Почему происходит коррозия

Плюсы и минусы коррозии металлов

Многие люди хотя бы иногда любуются зеленоватым налетом на меди, или огорчаются потемнением серебряного украшения, или негодуют от появления ржавчины на поверхности автомобиля. Но не все понимают, что эти изменения цвета вызваны одним и тем же явлением – коррозией. Что же это такое?

Что такое коррозия металлов?

Коррозия металла ‑ это разрушение его поверхности из-за химического или электрохимического влияния внешней (коррозийной) среды.

Железо и его сплавы вступают в реакцию с кислородом и водой. В результате на их поверхностях рождаются оксиды Fe2O3 х nH2O и метагидроксиды железа FeO(OH) и Fe(OH)3, которые назвали ржавчиной. Процесс необратим и проникает в металл все глубже, продолжаясь до тех пор, пока изделие полностью не разрушится.

Корродируют и другие металлы, и их сплавы. Но в отличие от слоя ржавчины, оксиды, образовавшиеся на поверхности этих материалов, препятствуют их дальнейшему повреждению.

Известны 2 вида коррозии: химическая, электрохимическая. Первая возникает под влиянием сухих газов и неэлектролитов. Вторая – вследствие контакта с растворами-электролитами, содержащими ионы, она вызывает электрический ток. Температура ускоряет протекание процесса.

Плюсы

• Устойчивый краситель (Е 172). Применяют для окрашивания керамики, цемента и пищевых продуктов (выпечки, паштетов, конфет, рыбьей икры). Воздействуя щелочами, прокаливанием или водяным паром, получают порошки желтого, красного и черного цвета. Смешиванием получают оранжевый и коричневый цвета.
• Использование сверхпроводимости. При взаимодействии с железом воздуха с небольшим содержанием кислорода возникает медленно тянущаяся реакция образования черной ржавчины Fe3O4. Это ферромагнетик, который имеет свойство намагничиваться без внешнего магнитного поля, что используется для производства сверхпроводников.
• Применение в источниках тока. Используется электролитическая коррозия. Металл с отрицательным потенциалом (анод) помещают в водный раствор электролита (кислоты, соли, щелочи). Он отдает жидкости положительные ионы и постепенно растворяется. На катоде, имеющем положительный заряд, электроны собираются, а потом переходят во внешнюю среду. Чем ниже у металла электродный потенциал, тем быстрее он корродирует, отдавая ионы в раствор. Драгоценные металлы из-за их стойкости к коррозии наносят на контакты электросхем, платину используют в космических кораблях.
• Легирование. Металлом, у которого ниже электродный потенциал (например, алюминием или цинком), жертвуют для защиты железа, стали или другого металла. «Жертву» наносят сверху на другой материал, и она препятствует разрушению до тех пор, пока сама не будет полностью изъедена коррозией.
• Экономия средств на утилизацию. Постепенное превращение железного мусора в порошок происходит естественным образом. Не требуется дополнительных усилий для утилизации.
• Способствует рождению и применению изобретений. Люди придумывают новые инструменты и средства для избавления от ржавчины. Например, появились пескоструйные и дробеструйные пистолеты для механической очистки, промышленные очистители-спреи, гидропескоструйный эжектор.

Минусы

• Неэстетический вид. Вид покрытых ржавчиной трубопроводов вызывает отвращение, а ржавые инструменты некомфортно держать в руках. Побывав на практике в доме или в «горячем» цехе с сильно запущенными коммуникациями, некоторые учащиеся разочаровываются в будущей профессии. Страна теряет несостоявшихся слесарей, электромонтеров, монтажников и представителей других рабочих профессий, кому пришлось бы работать с «железом».
• Снижение продаж. Покупатели отказываются от покупки автомобилей, при осмотре которых замечают «следы» коррозии. В такси, имеющее на корпусе пятна ржавчины, неприятно садиться. Поэтому бывают случаи ухода пассажиров в другие таксомоторные фирмы, где автомобили выглядят не только чище, но и без коррозионных поражений.
• Потеря прочности. Здания и строения для химических производств часто строят из железобетона. Металлическая арматура в виде стержней, сеток или каркаса вставляется в бетон, чтобы повысить прочность и другие характеристики состава. Но стены снаружи и внутри таких помещений испытывают повышенные температуры, содержание в воздухе паров влаги и активных химических веществ, что значительно ускоряет осуществление коррозионных процессов. Такие строения требуют повышенной защиты, поэтому на арматуру наносят лакокрасочные или полимерные материалы, или легирующий металл. При этом легирование можно усилить нанесением пленочного или лакокрасочного, футеровочного или облицовочного слоя.
• Экологический вред и аварии. Разрушение трубопроводов приводит к утечке газа и нефтепродуктов, других химических веществ. Следовательно, загрязняется природная среда, возникают аварийные ситуации. Поэтому важно своевременно отыскивать дефекты в оборудовании и предотвращать негативные эффекты.
• Изношенность водопроводов ЖКХ. Эксперты утверждают, что стальные трубы служат в 3-4 раза меньше нормативного срока, что происходит из-за отсутствия надежной гидроизоляции. Катастрофическое состояние подземных трубопроводов влияет на ухудшение свойств питьевой воды и эпидемиологической обстановки (очаги тяжелых желудочных, кишечных заболеваний, гепатита). Низкое качество покрытий и недостаточный контроль за состоянием радиаторов отопления приводит к протечкам, из-за которых случаются ожоги населения, порча напольных покрытий и мебели, затопления нижерасположенных помещений.
• Человеческие жертвы. В разных странах из-за проржавевших металлоконструкций значительно снижается устойчивость мостов, что служит одной из причин их обрушения. В результате полного или частичного падения переправ получают ранения и погибают люди.
• Экономический ущерб. По мнению экспертов, потери от коррозии и расходы на борьбу с нею в экономически развитых странах оцениваются в среднем как 3 % ВНП.

Вывод

У коррозии есть положительные моменты. Например, есть повод купить новую плиту или другую бытовую технику, а также кухонную утварь, когда они заржавеют. Поскольку если коррозионных проявлений нет, то многим жалко выкидывать старые вещи. Но ущерб от коррозийных поражений такой катастрофический, что необходимо защищаться от них.

Источник: https://plusiminusi.ru/plyusy-i-minusy-korrozii-metallov/

Коррозия стали: как и почему

Коррозия стали и ремонт повреждений, связанных с ней, являются мировой проблемой на сотни миллиардов долларов в год. Однако цена коррозии – это даже больше, чем просто финансовые расходы. Это – потеря природных ресурсов, ужасные катастрофы и многие другие косвенные убытки.

Снизить убытки от коррозии

Коррозия – это природное явление, которое никогда нельзя полностью избежать. Однако и то, что нельзя ничего сделать – тоже не правда. Применение адекватной защиты от коррозии стали в самом начале проекта, например, горячего цинкового покрытия, может значительно снизить эти громадные ежегодные убытки от коррозии.

Защита стали от коррозии

Самая простая защита стали от коррозии – горячее ее цинкование. Горячее цинкование стали уже более 100 лет широко применяется в огромных промышленных масштабах для защиты стали от коррозии. Однако и в настоящее время появляются все новые рынки для его применения. Сначала горячее цинкование считалось только средством защиты от коррозии. Сейчас его применяют и по многим другим причинам:

• низкая начальная стоимость,
• прочность,
• долговечность,
• доступность,
• многообразие,
• экологичность и даже
• эстетичность.

Процесс коррозии металлов

Коррозия, которую для стали часто называют просто ржавлением, является тенденцией всех металлов вернуться к своему естественному состоянию – исходной руде с более низким энергетическим состоянием.

Металлическая коррозия – это электрохимический процесс в том смысле, что он включает и химические реакции, и поток электронов.

Базовым электрохимическим процессом, который движет процессом коррозии, является гальваническое действие, в котором ток вырабатывается внутри за счет физических и химических реакций, протекающих между компонентами гальванической ячейки.

Гальваническая коррозия

Существует два основных типа гальванических ячеек, которые приводят к коррозии:

• биметаллическая пара и
• концентрационная ячейка.

Биметаллическая пара (рисунок 1) похожа на батарею, состоящую из двух различных металлов, погруженных в электролитический раствор. Электрический ток (поток электронов) возникает, когда два электрода соединяются наружной непрерывной цепью.

Рисунок 1 – Биметаллическая гальваническая пара

Концентрационная ячейка состоит из анода и катода одинаковых металлов или сплавов, а также обратной электрической цепью. Электродвижущая сила обеспечивается разницей в концентрации растворов, контактирующих с металлами.

Для возникновения коррозии в гальванической ячейке должны быть четыре следующих необходимых элемента.

• Анод. Электрод, на котором отрицательные ионы разряжаются, а положительные ионы образуются. Могут также происходить другие окислительные реакции. Коррозия проходит на аноде.
• Катод. Электрод, на котором положительные ионы разряжаются, а отрицательные ионы образуются. Могут также происходить другие восстановительные реакции. Катод защищен от коррозии.
• Электролит. Проводящая среда, в которой поток электронов сопровождается движением вещества. Электролиты включают водные растворы кислот, щелочей и солей.
• Обратная электрическая цепь. Металлическая цепочка, связывающая анод и катод. Часто проходит под покрытием по основному металлу.

Исключение любого из этих элементов останавливает течение электрического тока, и коррозии не происходит.

В так называемом гальваническом ряду металлы и сплавы располагают в порядке снижения электрической активности. Металлы наверху этого ряда являются «менее благородными» и  имеют бОльшую тенденцию терять электроны, чем металлы в нижней части этого ряда. Горячее цинковое покрытие как раз и использует это явление: цинк (анод) отдается в жертву ради защиты нижележащей стали (катода).

Коррозия стали

Процесс коррозии, который происходит на незащищенной углеродистой стали, может быть очень сложным из-за различий сталей по химическому составу и структурному состоянию, присутствия примесей, наличия остаточных напряжений, а также различного воздействия окружающей среды.

На рисунках 2а, 2б и 2в показан процесс образования и смены катодных и анодных областей ржавеющей на воздухе стали.

Рисунок 2а – На поверхности стали образуются «мозаика» из микроскопических участков – катодных и анодных. Они соединяются электрически друг с другом через сталь под ними.

Рисунок 2б – Влага в воздухе замыкает электрическую цепь между анодами и катодами. Из-за различий в потенциалах начинает течь электрический ток с разрушением анодных участков. Ионы железа, которые образуются на анодах, реагируют с кислородом воздуха и образуют чешуйчатый оксид железа, известный как ржавчина.

Рисунок 2в – Когда анодный участок  корродирует, на нем возникает новый материал другого состава и структуры. Это приводит к изменению электрических потенциалов и смене расположения катодных и анодных участков. Со временем ранее не тронутые коррозией участки тоже начинают подвергаться коррозии, и вся поверхность стали становится ржавой. Это продолжается до тех пор, пока вся сталь полностью не превратится в ржавчину.

Скорость коррозии металлов зависит от таких факторов, как температура, влажность, рН электролита, электрического потенциала металла и электрического сопротивления анодных и катодных участков.

Источник: https://steel-guide.ru/zashhita-stali-ot-korrozii/korroziya-stali-kak-i-pochemu.html

Коррозия меди: причины ржавления и способы защиты

Изделия из меди используются человеком на протяжении нескольких веков. В дореволюционные времена цена этого металла приравнивалась к стоимости золота, настолько дорогим было его производство. Сейчас медь намного подешевела, поэтому из нее, кроме украшений, делают посуду, интерьерные аксессуары и иные предметы.

Коррозия меди, в отличие от железа, развивается медленно благодаря ее устойчивости к данному явлению, и все-таки иногда приходится принимать меры по очистке изделий от некрасивого налета.

Под коррозией понимают процесс разрушения металла под действием агрессивных факторов окружающей среды. В той или иной степени ржавеют все металлы, сплавы, в результате чего на них появляются ржавчина и участки нарушения целостности (дыры). Портиться со временем способны и неметаллы: примером можно назвать старение резины или пластика от взаимодействия с кислородом, при частых контактах с водой, перепадами температур.

Основной причиной коррозии считается термодинамическая неустойчивость металла к влиянию физических факторов или химических веществ, которые присутствуют в контактной среде. По сравнению с железом медь окисляется намного меньше, но при увеличении температуры этот процесс значительно ускоряется. При регулярном нахождении в среде с температурой выше +100 градусов любой металл ржавеет в несколько раз быстрее.

Коррозийные свойства меди

Медь – металл с высокими пластическими свойствами, имеющий красно-золотистый цвет, а после удаления оксидной пленки – чуть розоватый. По электропроводности он уступает лишь серебру, также характеризуется высокой теплопроводностью. Благодаря низкому удельному сопротивлению медь применяется в электротехнике: идет на изготовление медных пластинок, проволоки, обмотки двигателей.

Из-за высоких антикоррозионных качеств металл включается в сплавы для улучшения их технических характеристик (бронза, латунь и другие). В гальванической среде медь становится катодом, вступает в электрохимические процессы и вызывает ускоренное ржавление прочих металлов.

Медь – неактивный химический элемент, поэтому практически не взаимодействует с воздухом, водой (пресной, морской). Если воздух сухой, на поверхности материала формируется оксидная пленка толщиной до 50 мн.

Медное изделие темнеет, становится коричневым или зеленоватым, это называется патиной. В ряде случаев патина воспринимается как декоративное покрытие.

Интенсивность коррозии низкая при контакте с разбавленной соляной кислотой, но при реакции с рядом иных кислот, с галогенами, «царской водкой» металл окисляется с образованием карбоната меди.

Условия разрушения материала

Несмотря на устойчивость к порче, даже медные изделия при определенных условиях могут ржаветь. Меньше всего подобные явления выражены во влажном воздухе, воде, почве, больше – в кислой среде.

Серьезно снизить коррозию можно путем лужения – покрытия меди слоем олова. Качественное лужение дает надежную защиту от повреждений, повышает коррозионную стойкость, делает материал не подверженным действию высоких температур, дождя, града, снега. Срок службы луженых изделий составляет более 100 лет без потери первоначальных свойств.

Влияние воды

Скорость коррозии меди в воде сильно зависит от наличия оксидной пленки на ее поверхности, а также от степени насыщенности воды кислородом. Чем больше содержание последнего, тем интенсивнее протекает разрушение материала. В целом, медь считается стойкой к вредному воздействию соленой и пресной воды, и пагубно влияют на нее только растворенные ионы хлора, низкий уровень pH. Прочность, неподверженность ржавлению позволяет применять материал для изготовления трубопроводов.

Если на поверхности изделия, покрытого медью, имеется коричневая или зеленая оксидная корка, разрушающие вещества в малой степени проникают внутрь. Обычно оксидный слой формируется спустя 60 дней нахождения металла в воде. Более прочной считается зеленая корка (карбонатная), рыхлой и менее крепкой – черная (сульфатная).

В морской воде уровень коррозии практически такой же, как и в пресной. Лишь при ускорении движения жидкости коррозия становится ударной, поэтому – более интенсивной. Медь – материал, который не способен обрастать морскими микроорганизмами, ведь его ионы губительны для моллюсков, водорослей. Это свойство металла используется в судоходстве, рыбном хозяйстве.

Воздействие кислот и щелочей

В щелочах медь не портится, ведь материал сам по себе является щелочным, зато кислоты для нее являются самыми пагубными по воздействию. Наиболее значимая и быстрая коррозия происходит при контакте с серой и ее кислотными соединениями, а азотная кислота и вовсе полностью разрушает структуру материала.

В концентрированных кислотах медь растворяется, поэтому при изготовлении оборудования для нефтегазовой промышленности требует дополнительной защиты. С этой целью применяются ингибиторы – замедлители химических реакций:

1. Экранирующие – формируют пленку, которая не позволяет кислотам достигать медной поверхности.
2. Окислительные – превращают верхний слой в окись, которая будет вступать в реакцию с кислотами без вреда для самого металла.
3. Катодные – увеличивают перенапряжение катодов, чем замедляют реакцию.

Коррозия в почве и влажном воздухе

В почве проживает множество микроорганизмов, которые вырабатывают сероводород, поэтому среда тут кислая, скорость коррозии меди возрастает. Чем более отклонено значение pH в сторону закисления, тем быстрее протекают процессы разрушения.

Если грунт насыщен кислородом, металл окисляется, но ржавеет меньше. При длительном нахождении медных изделий в земле они зеленеют, становятся рыхлыми и могут даже рассыпаться.

Краткосрочное пребывание в почве вызывает появление патины, от которой предмет можно очистить.

Влажный воздух плохо сказывается на состоянии материала только при долгом контакте, а вначале тоже вызывает появление патины (оксидного слоя). Исключение составляет пар, насыщенный хлоридами, сульфидами, углекислотой – в нем коррозия развивается стремительнее.

Почему изделия из меди необходимо регулярно чистить

Медные турки, ковши, самовары отличаются высокой теплопроводностью, потому нагрев в них протекает равномерно, а продукты готовятся быстрее. Это обуславливает высокую популярность изделий в быту. Потребность в чистке медных предметов обусловлена утратой ими внешней привлекательности со временем. Особенно быстро тускнеют и теряют естественный цвет изделия, находящиеся на воздухе или часто нагревающиеся.

Окисная пленка – патина – популярна лишь там, где требуется придание вещам винтажного облика, стилизация под старину. В противном случае она портит вид посуды, утвари, украшений и статуэток. Чтобы устранить оксидный налет, элементы потемнения и вернуть блеск, придется периодически чистить предметы. Также очищение требуется для исключения попадания в еду вредных соединений, которые могут присутствовать в черном или зеленом слое.

Эффективные методы очистки меди

Провести чистку медных предметов несложно, для этого не понадобятся дорогостоящие средства. Вот самые популярные методики, применяемые в домашних условиях:

1. Кетчуп. Взять немного томатного кетчупа, смазать им изделие, оставить на две минуты. После ополоснуть струей воды.
2. Раствор для мытья посуды. Намылить хозяйственную губку обычным средством для посуды, тщательно протереть поверхность, смыть водой. Этот способ лучше всего подходит для изделий, которые лишь немного потускнели.
3. Лимон. Натереть медную поверхность долькой лимона, после пройтись по ней щеткой с жесткими ворсинками и помыть водой.
4. Уксус и мука. Влить в чашку немного уксуса, добавить муку до получения теста средней густоты. Смазать медь тестом, оставить до высыхания, потом удалить остатки, а изделие натереть мягкой тряпочкой.
5. Уксус и соль. Налить в кастрюлю из нержавеющей стали уксус 9%, всыпать немного соли, дать закипеть. Огонь выключить, в раствор положить медный предмет, не убирать его до остывания жидкости. Этот способ подходит для сильно загрязненных поверхностей.

Чистка монет из меди

Медные монеты представляют собой антиквариат, и в наше время не выпускаются. Нередко их приходится чистить, чтобы вернуть привлекательный вид. Если монета контактировала со свинцом, налет на ней может быть желтоватым. В таком случае он прекрасно очищается столовым уксусом (9%). Зеленый налет убирают раствором лимонной кислоты (10%) или соком лимона, коричневый – аммиаком, углекислым аммонием.

Нужно помнить, что порой слой патины придает монетам более благородный и винтажный вид, поэтому удалять его желательно не всегда. Некоторые, напротив, стараются искусственно состарить деньги домашним способом.

Для этого надо взять литр дистиллированной воды, 5 г аптечной марганцовки, 50 г медного купороса. Раствор нагреть, не кипятя, бросить в него монеты, оставить до достижения нужного оттенка. Для закрепления эффекта высохшие деньги обработать смесью бензола и спирта (1:1).

После монеты обретут красивый состаренный облик и смогут украсить любую коллекцию предметов антиквариата.

Источник: https://kraska.guru/specmaterialy/korroziya/rzhavchina-na-medi.html

Виды коррозии металлов. Взгляд профессионала

Виды коррозии металлов. Взгляд профессионала: особенности процесса.

Как и в отношении любого другого явления, для разработки эффективных методов борьбы с коррозией необходимо сначала определить суть данного процесса, а также виды коррозии металлов.

Взгляд профессионала в этом случае будет как никогда полезен, в том числе и для того, чтобы выбрать оптимальное средство защиты металла.

Основные виды коррозии, в основе разделения которых лежит механизм процесса, — это химическая и электрохимическая коррозии, однако есть еще много других критериев классификации.

Виды коррозии в зависимости от коррозионной сред

Газовая коррозия протекает, как видно из названия, в газовой среде с минимальным содержанием влаги (как вариант, при высоких температурах). Этот вид коррозии часто встречается в нефтехимической промышленности, а вот в быту с ним столкнуться достаточно сложно, как и с радиационной коррозией, обусловленной действием радиации. А вот атмосферная коррозия, которая протекает в любом влажном газе, в том числе и в воздухе, уже боле распространена.

Подземная коррозия – процесс, происходящий при нахождении металла в почве или грунте. Биокоррозия образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а контактная коррозия случается при контакте металлов с разными стандартными потенциалами.

Коррозия током подразделяется на процесс, возникающий в результате воздействия тока от внешнего источника и на коррозию от блуждающего тока.

Этот вид характерен для промышленности, однако не так опасен, как коррозия под напряжением, на образование которой влияют сразу два фактора – наличие коррозионной среды и механического напряжения. В результате это может привести к снижению предела усталости металла.

Близко к данному виду находится коррозионная кавитация, однако в этом случае коррозионное влияние внешней среды сочетается с ударным воздействием. Наконец, фреттинг-коррозия – это сочетание коррозионной среды и вибрации.

Виды коррозии в зависимости от локализации

Сплошная коррозия охватывает всю поверхность металла, при этом она может распространяться с одинаковой скоростью или быть более сильной на некоторых участках (равномерная и неравномерная коррозия). А вот для сплавов часто характерна избирательная коррозия, которая влияет на один компонент или структурную составляющую сплава. Примером в данном случае может служить обесцинкование латуни.

Часто встречается локальная коррозия, которая поражает отдельные участки металла. При этом здесь тоже могут быть разные виды коррозии металлов. Взгляд профессионала сразу определит, какое из локальных повреждений относится к язвам, имея вид сильно углубленной в толщу металла раковины, или является точечной (питтиниговой) коррозией.

Подповерхностная коррозия вызывает расслоение металлических изделий, достаточно быстро проникая вглубь с поверхности. Межкристаллитная коррозия определяет разрушение металла по границе зерна и опасна тем, что практически не меняет внешний вид металла, тем не менее значительно снижая его прочность. Наконец , щелевая коррозия зависит от конструктивных особенностей изделия и возникает в местах креплений, зазоров и т.д.

Компания Докер Кемикал ГмбХ Рус предлагает большой выбор средств для борьбы с коррозией.NITTRON — Нейтральный преобразователь ржавчины с усиленными ингибиторами

Источник: http://DockerSpb.ru/udalenie-rzhavchiny/vidy-korrozii-metallov-vzglyad-professionala

Какой металл не подвержен коррозии

Под определением коррозии металла следует понимать процесс его разрушения в результате негативного воздействия окружающих факторов – кислород, вода, оксиды углерода и оксиды серы, находящиеся в воздухе, водно-солевые растворы (например, морская вода).

В целом на сегодняшний день выделяют два типа коррозии:

• химическая (разрушение металла происходит под действием неэлектролитов (окислителей) даже в условиях обычной температуры. Например, кислород, хлор, др. типы газа);
• электрохимическая (разрушение металла осуществляет в результате воздействия на них растворов электролитов. Например, влажного воздуха).

Наиболее подвержено коррозии техническое железо. При этом существуют металлы и сплавы, устойчивые к подобному негативному воздействию.

Способы борьбы с коррозией

На сегодняшний день существует одновременно несколько способов борьбы с коррозией. В списке основных защитное покрытие поверхности металла лакокрасочными средствами или слоем другого металла (серебро, хром, олово, цинк), а также добавление примесей металлов для создания сплавов. Выбор между ними определяет цель и сфера применения. Например, в пищевой промышленности нельзя применять металлы, покрытые лакокрасочными средствами для борьбы с коррозией.

Металлы и сплавы, устойчивые к коррозии

Итак, выше было сказано, что техническое железо наиболее уязвимо негативному влиянию окружающей среды. При этом важно отметить, что химически чистое железо практически не ржавеет (доказательством тому служит множество примеров хорошо сохранившихся исторических железных артефактов).

Возникает вопрос, почему бы современному обществу не использовать чистое железо. Дело в том, что без примесей железо теряет ряд своих свойств, а потому не пригодно для применения в ряде сфер.

В чистом виде не подвержены коррозии алюминий, медь, олово, цинк, латунь.

Иногда именно их используют для покрытия металла с целью предотвращения его прямого контакта с окружающей средой. Таким образом, металлические изделия хромируют, никелируют, цинкуют и т.д. Например, при покрытии железа оловом (лужение) получают белую жесть, часто используемую в производстве консервной тары.

Лёгкие нержавеющие сплавы традиционно содержат примеси все тех же устойчивых к коррозии металлов — алюминий, титан, мельхиор, латунь, бронза.

Сферы применения коррозийно-устойчивых сплавов

Получаемые сплавы с примесью титана активно применяют в аэрокосмической промышленности и рекреационных сферах, мельхиора – в медицине, латуни – в химической промышленности и машиностроении.

В целом, комбинируя различные металлы в разном соотношение можно получить огромное количество коррозионно-стойкий сплавов, пригодных для использования в ряде сфер деятельности современного человека.

Мы — продавцы металлопроката — как никто сталкивается с этим наваждением — ржавиной. И мы точно знаем вред от коррозии. В этой статье мы скажем несколько слов об этой проблеме, ее проявлениях, ее масштабах.

Ущерб, ущерб

Все видели эти оранжево-бурые или желтоватые пятна ржавчины на металлических деталях. Экономический ущерб от коррозии металлов огромен. В США и Германии подсчитанный ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют примерно 3 % ВВП. При этом потери металла, в том числе из-за выхода из строя конструкций, изделий, оборудования, составляют до 20 % от общего объема производства стали в год. По России точные данные о потерях от коррозии не подсчитаны.

Доподлинно известно, что именно проржавевшие металлоконструкции стали причиной обрушения нескольких мостов в Соединенных Штатах, в том числе с многочисленными человеческими жертвами. Крайне неприятен и экологический вред: утечка газа, нефти при разрушении трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

Источник: https://moreremonta.info/strojka/kakoj-metall-ne-podverzhen-korrozii/

Коррозионное растрескивание под напряжением

Коррозийное растрескивание под напряжением (КРПН) – это растрескивание, вызванное комбинированным воздействием растягивающего напряжения и коррозионности среды. Воздействие КРПН обычно проявляется на свойствах металла в виде (так называемого) «сухого» растрескивания или в виде снижения порога усталости материала. Растягивающие напряжения могут быть как в форме непосредственно прилагаемого напряжения или в виде остаточного напряжения.

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) характеризуется трещинами, распространяющимися либо транскристаллически, либо межкристаллитно (вдоль границ зерен). Существует несколько типов коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН), например: КРПН, вызываемое хлоридом, и КРПН, вызываемое сероводородом (H2S).

Коррозионное растрескивание под напряжением (КРПН) является результатом комбинированного действия трех факторов:

• Растягивающее напряжение в металле
• Агрессивные среды — особенно хлоридсодержащие или сероводородсодержащие (H2S) среды. КРПН, вызываемое хлоридом, обычно происходит при температуре выше 60 °C (140 °F)
• Использование восприимчивых к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРПН) материалов

Коррозионному растрескиванию под напряжением изделий из нержавейки в хлоридсодержащей среде предшествует точечная коррозия, которая происходит в том случае, когда нержавеющая сталь не обладает достаточной устойчивостью к точечной коррозии. Таким образом в металле появляются трещины, которые со временем увеличиваются. В конечном итоге это приводит к потере контакта между зернами металла.

Причины коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)

Образование трещин в металле происходит в местах напряжения.

Этот процесс предполагает ускоренную коррозию вдоль траектории повышенной коррозийной восприимчивости, при этом основная часть материала, как правило, не подвергается коррозийному разрушению. Чаще всего активная траектория проходит по границе зерна, где примеси могут затруднять пассивирование.

Таким образом, может развиться некоторая форма щелевой коррозии, в результате чего будет корродировать граница зерна, а поверхность вокруг трещины останется цельной. Этот процесс может происходить при отсутствии нагрузки, и приводить к межкристальной коррозии, которая равномерно распространится по поверхности материала.

Эффект от приложенного напряжения, вероятно, заключается в основном в раскрытии трещин, а следовательно в облегчении процесса распространения продуктов коррозии по направлению — от вершины трещины – что, в свою очередь, также приведёт к ускорению процесса коррозии.

Коррозионные процессы вдоль активной траектории по своей природе ограничены скоростью коррозии металла на вершине трещины: это ограничивает максимальную скорость роста трещин до 10-2 мм/с, но темпы роста трещин зачастую гораздо ниже, примерно около 10-8 мм/с (около 1 мм в течение 3-х лет) или даже меньше.

Холодная деформация и формовка, сварка, термообработка, механическая обработка и шлифовка могут быть причинами возникновения остаточных напряжений. Величина и важность таких напряжений часто недооценивается.

Остаточное напряжение, появившееся в результате сварочных работ, как правило, стремится к (условному) пределу текучести. Рост количества продуктов коррозии в закрытых пространствах также может вызывать значительные нагрузки и этот аспект нельзя упускать из виду.

КРПН обычно происходит в результате влияния комбинации трёх факторов: чувствительности сплава, неблагоприятной окружающей среды и воздействия нагрузки.

Как правило, большая части поверхности не подвержена разрушительной силе коррозии, однако мелкие трещины все же способны проникать в материал. По своей микроструктуре эти трещины могут иметь межкристальную или транскристальную морфологию. Трещины под воздействием КРПН макроскопически обладают хрупким внешним видом.

КРПН классифицируется как катастрофический вид коррозии в связи с тем, что обнаружение таких мелких трещин может быть весьма затруднено, а ущерб от их возникновения предсказать очень не просто. Экспериментальные статистические данные о КРПН печально известны своим широким разбросом.

Ужасное разрушение может произойти совершенно неожиданно даже при минимальной общей потере материала.

Микрофотография (X500) иллюстрирует межкристаллическую КРПН в трубе теплообменника с трещиной по границам зерен.

Микрофотография (X300) иллюстрирует КРПН в трубопроводной системе химической обработки из нержавеющей стали AISI 316. Трещины от хлоридной коррозии под напряжением в аустенитной нержавеющей стали характеризуются несколькими разветвленными «молниями».

КРПН под воздействием хлорида

Это одна из самых важных форм коррозии под напряжением: она имеет отношение к коррозии под воздействием хлорида в атомной отрасли.

Коррозия под воздействием хлорида является разновидностью межкристаллитной коррозии, которая происходит в аустенитной нержавеющей стали под растягивающим напряжением в присутствии кислорода, ионов хлорида и высокой температуры.

Считается, что она начинается с того, что карбид хрома накапливается вдоль границ, которые делают металл не защищённым от коррозии. Эта форма коррозии контролируется сохранением низкого уровня ионов хлорида и кислорода в окружающей среде, а также использованием низкоуглеродистой стали.

Коррозийное растрескивание под напряжением вызываемое H2S
Технологические жидкости, применяемые в нефтяной и газовой промышленности для увлажнительных и окислительных работ, часто содержат определенное количество сероводорода (H2S). При рассмотрении риска возникновения коррозии, вызываемой кислыми технологическими жидкостями, необходимо принимать во внимание не только величину рН, но и парциальное давление H2S. Кроме того, стоит обращать внимание на температуру, содержание кислорода и хлора, а также на присутствие каких-либо твердых частиц (таких как песок)

Подтверждается, что коррозионное растрескивание под напряжением, вызываемое H2S, чаше всего протекает при температуре около 80 °C (176 °F), но растрескивание может произойти и при температуре ниже 60 °C (140 °F).

Как сократить риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН)

Риск коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) можно свести к минимуму за счет качественного проектирования оборудования и инвентаря. Особенно важно избегать концентрации механического напряжения растяжения, которое появляется на острых кромках и вырезах. Во многих случаях проблемы коррозионного растрескивания под напряжением (КРПН) могут быть решены путем правильного выбора подходящего материала.

Наиболее эффективными средствами для предотвращения КРПН являются:

1. правильное использование соответствующих металлов;
2. снижение напряжения;
3. устранение критически-значимых элементов из окружающей среды: гидроксидов, хлоридов и кислорода;
4. избегание застойных зон и щелей в теплообменниках, где могут концентрироваться хлорид и гидроксид. Низколегированная сталь менее восприимчива, чем высоколегированная, но она может быть подвержена КРПН благодаря воде с содержанием ионов хлорида.

Аустенитные стали типа ASTM304 и 316 имеют ограниченную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением (КРПН) даже при очень низком содержании хлора и низких температурах.

Краткие выводы о коррозионном растрескивании под напряжением (КРПН)

Источник: http://stroy-metall.ru/stati/korrozionnoe-rastreskivanie-pod-napryazheniem