Какой вред наносит коррозия металлов

Обновлено: 21.09.2024

Жизнь человека без металлов невозможна. Металлы и их сплавы являются наиболее важными конструкционными материалами. Но, к сожалению, очень часто под воздействием окружающей среды поверхность металла самопроизвольно разрушается, вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Процесс самопроизвольного разрушения металлов под воздействием окружающей среды называют коррозией.

Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Человечество несет огромные материальные потери в результате коррозии деталей машин, судов, мостов, морских конструкций и технологического оборудования. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ, лопастей и роторов турбин, и т.д. С учетом возможной коррозии приходится завышать прочность этих изделий, а значит, увеличивать расход металла, что приводит к дополнительным экономическим затратам. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции (утечка нефти, газов, воды), к энергетическим затратам для преодоления дополнительных сопротивлений, вызванных уменьшением проходных сечений трубопроводов из-за отложения ржавчины и других продуктов коррозии. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества. Затраты на возмещение потерь, связанных с коррозией, исчисляются миллиардами рублей в год.

Но вред, наносимый коррозией, не сводится только к потере металла вследствие его разрушения (прямые потери), больший вред наносят косвенные потери. Гибнет труд людей, затраченный на обработку металла и создание тех или иных машин и механизмов. Таким образом, потери от коррозии в сотни раз превосходят стоимость металла.

Коррозия вызывает и серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно воздействует на жизнь и здоровье людей.

Процессы коррозии необратимы, поэтому их необходимо обнаруживать на ранних стадиях, давать количественную оценку коррозионного повреждения, прогнозировать опасность развития в случае непринятия мер по усилению коррозионной защиты. Установление причин коррозионного разрушения позволяет правильно выбрать метод защиты.

По роду своей будущей деятельности, да и вообще в жизни, нам придется столкнуться и не раз с проблемами коррозии, поэтому эту тему считаем очень актуальной.

Цель работы : исследование влияния различных факторов на процесс коррозии металлов.

Актуальность исследования обусловлена тем, что ежегодно до 20% выплавленного, обработанного и воплощенного в конструкции металла разрушается от коррозии.

Объект исследования: коррозионный процесс, протекающий в металлах и сплавах.

Предмет исследования : коррозия.

Методы исследования: визуальное наблюдение, химический эксперимент

Гипотеза исследования: на коррозию металлов в окружающей среде оказывают влияние природа металла, минеральный состав воды, температура окружающего воздуха и т.д.

Задачи исследования:

1. Изучить явление коррозии в различных системах, используя методы качественного и количественного анализа.

2. Установить влияние природы металла на коррозию.

3. Установить влияние природы и состава раствора на коррозию металлов.

4. Установить влияние температуры на коррозию металлов.

ГЛАВА I . ТЕОРИЯ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ

1.1. Понятие коррозии металлов

Слово «коррозия» происходит от латинского « corrodere », что означает «разъедать». Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, дерево, пластмассы и другие полимерные материалы.

Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов вследствие их взаимодействия с окружающей средой.

В основе этого взаимодействия лежат химические и электрохимические реакции, а иногда и механическое воздействие внешней среды. Способность металлов сопротивляться воздействию среды называется коррозионной стойкостью или химическим сопротивлением материала. Металл, подвергающийся коррозии, называют корродирующим металлом, а среда, в которой протекает коррозионный процесс - коррозионной средой. В результате коррозии изменяются свойства металла, и часто происходит ухудшение его функциональных характеристик.

Металл при коррозии может частично или полностью разрушаться. Химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды, называют продуктами коррозии. Продукты коррозии могут оставаться на поверхности металла в виде оксидных пленок, окалины или ржавчины. В зависимости от степени сцепления продуктов коррозии с поверхностью металла наблюдаются различные случаи. Например, ржавчина на поверхности железных сплавов образует рыхлый слой, процесс коррозии распространяется далеко вглубь металла и может привести к образованию сквозных язв и свищей. Напротив, при окислении алюминия на поверхности образуется плотная сплошная пленка оксидов, которая предохраняет металл от дальнейшего разрушения.

Коррозия является физико-химическим процессом, и закономерности ее протекания определяются общими законами термодинамики и кинетики гетерогенных систем. Различают внутренние и внешние факторы коррозии . Внутренние факторы характеризуют влияние на вид и скорость коррозии металла (природа, состав, структура и т.д.). Внешние факторы определяют влияние на коррозию состава коррозионной среды и условий протекания коррозии (температура, давление).

1.2. Виды коррозии металлов

Различают два основных вида коррозии металлов: химическую и электрохимическую.

1.2.1. Химическая коррозия металлов

Химическая коррозия протекает при взаимодействии металлов с сухими газами (газовая коррозия) при повышенных температурах и не сопровождается возникновением электрического тока. Газовой коррозии подвергаются металлы при термической обработке (ковка, прокат), детали двигателей внутреннего сгорания, арматура печей и т.д.

Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности оксидные пленки. Если эта пленка прочная, плотная, хорошо связанная с металлом, то она защищает металл от дальнейшего разрушения. Такие защитные оксидные пленки образуются у Zn , Al , Cr , Ni , Pb , Nb , и др.

У железа же оксидная пленка рыхлая, пористая и легко отделяется от поверхности и поэтому не способна защищать металл от дальнейшего разрушения. На поверхности щелочных и щелочно-земельных металлов в процессе окисления кислородом воздуха также образуются толстые, рыхлые оксидные пленки, которые не защищают эти металлы от разрушения.

Химическая коррозия протекает не только в сухих газах, но и в неэлектролитах (бензин, керосин, дизельное топливо и т.д.). Например, коррозия бензобаков автомобилей, нефтепроводов, нефтехимического оборудования.

1.2.2. Электрохимическая коррозия

Этот вид коррозии происходит в токопроводящей среде - в электролите. Электролиты - вещества, растворы которых проводят электрический ток (например, минеральные соли, содержащиеся в морской воде). Как правило, металлы и сплавы неоднородны, содержат металлы различных примесей. При контакте их с растворами электролитов одни участки поверхности начинают выполнять роль анода (отдают электроны), а другие - роль катода (принимают электроны).

Если два различных металла ( Zn и Fe ), находящихся в контакте между собой, опустить в водный раствор электролита (например, грунтовая вода), то металл более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений металлов левее ( Zn ), будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл ( Fe ) от коррозии. Цинк, отдавая электроны (разрушается), выполняет роль анода, а железо, принимая электроны - роль катода. При этом Zn заряжается отрицательно, а Fe - положительно. Если соединить эти металлы проводником через гальванометр, то он покажет наличие тока.

Важнейшими окислителями, вызывающими электрохимическую коррозию являются катионы водорода и растворенный кислород.

Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы, находящиеся в составе сплава по своей активности, т.е. чем дальше они расположены в электрохимическом ряду напряжений металлов друг от друга. Усиливается коррозия и при увеличении температуры.

Итак, электрохимическая коррозия - это окислительно-восстановительная реакция, происходящая в средах проводящих ток (в отличие от химической коррозии).

1.3. Защита металлов от коррозии

Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими металлами и прежде всего легкоплавким оловом (лужением). В трудах древнегре ческого историка Геродота ( V в. до н, э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии.

Имеется способ уменьшения коррозии металлов, кото рый строго нельзя отнести к защите, — это легирование металлов, т. е. получение сплавов. Например, в настоя щее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной, но их поверхностная коррозия хотя и с малой скоростью, но имеет место.

Одним из наиболее распространенных способов защи ты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, дру гих металлов.

Лакокрасочные покрытия наиболее доступ ны для широкого круга людей. Лаки и краски обладают низкой газопроницаемостью, высокими водоотталкивающи ми свойствами и поэтому препятствуют доступу к поверх ности металла воды, кислорода и содержащихся в атмо сфере агрессивных компонентов. Покрытие поверхности металла лакокрасочным слоем не исключает коррозию, а служит для нее лишь преградой, а значит, лишь тормо зит коррозию. Поэтому большое значение имеет качество покрытия — толщина слоя, сплошность (пористость), равномерность, проницаемость, способность набухать в воде, прочность сцепления (адгезия). О бычно рекомендуют наносить не один толстый слой, а несколько тонких слоев покрытия. Лаки и краски наиболее эффективны для защиты от ат мосферной коррозии.

Для защиты металлов от коррозии используют стек ловидные и фарфоровые эмали. Эмали обладают высокими защитными свойствами, которые обусловлены их непроницаемостью для воды и воздуха (газов) даже при длительном контакте. Их важным качеством является высокая стойкость при повы шенных температурах. К основным недостаткам эмале вых покрытий относят чувствительность к механическим и термическим ударам. При длительной эксплуатации на поверхности эмалевых покрытий может появиться сетка трещин, которая обеспечивает доступ влаги и воздуха к металлу вследствие чего и начинается кор розия.

Широко распространенным способом защиты метал лов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Металлические покрытия делят на две группы: корро зионно-стойкие и протекторные. Например, для покрытия сплавов на основе железа в первую группу входят никель, серебро, медь, свинец, хром. Они более электро положительны по отношению к железу, т. е. в электро химическом ряду напряжений металлов стоят правее железа. Во вторую группу входят цинк, кадмий, алюми ний. По отношению к железу они более электроотрица тельны, т. е. в ряду напряжений находятся левее железа.

С протекторной защитой весьма сходна катодная за щита металлов от коррозии. Можно сказать, что катод ная защита является модификацией протекторной защи ты. В данном случае металлическая конструкция или корпус корабля присоединяются к катоду источника постоянного тока и тем самым защищают его от растворения.

Как мы страдаем от ржавчины

Мы - продавцы металлопроката - как никто сталкивается с этим наваждением - ржавиной. И мы точно знаем вред от коррозии. В этой статье мы скажем несколько слов об этой проблеме, ее проявлениях, ее масштабах.

Ущерб, ущерб.

Все видели эти оранжево-бурые или желтоватые пятна ржавчины на металлических деталях. Экономический ущерб от коррозии металлов огромен. В США и Германии подсчитанный ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют примерно 3 % ВВП. При этом потери металла, в том числе из-за выхода из строя конструкций, изделий, оборудования, составляют до 20 % от общего объема производства стали в год. По России точные данные о потерях от коррозии не подсчитаны.

Доподлинно известно, что именно проржавевшие металлоконструкции стали причиной обрушения нескольких мостов в Соединенных Штатах, в том числе с многочисленными человеческими жертвами. Крайне неприятен и экологический вред: утечка газа, нефти при разрушении трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

Виды коррозии и ее причины

Перед тем как говорить о ржавчине на железе, кратко рассмотрим другие ее типы.

Коррозии подвержены не только металлы, но и неметаллические изделия. В этом случае коррозию еще называют «старением». Старению подвержены пластмассы, резины и другие вещества. Для бетона и железобетона существует термин "усталость". Происходит их разрушение или ухудшение эксплуатационных характеристик из-за химического и физического воздействия окружающей среды. Корродируют и металлические сплавы - медь, алюминий, цинк: в процессе их коррозии на поверхности изделий образуется оксидная пленка, плотно прилегающая к поверхности, что значительно замедляет дальнейшее разрушение металла (а патина на меди еще и придает ей особый шарм). Драгоценные металлы являются таковыми не только из-за своей красоты, ценимой ювелирами, но и за счет стойкости к коррозии. Золото и серебро до сих пор используется для покрытия особо чувствительных электронных контактов а платина применяется в космической отрасли.

Корродировать металл может в некоторых участках поверхности (местная коррозия), охватить всю поверхность (равномерная коррозия), или же разрушать металл по границам зерен (межкристаллитная коррозия). Коррозия заметно ускоряется с повышением температуры.

Типы ржавчины

В большей степени коррозии подвержено железо. С точки зрения химии ржавчина - это окислительный процесс (как и горение). Элементы возникающие при окислении в кислородной среде называются Оксиды. Можно выделить 4 основных типа.

1. Желтая ржавчина - химическая формула FeO(OH)H2O (оксид железа двухвалетный). Возникает во влажной, недонасыщенной кислородом среде. Часто встречается под водой. В природе существует в виде минерала вюстита, при этом являясь монооксидом (те содержит 1 атом кислорода).

2. Коричневая ржавчина - Fe2O3 (двойной оксид железа): растет без воды и встречается редко.

3. Черная ржавчина - Fe3O4 (оксид железа четырех валентый). Образуется при малом содержании кислорода и без воды поэтому стабильна и распространяется очень медленно. Этот оксид является ферромагнетиком (при определенных условиях обладает намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля), поэтому потенциально применим для создания сверх-проводников.

4. Красная ржавчина - химическая формула Fe2O3•H2O (оксид железа трехвалентный). Возникает под воздействием кислорода и воды, самый частый тип, процесс протекает равномерно и затрагивает всю поверхность. В отличии от всех вышеперечисленных не столь опасных для железа видов окисления этот в своей толще образует гидроксид железа, который, начиная отслаиваться, открывает для разрушения все новые слои металла. Реакция может продолжатся до полного разрушения конструкции. Применяется при выплавке чугуна и как краситель в пищевой промышленности. Встречается в природе в естественном виде под названием гематид.

Несколько видов ржавления могут протекать одновременно, не особо мешая друг другу.

Химическая и электрохимическая коррозия

Железо ржавеет, если в нем есть добавки и примеси (например, углерод) и при этом контактирует с водой и кислородом. Если же в воде растворена соль (хлорида натрия и калия), реакция становится электрохимической и процесс ржавления ускоряется. Массовое применение этих солей как в бытовой химии так и для борьбы с льдом и снегом делают электрохимическую коррозию очень распространенным и опасным явлением: потери в США от использования солей в зимний период составляют 2,5 млрд. долларов. При одновременном воздействии воды и кислорода образуется гидроксид железа, который, в отличие от оксида, отслаивается от металла и никак его не защищает. Реакция продолжается либо до полного разрушения железа, либо пока в системе не закончится вода или кислород.

Электрохимическую коррозию могут вызывать блуждающие токи, возникающие при утечке из электрической цепи части тока в водные растворы или в почву и оттуда — в конструкции из металла. В тех местах, где блуждающие токи выходят из металлоконструкций обратно в воду или в почву, происходит разрушение металлов. Особенно часто блуждающие токи возникают в местах движения наземного электротранспорта (например, трамваев и ж/д локомотивов на электрической тяге). Всего за год блуждающие токи силой в 1А способны растворить железа — 9,1 кг, цинка — 10,7 кг, свинца — 33,4 кг.

Во второй части статьи мы расскажем, как вы можете защитить свои металлоконструкции от этой напасти или победить ее, если она уже атакует.

Плюсы и минусы коррозии металлов

Многие люди хотя бы иногда любуются зеленоватым налетом на меди, или огорчаются потемнением серебряного украшения, или негодуют от появления ржавчины на поверхности автомобиля. Но не все понимают, что эти изменения цвета вызваны одним и тем же явлением – коррозией. Что же это такое?

Что такое коррозия металлов?

Коррозия металла ‑ это разрушение его поверхности из-за химического или электрохимического влияния внешней (коррозийной) среды.

Железо и его сплавы вступают в реакцию с кислородом и водой. В результате на их поверхностях рождаются оксиды Fe₂O₃ х nH₂O и метагидроксиды железа FeO(OH) и Fe(OH)₃, которые назвали ржавчиной. Процесс необратим и проникает в металл все глубже, продолжаясь до тех пор, пока изделие полностью не разрушится.

Корродируют и другие металлы, и их сплавы. Но в отличие от слоя ржавчины, оксиды, образовавшиеся на поверхности этих материалов, препятствуют их дальнейшему повреждению.

Известны 2 вида коррозии: химическая, электрохимическая. Первая возникает под влиянием сухих газов и неэлектролитов. Вторая – вследствие контакта с растворами-электролитами, содержащими ионы, она вызывает электрический ток. Температура ускоряет протекание процесса.

Плюсы

Устойчивый краситель (Е 172). Применяют для окрашивания керамики, цемента и пищевых продуктов (выпечки, паштетов, конфет, рыбьей икры). Воздействуя щелочами, прокаливанием или водяным паром, получают порошки желтого, красного и черного цвета. Смешиванием получают оранжевый и коричневый цвета.
Использование сверхпроводимости. При взаимодействии с железом воздуха с небольшим содержанием кислорода возникает медленно тянущаяся реакция образования черной ржавчины Fe₃O₄. Это ферромагнетик, который имеет свойство намагничиваться без внешнего магнитного поля, что используется для производства сверхпроводников.
Применение в источниках тока. Используется электролитическая коррозия. Металл с отрицательным потенциалом (анод) помещают в водный раствор электролита (кислоты, соли, щелочи). Он отдает жидкости положительные ионы и постепенно растворяется. На катоде, имеющем положительный заряд, электроны собираются, а потом переходят во внешнюю среду. Чем ниже у металла электродный потенциал, тем быстрее он корродирует, отдавая ионы в раствор. Драгоценные металлы из-за их стойкости к коррозии наносят на контакты электросхем, платину используют в космических кораблях.
Легирование. Металлом, у которого ниже электродный потенциал (например, алюминием или цинком), жертвуют для защиты железа, стали или другого металла. «Жертву» наносят сверху на другой материал, и она препятствует разрушению до тех пор, пока сама не будет полностью изъедена коррозией.
Экономия средств на утилизацию. Постепенное превращение железного мусора в порошок происходит естественным образом. Не требуется дополнительных усилий для утилизации.
Способствует рождению и применению изобретений. Люди придумывают новые инструменты и средства для избавления от ржавчины. Например, появились пескоструйные и дробеструйные пистолеты для механической очистки, промышленные очистители-спреи, гидропескоструйный эжектор.

Минусы

Неэстетический вид. Вид покрытых ржавчиной трубопроводов вызывает отвращение, а ржавые инструменты некомфортно держать в руках. Побывав на практике в доме или в «горячем» цехе с сильно запущенными коммуникациями, некоторые учащиеся разочаровываются в будущей профессии. Страна теряет несостоявшихся слесарей, электромонтеров, монтажников и представителей других рабочих профессий, кому пришлось бы работать с «железом».
Снижение продаж. Покупатели отказываются от покупки автомобилей, при осмотре которых замечают «следы» коррозии. В такси, имеющее на корпусе пятна ржавчины, неприятно садиться. Поэтому бывают случаи ухода пассажиров в другие таксомоторные фирмы, где автомобили выглядят не только чище, но и без коррозионных поражений.
Потеря прочности. Здания и строения для химических производств часто строят из железобетона. Металлическая арматура в виде стержней, сеток или каркаса вставляется в бетон, чтобы повысить прочность и другие характеристики состава. Но стены снаружи и внутри таких помещений испытывают повышенные температуры, содержание в воздухе паров влаги и активных химических веществ, что значительно ускоряет осуществление коррозионных процессов. Такие строения требуют повышенной защиты, поэтому на арматуру наносят лакокрасочные или полимерные материалы, или легирующий металл. При этом легирование можно усилить нанесением пленочного или лакокрасочного, футеровочного или облицовочного слоя.
Экологический вред и аварии. Разрушение трубопроводов приводит к утечке газа и нефтепродуктов, других химических веществ. Следовательно, загрязняется природная среда, возникают аварийные ситуации. Поэтому важно своевременно отыскивать дефекты в оборудовании и предотвращать негативные эффекты.
Изношенность водопроводов ЖКХ. Эксперты утверждают, что стальные трубы служат в 3-4 раза меньше нормативного срока, что происходит из-за отсутствия надежной гидроизоляции. Катастрофическое состояние подземных трубопроводов влияет на ухудшение свойств питьевой воды и эпидемиологической обстановки (очаги тяжелых желудочных, кишечных заболеваний, гепатита). Низкое качество покрытий и недостаточный контроль за состоянием радиаторов отопления приводит к протечкам, из-за которых случаются ожоги населения, порча напольных покрытий и мебели, затопления нижерасположенных помещений.
Человеческие жертвы. В разных странах из-за проржавевших металлоконструкций значительно снижается устойчивость мостов, что служит одной из причин их обрушения. В результате полного или частичного падения переправ получают ранения и погибают люди.
Экономический ущерб. По мнению экспертов, потери от коррозии и расходы на борьбу с нею в экономически развитых странах оцениваются в среднем как 3 % ВНП.

Вывод

У коррозии есть положительные моменты. Например, есть повод купить новую плиту или другую бытовую технику, а также кухонную утварь, когда они заржавеют. Поскольку если коррозионных проявлений нет, то многим жалко выкидывать старые вещи. Но ущерб от коррозийных поражений такой катастрофический, что необходимо защищаться от них.

Конспект урока по химии «Коррозия металлов. Экологические проблемы, связанные с ней».

Коррозия – это постоянно прогрессирующий процесс повреждения металла. Он вызывается различными внешними факторами, приносит серьезные убытки. Также велика опасность того, что из-за ржавения стали может потеряться несущая способность металлоконструкций. Потенциально, это способно привести не только к экономическим издержкам, но и к человеческим жертвам.

Рассмотрим, какими могут быть последствия коррозии металла. Также затронем вопрос о проведении исследования процессов, методах защиты от подобного разрушительного воздействия.

Основные аспекты исследования проблемы коррозии

Несмотря на то, что человечество давно знакомо с проблемой коррозии, исследования протекания процесса и методов борьбы с ними продолжаются и сегодня. Это обусловлено тремя основными аспектами, которые помогает получить научное изучение проблемы:

Экономическая эффективность. Понимание того, что может стимулировать окисление материала и коррозию в определенных условиях, позволяет существенно уменьшить экономические издержки. Это касается разрушения отдельных металлических изделий – от труб и котлов, до деталей станков, теплообменной техники, емкостей. Чем больше служит такое изделие, тем меньше нужно тратить на ремонт и потенциальную замену.
Увеличение надежности оборудования. Существуют области, в которых выход оборудования из строя может приводить к серьезным опасным последствиям. Пример – разрушение турбин на АЭС и ТЭС, проблемы с хранением отходов, представляющих повышенную биологическую опасность, потенциально способные нанести вред, как человеку, так и окружающей среде.
Обеспечение сохранности фонда металлических изделий. Один из факторов – постепенное истощение мировых запасов полезных ископаемых. Многие страны начинают обращать внимание на то, что в будущем вполне может возникнуть вероятность нехватки металла. В таком случае человечество столкнется с серьезными проблемами.

Многие компании, которые работают в производстве оборудования или изготовлении металлических изделий сами финансируют различные исследования в данной области. Они ожидают получения значимой экономической отдачи в будущем, повышения безопасности производства.

Коррозия. Причины возникновения

Коррозионный механизм представляет собой систему, состоящую из поверхностного слоя изделия и агрессивной среды воздействия. В основе разрушения лежат химические или электрохимические процессы.

В результате химической коррозии одновременно протекают окислительные и восстановительные реакции. Окислительные процессы связаны с разрушением металлической поверхности, восстановительные реакции определяют результат воздействия агрессивной среды.

Электрохимическое разрушение определяется не только окислительно-восстановительными реакциями, но и напрямую зависит от электродного потенциала взаимодействующих веществ. Процесс протекает в несколько этапов.

Нарушение поверхностной целостности происходит под действием:

• атмосферных осадков, • газа, • воды, • грунта.

Источники электроэнергии могут оказывать негативное воздействие и быть связаны с процессом коррозионного разрушения. Чаше всего они провоцируют возникновение блуждающих токов в земле (грунте). Химические реакции усиливаются действием электрического тока, вызывая массовые повреждения.

Коррозионное разрушение под напряжением происходит в результате одновременного, совместного влияния окружающей среды и механических воздействий (трения, истирания, колебания, контактного соприкосновения и др.).

Коррозия может быть спровоцирована биологическим воздействием. Бактерии, грибки, попадая на металлическую поверхность, размножаются. Чем благоприятнее среда обитания биологической составляющей, тем обширнее площадь коррозии.

Процессы коррозионного разрушения происходят везде, где возможны протекания химических реакций, — в атмосфере, жидкостях, почве.

Прямые потери в результате действия коррозии

Все потери в результате развития коррозии можно разделить на прямые и косвенные. Прямые потери прописываются как стоимость на повышение трудозатрат, ремонт, демонтаж и установку новых конструкций из металла.

Также к категории прямых затрат относится возникновение проблем с дополнительной обработкой металла после того, как на нем были замечены признаки коррозии. Организация защиты и борьба с последствиями электрохимической коррозии также требует серьезных затрат денег.

Также можно отнести к прямым потерям добавочные расходы. Они связаны с тем, что в местах с повышенным риском ржавения есть необходимость использования более дорогих материалов – защищенной стали, специальной коррозийной обработки.

Приходится тратиться на покупку ингибиторов для уменьшения воздействия коррозии, борьбу с потенциальными условиями, которые могли бы спровоцировать появление коррозии в помещении, где установлено стальное изделие.

О том, насколько серьезными оказываются прямые потери, говорит простая статистика. Она показывает, что в мире каждый год тратится до двух миллиардов долларов в год и это только в области дорожного строительства.

Не менее 4,2% от всего валового национального продукта уходит на компенсацию таких проблем.

При этом ученые заявляют, что использование качественных мер защиты позволяет сократить потери на 15%. Одна из задач современной науки заключается в том, чтобы отыскать методы по дальнейшему уменьшению потенциальных прямых расходов.

Коррозия металла ее последствия, виды коррозии, способы защиты металла от коррозии.

Коррозионное растрескивание высокопрочной стали, например высокопрочных болтов, и высокопрочных алюминиевых сплавов может развиваться как в атмосферных условиях, так и в различных жидких средах.

При установлении факта повреждения конструкции коррозионным растрескиванием необходимо убедиться в отсутствии признаков других форм квазихрупкого разрушения (хладноломкости, усталости). Для этого к проведению обследования необходимо привлекать специалистов в области металловедения, проводить фрактографический анализ проб, в некоторых случаях – химический анализ материалов на содержание водорода. Разрушение отдельных элементов конструкций (высокопрочных болтов, канатов и т.п.) в результате коррозионного растрескивания обычно происходит внезапно. Лишь в листовых конструкциях возможно постепенное развитие трещин, за которыми можно вести наблюдение. Тогда о степени интенсивности коррозионного растрескивания судят по средней скорости роста наиболее длинных трещин.

Коррозионная усталость – вид квазихрупкого разрушения материалов при одновременном воздействии циклических напряжений и жидких агрессивных сред. Она характеризуется теми же внешними признаками, что и коррозионное растрескивание. Об интенсивности коррозионной усталости судят по количеству циклов, которое элементы конструкций могут выдерживать до зарождения трещин, или по скорости роста наиболее длинных трещин в листовых конструкциях.

Расслаивающая коррозия присуща алюминиевым сплавам и характеризуется разделением металла по границам зерен в плоскостях, параллельных плоскости горячей деформации (прокатки, прессования, экструзии и т.д.).

Внутри металла по плоскостям разделения образуются продукты коррозии алюминия. Расслаивание одновременно распространяется из нескольких источников и может происходить в нескольких параллельных плоскостях.

Как частный случай расслаивающей коррозии можно рассматривать и поверхностное шелушение, описанное выше.

Контактная (гальваническая) коррозия выражается в резком, чаще всего местном, увеличении глубины проникновения сплошной коррозии одного из двух разнородных металлов или сплавов, между которыми существует электрический контакт за счет механической связи и одновременного воздействия одной и той же электропроводной среды (электролита) на оба металла или сплава. Зона распространения контактной коррозии определяется равномерностью распределения электролита на поверхности конструкций и его электропроводностью. При атмосферной коррозии сплошная пленка влаги (электролита) обычно очень тонка, не всегда равномерно распределяется по поверхности конструкций и, следовательно, характеризуется значительным электросопротивлением. Зона контактной коррозии в сплошных электропроводных средах (природных и технических водах, грунтах и т.п.) может распространяться на расстоянии до нескольких десятков метров. В этом случае важнейшей характеристикой опасности контакта является соотношение площадей поверхности элементов из более благородного (катодного) металла или сплава и менее благородного (анодного). Чем больше отношение площади катода к площади анода, тем интенсивнее протекает разрушение элементов конструкций из менее благородного материала.

Щелевая коррозия в чистом виде присуща конструкциям из нержавеющей стали и других пассивирующихся материалов в агрессивных жидких средах, в которых материалы вне узких щелей и зазоров устойчивы благодаря пассивному состоянию, то есть вследствие образования на их поверхности защитной пленки. Из-за недостаточного доступа кислорода в узкие щели и зазоры пассивное состояние стали в них неустойчиво, металл в щелях становится анодным по отношению к металлу вне щелей и зазоров, и коррозия протекает подобно контактной.

Коррозия в результате неравномерной аэрации характерна для протяженных стальных конструкций, подвергающихся воздействию жидких сред или грунтов с высокой электропроводностью. Связана с неравномерным доступом кислорода к различным участкам поверхности конструкций, например вследствие различной плотности грунтов, экранирования части поверхности неметаллами, в частности, отслаивающимися полимерными покрытиями, и т.п. Анодными становятся участки, доступ кислорода к которым наиболее ограничен, а доступ электролита обеспечен. Коррозия на этих участках протекает подобно контактной.

Коррозия,

вызываемая
токами от внешних источников, присуща конструкциям, описанным в предыдущем абзаце. Однако движущей силой процесса является не неравномерная аэрация, а постоянные токи от посторонних источников, случайно попадающие в протяженные конструкции вследствие отсутствия или неисправности электроизоляционных, заземляющих, электродренажных и тому подобных устройств. Примерами таких источников являются рельсовый транспорт (для подземных конструкций), сварочные агрегаты, гальванические ванны и т.п. Коррозии подвергаются те участки конструкций, с которых стекают положительные
⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Что относится к косвенным расходам

Кроме прямых, также существуют и косвенные потери. Это большая группа факторов, которые потенциально могут сказаться на общих затратах вашей компании. Рассмотрим наиболее важные среди них:

Простои оборудования. Из-за того, что металлические конструкции и детали оказываются затронутыми коррозией, потребуется время на их замену. Часто это приводит к тому, что производство, трубопровод или другие промышленные объекты начинают простаивать. Это всегда приводит к убыткам.
Уменьшение объема поставки готовых продуктов. Речь идет о том, что под действием ржавения, потенциально могут появляться утечки, пробои. По этой причине происходит отток нефтепродуктов, газа, воды и других товаров.
Снижение мощности. Существует большая опасность того, что в силу большого накопления продуктов коррозии, будет снижаться уровень теплообмена, ухудшаться теплопроводность. Если говорить о трубах, нарастание ржавчины с внутренней стороны приводит к уменьшению проходимости. И такие проблемы присутствуют во многих отраслях, в том числе, в машиностроении, инженерных коммуникациях и других отраслях.
Сильное загрязнение продукции. Важно понимать, что если труба начинает ржаветь, продукты коррозии могут смешиваться с передаваемой по трубопроводу определенной рабочей средой. Таким образом, могут загрязняться нефтепродукты, вода и даже газ. Конечное качество товара будет хуже – это всегда приводит к возникновению множества проблем при поставках.
Устранение последствий аварий. Также к косвенным потерям можно отнести и вероятность того, что из-за коррозии могут появиться потери передаваемого рабочего вещества. Утечки приносят большой вред. Часто приходится тратить большие деньги на выплату многочисленных штрафов. Также есть вероятность, что из-за ржавения появится вероятность взрыва и появления многих других проблем.

Что такое коррозия?

Основной причиной возникновения коррозии на металлической поверхности является термодинамическая неустойчивость металла к негативным действиям извне. Механизм коррозии носит гетерогенный характер.

Коррозионные разрушения происходят в зоне непосредственного контакта, на границе раздела сред. Метод оценки пораженных коррозией участков производится по ГОСТу 9.311-87.

Продуктами коррозии являются химические соединения – оксиды, соли.

Негативными факторами, которые разрушают поверхностную целостность, являются

• химические вещества, • электродный потенциал, • электрический ток, • механическое напряжение, • биологические составляющие.

Коррозия может носить локальный (местный) или сплошной характер разрушения.Процесс разрушения поверхности протекает самопроизвольно. Все термины, характеризующие коррозионный процесс, определяются стандартом ГОСТ 5272-68.

Основным фактором коррозионного разрушения является окислительная реакция – химическое взаимодействие кислорода и металлической поверхности. Многие металлы в результате реакции окисления образуют на своей поверхности окисные соединения (пленки), которые препятствуют проникновению кислорода вглубь (цинк, олово, алюминий). Железо не обладает такой способностью. Кислород, вступая в реакцию с железом, способен беспрепятственно проникать вглубь, образуя неустойчивые соединения и окончательно разрушая изделие.

Выводы

Существует множество причин и последствий коррозии. Они приводят к потере оборудования, наносят сильный вред здоровью человека, ведут к гигантским издержкам. Одним из наиболее эффективных методов избежания такой ситуации становится применение метода цинкования.

Наша компания активно занимается горячим цинкованием с 2007 года. Большой опыт и передовое оборудование позволяет работать с самыми разными типами металлоконструкций. Среди основных преимуществ обращения к нам, говорит:

Три цеха горячего цинкования. Это позволяет нам справляться даже с большими объемами заказов.
Большие мощности. Они составляют до 120 тысяч тонн в год.
Самая глубокая ванна для цинкования в ЦФО. Ее глубина составляет 3,43 метра – это помогает работать даже с очень большими деталями без потери качества.

6. Коррозия металлов

Почти все металлы и сплавы постепенно разрушаются под воздействием факторов окружающей среды. При взаимодействии металлов с веществами воздуха и атмосферными осадками на их поверхности образуется плёнка, состоящая из оксидов, сульфидов, карбонатов и других соединений.

Свойства образовавшихся на поверхности металла веществ отличаются от свойств самого металла. Так, на железе образуется ржавчина — рыхлая коричнево-красная масса. Коррозию железа обычно называют ржавлением.

Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от лат. corrosio — «разъедание»).

Предметы из меди и её сплавов (предметы искусства, памятники, крыши зданий) со временем подвергаются коррозии. Патина — налёт зелёного цвета — состоит в основном из гидроксокарбоната меди(\(II\))

Из-за коррозии поверхность металлических изделий покрывается налётом из продуктов окисления и теряет блеск. Изменяется электропроводность металла, уменьшается его пластичность и прочность.

приходится постоянно восполнять потери из-за ржавления нефтепроводов, газопроводов, водопроводов, сельскохозяйственной техники, автомобилей, кораблей, мостов, станков;
металлические конструкции теряют прочность;
простаивает производство из-за необходимости замены разрушенного коррозией оборудования;
при разрушении нефте- и газопроводов теряется часть сырья;
при утечке нефтепродуктов и других веществ загрязняется окружающая среда;
загрязняется продукция, а следовательно, ухудшается её качество.

Металлическое изделие покрывают другими металлами (никелирование, хромирование, цинкование, лужение — покрытие оловом).

Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, маслами, полимерами.


Рис. \(6\). Нанесение защитного покрытия на поверхность металла	Рис. \(7\). Эмалированная стальная кастрюля	Рис. \(8\). Металлочерепица из жести, покрытой полимером

Детали машин, аппаратов, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали, содержащей специальные легирующие (замедляющие коррозию) добавки: хром, никель и другие металлы.

К металлу прикрепляют кусок более активного металла. Под действием среды происходит его разрушение, а защищаемый металл сохраняется. Так защищают от коррозии трубопроводы, корпуса кораблей. В качестве протектора применяют такие металлы, как цинк, магний.

Для предотвращения потерь из-за коррозии особым образом обрабатывают электролит или среду, в которой находится металл. Используют также ингибиторы — вещества, которые замедляют процесс коррозии.

Например, при подготовке воды, поступающей в котельные установки, проводят удаление растворённого в воде кислорода (деаэрацию).

Читайте также: