Види електрохімічної корозії

Наведена схема роботи гальванічної пари лежить в основі електрохімічної корозії металів і сплавів. Різні фазові складові, присутні в структурі сплаву, перебуваючи в електроліті, набувають різні за величиною і знаку електродні потенціали. Чим більше різниця в електродних потенціалах окремих фазових складових, тим активніше буде протікати корозійний процес і корозійне руйнування сплаву. Електрохімічний гетерогенність поверхні металу є причиною корозії. Більш корозійностійкими є сплави зі структурою однорідного твердого розчину.

Однак навіть у разі однорідної структури корозія може розвиватися за рахунок утворення анодних областей через наявність межкристаллитной пористості, відмінності залишкових напружень в окремих зернах і інших чинників.

Особливо сильно електрохімічна корозія розвивається в разі контакту в конструкції різнорідних матеріалів з різними потенціалами (наприклад, корозія сталевих деталей в контакті з мідними або магнієвих сплавів в контакті зі сталлю).

Ілюстрацією можуть служити дві сталеві пластини, одна з яких покрита оловом, а інша цинком. Порушення цих плівок призводить до того, що через різницю електродних потенціалів залізо в платівці з оловом стає анодом, і піддається корозійного руйнування. У платівці з цинком сталь стає катодом. Цинк, руйнуючись, захищає залізо від корозії. Цим пояснюється довговічність будівельної жерсті, домашніх відер, оцинкованих кузовних листів та ін.

 

У разі однофазного матеріалу, наприклад чистого металу або однорідного твердого розчину, корозія поширюється рівномірно по всій поверхні деталі – відбувається так звана загальна або рівномірна корозія (рисунок 6.3, а). Обробка, яка веде до гомогенізації структури, робить сплав більш стійким проти електрохімічної корозії. Прикладом такої обробки є гарт хромоникельової корозійностійкої сталі або отжиг оловяністих бронз, що мають після лиття неоднорідне будова внаслідок ліквації. Навпаки, нагрів сплавів, що приводить до розпаду пересиченого твердого розчину і виділення часток другої фази, знижує корозійну стійкість. Різниця потенціалів окремих складових мікроструктури сприяє електрохімічної корозії.

У неоднорідних металах корозія носить місцевий характер, охоплюючи окремі анодні ділянки їх поверхні з низьким значенням електродного потенціалу (рисунок 6.3, б). До місцевої корозії відносяться піттінг або точкова корозія, а також плямиста і виразкова її різновиди. Вогнища місцевої корозії є концентраторами напружень.

Анодними ділянками можуть бути межі зерен і фаз, в той час як зерна самі по собі є катодами. У цьому випадку розвивається найбільш небезпечний вид корозії – межкристаллитная корозія (МКК). Вона майже непомітна з поверхні і поширюється в глиб металу на межі зерен (рисунок 6.3, в). В результаті міжкристалітної корозії порушується зв’язок між зернами, при постукуванні по металу пропадає характерний металевий звук, і після прикладення навантаження метал легко руйнується.

Межкристаллитная корозія високохромисто стали обумовлена виділенням при підвищених температурах по межах зерен карбідів типу Сr23С6. Ці карбіди утворюються в результаті дифузії вуглецю з усього обсягу зерна, а хрому – тільки з прикордонних областей. Вуглець переміщається по межузельние механізму дифузії (за механізмом впровадження), який в порівнянні з переміщенням атомів за механізмом заміщення характеризується високою рухливістю. Це призводить до зниження вмісту хрому в прикордонних областях нижче його критичної концентрації 12 – 14% і стрибкоподібного падіння електродного потенціалу з +0,2 до -0,6 В. Межі зерен стають анодом по відношенню до металу всередині зерен.

Ефективним засобом, переважною міжкристалітну корозію, є максимальне зниження вмісту вуглецю і введення в сталь таких сильних карбидообразующих елементів, як титан або ніобій, що володіють більшою спорідненістю до вуглецю, ніж хром.

При одночасній дії корозійного середовища і навантаження або залишкових напружень виникає корозія під напругою, що виявляється у вигляді корозійного розтріскування або сітки тріщин. Місця концентрації напружень мають більш низький електродний потенціал і набувають характеру анодних ділянок.

З повсякденного життя відомо, що в пошкоджених місцях кузовів автомобілів, а також в місцях деформацій листового металу продукти корозії з’являються найчастіше. Високі залишкові напруги є причиною прискореної корозії зварних швів, околошовной зони, болтових, клепаних і інших з’єднань.

Великий вплив на процес корозії у водних середовищах надає розчинений у рідині кисень. При достатньому вмісті кисню на поверхні утворюється захисна оксидна плівка, що підвищує електродний потенціал металу. Найбільш небезпечні анодні зони створюються в місцях поганої аерації, де утруднений доступ кисню з повітря. Добре відомо, що та частина сталевої плити, яка перебувала під шаром піску, кородує в більшій мірі в порівнянні з тією частиною, яка залишалася під безпосереднім впливом атмосфери. Сталеві цвяхи в старих дерев’яних конструкціях руйнуються набагато швидше, ніж їх головки, розташовані зовні. Аналогічне явище спостерігається в щілинах замкнутих профілів (приклад – пороги автомобілів), на стику листів, на різьбовій поверхні в болтових з’єднаннях, на брудній поверхні і т. Д. Приклади таких випадків представлені на малюнку 6.4, а в таблиці 6.1 представлені деякі групи корозійних пар .

Внутрішня напруга самі по собі важко звинуватити в появі корозії. Інтенсифікуючи це явище, вони стають ініціаторами анодного процесу. Неоднорідність внутрішньої структури матеріалу сприяє корозії. Корозійні явища посилюються при накладенні анодної напруги на структурну.

 

Склад атмосфери також впливає на корозію сплавів. У містах, де повітря забруднене промисловими газами, корозія проявляється значно сильніше, ніж в сільській місцевості. Для сталевих деталей особливо шкідливими є сірчистий газ SO2, сірководень H2S, хлор Сl2 і хлористий водень НСl.

приклади корозійних пар

Хлористий водень також небезпечний для алюмінієвих і магнієвих сплавів. Для мідних сплавів характерна підвищена корозія в атмосфері аміаку NH3.

Щодо підвищення корозійної агресивності різні види атмосфер можуть бути розташовані в наступний ряд: суха континентальна, морська чиста, морська індустріальна, індустріальна, індустріальна сильно забруднена.

Корозійна втома – це процес поступового накопичення пошкоджень матеріалу під дією змінних напруг і корозійно-активних середовищ. Освіта і розвиток втомних тріщин супроводжується проникненням корозійного середовища в ці тріщини і полегшує руйнування. Цьому виду руйнування схильні практично будь-які конструкційні матеріали на основі заліза, алюмінію, титану, міді та інших металів. Особлива небезпека корозійно-втомного руйнування полягає в тому, що воно може проходити практично в будь-яких, в тому числі таких слабких корозійних середовищах, як вологе повітря, гази, вологі машинні масла і ін. Тому корозійна втома металів і сплавів спостерігається у всіх галузях техніки, перш за все в енергетичній, нафтогазовидобувної, гірничорудної промисловості, в морському, наземному і повітряному транспорті.

При коррозііоно-втомному навантаженні руйнування може відбутися при напрузі, значно менших звичайного межі втоми. При цьому величина умовної границі втоми наближається до нульового значення. Пояснюється це тим, що навіть при мінімальних напругах або їх відсутності недостатньо захищений метал зруйнується тільки від корозії. Прогресуючий зростання тріщин втоми обумовлений з одного боку низьким значенням електродного потенціалу в місці концентрації напружень, а з іншого – легким руйнуванням захисної оксидної плівки в гирлі тріщини при змінному навантаженні.

Посилання на основну публікацію