Корозія металів і способи захисту від неї

«Іржа їсть залізо» – говорить російська народна приказка. Іржа, яка з’являється на поверхні сталевих і чавунних виробів, – це яскравий приклад корозії.

Щорічно через корозію руйнується близько чверті всього виробленого в світі заліза. Однак не тільки втрата металів, але і псування виготовлених з них виробів обходиться дуже дорого. Витрати на ремонт або на заміну деталей суден, автомобілів, апаратури хімічних виробництв, приладів і комунікацій у багато разів перевищують вартість металу, з якого вони виготовлені.

Корозія викликає серйозні екологічні наслідки. Витік газу, нафти та інших небезпечних хімічних продуктів із зруйнованих корозією трубопроводів призводить до забруднення навколишнього середовища, що негативно впливає на здоров’я і життя людей. Зрозуміло, чому на захист металів і сплавів від корозії витрачають великі кошти.

Корозію металів і сплавів (їх окислення) викликають такі компоненти навколишнього середовища, як вода, кисень, оксиди вуглецю й сірки, що містяться в повітрі, водні розчини солей (морська вода, грунтові води). Ці компоненти безпосередньо окислюють метал – відбувається хімічна корозія.

Найчастіше корозії піддаються вироби із заліза. Особливо сильно кородує метал у вологому повітрі або у воді. Спрощено цей процес виражають за допомогою наступного рівняння хімічної реакції:

Хімічно чисте залізо майже не кородує. Разом з тим технічне залізо, яке містить різні домішки, наприклад в чавун і сталь, іржавіє, так як однією з причин виникнення корозії є наявність домішок в металі, його неоднорідність.

Хімічну сутність корозійного процесу для цього випадку покажемо на наступному прикладі. Якщо два різних метали, що знаходяться в контакті між собою, опустити у водний розчин електроліту (в реальних умовах це, наприклад, грунтові води, сконденсована волога з атмосфери), то метал активніший, розташований в електрохімічному ряді напруг лівіше, буде руйнуватися, оберігаючи тим самим менш активний метал від корозії. Наприклад, при контакті заліза з міддю у водному середовищі залізо, як більш активний метал, буде поступово розчинятися, переходячи в воду у вигляді іонів заліза. При цьому електрони, що вивільнилися з атомів заліза, перейдуть до міді і на її поверхні з’єднаються з іонами водню, що виділилися з компонентів водного середовища (наприклад, сірчаної або інших кислот; вам, очевидно, відомий такий вислів, як «кислотні дощі»).

Для боротьби з корозією використовують багато способів. Назвемо деякі з них.

1. Нанесення захисних покриттів на поверхня оберігає від корозії металу. Для цього часто використовують олійні фарби, емалі, лаки. Ці неметалеві покриття дешеві, але зазвичай недовговічні. Раз на два роки, а іноді й частіше їх потрібно оновлювати. Так, наприклад, фарбують Ейфелеву вежу в Парижі.

Пам’ятник Ю. А. Гагаріну виготовлений з титанового сплаву
Захищається від корозії метал можна покрити шаром іншого металу: золота, срібла, хрому, нікелю, олова, цинку та ін. Один з найстаріших способів – це лудіння, або покриття залізного листа шаром олова. Таке залізо називають білою бляхою.

2. Використання нержавіючих сталей, що містять спеціальні добавки. Наприклад, «нержавійка», з якої виготовляють столові прилади, містить до 12% хрому і до 10% нікелю. До складу легких нержавіючих сплавів входять алюміній або титан. Пам’ятник Ю. А. Гагаріну (скульптор П. Бондаренко, архітектори Я. Білопільський, Ф. Гажевскій, 1980) облицьований пластинками з титанового сплаву (рис. 122). На його гладкої блискучої поверхні немає жодного цятки іржі.

3. Введення в робоче середовище, де знаходяться металеві деталі, речовин, які в десятки і сотні разів зменшують агресивність середовища. Такі речовини називають інгібіторами корозії.

Інгібітори корозії вводять в замкнуті системи охолодження, в нафтопродукти і навіть впорскують у газопроводи для зниження корозії труб зсередини. Для запобігання корозії заліза в сірчаної кислоти до неї додають в якості інгібітора азотну кислоту.

4. Створення контакту з більш активним металом – протектором. Наприклад, для захисту сталевих корпусів морських суден зазвичай використовують цинк. Та й на суші металеву конструкцію (трубу, ЛЕП і т. Д.) З’єднують з листом або шматком активнішого металу. З цією ж метою до деталей конструкції мостів приварюють шматки цинку.

Посилання на основну публікацію