Виды коррозии металлов и сплавов: Виды коррозии | Руководство по выбору материалов

Коррозия металлов и её виды

Химические и физико-химические реакции, возникающие в момент взаимодействия окружающей среды с металлами и сплавами, в большинстве случаев приводят к их самопроизвольному разрушению. Процесс саморазрушения имеет собственный термин – «коррозия». Результатом коррозии является существенное ухудшение свойств металла, вследствие чего изделия из него быстро выходят из строя. Каждый металл обладает свойствами, позволяющими ему сопротивляться разрушению. Коррозийная стойкость или, как ее еще называют, химическое сопротивление материала, является одним из главных критериев, по которым осуществляется отбор металлов и сплавов для изготовления тех или иных изделий.

В зависимости от интенсивности и длительности коррозийного процесса металл может быть подвергнут как частичному, так и полному разрушению. Взаимодействие коррозийной среды и металла приводят к образованию на поверхности металла таких явлений, как окалина, оксидная пленка и ржавчина. Данные явления отличаются друг от друга не только внешним видом, но еще и степенью адгезии с поверхностью металлов. Так, например, в процессе окисления такого металла, как алюминий, его поверхность покрывает пленка оксидов, отличающаяся высокой прочностью. Благодаря этой пленке разрушительные процессы купируются и не проникают вовнутрь. Если говорить о ржавчине, то результатом ее воздействия является образование рыхлого слоя. Процесс коррозии в данном случае очень быстро проникает во внутреннюю структуру металла, что способствует его скорейшему разрушению.

Показатели, по которым осуществляется классификация коррозийных процессов:

• вид коррозийной среды;
• условия и механизм протекания;
• характер коррозийных разрушений;
• вид дополнительных воздействий на металл.

По механизму коррозийного процесса различают как химическую, так и электрохимическую коррозию металлов и сплавов.

Химическая коррозия – это взаимодействие металлов с коррозийной средой, в процессе которого наблюдается единовременное осуществление окисления металла и восстановление окислительного компонента среды. Взаимодействующие между собой продукты не разделены пространственно.

Электрохимическая коррозия – это взаимодействие металлов с коррозийно-активной средой, представляющей собой раствор электролита. Процесс ионизации атомов металла, а также процесс восстановления окислительного компонента данной коррозийной среды протекают в разных актах. Электродный потенциал раствора электролита оказывает существенное влияние на скорость этих процессов.

В зависимости от типа агрессивной среды существует несколько видов коррозии

Атмосферная коррозия представляет собой саморазрушение металлов в воздушной атмосфере, либо в газовой атмосфере, отличающейся повышенной влажностью.

Газовая коррозия – это коррозия металлов, происходящая в газовой среде, содержание влаги в которой минимально. Отсутствие влаги в газовой среде не единственное условие, способствующее саморазрушению металла. Также коррозия возможна и при высоких температурах. Наиболее часто встречается данный вид коррозии в нефтехимической и химической промышленности.

Радиационная коррозия представляет собой саморазрушение металла под воздействием на него радиоактивного излучения разной степени интенсивности.

Подземная коррозия – это коррозия, происходящая в почвах и различных грунтах.

Контактная коррозия представляет вид коррозии, образованию которого способствует контакт нескольких металлов, отличающихся друг от друга стационарными потенциалами в конкретном электролите.

Биокоррозия – это коррозия металлов, происходящая под воздействием различных микроорганизмов и их жизнедеятельности.

Коррозия током (внешним и блуждающим) – еще один вид коррозии металлов. Если на металл воздействует ток от внешнего источника, то это коррозия внешним током. Если же воздействие осуществляется посредством блуждающего тока, то это коррозия блуждающего тока.

Коррозийная кавитация представляет собой процесс саморазрушения металлов, возникновению которого способствует как ударное, так и коррозионное воздействие внешней среды.

Коррозия под напряжением представляет собой коррозию металла, причиной появления которой является взаимодействие коррозийно-активной среды и напряжений механического типа. Данный вид коррозии представляет существенную опасность для конструкций из металла, которые подвергаются сильнейшим механическим нагрузкам.

Фреттинг-коррозия

— вид коррозии металлов, к которой приводит совокупность вибрации и воздействие коррозийной среды. Чтобы минимизировать вероятность возникновения коррозии при трении и вибрации, необходимо внимательно подходить к выбору конструкционного материала. Также необходимо применять специальные покрытия и по возможности снизить коэффициент трения.

По характеру разрушений коррозия разделяется на сплошную и избирательную

Сплошная коррозия полностью покрывает поверхность металла. Если скорость разрушений на всей поверхности одинакова, то это равномерная коррозия. Если разрушение металла на различных его участках происходит с разной скоростью, то коррозия называется неравномерной.

Избирательная коррозия подразумевает разрушение одного из компонентов сплава или же одной структурной составляющей.

Местная коррозия, проявляющаяся в виде отдельно разбросанных по поверхности металла пятен, представляет собой углубления разной толщины. Разрушения могут представлять собой раковины или точки.

Подповерхностная коррозия образуется непосредственно на поверхности металла, после чего активно проникает вглубь. Данный вид коррозии сопровождается расслоением изделий из металла.

Межкристаллитная коррозия проявляется в разрушении металла по границам зерен. По внешнему виду металла ее достаточно сложно определить. Однако очень быстро меняются показатели прочности и пластичности металла. Изделия из него становятся хрупкими. Наиболее опасен этот вид коррозии для хромистых и хромоникелевых видов стали, а также для алюминиевых и никелевых сплавов.

Щелевая коррозия образуется на тех участках металлов и сплавов, которые находятся в резьбовых креплениях, различных зазорах и под всевозможными прокладками.

Типы и причины коррозии, способы ее предотвращения Блоги по решениям для ходовых и управляющих систем

Предотвращение коррозии — важнейшая задача во многих отраслях промышленности. В отсутствие защитных мер коррозия может оказать пагубное влияние на инфраструктуру, а также безопасность и эффективность бизнеса. Риску подвержен и бюджет компаний: по результатам исследования, проведенного организацией NACE International, ежегодные затраты на борьбу с коррозией составляют 2,5 триллиона долл. США.
С другой стороны, современным инженерам-конструкторам доступно значительно больше инструментов, чем прежде. Более глубокое понимание типов и причин коррозии, усовершенствованные материалы и передовые подходы — все это помогает техническим специалистам предотвращать разрушение металлов и снижать его интенсивность.

В этой публикации представлено краткое содержание новой брошюры Parker о борьбе с коррозией.

Определение коррозии

Коррозия — это процесс, при котором инфраструктура, продукция и детали разрушаются вследствие химической либо электрохимической реакции с окружающей средой.

 

Основные типы коррозии

Сегодня в разных отраслях промышленности распространены шесть типов коррозии.
•    Электрохимическая коррозия, возникающая при контакте двух материалов с разными электрохимическими свойствами (например, сталь и латунь) в агрессивной среде и приводящая к разрушению менее устойчивого материала.
•    Точечная коррозия, при которой в металле быстро возникают глубокие и узкие отверстия, в то время как остальная поверхность остается неповрежденной. Обычно это происходит с самопассивирующимися материалами, такими как нержавеющая сталь или сплавы алюминия.
•    Равномерная коррозия, которая развивается постепенно на открытой для воздействия поверхности металла, оставляя равномерный слой отложений.
•    Щелевая коррозия, охватывающая те участки, где в небольших углублениях (выемках или углах) скапливается жидкость.
•     Межкристаллитная коррозия, которая возникает внутри зернистой структуры сплава или рядом с ней и вызывает локальные повреждения.

•    Коррозионное растрескивание под напряжением, когда материал подвергается непрерывной или меняющейся нагрузке в агрессивной среде, что приводит к появлению трещин.
 

Что вызывает коррозию?

Коррозия — результат воздействия ряда различных факторов, характерных для каждой конкретной отрасли. Ниже перечислены распространенные примеры для отдельных отраслей.
•    В сфере строительства коррозия часто возникает в ситуациях, когда металлы подвергаются воздействию природных факторов и экстремальных температур.
•    Подземные разработки обычно проводят в средах с кислой водой (нередко содержащей хлориды и сульфаты) в сочетании с высокой влажностью и температурой.
•    В лесной промышленности коррозия обычно появляется при работе на удаленных участках, когда оборудование паркуют прямо на траве или земле. За ночь там накапливается большое количество воды, которая может вызывать коррозию встроенных механических систем и компонентов.

Условия окружающей среды также влияют на скорость развития и распространение коррозии. При повышенной влажности металлы реагируют друг с другом и разрушаются гораздо быстрее, чем в сухих условиях.
В агрессивных средах обычно присутствуют следующие факторы (отдельно или в различных сочетаниях):
•    влажность;
•    экстремальные температуры;
•    сырые поверхности;
•    взвешенные в воздухе частицы;
•    соль;
•    промышленные смазочные материалы.
 

Предотвращение коррозии и защита

Инженерам доступен целый ряд методов, которые помогают снизить интенсивность коррозии или предотвратить ее возникновение. Ниже перечислены методы, более подробно описанные в брошюре о борьбе с коррозией.
•    Выбор материалов. Ключевую роль играет выбор подходящих материалов с учетом задачи и условий ее выполнения. В агрессивной среде разрушению подвержены все металлы, однако сплавы могут резко отличаться друг от друга по своим показателям. Решающее значение в этом случае имеет баланс между пределом прочности на разрыв и стойкостью к нагреву, воздействию химических веществ и коррозии.

•    Совместимость материалов. При разработке продуктов инженеры должны учитывать вероятность соприкосновения потенциально несовместимых материалов. Так, сочетания меди и нержавеющей стали или бронзы и стали могут стать причиной электрохимической коррозии. Для решения этой проблемы следует выбирать совместимые материалы и сплавы либо применять изоляцию, которая позволяет предотвратить образование электрической цепи.
•    Защитные покрытия. На некоторые металлы, такие как сталь, железо и алюминий, можно нанести защитное покрытие, устойчивое к коррозии. Чтобы выбрать оптимальную комбинацию металла и покрытия, требуется тщательно проанализировать требования к прочности, надежности, трению, моменту затяжки и коррозионной стойкости.
•    Коррозионные испытания. В ходе контролируемых испытаний можно смоделировать различные агрессивные атмосферы, включая распыленную соленую воду, солевой туман, сухость и влажность. Такие испытания обычно проводят с соблюдением очень точных параметров, например моделируют сезонные циклы, чтобы воссоздать реальные погодные условия.
•    Системы защиты от коррозии. Эффективная система защиты помогает предприятиям успешно справляться с коррозией. Мониторинг состояния и анализ журналов для учета инцидентов улучшают понимание практических аспектов, связанных с коррозией, а обмен информацией между подразделениями позволяет выявить потенциальную зависимость между капиталовложениями, методами обслуживания и сроком службы активов.
 

Борьба с коррозией: брошюра

Скачать брошюру  

Автор статьи — доктор Филипп Вагенер (Philipp Wagener)

 

 

 

 

Связанные статьи:

Пыль гораздо вреднее, чем кажется

 

электрохимическая коррозия, химическая коррозия, катодная коррозия, атмосферная коррозия, газовая коррозия и др.

Коррозионные процессы классифицируют по механизму взаимодействия металлов с внешней средой; по виду коррозионной среды и условиям протекания процесса; по характеру коррозионных разрушений; по видам дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.

По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.

Химическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента среды протекают единовременно в одном акте. Продукты взаимодействия пространственно не разделены.
Электрохимическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.

По виду коррозионной среды и условиям протекания различают несколько видов коррозии.

Газовая коррозия — это химическая коррозия металлов в газовой среде при минимальном содержании влаги (как правило не более 0,1%) или при высоких температурах. В химической и нефтехимической промышленности такой вид коррозии встречается часто. Например, при получении серной кислоты на стадии окисления диоксида серы, при синтезе аммиака, получении азотной кислоты и хлористого водорода, в процессах синтеза органических спиртов, крекинга нефти и т.д.

Атмосферная коррозия — это коррозия металлов в атмосфере воздуха или любого влажного газа.

Подземная коррозия — это коррозия металлов в почвах и грунтах.

Биокоррозия — это коррозия, протекающая под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов.

Контактная коррозия — это вид коррозии, вызванный контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.

Радиационная коррозия — это коррозия, обусловленная действием радиоактивного излучения.

Коррозия внешним током и коррозия блуждающим током. В первом случае — это коррозия металла, возникающая под воздействием тока от внешнего источника. Во втором случае — под воздействием блуждающего тока.

Коррозия под напряжением — коррозия, вызванная одновременным воздействием коррозионной среды и механических напряжений. Если это растягивающие напряжения, то может произойти растрескивание металла. Это очень опасный вид коррозии, особенно для конструкций, испытывающих механические нагрузки (оси, рессоры, автоклавы, паровые котлы, турбины и т.д.). Если металлические изделия подвергаются циклическим растягивающим напряжениям, то можно вызвать коррозионную усталость. Происходит понижение предела усталости металла. Такому виду коррозии подвержены рессоры автомобилей, канаты, валки прокатных станов.

Коррозионная кавитация — разрушение металла, обусловленное одновременным коррозионным и ударным воздействием внешней среды.

Фреттинг-коррозия — это коррозия, вызванная одновременно вибрацией и воздействием коррозионной среды. Устранить коррозию при трении или вибрации возможно правильным выбором конструкционного материала, снижением коэффициента трения, применением покрытий и т.д.

Коррозия называется сплошной, если она охватывает всю поверхность металла. Сплошная коррозия может быть равномерной, если процесс протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, и неравномерной когда скорость процесса неодинакова на различных участках поверхности. Равномерная коррозия наблюдается, например, при коррозии железных труб на воздухе.
При избирательной коррозии разрушается одна структурная составляющая или один компонент сплава. В качестве примеров можно привести графитизацию чугуна или обесцинкование латуней.

Местная (локальная) коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Местная коррозия может быть выражена в виде отдельных пятен, не сильно углубленных в толщу металла; язв — разрушений, имеющих вид раковины, сильно углубленной в толщу металла, или точек (питтингов), глубоко проникающих в металл.
Первый вид наблюдается, например, при коррозии латуни в морской воде. Язвенная коррозия отмечена у сталей в грунте, а питтинговая — у аустенитной хромоникелевой стали в морской воде.

Подповерхностная коррозия начинается на поверхности, но затем распространяется в глубине металла. Продукты коррозии оказываются сосредоточенными в полостях металла. Этот вид коррозии вызывает вспучивание и расслоение металлических изделий.

Межкристаллитная коррозия характеризуется разрушением металла по границам зерен. Она особенно опасна тем, что внешний вид металла не меняется, но он быстро теряет прочность и пластичность и легко разрушается. Связано это с образованием между зернами рыхлых малопрочных продуктов коррозии. Этому виду разрушений особенно подвержены хромистые и хромоникелевые стали, никелевые и алюминиевые сплавы.

Щелевая коррозия вызывает разрушение металла под прокладками, в зазорах, резьбовых креплениях и т.д.

Основные виды коррозии металлов

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КОРРОЗИИ

Коррозией металлов называется их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. По механизму протекания процесса различают два ее типа: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия протекает в средах, не проводящих электрический ток, например, при высокотемпературном нагреве стали для горячей обработки давлением или термической обработки. При этом на поверхности металла образуются различные химические соединения – оксиды, сульфиды и другие – в виде пленки.

В отдельных случаях образовавшиеся при химической коррозии пленки, особенно сплошные, предохраняют металл от дальнейшей коррозии. Например, алюминий, олово, свинец, никель и хром способны к образованию на поверхности металлов плотных защитных пленок. пленки же на стали и чугуне непрочны, способны к растрескиванию и проникновению коррозии вглубь металла.

Электрохимическая коррозия обычно сопровождается протеканием электрического тока. Примерами могут служить ржавление металлических конструкций и изделий в атмосфере, корпусов судов и стальной арматуры гидросооружений в речной и морской воде и т.п.

Детальное рассмотрение механизмов химической и электрохимической коррозии показывает, что резкого различия между ними не существует. В ряде случаев возможен постепенный переход химической коррозии в электрохимическую и, наоборот, механизм коррозии металлов в растворах электролитов может иметь двоякий характер.

Коррозия по условиям протекания бывает следующая. Газовая – коррозия металла в газах при высоких температурах. Коррозия в неэлектролитах (например, коррозия стали в бензине). Атмосферная коррозия различных металлических конструкций на воздухе. Коррозия в электролитах – в проводящих электрический ток жидких средах. Почвенная (например, коррозия подземных трубопроводов). Коррозия внешним током или электрокоррозия (например, повреждение подземной трубы блуждающими токами). Контактная – электрохимическое разрушение металлов, происходящее в результате контакта различных металлов в электролите (например, коррозия деталей из алюминиевых сплавов, соприкасающихся с деталями из меди). Структурная – связанная со структурной неоднородностью металлов; например, ускорение коррозионного процесса чугуна в растворе серной кислоты в результате имеющихся в нем включений графита. Коррозия под напряжением, изменяющимся по значению и знаку, что часто вызывает понижение предела выносливости металла. Коррозия при трении; например, разрушение шейки вала при вращении в морской воде. Щелевая, протекающая в узких щелях и зазорах между отдельными деталями. Биокоррозия – коррозия металлов под воздействием продуктов, выделяемых микроорганизмами, и пота рук человека. По характеру коррозионных процессов и месту их распределения различают сплошную, местную и межкристаллитную коррозию. Сплошная характеризуется тем, что металлическое изделие разрушается почти равномерно и коррозия охватывает всю его поверхность. Сравнительно легко поддается контролю и оценке.

Местная коррозия обычно бывает сосредоточенна на отдельных участках поверхности изделия. Это более опасный вид коррозии, так как распространяется на значительную глубину, а следовательно, приводит к потере работоспособности изделий. Чаще всего этот вид коррозии наблюдается в местах механических повреждений поверхности изделий. При межкристаллитной коррозии процесс разрушения начинается с поверхности изделия и распространяется вглубь его, в основном по границам зерен, что вызывает хрупкость металла и значительное снижение его несущей способности. Этот часто встречающийся на практике вид коррозии является весьма опасным и обычно имеет место при термической обработке металлов или сварке. Степень коррозийной стойкости сталей существенно зависит от содержания углерода. Так, с уменьшением содержания углерода в легированной хромоникелевой стали марки Х18Н9 до 0.015% практически устраняется склонность ее к межкристаллитной коррозии.

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ, ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Существуют многочисленные способы защитить металл от разрушений или ржавчины. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий. Наиболее широко применяются: легирование сталей, нанесение металлических покрытий, электрохимическая защита.

Легирование эффективнее всего в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий.

Так, например, к группе сталей с особыми химическими свойствами относят коррозионно-стойкие стали. Их получают путем введения в углеродистые и низколегированные стали значительных добавок хрома или хрома и никеля. При содержании хрома 13, 17 и 25% хромистые стали являются не только коррозионно-, но и жаростойкими. Хромоникелевые стали обладают большей коррозионной стойкостью, чем хромистые, и находят широкое применение в химической промышленности.

Металлические покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде. Такое покрытие придает также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость. Различают два типа покрытий – анодное и катодное. Для железоуглеродистых сплавов таким анодным покрытием может служить покрытие из цинка и кадмия. В воде и во влажном воздухе цинк покрывается слоем основной углекислой соли белого цвета, защищающим его от дальнейшего разрушения. Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей.

Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется горячий метод, гальванизация и металлизация.

При горячем методе изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает его поверхность и покрывает тонким слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем олова или цинка. Лужение применяют при изготовлении белой жести, при устройстве покрытий на внутренних поверхностях пищевых котлов и других изделий. Цинкованием предохраняют от коррозии, например, кровельное железо, водопроводные трубы.

При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину покрытия можно регулировать в широких пределах. Покрытия получают также распылением расплавленного металла с помощью специальных металлизационных пистолетов и напылением на его поверхность защищаемого металла. Этот вид защиты используют для крупногабаритных конструкций: ж/д мостов и т. д. В качестве защитного металла используют алюминий, цинк, хром, коррозионно-стойкие стали.

Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей и др. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. При хранении и перевозке металлические изделия покрывают специальными смазочными материалами, минеральными маслами и жирами. Для защиты изделий, работающих в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида.

Химические покрытия – защитные оксидные и иные пленки – создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий.

Оксидирование – создание на поверхности изделия оксидной пленки, обладающей большой коррозийной стойкостью. Наиболее широко применяется для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов.

Фосфатирование стальных изделий заключается в создании поверхностного слоя из фосфатов марганца и железа. Фосфатные покрытия используются в дальнейшем в качестве подслоя, часто в сочетании со смазочными материалами, для уменьшения трения при обработке металлов давлением, волочением, для хорошей приработки трущихся деталей машин.

В отдельных случаях прибегают к защите металлов от коррозии при помощи протекторов. Сущность протекторной защиты заключается в том, что к поверхности защищаемого изделия прикрепляют протекторы – куски металла. Образуется гальваническая пара, в которой анод – протектор, катод – изделие. В результате протектор разрушается, защищая изделие. Таким образом защищают, например, подводные металлические части кораблей, прикрепляя к ним пластины цинка.

НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ БОРЬБЫ С КОРРОЗИЕЙ

Потери от коррозии можно разделить на прямые и косвенные. Прямые потери – это стоимость заменяемых изделий, затраты на защитные мероприятия и безвозвратные потери металла вследствие коррозии. По подсчетам специалистов, таковые в мировом масштабе составляют в настоящее время около 10…15% от объема производства стали. Косвенные – потери продукта в результате утечек, снижение производительности агрегата, загрязнение продуктами коррозии целевого продукта и т.п.

Значительная часть мощности предприятий черной металлургии затрачивается на восполнение потерь металла вследствие коррозии. Однако это далеко не полностью отражает действительный ущерб, связанный с выходом из строя изделий из металла. Значительные потери обусловлены авариями оборудования, его простоями, потерями и отходами в металлообработке, нарушениями качества продукции и в конечном счете повышением ее себестоимости и снижением производительности труда. Поэтому экономия металла, повышение качества исходного сырья и металлоизделий, уменьшение коррозионных потерь – непременное условие повышения эффективности производства и качества продукции, которое должно обеспечиваться в государственном масштабе.

Коррозия металла – виды и способы защиты – рекомендации от ТК Газметаллпроект

Коррозийные процессы представляют наиболее реальную угрозу для металлических конструкций. Вне зависимости от толщины стали, ржавчина способна быстро привести материал в негодность. В некоторых случаях, при небольших повреждениях, развитие коррозии удается остановить, а последствия ликвидировать. Чаще всего приходится менять металлические элементы полностью. Поэтому защита стали от коррозии является первоочередной задачей при строительстве и эксплуатации конструкций.

Причины и последствия образования коррозии на металле

В идеальных условиях любой металл сохраняет свои характеристики в течение длительного периода времени. Даже если в состав материала не входят дополнительные примеси, отсутствие внешних воздействий позволяет сохранять прочность и жесткость конструкции. В реальной жизни таких условий добиться практически невозможно. Коррозийные процессы могут быть вызваны следующими причинами:

• повышенная влажность воздуха, за счет которой металл постоянно подвергается значительным нагрузкам и очень быстро начинает окисляться;
• выпадение осадков на незащищенную поверхность стали также влечет за собой распространение очагов коррозии;
• часто причиной окисления металла являются блуждающие токи, присутствующие на поверхности изделия;
• атмосфера с различным содержанием химически активных элементов также может вызвать увеличение скорости распространения коррозии.

На начальном этапе окисления на поверхности металла становятся заметны яркие пятна, впоследствии металл полностью покрывается ржавчиной. Если не обращать внимания на подобные явления, со временем коррозия проникает внутрь изделия, полностью разрушая его.

Разновидности коррозийных процессов

Коррозия стали по типу может быть химической и электротехнической. В первом случае атомы металла и окислителя вступают в реакцию и образуют прочные связи. Образовавшаяся структура не проводит электричество, в отличие от первоначального состава изделия. Для электротехнической коррозии характерно полное разложение металла, который становится непригоден в дальнейшей эксплуатации.

Кроме химической и электротехнической можно выделить и другие виды коррозии:

• чаще других встречается газовая коррозия, протекающая при высокой температуре и минимальном содержании влаги в рабочей среде;
• атмосферная коррозия развивается при нахождении металлического изделия в газовой среде высокой влажности;
• биологические микроорганизмы также могут оказывать негативное влияние на прочность и целостность стальных конструкций, вызывая окисление материала;
• при взаимодействии различных металлов, состав и стационарный потенциал которых отличается, пятна ржавчины могут появиться в точках соприкосновения изделий;
• воздействие радиоактивного излучения приводит к разрушению структуры стали и развитию коррозийных процессов.

В большинстве случаев сложно выделить какой-то один вид коррозии, негативно воздействующий на состояние металлоконструкций. Разрушение и деградация стали вызвана влиянием нескольких факторов, таких как повышенная влажность, неблагоприятный состав атмосферы, биологическая активность микроорганизмов, радиационный фон. Единственным способом исключить или снизить скорость распространения коррозии является защита материала специальными составами и средствами.

Технология защиты стали от возникновения и развития коррозии

Оптимальным вариантом для исключения коррозии является использование при строительстве и монтаже специальных марок стали, неподверженных окислению. В противном случае от собственника металлоконструкций потребуется обеспечить своевременную защиту стали от окисления. Возможными вариантами подобного подхода являются:

• поверхностная обработка металла специальными составами, устойчивыми к атмосферным воздействиям;
• металлизация конструкций, также выполняемая поверхностным методом;
• легирование стали специальными составами, особенностью которых является устойчивость к окислительным процессам;
• непосредственное воздействие на окружающую химическую среду с целью изменения ее состава.

Каждая из указанных методик имеет свои достоинства и условия использования. Выбор способа зависит от текущего состояния стальной конструкции, интенсивности развития коррозии, условий эксплуатации металлических изделий.

Поверхностная обработка металла

Самым простым и наиболее распространенным способом является механическая обработка стали. Конструкция окрашивается эмалями и красками с высоким содержанием алюминия. В результате полностью перекрывается доступ окружающего воздуха к металлу. Простота и невысокая стоимость технологии являются ее основными достоинствами. К минусам можно отнести недолговечность покрытия и необходимость периодически его обновлять.

Химическая обработка металла

Отличным способом защиты стали от коррозии является ее обработка химическим способом. На поверхности создается тонкая и прочная пленка, наличие которой предотвращает проникновение к металлу влаги и других негативных сред. Технология применяется только с использованием специальных средств, а ее стоимость доступна не каждому собственнику металлоконструкций.

Металлизация и легирование

Нанесение слоя цинка, хрома, серебра или алюминия также является отличным способом обработки стали. Металлизация и легирование позволяет создать на поверхности стали дополнительный слой металла, устойчивого к воздействию окружающей среды. Способ обработки меняется в зависимости от используемого сплава, эффективность метода доказана на практике.

Изменение окружающей среды

Для многих металлоконструкций и изделий, работающих в замкнутом пространстве, гораздо выгоднее создать благоприятные условия. В таких случаях используется технология вакуумирования, в камеру закачивают различные по составу газы. В результате исключается контакт металла и окружающей среды, процессы коррозии полностью отсутствуют.

Каждая из указанных технологий имеет свой диапазон использования. При этом бороться с коррозией необходимо сразу после начала использования металлоконструкций. В противном случае окисление металла будет необратимым, изделие придется ремонтировать или полностью менять гораздо раньше требуемого срока эксплуатации.

Коррозия металлов – виды коррозии и методы защиты

Внешняя среда является кислой и оказывает негативное воздействие на некоторые материалы. Такое воздействие на металл называют коррозией, которая приводит к разрушению веществ и, соответственно, износу металлических изделий.

Эта печальная особенность материалов приводит к большим экономическим потерям коммерческих предприятий, а также государственных.

Виды коррозии

Классифицировать коррозию металлов можно по механизму протекания. Выделяют два типа – химическая и электрохимическая (данный вид наблюдается исключительно при наличии тока электричества).

По условиям протекания выделяют шесть типов коррозии:

1. Атмосферная, которая происходит под непосредственным воздействием обыкновенного кислорода и водяного пара, находящегося в атмосфере.

2. Жидкостная. Мало того, что сама жидкость негативно воздействует на металлоизделия, так еще и вещества, которые входят в ее состав, также могут оказывать определенное влияние.

3. Газовая, происходящая при высоких температурах. Такой вид возникает только в условиях нагрева металла. Такое происходит при его обработке для ускорения реакции.

4. Воздействие почвы, когда часть деталей тесно контактирует с ней. Например, заборы или столбы, которые вкопаны в землю. На такие металлические элементы негативно воздействуют блуждающие токи почвы.

5. Биологическая или бактериальная.

6. Усталостная. Так как некоторые продукты подвержены постоянным нагрузкам и коррозии. Из-за этого механические свойства постепенно снижаются. Это приводит к тому, что разрушаться металл может даже после самых незначительных приложенных усилий.

Методы защиты от коррозии металлов

Защищать изделия нужно максимально хорошо на всех этапах: от производства до эксплуатации. То есть при изготовлении всех металлических деталей необходимо обеспечивать контроль температуры, так как от газовой коррозии может происходить потеря до двух процентов материала.

Во время непосредственной эксплуатации популярны методы повышения устойчивости сплавов, то есть добавление легирующих компонентов в состав. Например, наличие в общем составе изделия вольфрама и молибдена снижают устойчивость к коррозии, а вот фосфор и сера еще и ускоряют ее действие. Это значит, что такие материалы требуют дополнительной защиты.

Второй способ — ограничение непосредственного воздействия окисляющих веществ на металл. Покрытия для стали богаты содержанием цинка, хрома и олова, а также других неактивных металлов. Хорошим способом защиты, особенно цветных металлов, является правильная окраска. Прочитать о ней можно в этой статье.

Коррозия металлов и способы защиты от неё

Коррозия – разрушение поверхности сталей и сплавов под воздействием различных физико-химических факторов – наносит огромный ущерб деталям и металлоконструкциям. Ежегодно этот невидимый враг «съедает» около 13 млн. т металла. Для сравнения – металлургическая промышленность стран Евросоюза в прошлом, 2014 году произвела всего на 0,5 млн. тонн больше. И это только – прямые потери. А длительная эксплуатация стальных изделий без их эффективной защиты от коррозии вообще невозможна.

Что такое коррозия и её разновидности

Основной причиной интенсивного окисления поверхности металлов (что и является основной причиной коррозии) являются:

1. Повышенная влажность окружающей среды.
2. Наличие блуждающих токов.
3. Неблагоприятный состав атмосферы.

Соответственно этому различают химическую, трибохимическую и электрохимическую природу коррозии. Именно они в совокупности своего влияния и разрушают основную массу металла.

Химическая коррозия

Такой вид коррозии обусловлен активным окислением поверхности металла во влажной среде. Безусловным лидером тут является сталь (исключая нержавеющую). Железо, являясь основным компонентом стали, при взаимодействии с кислородом образует три вида окислов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная неприятность заключается в том, что определённому диапазону внешних температур соответствует свой окисел, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстая плёнка высокотемпературного оксида FeO сама начинает предохранять металл от последующего образования ржавчины. Это процесс называется воронением, и активно применяется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Но это – частный случай, и таким способом активно защищать металл от коррозии в большинстве случаев невозможно.

Химическая коррозия активизируется при повышенных температурах. Склонность металлов к химическому окислению определяется значением их кислородного потенциала – способности к участию в окислительно-восстановительных реакциях. Сталь – ещё не самый худший вариант: интенсивнее её окисляются, в частности, свинец, кобальт, никель.

Электрохимическая коррозия

Эта разновидность коррозии более коварна: разрушение металла в данном случае происходит при совокупном влиянии воды и почвы на стальную поверхность (например, подземных трубопроводов). Влажный грунт, являясь слабощёлочной средой, способствует образованию и перемещению в почве блуждающих электрических токов. Они являются следствием ионизации частиц металла в кислородсодержащей среде, и инициирует перенос катионов металла с поверхности вовне. Борьба с такой коррозией усложняется труднодоступностью диагностирования состояния грунта в месте прокладки стальной коммуникации.

Электрохимическая коррозия возникает при окислении контактных устройств линий электропередач при увеличении зазоров между элементами электрической цепи. Помимо их разрушения, в данном случае резко увеличивается энергопотребление устройств.

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Методы борьбы с коррозией

Выбор подходящего способа защиты поверхности от образования ржавчины определяется условиями, в которых работает данная деталь или конструкция. Наиболее эффективны следующие методы:

• Нанесение поверхностных атмосферостойких покрытий;
• Поверхностная металлизация;
• Легирование металла элементами, обладающими большей стойкостью к участию в окислительно-восстановительных реакциях;
• Изменение химического состава окружающей среды.

Механические поверхностные покрытия

Поверхностная защита металла может быть выполнена его окрашиванием либо нанесением поверхностных плёнок, по своему составу нейтральных к воздействию кислорода. В быту, а также при обработке сравнительно больших площадей (главным образом, подземных трубопроводов) применяется окраска. Среди наиболее стойких красок – эмали и краски, содержащие алюминий. В первом случае эффект достигается перекрытием доступа кислороду к стальной поверхности, а во втором – нанесением алюминия на поверхность, который, являясь химически инертным металлом, предохраняет сталь от коррозионного разрушения.

Положительными особенностями данного способа защиты являются лёгкость его реализации и сравнительно небольшие финансовые затраты, поскольку процесс достаточно просто механизируется. Вместе с тем долговечность такого способа защиты невелика, поскольку, не обладая большой степенью сродства с основным металлом, такие покрытия через некоторое время начинают механически разрушаться.

Химические поверхностные покрытия 

Коррозионная защита в данном случае происходит вследствие образования на поверхности обрабатываемого металла химической плёнки, состоящей из компонентов, стойких к воздействию кислорода, давлений, температур и влажности. Например, углеродистые стали обрабатывают фосфатированием. Процесс может выполняться как в холодном, так и в горячем состоянии, и заключается в формировании на поверхности металла слоя из фосфатных солей марганца и цинка. Аналогом фосфатированию выступает оксалатирование – процесс обработки металла солями щавелевой кислоты.   Применением именно таких технологий повышают стойкость металлов от трибохимической коррозии.

Недостатком данных методов является трудоёмкость и сложность их применения, требующая наличия специального оборудования. Кроме того, конечная поверхность изменяет свой цвет, что не всегда приемлемо по эстетическим соображениям.

Легирование и металлизация

В отличие от предыдущих способов, здесь конечным результатом является образование слоя металла, химически инертного к воздействию кислорода. К числу таких металлов относятся те, которые на линии кислородной активности находятся возможно дальше от водорода. По мере возрастания эффективности этот ряд выглядит так: хром→медь→цинк→серебро→алюминий→платина. Различие в технологиях получения таких антикоррозионных слоёв состоит в способе их нанесения. При металлизации на поверхность направляется ионизированный дуговой поток мелкодисперсного напыляемого металла, а легирование реализуется в процессе выплавки металла, как следствие протекания металлургических реакций между основным металлом и вводимыми легирующими добавками.

Изменение состава окружающей среды

В некоторых случаях существенного снижения коррозии удаётся добиться изменением состава атмосферы, в которой работает защищаемая металлоконструкция. Это может быть вакуумирование (для сравнительно небольших объектов), или работа в среде инертных газов (аргон, неон, ксенон). Данный метод весьма эффективен, однако требует дополнительного оборудования — защитных камер, костюмов для обслуживающего персонала и т.д. Используется он главным образом, в научно-исследовательских лабораториях и опытных производствах, где специально поддерживается необходимый микроклимат.

Кто нам мешает, тот нам поможет

В завершение укажем и на довольно необычный способ коррозионной защиты: с помощью самих окислов железа, точнее, одного из них — закиси-окиси Fe3O4. Данное вещество образуется при температурах 250…5000С и по своим механическим свойствам представляет собой высоковязкую технологическую смазку. Присутствуя на поверхности заготовки,  Fe3O4  перекрывает доступ кислороду воздуха при полугорячей деформации металлов и сплавов, и тем самым блокирует процесс зарождения трибохимической коррозии. Это явление используется при скоростной высадке труднодеформируемых металлов и сплавов. Эффективность данного способа обусловлена тем, что при каждом технологическом цикле контактные поверхности обновляются, а потому стабильность процесса регулируется автоматически.⁠

Типы и способы предотвращения коррозии — Различные типы коррозии

Размещено в июне 2017 г.

В предыдущем посте мы обсудили основы коррозии — от фундаментальной химической реакции до типов сред, в которых может возникать коррозия. Поскольку коррозия чаще всего происходит в водной среде, теперь мы исследуем различные типы разрушения, которые металл может испытывать в таких условиях:

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия считается равномерным воздействием по всей поверхности материала и является наиболее распространенным типом. коррозии.Это также наиболее щадящий метод, поскольку относительно легко оценить степень атаки, а результирующее влияние на характеристики материала довольно легко оценить благодаря способности последовательно воспроизводить и тестировать явление. Этот тип коррозии обычно возникает на относительно больших площадях поверхности материала.

Питтинговая коррозия

Точечная коррозия — один из самых разрушительных типов коррозии, поскольку его трудно предсказать, обнаружить и охарактеризовать. Точечная коррозия — это локализованная форма коррозии, при которой либо локальная анодная точка, либо, чаще всего, катодная точка, образует небольшую коррозионную ячейку с окружающей нормальной поверхностью.Как только яма образовалась, она перерастает в «дыру» или «полость», которая принимает одну из множества различных форм. Ямы обычно проникают с поверхности вниз в вертикальном направлении. Точечная коррозия может быть вызвана локальным разрывом или повреждением защитной оксидной пленки или защитного покрытия; это также может быть вызвано неоднородностями самой металлической конструкции. Точечная коррозия опасна, поскольку может привести к разрушению конструкции с относительно низкой общей потерей металла.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия также является локальной формой коррозии и обычно возникает в результате застойной микросреды, в которой существует разница в концентрации ионов между двумя областями металла.Щелевая коррозия происходит в экранированных областях, например под шайбами, головками болтов, прокладками и т. Д., Где кислород ограничен. Эти меньшие площади позволяют проникать коррозионному веществу, но не позволяют достаточной циркуляции внутри, что снижает содержание кислорода, что предотвращает повторную пассивацию. По мере накопления застойного раствора pH меняется от нейтрального. Этот растущий дисбаланс между щелью (микросредой) и внешней поверхностью (объемная среда) способствует более высокой скорости коррозии. Щелевая коррозия часто может происходить при более низких температурах, чем точечная коррозия.Правильная конструкция швов помогает минимизировать щелевую коррозию.

Межкристаллитная коррозия

Исследование микроструктуры металла выявляет зерна, которые образуются во время затвердевания сплава, а также границы между ними. Межкристаллитная коррозия может быть вызвана примесями, присутствующими на этих границах зерен, или обеднением или обогащением легирующего элемента на границах зерен. Межкристаллитная коррозия происходит вдоль или рядом с этими зернами, серьезно влияя на механические свойства металла, в то время как основная часть металла остается нетронутой.

Примером межкристаллитной коррозии является выделение карбида — химическая реакция, которая может происходить, когда металл подвергается воздействию очень высоких температур (например, 800 ° F — 1650 ° F) и / или локальных горячих работах, таких как сварка. В нержавеющих сталях во время этих реакций углерод «поглощает» хром, образуя карбиды и вызывая падение уровня хрома, остающегося в сплаве, ниже 11%, необходимых для поддержания самопроизвольно формирующегося пассивного оксидного слоя. 304L и 316L — это улучшенные химические составы нержавеющей стали 304 и 316, которые содержат более низкие уровни углерода и обеспечивают лучшую коррозионную стойкость к осаждению карбидов.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) является результатом сочетания растягивающего напряжения и коррозионной среды, часто при повышенных температурах. Коррозия под напряжением может быть результатом внешнего напряжения, такого как фактические растягивающие нагрузки на металл или расширение / сжатие из-за быстрых изменений температуры. Это также может быть результатом остаточного напряжения, возникающего в процессе производства, например, в результате холодной штамповки, сварки, механической обработки, шлифования и т. Д. При коррозии под напряжением большая часть поверхности обычно остается нетронутой; однако в микроструктуре появляются мелкие трещины, что затрудняет обнаружение коррозии.Трещины обычно имеют хрупкий вид, форму и распространение в направлении, перпендикулярном месту напряжения. Выбор подходящих материалов для данной среды (включая температуру и управление внешними нагрузками) может снизить вероятность катастрофического отказа из-за SCC.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия — это разрушение одного металла вблизи стыка или стыка, которое происходит, когда два электрохимически разнородных металла находятся в электрическом контакте в электролитической среде; например, когда медь контактирует со сталью в морской среде.Однако даже когда эти три условия выполняются, существует множество других факторов, которые влияют на вероятность и количество коррозии, например, температура и качество поверхности металлов. Крупные инженерные системы, в конструкции которых используются многие типы металлов, в том числе различные типы крепежа и материалы, подвержены гальванической коррозии, если не проявлять осторожность на этапе проектирования. Выбор металлов, которые расположены как можно ближе друг к другу в гальванической серии, помогает снизить риск гальванической коррозии.

Заключение

В водной среде металлы могут подвергаться не только равномерной коррозии, но также различным видам местной коррозии, включая точечную, щелевую, межкристаллитную, механическую и гальваническую. В областях, где коррозия вызывает беспокойство, изделия из нержавеющей стали предлагают ценность и защиту от этих угроз. Благоприятный химический состав нержавеющей стали делает ее устойчивой ко многим распространенным коррозионным веществам, оставаясь при этом значительно более доступной по цене, чем специальные сплавы, такие как титан и сплавы Inconel®.

Нержавеющая сталь — это высоколегированная низкоуглеродистая сталь с высоким (не менее 11%) содержанием хрома. При воздействии кислородсодержащей среды хром вступает в реакцию с образованием пассивного оксидного слоя на поверхности металла, замедляя дальнейшее окисление и обеспечивая качество самовосстановления, что помогает противостоять равномерной и локальной коррозии. Никель помогает стабилизировать микроструктуру, увеличивая сопротивление SCC. Марганец в умеренных количествах и в сочетании с никелем будет выполнять многие функции, присущие никелю, и помогает предотвратить точечную коррозию.Добавление молибдена (дополнительный элемент в нержавеющей стали марки 316, повышающий ее характеристики по сравнению с нержавеющей сталью марки 304) помогает повысить стойкость к точечной и щелевой коррозии. Пониженный уровень углерода, например, в 304L и 316L, поможет предотвратить межкристаллитную коррозию. Наконец, азот, хотя и не является основным элементом в составе нержавеющей стали, увеличивает сопротивление питтингу. Выбор нержавеющей стали может помочь значительно снизить риск коррозии и обеспечить долгосрочную экономию за счет избежания затрат, связанных с переустановкой некачественных изделий.

По вопросам о различных типах коррозии или о наших предложениях из нержавеющей стали, пожалуйста, обращайтесь к нам.

8 наиболее распространенных форм коррозии металлов

Коррозия влияет на наше общество ежедневно. Автомобили, здания, инфраструктура, бытовые приборы и системы распределения энергии являются примерами некоторых компонентов, на которые негативно влияет это явление.

Коррозия определяется как разрушение материала в результате химических реакций между ним и окружающей средой.Хотя коррозия поражает множество материалов, включая полимеры и керамику, этот термин чаще всего ассоциируется с деградацией металлов.

В исследовании 2016 года, проведенном NACE (ранее известное как Национальная ассоциация инженеров по коррозии) и изложенном в их публикации «Международные меры предотвращения, применения и экономики технологии коррозии (IMPACT)», коррозия влечет за собой глобальные издержки в размере 2,5 триллиона долларов США. Этот показатель составляет примерно 3,4 процента мирового валового внутреннего продукта (ВВП).

Наиболее распространенные типы коррозии

Коррозия состоит из серии обычно сложных химических реакций и может инициироваться несколькими различными механизмами, которые зависят от окружающей среды. Это привело к появлению различных классификаций коррозии.

Всей коррозии нет равных. Ключ к эффективному предотвращению и смягчению коррозии лежит в базовом понимании типа коррозии, с которой приходится иметь дело, и факторов, ответственных за ее образование.В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные типы коррозии и объясним механизм, лежащий в основе каждого из них.

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия является наиболее распространенным типом и характеризуется атаками по всей поверхности металла, подверженной воздействию коррозионных агентов. Этот тип коррозии обычно вызывается химическими или электрохимическими реакциями, в результате которых металл расходуется с образованием оксидов или других соединений на больших видимых участках. Эти реакции заставляют металл со временем терять толщину и могут продолжаться до полного растворения металла.(Узнайте, как авиационная промышленность борется с этим типом коррозии в разделе «Обнаружение и лечение однородной коррозии в самолетах».)

Биметаллическая коррозия, также известная как гальваническая коррозия, — это коррозия, которая возникает, когда два разнородных металла прямо или косвенно контактируют с каждым из них. Другой. Визуально этот вид коррозии характеризуется ускоренным износом одного металла, при этом другой остается неизменным.

Биметаллическая коррозия — это чисто электрохимическая реакция, вызванная разницей электродных потенциалов между двумя металлами.Под воздействием электролита два металла образуют элемент, известный как биметаллическая пара, в котором один металл действует как анод, а другой — как катод. Движение электронов от анода к катоду инициирует реакцию окисления на аноде, которая вызывает его растворение, то есть коррозию.

Этот тип коррозии зависит от величины разности потенциалов между двумя металлами. Следовательно, чем дальше друг от друга находятся металлы в гальваническом ряду, тем выше скорость коррозии анода.(Эта тема рассматривается в серии «Введение в гальваническую совместимость: гальваническая совместимость и коррозия».)

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия — это локализованная коррозия с высокой проникающей способностью, которая возникает в зазорах или щелях на поверхности или непосредственно рядом с ними. металл. Эти щели могут быть результатом соединения двух поверхностей (металл с металлом или металла с неметаллом) или скоплением отложений (грязь, грязь, биообрастание и т. Д.). Этот тип коррозии характеризуется разрушением в области щели, при этом окружающие области металлической основы остаются нетронутыми.

Одним из основных критериев развития щелевой коррозии является наличие застойной воды в трещине. Это отсутствие движения жидкости приводит к истощению растворенного кислорода и избытку положительных ионов в щели. Это приводит к серии электрохимических реакций, которые изменяют состав жидкости и делают ее кислой по своей природе. Кислая жидкость в щели разрушает пассивный слой металла и делает его уязвимым для коррозии.

Питтинговая коррозия

Питтинговая коррозия, также известная как точечная коррозия, представляет собой другую локализованную форму коррозии, которая возникает на металлических поверхностях. Точечная коррозия обычно проявляется в виде полостей или отверстий небольшого диаметра на поверхности объекта, в то время как остальная часть металлической поверхности остается незатронутой. Эта форма коррозии также обладает высокой проникающей способностью и считается одним из наиболее опасных типов коррозии, поскольку ее трудно предсказать и она имеет тенденцию вызывать внезапные и экстремальные отказы.

Точечная коррозия обычно возникает на участках металлической поверхности, где имеются несоответствия в защитной пассивной пленке. Эти несоответствия могут быть вызваны повреждением пленки, плохим нанесением покрытия или инородными отложениями на металлической поверхности. Области, где пассивность была уменьшена или потеряна, теперь становятся анодом, а окружающие области действуют как катод. В присутствии влаги анод и катод образуют коррозионную ячейку, в которой происходит коррозия анода (т.е. областей, незащищенных пассивной пленкой).Поскольку коррозия ограничивается определенной областью, точечная коррозия имеет тенденцию проникать через толщину материала.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия включает ускоренную коррозию по границам зерен металла, в то время как большая часть поверхности металла остается свободной от воздействия. Некоторые сплавы при неправильной термообработке могут иметь примеси, сегрегированные на границах зерен, что может затруднить пассивацию на этих участках. Границы зерен теперь представляют собой путь высокой уязвимости к коррозии.

Например, аустенитные нержавеющие стали могут быть подвержены межкристаллитному разрушению, если они нагреваются в диапазоне от 500 ° C до 800 ° C (от 930 ° F до 1470 ° F). При этих температурах карбид хрома может выделяться на границах зерен, что снижает локальную концентрацию хрома на границах. (См. Дополнительную информацию по этой теме в разделе «Роль хрома в межкристаллитной коррозии».) В этом случае граница зерен вряд ли сможет сформировать эффективную пассивную пленку и теперь подвержена коррозии.

Выборочное выщелачивание

В определенных коррозионных средах некоторые металлические сплавы могут подвергаться коррозии, при которой только один элемент сплава разрушается и удаляется в результате коррозии. Это дискриминационное удаление определенного элемента известно как выборочное выщелачивание или удаление сплава.

Наиболее распространенным примером этого явления является избирательное удаление менее благородного цинкового элемента из латунных сплавов, также известное как децинкование. Сплавы, состоящие из наиболее удаленных друг от друга металлических элементов в гальваническом ряду, наиболее подвержены этому типу коррозии.

Эрозионная коррозия

Эрозионная коррозия определяется как ускоренное разрушение металла, возникающее в результате относительного движения между коррозионной жидкостью и поверхностью металла. Когда жидкость течет по поверхности (обычно с высокими скоростями), пассивный оксидный слой металла может быть удален или растворен, в результате чего сплав становится уязвимым. Во время этого процесса металл может быть удален в виде растворенных ионов или продуктов коррозии, которые механически смываются с поверхности металла под действием силы текущей жидкости.

Эрозионная коррозия визуально распознается по появлению канавок, оврагов, кратеров и впадин на металлической подложке в виде направленного рисунка. (Узнайте, как предотвратить эрозионную коррозию, в статье Эрозионная коррозия: покрытия и другие профилактические меры.)

Коррозионное растрескивание под напряжением

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) — это форма коррозии, характеризующаяся образованием мелких трещин на определенных участках поверхности. металлической поверхности, в то время как металл остается неповрежденным на большей части своей поверхности.Это растрескивание обычно происходит из-за одновременного наличия растягивающих напряжений в агрессивной среде. SCC считается коварной формой коррозии, потому что повреждение иногда не обнаруживается сразу во время осмотра и может привести к внезапным катастрофическим сбоям.

Сварка, термообработка и холодная деформация могут вызвать остаточные напряжения на объекте, которые могут вызвать SCC. Одна ситуация, когда может возникнуть SCC, — это вдоль границ зерен, которые были корродированы межкристаллитной коррозией.Поскольку границы зерен стали ослаблены из-за сегрегации примесей, приложенные остаточные растягивающие усилия могут привести к мелким трещинам в микроструктуре.

Заключение

Коррозия существует во многих формах и может быть вызвана множеством механизмов. Есть много других, хотя и менее известных типов коррозии, не упомянутых в этой статье.

Тип коррозии, которая может образоваться на конкретной металлической поверхности, зависит в первую очередь от окружающей среды и физических и химических свойств металла.Следовательно, важно понимать механизмы, участвующие в каждом типе коррозии, чтобы гарантировать применение наиболее эффективных мер предотвращения и смягчения там, где это необходимо.

Восемь форм коррозии Фонтаны

Восемь форм коррозии

Автор: Фонтана и Грин, 1967

Идея описания различных способов, которыми коррозия может повредить металлы своим внешним видом, использовалась многими до того, как Фонтана и Грин стали соавторами своей знаменитой книги в 1967 году.Маккей и Уортингтон уже обсуждали различные формы коррозии в своей книге о коррозии 1936 года. вслед за Аланом Поллиттом в его собственной книге, опубликованной на тринадцать лет раньше, то есть в 1923 году. Однако следующая классификация, похоже, получила самое широкое признание с небольшими различиями между авторами.

Коррозию удобно классифицировать по формам ее проявления, основанием для этой классификации является внешний вид корродированного металла. Каждую форму можно идентифицировать простым визуальным наблюдением.В большинстве случаев достаточно невооруженного глаза, но иногда полезно или требуется увеличение. Ценную информацию для решения проблемы коррозии часто можно получить, внимательно наблюдая за корродированными образцами для испытаний или неисправным оборудованием. Осмотр перед чисткой особенно желателен. Некоторые из восьми форм коррозии уникальны, но все они более или менее взаимосвязаны. К восьми формам относятся: (1) равномерное или общее воздействие, (2) гальваническая коррозия или коррозия двух металлов, (3) щелевая коррозия, (4) точечная коррозия, (5) межкристаллитная коррозия, (6) избирательное выщелачивание или расслоение. , (7) стресс-коррозия.Этот список произвольный, но охватывает практически все повреждения и проблемы, связанные с коррозией. Формы не перечислены в каком-либо определенном порядке важности. Ниже рассматриваются восемь форм коррозии с точки зрения их характеристик, механизмов и профилактических мер. Повреждение водородом, хотя и не является формой коррозии, часто происходит косвенно в результате коррозионного воздействия, и поэтому включено в это обсуждение. ссылка

Униформа Атака

Равномерное разрушение — наиболее распространенная форма коррозии.Обычно он характеризуется химической или электрохимической реакцией, которая равномерно протекает по всей открытой поверхности или на большой площади. Металл становится тоньше и со временем выходит из строя. Например, кусок стали или цинка, погруженный в разбавленную серную кислоту, обычно растворяется с одинаковой скоростью по всей своей поверхности. Крыша из листового железа будет иметь одинаковую степень ржавчины по всей внешней поверхности.

Равномерное разрушение или общая общая коррозия представляет собой наибольшее разрушение металла на тоннажной основе.Однако эта форма коррозии не вызывает особого беспокойства с технической точки зрения, поскольку срок службы оборудования можно точно оценить на основе сравнительно простых испытаний. Часто достаточно просто погрузить образцы в жидкость. Равномерную атаку можно предотвратить или уменьшить с помощью (1) подходящих материалов, включая покрытия, (2) ингибиторов или (3) катодной защиты.

Гальваническая или двухкомпонентная коррозия

Обычно существует разность потенциалов между двумя разнородными металлами, когда они погружены в коррозионный или проводящий раствор.Если эти металлы находятся в контакте (или иначе электрически связаны), эта разность потенциалов создает поток электронов между ними. Коррозия менее стойкого к коррозии металла обычно увеличивается, а воздействие более стойкого материала уменьшается по сравнению с поведением этих металлов, когда они не контактируют. Менее стойкий металл становится анодным, а более стойкий — катодным. Обычно катод или катодный металл очень мало или совсем не корродируют в парах этого типа.Из-за наличия электрического тока и наличия разнородных металлов эта форма коррозии называется гальванической, или двухметаллической, коррозией. Это электрохимическая коррозия, но для ясности мы ограничим термин «гальваническая» воздействием разнородных металлов.

Щелевая коррозия

Интенсивная локальная коррозия часто возникает в щелях и других экранированных областях на металлических поверхностях, подверженных коррозионным воздействиям. Этот тип атаки обычно связан с небольшими объемами застойного раствора, вызванными отверстиями, поверхностями прокладок, соединениями внахлест, поверхностными отложениями и щелями под головками болтов и заклепок.В результате эту форму коррозии называют щелевой коррозией или, иногда, коррозией отложений или прокладок.

Питтинг

Точечная коррозия — это форма чрезвычайно локализованной атаки, в результате которой в металле образуются дыры. Эти отверстия могут быть маленькими или большими в диаметре, но в большинстве случаев они относительно малы. Ямы иногда изолированы или расположены так близко друг к другу, что выглядят как шероховатая поверхность. Обычно яму можно описать как полость или отверстие с диаметром поверхности, примерно равным глубине или меньшим ее.

Точечная коррозия — одна из самых разрушительных и коварных форм коррозии. Это приводит к отказу оборудования из-за перфорации с незначительной потерей веса всей конструкции. Язвы часто бывает трудно обнаружить из-за их небольшого размера и из-за того, что ямы часто покрыты продуктами коррозии. Кроме того, трудно количественно измерить и сравнить степень питтинга из-за разной глубины и количества ямок, которые могут возникнуть в одинаковых условиях.Язвенную коррозию также трудно предсказать с помощью лабораторных тестов. Иногда карьерам требуется много времени — несколько месяцев или год — для того, чтобы они появились в реальной эксплуатации. Точечная коррозия особенно опасна, потому что это локализованная и интенсивная форма коррозии, а отказы часто происходят очень внезапно.

Межкристаллитная коррозия

Эффекты границ зерен практически не имеют значения для большинства применений или применений металлов. Если металл корродирует, это приводит к равномерному разрушению, поскольку границы зерен обычно лишь немного более реактивны, чем матрица.Однако при определенных условиях границы раздела зерен очень реактивны и приводят к межкристаллитной коррозии. Локальное повреждение на границах зерен и рядом с ними при относительно небольшой коррозии зерен — это межкристаллитная коррозия. Сплав распадается (выпадают зерна) и / или теряет прочность.

Межкристаллитная коррозия может быть вызвана примесями на границах зерен, обогащением одного из легирующих элементов или истощением одного из этих элементов в зонах границ зерен.Было показано, что небольшие количества железа в алюминии, в котором растворимость железа низкая, сегрегируют на границах зерен и вызывают межкристаллитную коррозию. Было показано, что исходя из соображений поверхностного натяжения, содержание цинка в латуни выше на границах зерен. Истощение хрома в областях границ зерен приводит к межкристаллитной коррозии нержавеющих сталей.

Селективное выщелачивание

Селективное выщелачивание — это удаление одного элемента из твердого сплава в результате коррозионных процессов.Наиболее распространенный пример — выборочное удаление цинка из латунных сплавов (децинковка). Подобные процессы происходят в других системах сплавов, в которых алюминий; железо, кобальт, хром и другие элементы удаляются. Селективное выщелачивание — это общий термин для описания этих процессов, и его использование исключает создание таких терминов, как деалюмификация, декобальтификация и т. Д. Разделение — это металлургический термин, который иногда применяется, но выборочное выщелачивание является предпочтительным.

Эрозия Коррозия

Эрозионная коррозия — это ускорение или увеличение скорости разрушения или воздействия на металл из-за относительного движения между агрессивной жидкостью и поверхностью металла.Как правило, это движение довольно быстрое и связано с механическим износом или истиранием. Металл удаляется с поверхности в виде растворенных ионов или образует твердые продукты коррозии, которые механически смываются с поверхности металла. Иногда движение окружающей среды уменьшает коррозию, особенно когда локальное повреждение происходит в застойных условиях, но это не эрозионная коррозия, поскольку износ не увеличивается.

Эрозионная коррозия проявляется в виде бороздок, оврагов, волн, закругленных отверстий и впадин и обычно имеет направленный характер.Во многих случаях отказы из-за эрозионной коррозии происходят за относительно короткое время, и они являются неожиданными в основном потому, что оценочные испытания на коррозию проводились в статических условиях или потому, что эффекты эрозии не учитывались.

Растрескивание от коррозии

Под коррозионным растрескиванием под напряжением понимается растрескивание, вызванное одновременным наличием растягивающего напряжения и определенной коррозионной среды. Многие исследователи классифицировали все отказы от растрескивания, происходящие в агрессивных средах, как коррозионное растрескивание под напряжением, включая отказы из-за водородного охрупчивания.Однако эти два типа отказов от взлома по-разному реагируют на переменные среды. Чтобы проиллюстрировать, катодная защита является эффективным методом предотвращения коррозионного растрескивания под напряжением, в то время как она быстро ускоряет эффекты водородного охрупчивания. Следовательно, важность рассмотрения коррозионного растрескивания под напряжением и водородной хрупкости как отдельных явлений очевидна. По этой причине два явления растрескивания обсуждаются отдельно в этой главе.

Во время коррозионного растрескивания металл или сплав практически не подвергаются атакам на большей части своей поверхности, в то время как мелкие трещины проходят через него.Это явление растрескивания имеет серьезные последствия, поскольку оно может возникать при напряжениях в диапазоне типичных расчетных напряжений. Показано, что воздействие кипящего MgCl2 при 310 ° F (154 ° C) снижает прочностные характеристики примерно до значения, доступного при 1200 ° F.

Двумя классическими случаями коррозионного растрескивания под напряжением являются «сезонное растрескивание» латуни и «каустическое охрупчивание» стали. Оба этих устаревших термина описывают существующие условия окружающей среды, которые привели к коррозионному растрескиванию под напряжением.Сезонное растрескивание относится к разрушению латунных гильз гильзы вследствие коррозионного растрескивания. В периоды сильных дождей, особенно в тропиках, в латунных гильзах наблюдались трещины в месте опрессовки гильзы на пулю. Позже было обнаружено, что важным экологическим компонентом сезонного крекинга является аммиак, образующийся в результате разложения органических веществ.

В первых паровозах произошло много взрывов клепаных котлов. Исследование этих отказов показало трещины или хрупкие разрушения в отверстиях под заклепки.Эти участки были подвергнуты холодной обработке во время клепки, и анализ белесых отложений, обнаруженных на этих участках, показал, что основным компонентом является едкий натр или гидроксид натрия. Следовательно, хрупкое разрушение в присутствии каустика привело к термину каустическое охрупчивание. В то время как одно только напряжение будет реагировать способами, хорошо известными в механической металлургии (то есть ползучесть, усталость, разрушение при растяжении), а только коррозия будет реагировать, вызывая характерные реакции растворения; одновременное действие обоих иногда приводит к катастрофическим результатам.

видов коррозии | Американская ассоциация гальванизаторов

Дом » Коррозия » Процесс коррозии » Типы коррозии

Существует несколько типов коррозии, и наука и понимание этих процессов постоянно развиваются. Вот краткий обзор некоторых распространенных типов коррозии:

• Гальваническая коррозия — наиболее распространенная и опасная форма коррозии.Это происходит, когда два разнородных (разных) металла контактируют в присутствии электролита. В гальваническом элементе (биметаллической паре) более активный металл (анод) подвергается коррозии, а более благородный металл (катод) защищается. На гальваническую коррозию влияет ряд факторов, включая типы металлов, относительный размер анода и окружающую среду (температура, влажность, соленость и т. Д.)
• Точечная коррозия возникает при определенных условиях, что приводит к ускоренной коррозии в определенных областях, а не к равномерной коррозии по всей детали.Такие условия включают низкие концентрации кислорода или высокие концентрации хлоридов (анионов), которые мешают сплавам преобразовывать пассивирующую пленку. В худшем случае большая часть поверхности остается защищенной, но небольшие колебания ухудшают качество пленки в нескольких критических областях. Коррозия в этих местах усиливается и может вызвать язвы.
• Микробная коррозия , обычно называемая микробиологической коррозией (MIC), вызывается микроорганизмами.Он применяется как к металлическим, так и к неметаллическим материалам с кислородом или без него. Когда кислород отсутствует, сульфатредуцирующие бактерии активны и производят сероводород, вызывая сульфидное растрескивание под напряжением. В присутствии кислорода некоторые бактерии могут непосредственно окислять железо до оксидов и гидроксидов железа. Концентрационные ячейки могут образовываться в отложениях продуктов коррозии, что приводит к локальной коррозии.
• Высокотемпературная коррозия , как следует из названия, представляет собой износ металла из-за нагрева.Это может произойти, когда металл подвергается воздействию горячей атмосферы в присутствии кислорода, серы или другого соединения, способного окислять материал.
• Щелевая коррозия происходит в замкнутых пространствах, где доступ жидкости из окружающей среды ограничен, например, в зазорах и областях контакта между деталями, под прокладками или уплотнениями, внутри трещин и швов, а также в пространствах, заполненных отложениями.

Коррозия металлов

Теория коррозии металлов

Коррозия определяется как повреждение материала в результате химическая, часто электрохимическая реакция с окружающей средой.Согласно этому определению термин «коррозия» может применяться ко всем материалы, в том числе неметаллы. Но на практике слово коррозия в основном используется в в сочетании с металлическими материалами.

Почему металлы корродируют? Помимо золота, платины и некоторых других, в чистом виде металлы в природе не встречаются. Они обычно химически связаны с другими веществами в рудах, такими как сульфиды, оксиды и т. д.Энергия должна быть затрачена (например, в доменной печи) для извлечения металлов из сульфиды, оксиды и т. д. для получения чистых металлов.

Чистые металлы содержат больше связанной энергии, представляя собой более высокое энергетическое состояние, чем в природе в виде сульфидов или оксидов.

Энергетическое состояние металла в различных формах

Поскольку весь материал во Вселенной стремится вернуться к своему низкому уровню энергетическое состояние, чистые металлы также стремятся вернуться к своему самому низкому энергетическому состоянию которые у них были в виде сульфидов или оксидов.Один из способов, которыми металлы могут вернуться к низкому уровню энергии за счет коррозии. Продукты коррозии металлы часто представляют собой сульфиды или оксиды.

Химическая и электрохимическая коррозия

Химическая коррозия может рассматриваться как окисление и происходит под действием сухих газов, часто при высоких температурах. С другой стороны, имеет место электрохимическая коррозия. электродными реакциями, часто во влажной среде, т.е.е. влажная коррозия.

Все металлы в сухом воздухе покрыты очень тонким слоем оксида, мощностью около 100 (10 ^-2 м). Этот слой образован химическими веществами. коррозия кислородом воздуха. При очень высоких температурах реакция с кислородом в воздухе может продолжаться без ограничений, и металл быстро превратится в оксид.

Окисление металла при разных температурах

При комнатной температуре реакция останавливается, когда слой становится тонким.Эти тонкие слои оксида могут защитить металл от продолжительного воздействия, например в водный раствор. На самом деле именно эти слои оксида и / или продукты коррозии, образующиеся на поверхности металла, которые защищают металл от продолжающегося воздействия в гораздо большей степени, чем коррозия сопротивление самого металла.

Эти слои оксида могут быть более или менее прочными в вода, например.Мы знаем, что обычная углеродистая сталь быстрее корродирует в воде. чем нержавеющая сталь. Разница зависит от состава и проницаемость их соответственно оксидных слоев. Следующее описание явление коррозии касается только электрохимической коррозии, т.е. влажная коррозия.

Ячейки коррозии

Как металлы корродируют в жидкостях? Проиллюстрируем это, используя явление коррозии, называемое биметаллической коррозией или гальванической коррозией.Биметаллическая коррозионная ячейка может, например, состоят из стальной пластины и медной пластины в электрическом контакте друг с другом и погружены в водный раствор (электролит).

Электролит содержит растворенный кислород из воздуха. и растворенная соль. Если лампа подключена между стальной пластиной и медная пластина, она загорится. Это указывает на то, что ток течет между металлические пластины.Медь будет положительным электродом, а сталь — быть отрицательным электродом.

Ток течет через лампу от медной пластины к стальной пластине

Движущей силой тока является разница в электрическом потенциал между медью и сталью. Цепь должна быть замкнута и следовательно, ток будет течь в жидкости (электролите) от стального листа. к медной пластине.Ток протекает через положительно заряженный атомы железа (ионы железа) покидают стальную пластину, и стальная пластина корродирует.

Корродирующая металлическая поверхность называется анодом. Кислород и вода расходуются на поверхности медной пластины, а гидроксильные ионы (ОН-), которые имеют отрицательный заряд, образуются. Отрицательные ионы гидроксила «нейтрализовать» положительно заряженные атомы железа.Ионы железа и гидроксила образуют гидроксид железа (ржавчина).

В описанной выше коррозионной ячейке металлическая медь называется катодом. Обе металлические пластины называются электродами, а определение анода и катода дано ниже.

Анод : Электрод, от которого течет положительный ток. в электролит.
Катод : Электрод, через который проходит положительный электрический ток. ток уходит из электролита.

Когда положительные атомы железа переходят в раствор из стальной пластины, электроны остаются в металле и переносятся в обратном направлении, в сторону положительный ток.

Предпосылки для К формированию биметаллической ячейки относятся:
1.Электролит
2. Анод
3. Катод
4. Окислительная среда, например растворенный кислород (O ₂ ) или ионы водорода. (H ⁺ ).

Электродный потенциал — гальваническая серия

В приведенном выше примере было показано, что движущая сила для протекания тока и, следовательно, Коррозия — это разность электродных потенциалов.Электродный потенциал металл указывает на его склонность к растворению и коррозии. в определенном электролите.

Упоминается также «благородство» металла. Более благородный металла, чем выше потенциал, тем меньше у него тенденция к раствориться в электролите.

Электродные потенциалы различных металлов могут быть указаны в отношение друг к другу в гальваническом ряду для разных электролитов.В гальванический ряд различных металлов в морской воде показан ниже.

Золото	+0,42
Серебро	+0,19
Нержавеющая сталь (AISI 304), пассивное состояние	+0.09
Медь	+0,02
Олово	-0,26
Нержавеющая сталь (AISI 304), активное состояние	-0,29
Свинец	-0,31
Сталь	-0.46
Кадмий	-0,49
Алюминий	-0,51
Оцинкованная сталь	-0,81
цинк	-0,86
Магний	-1,36

Учитывая сталь-медь Например, из приведенной выше таблицы будет отмечено, что медь имеет более высокий потенциал ( благороднее), чем обычная углеродистая сталь.Сталь будет анодом и корродирует, тогда как медь будет катодом и не подвергнется коррозии.

Коррозия в микроячейках

Сталь-медь пример показал, как происходит коррозия, когда два разных материала соединен в водном растворе. Как происходит коррозия на поверхности из цельного металла? Когда поверхность металла исследуется под микроскопом, будет видно, что это не один однородный металл.Различия в структура и размер зерна встречаются на поверхности. Химический состав может варьируются, и могут присутствовать различные примеси.

Если потенциал электрода измеряется через явно однородной поверхности, будет обнаружено, что она значительно варьируется в пределах только доли квадратного миллиметра. Итак, катоды и аноды, возможно, маленькие, но достаточно большой, чтобы вызвать коррозию, может быть сформирован на той же металлической поверхности.В результате анодной и катодной реакций образовалась коррозионная микроячейка. описано ниже.

Анодная часть поверхности корродирована

В случае низкого pH катодная реакция будет: 2e ^— + 2H ⁺ → H ₂ . Поверхность катода может быть примеси, такие как оксидные включения, усиление графита или более благородная фаза.

Области применения материалов: коррозионная стойкость | MetalTek

Коррозия — это потеря металла из-за реакции с окружающей средой, которая измеряется как процент потери веса или как скорость проникновения коррозии, возможно, измеряемая в дюймах в год.

Коррозия может развиваться в присутствии жидкостей или газов. Это может произойти при любой температуре, хотя обычно скорость коррозии увеличивается с повышением температуры.Коррозия, связанная с жидкостями, часто вызывается примесями или микроэлементами в жидкости. Примерами этого может быть присутствие хлора, который способствует образованию соляной кислоты, или серы, которая образует серную кислоту.

Важно помнить, что любой сплав, нержавеющая сталь или другой, может подвергнуться коррозии при определенных обстоятельствах. Наличие коррозии не обязательно указывает на бракованный продукт; вместо этого он может указывать на неправильное применение этого продукта — например, использование материала, не наилучшим образом подходящего для данной среды.

Металлы, особенно нержавеющая сталь, образуют очень тонкий слой оксида хрома, который защищает внутренний металл от кислорода. Это важно, потому что кислород необходим железу для образования ржавчины / оксида железа. В общем ни кислорода, ни ржавчины. Слой пассивный — процесс известен как пассивация — и самовосстановление; если поверхность поцарапана, оксидный слой восстанавливается при наличии кислорода.

Каковы общие типы коррозии?

Существует много типов коррозии, краткое описание некоторых из них приводится ниже.Более подробная информация о типах коррозии включена в другой из этих информационных бюллетеней.

• Равномерная коррозия — Коррозия, которая возникает равномерно по всем поверхностям.
• Питтинговая коррозия — Локальное поражение с образованием ямок или впадин.
• Щелевая коррозия — Локальная коррозия в щелях или скрытых областях.
• Гальваническая коррозия — Локальная коррозия, при которой происходит обмен ионами между материалами.
• Коррозионное растрескивание под напряжением — трещины возникают в определенных коррозионных средах.
• Межкристаллитная коррозия — Локальная коррозия на границах зерен металла.
• Высокотемпературная коррозия — Может принимать различные формы, включая:
  • Окисление — Естественный процесс, при котором металл превращается в оксид (фактически более стабильное состояние).
  • Металлическая пыль — результат высокоуглеродистой среды, когда металл превращается в порошок.
  • Науглероживание — состояние сильного металлического пыления, противостоять которому разработаны нефтехимические предприятия.
  • Сульфидирование — результат естественных соединений серы, обнаруженных в сырой нефти.
  • Коррозия золы / солевых отложений — когда зола или соль откладываются и вступают в реакцию с защитным оксидным слоем сплава в определенных промышленных процессах.
  • Коррозия расплавленной солью — Расплавленные соли удаляют оксидный слой, делая металл восприимчивым к другим типам коррозии.
• Атмосферная коррозия — наиболее распространенный тип коррозии (например, ржавчина на железе) является результатом естественной среды планеты, содержащей кислород и водяной пар.
• Микробная коррозия — Коррозия, вызванная метаболической активностью микроорганизмов.Он может быть аэробным или анаэробным.

Каковы критерии выбора коррозионно-стойких сплавов?

Коррозионная стойкость — это способность предотвращать ухудшение окружающей среды в результате химической или электрохимической реакции. Поэтому желательные характеристики коррозионно-стойких сплавов включают высокую устойчивость к общим реакциям в конкретной среде.

Некоторые из привлекательных свойств, которыми может обладать металл:

• Минимальное растворение металла в агрессивных растворах.
• Высокая стойкость к местным воздействиям, будь то глубокое проникновение в локальные точечные пятна, сети локальных трещин, связанных с коррозионным растрескиванием под напряжением, или внутрикристаллитная коррозия.
• Устойчивость к повышенной коррозии из-за наличия приложенного или остаточного напряжения или приложения колеблющегося напряжения.
• Стойкость к повышенной коррозии на границе раздела двух соприкасающихся и скользящих поверхностей под нагрузкой.
• Устойчивость к ускоренной местной коррозии в местах, где сопрягаемые поверхности узлов встречаются с агрессивной средой.
• Устойчивость к избирательному растворению более активного компонента сплава, оставляющему слабые отложения другого материала — например, обесцинкование латуни.
• Устойчивость к совместному действию различных источников коррозии.

Каковы некоторые примеры семейств коррозионно-стойких сплавов?

• Нержавеющая сталь: самый распространенный из коррозионно-стойких сплавов, нержавеющая сталь, по определению, содержит минимум 10,5% хрома.Хром создает самовосстанавливающийся оксидный слой, который обеспечивает коррозионную стойкость. Многие другие характеристики и косметические особенности отделяют нержавеющую сталь от других сплавов железа. Тем не менее, следует соблюдать осторожность при выборе марки, поскольку даже незначительное количество некоторых элементов может повлиять на коррозионную стойкость.
• Сплавы на основе меди: Другие желательные свойства в сочетании с коррозионной стойкостью делают сплавы на основе меди привлекательными. Отличная тепло- и электропроводность, высокие механические свойства и простота работы с материалом способствуют его использованию.Хотя есть некоторые соединения и кислоты, которые агрессивно атакуют эти материалы, они хорошо работают в воздухе, воде, соленой воде и в присутствии многих органических и неорганических химикатов.
• На основе никеля: эти сплавы имеют жизненно важное значение для промышленного использования, но лишь частично из-за их превосходных коррозионных свойств. Они действительно устойчивы к коррозии в пресной воде, в нормальной атмосфере, под действием неокисляющих кислот и едких щелочей. Кроме того, они также хорошо работают в суровых условиях с низкими и высокими температурами и высокими нагрузками.Чистый никель является прочным и пластичным, но более дорогим, чем другие материалы

Что касается решения всех экологических проблем, включая экстремальные температуры или высокий износ, требования жестких коррозионных сред предполагают, что консультации со специалистами в области металлургии помогут выбрать материал, который обеспечивает необходимая производительность, сбалансированная с экономической эффективностью.

Коррозия металлов — Промышленные металлурги

Коррозия металлов — это электрохимическая реакция, которая включает изменения как в металле, так и в окружающей среде, контактирующей с металлом.Хотя механизмы коррозии на микроскопическом уровне одинаковы, различная микроструктура, состав и механическая конструкция приводят к различным проявлениям коррозии.

См. Курсы и вебинары по металлургии
Нужна помощь с анализом отказов?

Существует семь распространенных типов коррозии металла

• Равномерная
• Гальваническая
• Щелевая
• Точечная коррозия
• Межкристаллитная
• Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
• Происходит расплавление

полностью подвержено коррозии

002 9000 поверхность металла.Ржавчина на стальной конструкции или зеленая патина на медной крыше — примеры равномерной коррозии. Движущей силой этого типа коррозии является электрохимическая активность металла в окружающей среде, которой он подвергается.

Гальваническая коррозия происходит около стыка двух разнородных металлов. Движущей силой реакции коррозии является разность электродных потенциалов между двумя металлами.

Щелевая коррозия возникает в щелях между компонентами, а также под полимерными покрытиями и клеями.Движущей силой коррозии является разница между концентрацией кислорода внутри и снаружи щели.

Точечная коррозия возникает в металлах, которые обычно являются пассивными, когда пассивный слой разрушается. Примерами пассивных металлов являются алюминий и нержавеющая сталь. Точечная коррозия является проблемой, если она приводит к ослаблению или перфорации металла. В приложениях, где важен внешний вид, точечная коррозия представляет собой проблему

Межканальная коррозия включает коррозию по границам зерен затронутого металла.В результате частицы металла отваливаются и металл ослабляется. Аустенитные нержавеющие стали и дисперсионно-упрочненные алюминиевые сплавы, такие как сплавы 2ххх, являются примерами металлов, которые могут пострадать от межкристаллитной коррозии, если сплавы не обрабатываются должным образом и подвергаются воздействию коррозионных сред.

Коррозионное растрескивание под напряжением представляет собой комбинированное действие напряжения и воздействия коррозионной среды. В большинстве случаев стресс или окружающая среда сами по себе недостаточны, чтобы вызвать разрушение металла.То есть напряжение ниже предела текучести металла, и металл не подвергался бы коррозии в определенных условиях, если бы напряжение отсутствовало.

Сплав — это селективное выщелачивание одного элемента из сплава. Это приводит к образованию пористой структуры, недостаточно прочной, чтобы выдерживать приложенные механические нагрузки. Одним из распространенных примеров является обесцинкование латунных сплавов, используемых для сантехники, когда цинк выщелачивается из сплава.

Конкретный тип возникающей коррозии зависит от нескольких факторов, включая состав металла, микроструктуру металла, окружающую среду, геометрию компонента, нагрузку на компонент, контакт между металлами и способ соединения компонентов.

См. Курсы и вебинары по металлургии
Нужна помощь с вашим продуктом?

В некоторых случаях основной причиной отказов металла из-за коррозии является выбор материалов, которые по своей природе несовместимы с окружающей средой. В других случаях коррозия является результатом механической конструкции, когда несовместимые металлы соединяются вместе или компоненты встречаются таким образом, что приводит к узким промежуткам между компонентами. Коррозия также может быть результатом неправильного производственного процесса, в результате которого образуются микроструктуры, делающие сплав подверженным коррозии.

Пройдите наш курс Коррозия металлов , если вы хотите узнать больше об этих механизмах коррозии, например, почему они возникают и как их предотвратить. Кроме того, книги «Коррозия и контроль коррозии» (4-е издание) Р. В. Реви и Х. Х. Улига и «Коррозия: понимание основ» от ASM International являются хорошими источниками информации о различных механизмах коррозии.