Атмосферная коррозия

Более 80% всех конструкций, машин, прибо­ров и изделий, изготовленных из металлов и сплавов, эксплуатируются в обычной земной атмосфере.

Атмосферную коррозию принято классифицировать по толщине образовавшейся на по­верхности металла пленки влаги. В связи с этим различают три вида атмосферной коррозии: сухую, влажную и мокрую.

В области сухой атмосферной коррозии, т. е. при относительной влажности воздуха менее 60 %, следы влаги на поверхности металла отсутствуют, коррозия протекает по химическому механизму и скорость разрушения металлов невелика. Образующиеся на металлической поверхности оксидные пленки обладают защитными свойствами и тормозят развитие коррозионных разруше­ний.

При относительной влажности воздуха, равной 60-70% (влажная атмосферная коррозия) в результате конденсации влаги на поверхности металла появля­ется адсорбционная пленка воды. Относи­тельная влажность, при которой начинается адсорбционная конденсация влаги, называется критической влажностью. Она зависит от состояния ме­талла, от степени загрязнения атмосферы, от природы металла. В этих усло­виях реализуется электрохи­мический механизм, и ско­рость атмосферной коррозии значительно возрастает.

Образование фазовых пленок в области мокрой коррозии происходит при по­падании на поверхность металла капельножидкой вла­ги (при дожде, обливании и др.) или при относительной влажности, близкой к 100%. В этом случае наблюдается катодное торможение коррозионного процесса электрохимической коррозии, так как затрудняется доставка кислорода к поверхности ме­талла.

Основными факторами, влияющимина скорость атмосферной коррозии металлов, являются:

1. Состав атмосферы. Коррозионная активность воздушной атмосферы может быть разной (табл. 7).

Таблица 7

Влияние характера атмосферы на относительную скорость коррозии

углеродистой стали

Значительно ускоряет процесс коррозии металлов содержащийся в воздухе сернистый ангидрид SO₂; в меньшей степени, по сравнению с SO₂, влияют соли, в основном хлористые; еще меньший вред приносят углекислый газ и сероводород.

2. Свойства продуктов коррозии. Пленку с высокими защитными свойствами образуют Pb и Al. У Cu, Sn и еще в большей степени у Ni защитные свойства продуктов коррозии ниже, а закон роста пленки близок к параболическому. Продукты коррозии на Zn не обладают достаточными защитными свойствами, и закон роста пленки оказывается почти линейным. У Fe в начальный период скорость коррозии низкая, а затем, вследствие большой гигроскопичности ржавчины, довольно резко увеличивается.

При количественном анализе результатов десятилетних испытаний получены, например, следующие значения глубинного показателя коррозии (мкм/год): Pb - 4, Al - 8, Cu и Sn - 12, Ni - 32, Zn - 50, Fe - 200.

3. Степень влажности воздуха существенно влияет на скорость коррозии, но лишь в присутствии примесей. Чистый воздух даже при относительной влажности, близкой к 100%, не вызывает заметного ускорения коррозии. Для железа в этом случае критическая влажность равна 100%, но если в воздухе присутствует лишь 0,01% SO₂, то она снижается до 60%.

4. Температура воздуха. Понижение температуры воздуха приводит к ускорению коррозионного процесса в связи с тем, что облегчается конденсация влаги на поверхности металлов и затрудняется ее испарение. Повышение температуры, как правило, тормозит коррозию, так как уменьшает относительную влажность воздуха, способствует испарению пленки влаги с поверхности металлов или затрудняет конденсацию влаги. Однако одновременное действие повышенной температуры и высокой влажности резко увеличивает скорость коррозии («тропическая атмосфера»).

5. Географический фактор и связанные с ним климатические условия определяют такие важные показатели, как температура и влажность, количество солнечных и дождливых дней, роза ветров и т. п. Эти показатели зависят и от района, где эксплуатируется металлическая конструкция: сельского или городского, приморского или континентального.

Времена года также оказывают значительное влияние на скорость атмосферной коррозии. Зимой агрессивность атмосферы, по сравнению с летним периодом, может возрасти из-за увеличения содержания сернистых соединений в связи с большим потреблением топлива. Весной из-за таяния снега, сконцентрировавшего за зиму большое количество вредных промышленных примесей, и осенью, в период дождей, атмосферная коррозия усиливается.

6. Катодные включения (медь, палладий) в условиях атмосферной коррозии заметно повышают стойкость железа и железоуглеродистых сплавов. Медь даже при незначительном (десятые доли %) содержании является весьма эффективным катодом и способствует пассивации сплавов железа с углеродом при влажной атмосферной коррозии. Кроме того, на поверхности медистых сталей затруднена конденсация влаги, что также способствует снижению скорости коррозии.

7. Состояние поверхности. При грубой обработке поверхности металла условия для конденсации на ней водяных паров более благоприятны, чем на гладкой полированной поверхности. Наряду с этим грубая обработка увеличивает истинную поверхность металла и затрудняет формирование однородных защитных пленок, чем способствует увеличению скорости атмосферной коррозии.

Поиск по сайту: