Коррозия — самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды. Коррозия проявляется в различных формах, ее виды классифицируются по нескольким критериям.
По механизму протекания процесса:
Химическая коррозия.
В ее основе лежат химические реакции взаимодействия металла с другими элементами, находящимися в непосредственном контакте с ним. Чаще всего это окисление металла, например, кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, с которыми контактирует металл. Наиболее наглядный и пример — ржавчина, образующаяся на изделиях, содержащих железо. Ржавчина не защищает поверхность железа от дальнейшего окисления. В результате железный предмет может быть полностью разрушен.
Другие металлы, в том числе химически активные (например, алюминий), при коррозии покрываются плотно прилегающей к поверхности изделия оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от разрушения.
Электрохимическая коррозия.
Если металл находится в жидкой среде, проводящей электрический ток, коррозийный процесс приобретает электрохимическую природу. Взаимодействие между элементами на уровне ионного обмена ускоряет разрушительное влияние коррозии.
По типу среды воздействия:
- Газовая коррозия. Протекает при отсутствии сконденсированной влаги на поверхности изделия;
- Атмосферная коррозия. Является самым распространенным видом коррозии, когда металл взаимодействует с влажным воздухом;
- Жидкостная коррозия, может проявляться в жидкостях-электролитах и неэлектролитах;
- Почвенная коррозия. На скорость процесса влияет состав грунта. Наиболее агрессивны кислые почвы;
- Биологическая коррозия. Вызывается микроорганизмами, продуцирующими химически активные газы.
По характеру разрушения:
- Сплошная коррозия. Охватывает всю поверхность изделия, в свою очередь подразделяется на равномерную, неравномерную и избирательную;
- Локальная коррозия. Проявляется на отдельных участках, может быть язвенной, точечной, пятнами, сквозной и межкристаллитной.
По условиям протекания коррозионного процесса:
- Контактная;
- Щелевая;
- При погружении (полном, неполном и переменном);
- При трении;
- Под напряжением.
Более быстрому протеканию процессов коррозии способствуют высокая температура, давление и трение, сопутствующие промышленной обработке и эксплуатации металлических изделий.
Коррозия наносит ощутимый материальный и экономический ущерб. Он исчисляется миллионами тонн металла в год. Поэтому защита от коррозии является важным звеном в технологической цепочке производства металлических изделий.
Способы защиты металлов от коррозии
Полностью избежать коррозии вряд ли удастся, однако можно существенно замедлить ее проявление. Достигается это путем изменения свойств металла и/или среды либо создания преграды между ними.
Антикоррозийные покрытия
Антикоррозийные покрытия предполагают создание изолирующего слоя, препятствующего контакту активных элементов металла и окружающей среды. Различаются по составу и технологии нанесения.
Неметаллические антикоррозийные покрытия.
- Лакокрасочные покрытия. Наносится на поверхность металлических изделий, образуя при высыхания защитную пленку. Имеют в свои составе различные вещества, формирующие стойкость к определенным воздействиям. Термостойкие эмали предназначены для эксплуатации под воздействием высоких температур, сохраняют защитные свойства и пожаробезопасность при сильном нагреве. Эмали с гидрозащитой на основе полиуретана предохраняют от контактов с водой и механических повреждений. Срок службы до 5 лет.
- Полимерные покрытия. Антикоррозийные покрытия на основе полимеров наносится на тщательно очищенную поверхность изделия в виде горячей смолы. После остывания образуют плотную пленку толщиной до двух миллиметров, обеспечивающую надежную защиту в течение 10 лет и более.
- Резиновые покрытия. Являются надежным диэлектриком, обеспечивают механическую защиту. Наносятся на очищенную и обработанную резиновым клеем поверхность с последующим процессом вулканизации. Могут быть твёрдыми или мягкими в зависимости от количества серы в составе резины.
- Силикатные порошковые покрытия. Устойчивы к воздействию агрессивных сред, давления, высоких температур. Создаются в несколько этапов. Порошкообразная эмаль наносится на подготовленную металлическую поверхность, затем запекается при 180 — 220 градусах. Для получения нескольких слоев операции повторяются.
- Пасты и смазки изготавливаются на основе минеральных масел и восков. При высыхании образуют защитную пленку, чувствительную к механическим воздействиям. Применяются для защиты металлоизделий при хранении.
Металлические покрытия
Защита металла от коррозии с помощью другого металла выступает оптимальным способом обработки при электрохимической коррозии. Защитный металл должен иметь отрицательный потенциал в создающейся гальванической паре, играя роль анода. Тогда именно он будет вступать в реакцию со средой, тем самым ограждая базовый металл изделия от разрушения. Процесс создания анодного покрытия называется анодированием.
Для анодирования широко применяемой в промышленности стали чаще всего используется цинк. Он обеспечивает электрохимическую защиту, устойчив к механическим воздействиям и экономичен по стоимости. Его наносят различными способами.
- Горячее цинкование — погружение детали в расплавленный цинк.
- Гальваническое цинкование — обработка в гальванической ванне, когда цинк оседает на поверхности стали под действием электрического тока.
- Газо-термическое цинкование — напыление расплавленного цинка с помощью воздушной струи.
- Термодиффузионное цинкование — воздействие высокой температуры для проникновения цинка в поверхностный слой обрабатываемого металла.
- Холодное цинкование — нанесение цинкосодержащего состава методом покраски, с помощью кисти, валика или распылителя.
Легирование металла
Укрепление защитных свойств самого металла происходит за счет удаления из него компонентов, ускоряющих коррозионные процессы, либо введения примесей, замедляющих их. Проводится на этапе производства металла, а также при механической или термической обработке деталей. Наиболее известным легированным сплавом является нержавеющая сталь, получаемая путем добавочного внедрения хрома и никеля.
Изменение состава среды.
Выполняется посредством введения в пространство, окружающее металлоизделия, специальных веществ, замедляющих коррозионные процессы — ингибиторов. Ингибиторы адсорбируются на поверхности металла, за счет чего приостанавливается процесс коррозии.
Другой вариант — удаление из состава среды агрессивных компонентов. Для этого может проводиться, к примеру, осушение воздуха и очистка его от примесей, вакуумирование (для сравнительно небольших объектов), работа в среде инертных газов (аргон, неон, ксенон). Данный метод требует дополнительного оборудования, используется главным образом в лабораториях и опытных производствах.
Активная электрохимическая защита.
Осуществляется путем наложения внешнего тока. Используется в ходе эксплуатации металлических конструкций с помощью специальных установок. Протекание постоянного электрического тока удерживает элементы металла и среды от взаимодействия и замедляет процесс коррозии.
