. Коррозия

Коррозия − самопроизвольное разрушение веществ, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности при взаимодействии с внешней средой. Среду, разрушительно действующую на материал, принято называть агрессивной.

Коррозионному разрушению подвержены металлы, бетон, строительный камень, дерево, некоторые пластмассы и другие конструкционные и строительные материалы. Специфической особенностью коррозии является то, что она может происходить как при функционировании, так и при хранении изделий.

Важнейшими характеристиками коррозии являются ее скорость и коррозионная стойкость материалов.

Скорость коррозии − масса вещества, превращенная в продукты коррозии, с единицы поверхности материала в единицу времени.

На скорость коррозии оказывают влияние внутренние и внешние факторы. К внутренним факторам относятся химический состав и структура материала, состояние его поверхности, наличие напряжений и др., причем с увеличением неоднородности состава и структуры наблюдается возрастание скорости коррозии. К внешним факторам относятся вид и состав окружающей среды и условия, при которых протекают физико-химические процессы (температура, давление, скорость потока агрессивной среды и др.). В промышленной атмо­сфере, по данным многих исследований, скорость коррозии исполь­зуемых материалов составляет в среднем 575 г/м² в год. Ежегодные потери, например, США от коррозии оцениваются более чем в 100 млрд долл.

Коррозионная стойкость − способность вещества сопротив­ляться химическому и электрохимическому воздействию среды, то есть разъеданию или частичному растворению. Коррозионная стой­кость материала определяется по величине скорости его коррозии.

Различают следующие виды коррозии: по характеру взаимо­действия со средой; по геометрическим характеристикам мест разру­шения; по типу коррозионной среды и по характеру дополнительно воз­действующих факторов.

По механизму взаимодействия со средой выделяют химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия возникает в сухих газах (газовая коррозия) и не­электролитах (средах, не проводящих электрический ток: в бензине, бензо­ле и др.). Процесс химической коррозии сопровождается образованием ок­сидов, гидрооксидов и других соединений, которые могут оставаться на поверхности материала в виде пленок, в том числе защищающих материал от дальнейшего действия агрессивной среды.

Электрохимическая коррозия протекает в средах, проводящих элек­трический ток, и ее протекание описывается законами электрохимической кинетики.

По геометрическим характеристикам мест разрушения корро­зию характеризуют по месту протекания как объемную и поверхност­ную, а по степени охвата (локализации) как сплошную, местную, ни­тевидную, точечную, избирательную и др. Так, точечная коррозия может дать начало подповерхностной коррозии, распространяющейся в стороны под очень тонким слоем поверхности вещества, который затем вздувается пузырями или шелушится. Этому виду коррозии подвержены в определенных условиях, например в морской воде, хромоникелевые стали с добавкой молибдена.

По типу коррозионной среды различают атмосферную, газовую, жидкостную, морскую, почвенную, подземную и другие виды коррозии.

По характеру дополнительно воздействующих факторов рас­сматривают процесс коррозии при трении (коррозионная эрозия), под напряжением (коррозионное растрескивание и коррозионная уста­лость), контактную и щелевую коррозии и др.

Для обеспечения коррозионной стойкости используют в основном два метода: отделение материала от агрессивной среды (констркутивные методы) и придание среде нужных антикоррозийных свойств (технологические методы). К конструктивным методам отно­сятся различные способы предохранения от проникновения агрессив­ных сред, а также способы электрохимической защиты, а к технологическим − защитные покрытия, упрочнение поверхности, использование ингибиторов (веществ, исключающих или замедляющих коррозию) и др.

Защитные покрытия наносят на поверхность изделий из различных материалов для предотвращения коррозии, придания им декоративного вида, создания специальных поверхностных свойств (электропроводности, теплопроводности, электроизоляционных, магнитных и немагнитных свойств, светоотражающей и светопоглощающей способности, износо­стойкости и др.). Для защиты от коррозии используются металлические, неметаллические, неорганические (оксидные, фосфатные, фторидные и др.) и органические, лакокрасочные и другие защитные покрытия.

Защитные покрытия по условиям эксплуатации делят на группы: лег­кие − Л; средние − С; жесткие − Ж; очень жесткие − ОЖ. Эти покрытия классифицируют по способу получения, материалу, физико-химическим и декоративным свойствам. Технология нанесения покрытий и методы кон­троля их качества приведены в ГОСТ 16976-71.

Защита материалов от коррозии решается во всех странах на государственном уровне. В общей системе мер по борьбе с коррозией важная роль принадлежит стандартизации. В Российской Федерации ее мероприятия по защите материалов от коррозии установлены в действующих государственных стандартах, объединенных в систему «Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий» (ЕСЗКС). В настоящее время в этой системе действуют 225 государственных и межгосударственных стандартов. Эти стандарты − концентрированный итог выполнения более 2 тыс. НИР и ОКР, а также результат работ по их гармонизации с международными и на­циональными зарубежными стандартами. По оценке специалистов, широкое применение уже имеющихся способов защиты от коррозии, включенных в международные и государственный стандарты ЕСЗКС, позволяет сократить ущерб от этого вида разрушения на 10-15 %.