Коррозия — самопроизвольное разрушение металлов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия со средой. Само название переводится с латыни как «разъедание». По сути, коррозией называют старение металлов, точнее, их постепенное разрушение от воздействия температуры, влаги и других факторов окружающей среды.
Важно не путать этот процесс с износом — он возникает в ходе механических повреждений, когда конструкция истирается или гнётся. Коррозия возникает «сама по себе» и бороться с нею можно тремя способами — адаптировать состав материалов, покрывать их защитными составами и улучшать условия окружающей среды.
Типы коррозии и причины их появления
В зависимости от протекания реакции, различают химическую и электрохимическую коррозию:
Химическая — результат взаимодействия металлов с коррозийной средой, их разрушение в среде окислительного газа или жидких неэлектролитов. Обычно образуется при выплавке и обработке стали. Простейший пример — окалина. Это смесь оксидов, которая образуется при реакции стали с кислородом при высокой температуре, например, при механической или лазерной резке.
Как избежать: легировать сталь и соблюдать технологию обработки.
Частыми видами химической коррозии являются:
Кислородная — самая распространённая. Кислород вступает в реакцию с железом, и образуются оксид — всем известная ржавчина. Интенсивность процесса напрямую связана с влажностью воздуха: в реакции участвует кислород, содержащийся в воде.
Как избежать: легировать сталь, покрывать защитными составами, по возможности использовать стальные конструкции в сухом воздухе.
Водородная наблюдается в основном в толще металла, развивается в ходе выплавки стали. Возникает при совпадении трёх факторов: присутствие водорода и высоких температуры и давления. Водород делает сталь более хрупкой, что снижает прочность и срок службы конструкций.
Как избежать: соблюдать технологию производства и проверять готовую продукцию на ультразвуковом дефектоскопе.
Электрохимическая коррозия возникает при взаимодействии некоторых металлов в электролитической среде. Кратко механизм ее протекания можно описать следующим образом: когда два металла с разным электрическим потенциалом соприкасаются, металл с более отрицательным потенциалом усиленно разрушается. В таких случаях говорят, что металлы образуют гальваническую пару.
В качестве электролита может выступать обычная вода.
Как избежать: не соединять металлы из гальванических пар. Например, нелегированную сталь и алюминий, медь, золото, серебро. Исключение — цинк: он успевает окислиться раньше, чем вступит в реакцию со сталью. Поэтому оцинковку широко применяют как защитное покрытие, несмотря на разницу потенциалов цинка и стали.
Как бороться с коррозией
Защита от коррозии — одна из ключевых задач металлообработки. Защита повышает срок эксплуатации изделия, снижает затраты на обслуживание и улучшает его внешний вид.
Основные методы:
- Окрашивание — вид поверхностной обработки. При окрашивании на поверхности образуется прочная плёнка, которая механически закрывает доступ влаге и другим агрессивным веществам.
Преимущества: легко наносится, недорого стоит, подходит абсолютно для всех конструкций независимо от сложности и размера. - Металлизация — ещё один вид поверхностной обработки. На поверхность стали наносится тонкий слой другого металла, более стойкого к внешним воздействиям. Чаще всего используются оцинковка и хромирование.
Преимущества: даёт высокую степень защиты. Например, оцинкованное оборудование применяют не только во влажных, но и агрессивных химических средах. - Легирование — добавление к стали примесей (кроме углерода), стойких к окислению. Легирование существенно расширяет применение стальных конструкций, а также влияет на их свариваемость, ковкость, резку и прочую обработку. Например, добавление марганца и хрома повышают прочность, молибдена — способность поглощать ударные нагрузки.
Легирование может быть объёмным и поверхностным. В первом случае примеси вводятся в расплав, во втором — проникают в поверхность на 1–2 см.
Преимущества: можно варьировать свойства металлоконструкций под конкретные задачи. - Изменение среды редко удаётся реализовать, но в замкнутых пространствах можно приблизить параметры к идеальным. Включает в себя контроль температуры и влажности воздуха и некоторых других параметров по необходимости.
Преимущества: среда максимально приближена к идеальным условиям, конструкции долго служат, не нужна антикоррозийная обработка.
Выводы
- Коррозия бывает химической и электрохимической. Чаще всего встречается такой вид химической коррозии как атмосферная.
- Защита металлов от коррозии — важная задача. Различают поверхностные и объёмные методы: окрашивание, металлизация, легирование, а также адаптация окружающей среды.
