Коррозия

(от лат. corrosio - разъедание) [corrosion] — разруш. металлов и сплавов вследствие химич. и электрохимич. взаимодействия их с внеш. средой. При этом металл или компоненты сплава переходят в ионное (окисленное) состояние. Наука о к. базируется в осн. на двух смежных дисциплинах: металловедении и физич. химии и занимается установлением общих закономерностей разруш. металла или сплавов под действием внеш. среды. Особенно большое значение для развития соврем, техники имеет прикладное направление науки о к., т.е. разработка новых сплавов повыш. корроз. стойкости и более эффект, методов защиты металлич. конструкций (машин, аппаратов, сооружений,-средств транспорта и т.д.) от корроз. разрушения в самых разнообр. условиях их эксплуатации. Причина к. — термодинамич. неустойчивость металлич. сост. для большинства металлов и (за исключ. благ.) и сплавов в условиях атмосферы (наличия влаги, кислорода), а также в ряде корроз. сред (р-ры кислот, солей и др.). Тенденция металла к переходу в ионное состояние зависит как от данного металла, так и от хар-ра корроз. среды и опред. уменьш. своб. энергии,при протекании корроз. реакции. Реальная скорость к. зависит тж.е от кинетики корроз. процесса, опред. рядом факторов, тормозящих процесс к. (см. Кинетика коррозии).

Корроз. процесс может идти по двум механизмам: химич. (см. Высокотемпературная коррозия, Химическая коррозия) и электрохимич. (см. Электрохимическая коррозия). 2-й механизм — доминирующий для корроз. средств, облад. электропроводностью. В завис-ти от условий и природы корроз. среды различают: атмосферную, подземную, морскую, биокоррозию, блуждающими токами, контактную к. По хар-ру корроз. поражений к. м. б. равномерной (общая к.) или локализов. (питтин-говая, межкристаллитная, щелевая к.). В практике встреч, довольно часто разруш. металла от совмест. воздействия к. разных видов (см. Кавитационная коррозия, Коррозия при трении, Коррозионные растрескивание, усталость). По данным Европейской федерации коррозио-нистов, ущерб от к. для промышл. стран за 1987 г. оценивается в 4—5 % от общей валовой стоимости всех произвел, продуктов. Не-возвр. корроз. потери железа по приближ. оценке сост. ок. 10—12 % от ежегодной добычи. Т. обр., каждая восьмая домен, печь в мире работает на компенсацию невозвр. корроз. потерь металла:
атмосферная коррозия [atmospheric corrosion] — вид электрохимич. коррозии в усл. земной атмосферы при наличии на пов-ти металла тонких слоев влаги (дождя, росы, ад-сорбц. слоев воды). В завис-ти от хар-ра увлажнения пов-ти металла (толщины слоя влаги) скорость и механизм а. к. могут значит, изменяться (рис.). При тонких адсорбц. слоях влаги на пов-ти металла (толщиной 8=1-10 нм) идет сухая а. к. по химич. механизму с очень низкой скоростью к. (обл. J). Обл. //соответствует влажной а. к. (6 = 0,01-1 мкм), при к-рой происх. переход от химич. к электрохимич. механизму и, в связи с этим, резко увеличивается скорость к. При утолщ. слоя влаги и переходе к мокрой а. к. (обл. III) и к. при полном погружении металла (обл. IV),
скорость к. в связи с диффуз. затрудн. доставки кислорода — деполяризатора может даже неск. снизиться.
Наличие в промышл. атм. загрязнений (S02, H2S, NO2, CO2, тв. частиц сажи, солей) или хлоридов в приморской атм., а также обилие влаги сильно увеличивают скорость к. промышл. сплавов. Средняя скорость а. к. углерод, и низколегир. сталей (при выдержках 10—20 лет) в завис-ти от хар-ра атмосферы 1 — 100 мкм/год. Около 80 металлич. конструкций эксплуатируются в атм. условиях и около половины от общих корроз. потерь металла приходится на долю а. к. Для защиты изделий (конструкций) из углерод, и низколегир. сталей на них наносят покрытия (см. Защитные покрытия), а для длит, хранения используют отаплив. склады (для предотвр. конденсации влаги), защитные смазку и газ. среду, обертку из ингибиров. бумаги и др. (см. Ингибиторы коррозии).
биологическая коррозия [biological corrosion] — к. металлов под действием микро- и макроорганизмов (бактерий, водорослей, грибков и др.), а также продуктов их жизнедеятельности ( H2S, Н2СО„ МН„ Н2О2, H2SO4 и др. органич. и неорганич. соединений), накапливаемых на пов-тях изделий и сооружений. Часто к этим процессам добавляется обрастание подводных сооружений гидробионта-ми-обрастателями. Помимо растит, (грибы, сине-зеленые водоросли и др.) хар-рны также животные обрастатели (инфузории, мшанки и т.п.). Биоповреждения металлов наблюдаются у изделий и конструкций, эксплуатирующихся в электротехнич., электронной, нефтеперераб. промышл., в авиации, морском транспорте, подземных и подводных сооружениях. Для защиты применяют химич. реагенты-биоциды: формальдегид, четвертичные аммониевые соединения и др., а также медный купорос, буру, хлорную известь, соединения ртути. Используют хлорирование воды, введение биоцидных соединений в лакокрасочные покрытия;
высокотемпературная коррозия [high-temperature corrosion] — окисление металлов и сплавов при повыш. темп-pax в газ. средах (чаще на воздухе) или в разных расплавах солей и жидких металлах. При этом скорость окисления увеличивается с повышением темп-ры. Хар-рная особенность в. к., в отличие от элек-трохим. к. — оксид образуется непосредственно на тех участках пов-ти, где идет взаимодействие металла с кислородом. В этих условиях скорость в. к. полностью определяется
скоростью передачи реагир. компонентов через оксидный слой (окалину). Эксперим. ус-тановл. скорости окисления ряда тугоплавких металлов на воздухе в завис-ти от темп-ры показывают, что при 1200— 1300 °С только Pt и Rh жаростойки. При 900-1000'С достаточно стойки Сг и Hf. При 900-1200 °С Os, Re, Mo, W, а также Fe, Zr, Ti, Nb, Та недостат. стойки, первые — вследствие летучести их оксидов, вторые из-за недостат. защ. св-в образующейся на них окалины;
избирательная коррозия [selective corrosion] — вид электрохим. коррозии, когда корр. разрушение металлич. сплава происходит в рез-те преимуществ, р-рения отд. структурных составляющих (структурно-избират. к.) или одного из металлич. компонентов сплава (ком-понентно-избират. к.) (см. тж. Электрохимическая коррозия);
кавитационная коррозия [cavitation corrosion] — к. металлов и сплавов в быстродви-жущ. жидкой корроз. среде. Механизм к. к. можно рассматривать как поверхн. микрокорроз. усталость, когда отд. эл-ты структуры — кристаллиты, блоки, включения под влиянием пульсир. ударов электролита и корроз. воздействия среды растрескиваются и выкрашиваются. Это вызывает большие скорости роста корроз. каверн (порядка мм/сут). К. к. наблюдается на гребнях винтов морских судов, в охлаждающих рубашках дизелей, в быстроходных центробежных насосах, гидротурбинах и т.д. Наиб, устойчивы к кавитац. корроз. разрушению нерж. стали, титан. Катод, защита может значительно снизить к. к. углерод, сталей. Для защиты от к. к. применяют иногда резин, покрытия;
контактная коррозия [contact corrosion] — к. при контакте металлов с различ. электрохим. потенциалами. Обычно к. металла с более отриц. потенциалом (анода) увеличивается, а металла с более положит, потенциалом (катода) — уменьшается по сравнению с к. в отсутствие контакта. В нек-рых случаях возможно снижение скорости к. анода, если металл (нерж. стали и др.) склонен к пассивации, или увеличение ск. к. катода, если металл (А1 и др.) чувствит. к катодному подще-лачиванию. Скорость к. к. в морской воде и ряде акт. электропроводных сред, напр, хлоридах, значит, возрастает. Методы защиты: правильный подбор контактир. металлов; введение изоляц. прокладок м-ду разнородными металлами конструкций; применение лакок-
расочных, а иногда и металлич. покр.; введение в р-р ингибиторов (в случае закрытых систем);
коррозия блуждающими токами [stray-current corrosion] — к. металлич. конструкции, вызыв. попаданием на нее из корроз. электропроводной среды (почва, морская вода) электрич. (т. наз. блуждающего) тока. Источник блуждающих токов в почве чаще всего электрифиц. железные дороги, а также электрогенераторы тока (напр., сварочные агрегаты), заземл. на почву. Борьба с к. б. т.: изолирующие покрытия, электродренажи, т.е. жертвенные электроды, на к-рые и перемещаются анодные участки с защищаемой конструкции;
коррозия при сварке [welding corrosion] — к., связ. со сварн. соединением и идущая по шву или околошовной зоне (термич. влияния);
коррозия при трении [fretting corrosion] — корроз.-механич. износ — разрушение пов-ти металла при истир. воздействии др. тела и одноврем. действии корроз. среды (см. Фрет-тинг-коррозия) либо непосредст. истир. действием самой корроз. среды, содерж. или не содерж. тв. частицы (корроз. эрозия). Износ металла в процессе к. при трении можно представить как протекание двух сопряж. процессов: механ. износа защ. пленки (при относит, неб. механ. воздействиях) или металла (при более интенсивном механ. факторе) и элект-рохимич. взаимодействия металла с агрессивной средой.
Защита от к. при трении сводится к подбору материалов и покрытий, применению электрохим. защиты, эффект, смазочных материалов, химико-термич. обработки пов-ти трения, добавл. в р-р окислителей и ингибиторов, а также уменьш. коэфф. трения, нанес, пленки эластич. материала (например, фторопласта);
межкристаллитная коррозия (МКК) [integ-ranular (intercrystalline) corrosion] — избират. разрушение металла по границам зерен. МКК наблюд. у многих техн. сплавов на основе Fe, и в особенности у нерж. сталей разных классов, у сплавов на основе Ni, а также А1. Причиной склонности к МКК является электрохим. неоднород. структуры сплавов, при к-рой пригран. зоны зерен более электрохим. отриц. по сравнению с телом зерна. В .большинстве случаев для нерж. сталей, а также сплавов на

осн. Ni, повыш. (> 0,02 %) содержание С определяет появление склонности к МКК. Осн. причина МКК нерж. сталей — обеднение границ зерен хромом вследствие выделения при отпуске на них фаз, богатых хромом, напр, карбидов. Кроме этого, МКК способствуют механ. напряжения при выделении фаз по границам зерен, сегрегации на границах зерен нек-рых примесей (Р, S, С, Si), высокая плотность дислокаций на границах зерен. Для защиты от МКК снижают содержание С в нерж. стали (< 0,03 %) и легируют ее стаби-лизир. эл-тами (Ti, No и др.);
местная коррозия [local corrosion] — к. по-врежд. отд. участки пов-ти металла;
морская коррозия [sea-water corrosion] — к. металлов в морской воде, к-рая по своему виду относится к электрохим. к. Наиб, корроз.-агрессив. компоненты морской воды — хлорид-ионы и р-ренные О2 и О3. Первый является анодным активатором, второй — катодными деполяризаторами электрохимич. коррозии. М. к. значительно ускоряет развитие контактной к., биокоррозии, к. блуждающими токами и кавитационной. Средняя общая скорость коррозии углерод, и низколегир. сталей в морской воде слабо зависит от их химич. состава и сост. ок. 0,1 мм/год. Однако местные корроз. повреждения (питтинги, язвы) могут во много раз превосходить эти значения;
нитевидная коррозия [thread-like (filiform) corrosion] — к. под защ. покрытиями по шлак, включениям и механич. повреждениям покровного слоя, вызв. проникнов. агрессивной среды в приповерхн. слои металла под действием капиллярных сил;
ножевая коррозия [knife-line corrosion] -к., в рез-те к-рой возникает узкий надрез (трещина) по границе сварного или паяного соединения. Осн. причина н. к. сварных соединений из легированной стали, напр, нерж., — обеднение границ зерен Сг вследствие образования его карбидов. Н. к. возникает в очень узкой зоне (обычно сотые или десятые доли миллиметра) на границе осн. металл—шов и часто развивается с очень большой скоростью (до неск. десятков мм/год). Для предотвращения н. к. рекомендуется применять низ-коуглерод. нерж. стали и подвергать сварные соединения стабилиз. отжигу;
общая коррозия [total corrosion] — к., при к-рой разрушение идет по всей пов-ти изделия;
питтинговая коррозия [pitting corrosion] — локальное корроз. разруш. в виде точечных язв
таллов: Fe, Cr, Ti. Синтетич. корунд окрашивают в цвета: Сг — в красный, V — в серовато-зеленый, Мп — в желтовато-розовый, Ti
— в розово-фиолетовый. Прозрачная красная
разновидность корунда наз. рубином, синяя
— сапфиром, зеленая — восточ. изумрудом.
Корунд встречается в бедных кремнеземом
извержен, породах (сиенитах), в анортитоко-
рундовых дайках, на контактах сиенитов и
гнейсов, в пегматитах. Месторождения корун
да известны в России, Украине, Казахстане.
2. А12О3 — один из видов неметаллич. включе
ний в железоуглеродистых сплавах.