Корозія і корозійностійкі матеріали

Корозією (лат. Corrodere – роз’їдати, руйнувати) називають руйнування матеріалів під впливом навколишнього середовища в результаті її хімічного або електрохімічного впливу.

Зазвичай розглядають корозію металевих матеріалів. Однак це явище характерне не тільки для металів і сплавів, аналогічні процеси можуть відбуватися і в неметалевих матеріалах – пластмасах, кераміці. Прикладом такого корозійного впливу може служити знос футеровки плавильних печей під дією рідкого, хімічно активного шлаку.

Розмір шкоди, викликаної корозією, може бути прямим і непрямим. Прямий збиток включає вартість заміни зазнали корозії частин машин, трубопроводів, пристроїв. Для відновлення уражених корозією устаткування і конструкцій щорічно витрачається не менше 10% продукції світового металургійного виробництва.

Непрямі збитки від корозії пов’язаний з простоєм обладнання в результаті аварій, погіршенням якості продукції, наприклад в результаті її забруднення, збільшенням витрати палива, матеріалів, енергії. Так, при виході з ладу хімічної апаратури не випускається продукція, відмова в роботі двигунів призводить до простою цінного обладнання, порушення герметичності газо- і нафтопроводів уможливлює витік цінної сировини. Якщо в результаті корозії водопровідної системи припиняється подача води на металургійний завод, то ремонт водопроводу буде коштувати у багато разів менше, ніж витрати, пов’язані з зупинкою заводу на кілька годин. Залежно від країни та кліматичних умов сумарний збиток, що наноситься корозією, досягає рівня 3 – 10% валового продукту.

Проникнення в результаті корозії газу, нафти та інших продуктів в навколишнє середовище призводить не тільки до матеріальних втрат, а й до загрози життєзабезпечення людини і природи. Якщо збиток від заміни і ремонту устаткування можна хоча б розрахувати, то збиток навколишньому середовищу не піддається розрахунку.

Залежно від властивостей навколишнього середовища і характеру її фізико-хімічного впливу на матеріал розрізняють:

1) хімічну корозію, зумовлену впливом сухих газів, а також рідин, які не є електролітами (нафта, бензин, фенол);

2) до електрохімічної корозії, обумовлену впливом рідких електролітів: водних розчинів солей, кислот, лугів, вологого повітря, грунтових вод, т. Е. Розчинів, що містять іони і є провідниками електрики.

Найбільш поширеним видом хімічної корозії є газова корозія при високих температурах – процес взаємодії з киснем або активними газовими середовищами (галогени, діоксид сірки, сірководень, пари сірки, діоксид вуглецю і т. Д.). При газової корозії руйнуються такі відповідальні вузли і деталі, як лопатки газових турбін, сопла реактивних двигунів, арматура печей.

У виробничих умовах найчастіше стикаються з окисленням металів, в разі сплавів на основі заліза – з утворенням окалини. Захисні властивості металів від окислення обумовлені утворенням суцільних оксидних плівок на їх поверхні. Для забезпечення суцільності плівок необхідно, щоб обсяг оксиду Vок був більше обсягу металу Vмет, з якого він утворився: Vок / Vмет> 1. В іншому випадку виходить переривчаста плівка, яка не здатна ефективно захистити метал від корозії. Така плівка характерна для магнію (Vок / Vмет = 0,79), що ускладнює захист сплавів на його основі від корозії.

Крім сплошности оксидні плівки повинні володіти високими механічними властивостями, мати хороше зчеплення з металом і достатню товщину, що забезпечує високі захисні властивості. Цим вимогам задовольняє плівка оксиду хрому Сr2О3, що обумовлює високу стійкість проти корозії сталей і жаростійких сплавів з високим вмістом хрому.

Електрохімічна корозія – найбільш поширений вид корозії металів. При електричному контакті двох металів або двох розрізняються за властивостями фазових складових одного металу, які володіють різними електродними (електрохімічними) потенціалами, але знаходяться в одному електроліті, утворюється гальванічний елемент. Поведінка металів або окремих фаз залежить від значення їх електродного потенціалу. Метал або фаза, що мають більш негативний електродний потенціал (анод), віддають позитивно заряджені іони в розчин і розчиняються (рисунок 6.1). Надлишкові електрони перетікають в метал або фазу, що мають більш високий електродний потенціал (катод). Катод при цьому не руйнується, а електрони з нього видаляються у зовнішнє середовище. Чим нижче електродний потенціал металу або фази по відношенню до стандартного водневого потенціалу, прийнятого за нульовий рівень, тим легше метал або фаза віддають іони в розчин, тим нижче їх корозійна стійкість.

Посилання на основну публікацію