Атмосферная коррозия способы защиты от атмосферной коррозии

Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия – коррозионное разрушение конструкций, оборудования, сооружений, эксплуатируемых в приземной части атмосферы. Атмосферная коррозия носит менее разрушительный характер, чем почвенная и морская.

Скорость атмосферной коррозии зависит от некоторых факторов: природы металла, окружающей его атмосферы, влажности воздуха.

Виды атмосферной коррозии

Атмосферную коррозию по степени увлажненности поверхности принято разделять на сухую, влажную и мокрую. Влажная и мокрая протекают по электрохимическому механизму, а сухая – химическому.

Сухая атмосферная коррозия наблюдается при отсутствии на поверхности металла пленки влаги. Если относительная влажность воздуха составляет 60% и меньше – протекает сухая атмосферная коррозия. Механизм коррозионного разрушения – химический. На поверхности образуются защитные оксидные пленки, которые тормозят процесс коррозии.

Сначала процесс протекает быстро (образование тонкой окисной пленки), потом – сильно замедляется и устанавливается постоянная, очень маленькая скорость коррозии. Такое явление обусловлено невысокой температурой окружающей среды. На металле почти сразу (может пару часов) образуется тонкая окисная пленка, которая приводит к потускнению поверхности. Толщина окисной пленки на поверхности нержавеющей стали может составлять 10 – 20 Å, железе – 30 – 40 Å. Предельная толщина слоя влаги при протекании сухой атмосферной коррозии может составлять 100 Å. Если в атмосфере присутствуют примеси агрессивных газов (например, сернистые газы) – скорость коррозии значительно возрастает.

Влажная атмосферная коррозия наблюдается при наличии на поверхности тончайшей пленки влаги. Толщина такой пленки составляет от 100 Å до 1 мкм. Относительная влажность воздуха, при которой начинается образование влажной пленки, составляет около 60 – 70%. Значение, при котором начинается конденсация на поверхности влаги, называется критической влажностью. Критическая влажность зависит от загрязнения воздуха и состояния металла. Конденсация влаги при этом происходит по капиллярному, химическому либо адсорбционному механизму.

Капиллярная конденсация влаги. Наблюдается в щелях, зазорах, трещинах на поверхности металла, порах в пленке продуктов коррозии, под загрязнениями и т.п.

Адсорбционная конденсация влаги. Возникает в результате проявления на поверхности металла адсорбционных сил.

Химическая конденсация влаги проявляется во взаимодействии продуктов коррозии с атмосферной влагой. При этом образуется ржавчина, которая и удерживает эту влагу.

Мокрая атмосферная коррозия протекает при относительной влажности воздуха около 100%, когда на поверхности влага собирается в виде хорошо видных капель, либо при прямом воздействии на конструкцию дождя, тумана. Мокрая атмосферная коррозия также наблюдается на конструкциях, которые обливаются водой либо полностью погружаются. При мокрой коррозии пленка влаги в толщину составляет более 1 мм.

Факторы атмосферной коррозии

Влажность воздуха при атмосферной коррозии

Наличие на поверхности металлоконструкции влаги усиливает атмосферную коррозию. Влага чаще всего поступает в качестве атмосферных осадков (дождь, туман). С повышение температуры значение относительной влажности уменьшается.

Существует критическое значение атмосферной влажности. Для каждого сплава или металла это свое определенное число. Для никеля, цинка, стали, меди значение критической влажности составляет около 50 – 70%. Если относительная влажность воздуха укладывается в рамки вышеназванных – то коррозионное разрушение перечисленных металлов незначительно. Если же выше – начинается усиленное разрушение. При сильно загрязненной атмосфере (например, технологическая среда) понятие критической влажности не всегда применяется и играет важную роль, т.к. коррозионный процесс значительно усиливается за счет вредных примесей в атмосфере.

Примеси в атмосфере (газы)

Загрязнение атмосферы газами резко увеличивает скорость коррозии.

Очень агрессивной средой является технологическая, вблизи больших промышленных предприятий, которые ежеминутно выбрасывают в воздух вредные примеси. Присутствие SO₂, SO₃, HCl, H₂S, Cl₂, NH₃ и других соединений значительно увеличивает скорость атмосферной коррозии.

Интересное и самое сильное влияние оказывает SO₂ (диоксид серы). Малая его концентрация (15 – 35 мкг/м 3 ) очень сильно увеличивает скорость коррозии (десятки и сотни раз). В больших же концентрациях скорость атмосферной коррозии увеличивается не так сильно (всего в 5 – 7 раз). Этот компонент образуется при сгорании угля, газолина, нефти.

Газы, попадая на пленку влаги на поверхности металлоконструкции, увеличивают электропроводность этой пленки. SO₂ и Cl₂ воздействуют как катодные деполяризаторы, SO₃ и HCl увеличивают поглощательную способность продуктов коррозии, NH₃ действует как комплексообразователь, SO₂ и HCl – депассиваторы.

Очень сильно увеличивает скорость коррозии содержание в атмосфере серной кислоты. Особенно это относится к неустойчивым в ней металлам – железо, никель, цинк, кадмий. Медь в таких случаях белее устойчива, т.к. на ее поверхности образуется защитная пленка из ее основного сульфата зеленого цвета (патина).

Твердые частицы в атмосфере

Из атмосферы на поверхность попадают твердые активные либо пассивные частицы. Они могут действовать как депассиваторы, комплексообразователи, увеличивать электропроводность пленки влаги и поглощательную способность (гигроскопичность) продуктов коррозии, облегчать капиллярную конденсацию влаги (такой инертный материал как песок). В атмосфере встречаются такие твердые частицы, как Na₂SO₄, NaCl, (NH₄)₂SO₄, частицы угля, различные соединения углерода, оксиды металлов и другие. Эти вещества в виде твердых частиц или пыли контактируют с влажной поверхностью металлоконструкции, образуют гальванические элементы, интенсифицируя процесс коррозии. Поэтому незапыленный воздух гораздо менее активен, чем загрязненная различными частицами атмосфера.

Катодные включения в атмосфере

Включения меди, палладия, платины, а также некоторых других металлов несколько повышают сопротивляемость железоуглеродистых сплавов коррозионному разрушению. Медь, которая может входить в состав таких сплавов замедляет коррозию, т.к. способствует пассивированию поверхности железа. При атмосферной коррозии палладий воздействует аналогично даже при очень маленьких его добавках в сплав.

Географический фактор

В различных географических местностях влажность, загрязнение атмосферы, температура различаются. Наибольшее влияние на атмосферную коррозию оказывает влажность воздуха. Установлено, что в регионах с постоянно повышенной влажностью коррозионные процессы протекают интенсивнее. Основное влияние оказывает не количество дождливых дней, а время нахождения на поверхности металла пленки влаги.

В пустынях, где влажность воздуха очень маленькая, на поверхности стальных изделий оксидная пленка появляется через достаточно большой промежуток времени, изделия долго остаются блестящими.

Температура окружающей среды

С повышением температуры окружающей среды процесс атмосферной коррозии замедляется. Влага, покрывающая поверхность металлоизделия, испаряется, уменьшается абсолютная влажность воздуха. С понижением температуры все происходит наоборот. Повышается относительная влажность среды, что способствует конденсации влаги. Скорость атмосферной коррозии увеличивается.

Особенности протекания атмосферной коррозии металлов

Поверхность металла покрыта тонкой пленкой электролита. В качестве электролита может выступать как сама влага, так и продукты коррозии, впитавшие влагу.

Особенностью атмосферной коррозии является возможность свободного подхода кислорода к корродирующей поверхности. Это обусловлено малой толщиной пленки и за счет конвекции перемешивания электролита. Именно поэтому даже в подкисленных электролитах атмосферная коррозия протекает с кислородной деполяризацией.

Также из-за тонкого слоя влаги на поверхности корродирующего металла анодный процесс идет с затруднением, а протекание катодного, наоборот, облегчается.

При работе гальванопар небольшая толщина пленки влаги тоже играет свою роль — увеличивается омическое сопротивление электролита.

Атмосферная коррозия сплавов, в основу которых входит железо (например, сталь), протекает с анодно-такодно-омическим контролем. Но в зависимости от некоторых условий (толщина, электропроводность пленки влаги, ее состав, природа металла) анодно-такодно-омический контроль может переходить в преимущественно анодный, преимущественно катодный или омический.

Уравнение атмосферной коррозии:

Анод: ионы металла переходят в раствор:

Катод: проходит реакция восстановления:

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH — (щелочные, нейтральные среды)

O₂ + 4H + + 4e → 2H₂O (подкисленная среда)

Во многом стойкость металлов и сплавов, в условиях атмосферной коррозии, зависит от природы металла и состояния его поверхности.

Защита металлов и сплавов (стали) от атмосферной коррозии

Для защиты от атмосферной коррозии применяют множество различных методов.

Нанесение металлических или неметаллических покрытий. Неметаллическими защитными покрытиями могут выступать различные смазки, пасты, лакокрасочные материалы. Часто в их состав дополнительно вводят ингибиторы, пигменты, пассивирующие поверхность (например, цинк-хроматный пигмент для стали). Иногда поверхность превращают в труднорастворимый оксид или фосфат, обладающий защитными свойствами. Металлическими покрытиями служат цинковые, никелевые, многослойные.

Снижение относительной влажности воздуха. Очень эффективный способ защиты металла от коррозии. Удаление влаги осуществляют подогревом помещения (отопление) либо осушкой воздуха. Очень часто достаточно поддерживать влажность атмосферы до 50 %. Если воздух содержит пиль, другие примеси, то 50% влажность очень велика.

При осушке воздуха или повышении температуры затрудняется конденсация влаги на металле, что приводит к значительному уменьшению скорости коррозии.

Применение контактных и летучих (парофазных) ингибиторов. Контактные замедлители коррозии наносятся на поверхность изделия в виде водных растворов. Примером контактного ингибитора атмосферной коррозии может служить NaNO₂.

Летучие ингибиторы обладают высокой упругостью паров, применяются при длительном хранении стальных либо других металлических изделий, транспортировке. Летучими ингибиторами коррозии заполняют герметичное пространство (защита внутренней части трубы, на концах которой стоят специальные заглушки) либо ими пропитывают оберточные материалы (бумага). Летучими ингибиторами могут пропитываться специальные гранулы, которыми заполняют объем упаковки защищаемого изделия. Примеры летучих ингибиторов: карбонаты, нитриты, бензоаты моноэтаноламина и дициклогексиламина.

Легирование металлов. Добавление в сталь небольшого количества никеля, хрома, алюминия, титана (переводят поверхность стали в пассивное состояние), меди (катодная добавка), фосфора тормозят анодную реакцию.

Источник

Атмосферная коррозия металлов и способы защиты от атмосферной коррозии

Содержание:

Предмет:	Химия
Тип работы:	Курсовая работа
Язык:	Русский
Дата добавления:	17.05.2019

• Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
• Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

По этой ссылке вы сможете найти много готовых курсовых работ по химии:

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

Введение:

Процессы разрушения материалов, вызванные воздействием на них различных химических веществ, называются коррозией. Химические вещества, которые разрушают строительные материалы, называются едкими. Агрессивной средой может быть атмосферный воздух, вода, различные растворы химических веществ, газы.

Атмосферная коррозия происходит в нормальных атмосферных условиях при взаимодействии атмосферного кислорода, влаги и металла. Изделия с большой поверхностью, такие как крыши, металлические фермы, стропила, мосты, подвержены этой коррозии.

Различные структуры в воде подвергаются подводной коррозии, и процесс усиливается благодаря присутствию даже небольшого количества кислот или солей в воде.

В зависимости от характера агрессивной среды коррозия металла может происходить химически и электрохимически.

Химический коррозионный процесс происходит, когда металлы подвергаются воздействию сухих газов при высоких температурах или жидких неэлектролитов (жидкостей, которые не проводят электрический ток). Химическая коррозия также включает разрушение металла кислородом из сухого воздуха и других газов (диоксид углерода, диоксид серы).

Процесс электрохимической коррозии вызван воздействием электролитов на металл — жидкости, которые проводят электрический ток. При электрохимической коррозии разрушение металла связано с появлением и протеканием электрического тока из одной секции металла в другую. Процесс электрохимической коррозии также может происходить, когда два разнородных металла вступают в контакт. Например, при контакте железа с хромом хром будет разрушен, железо с медью — железо.

Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия — коррозионное разрушение конструкций, оборудования, конструкций, эксплуатируемых в приземной части атмосферы. Атмосферная коррозия менее разрушительна, чем коррозия почвы и моря.

Скорость атмосферной коррозии зависит от нескольких факторов: природы металла, окружающей атмосферы и влажности воздуха.

Типы атмосферной коррозии

По степени влажности поверхности атмосферную коррозию можно разделить на сухую, влажную и влажную. Мокрый и влажный поток через электрохимический механизм, и сухой через химический.

Сухая атмосферная коррозия наблюдается, когда на поверхности металла нет пленки влаги. Если относительная влажность составляет 60% или менее, происходит сухая атмосферная коррозия. Механизм коррозионного разрушения является химическим. На поверхности образуются защитные оксидные пленки, которые препятствуют процессу коррозии.

Сначала процесс протекает быстро (образование тонкой оксидной пленки), затем он сильно замедляется и устанавливается постоянная очень низкая скорость коррозии. Это явление связано с низкой температурой окружающей среды. Тонкая оксидная пленка образуется на металле почти сразу (возможно, за пару часов), что приводит к потускнению поверхности. Толщина оксидной пленки на поверхности нержавеющей стали может составлять 10 — 20 А, железа — 30 — 40 А. Максимальная толщина слоя влаги при сухой атмосферной коррозии может составлять 100 А. Если в атмосфере содержатся агрессивные газообразные примеси ( например, сернистые газы) — скорость коррозии значительно увеличивается.

Влажная коррозия в атмосфере происходит, когда на поверхности есть тонкий слой влаги. Толщина такой пленки колеблется от 100 А до 1 мкм. Относительная влажность воздуха, при которой начинается образование влажной пленки, составляет около 60 — 70%. Значение, при котором начинается конденсация влаги на поверхности, называется критической влажностью. Критическая влажность зависит от загрязнения воздуха и состояния металла. Конденсация влаги в этом случае происходит по капиллярному, химическому или адсорбционному механизму.

Капиллярная конденсация влаги. Это наблюдается в трещинах, щелях, трещинах на поверхности металла, в порах в пленке продуктов коррозии, под грязью и т. д.

Адсорбционная конденсация влаги. Возникает в результате проявления адсорбционных сил на поверхности металла.

Химическая конденсация влаги проявляется во взаимодействии продуктов коррозии с атмосферной влагой. В этом случае образуется ржавчина, которая сохраняет эту влагу.

Влажная коррозия в атмосфере происходит при относительной влажности около 100%, когда влага накапливается на поверхности в виде четко видимых капель или когда конструкция подвергается прямому воздействию дождя или тумана. Влажная атмосферная коррозия также наблюдается на конструкциях, которые облиты водой или полностью погружены в воду. В случае мокрой коррозии влажная пленка имеет толщину более 1 мм.

Факторы атмосферной коррозии

Влажность воздуха при атмосферной коррозии

Наличие влаги на поверхности металлической конструкции усиливает атмосферную коррозию. Влага чаще всего приходит в виде осадков (дождь, туман). По мере повышения температуры относительная влажность уменьшается.

Атмосферная влажность имеет решающее значение.

Для каждого сплава или металла это свой номер.

Для никеля, цинка, стали, меди критическая влажность составляет около 50 — 70%. Если относительная влажность воздуха находится в пределах вышеуказанного, то коррозионное разрушение перечисленных металлов незначительно. Если оно выше, начинается усиленное разрушение. В сильно загрязненной атмосфере (например, в технологической среде) понятие критической влажности не всегда применяется и играет важную роль, поскольку коррозионный процесс значительно усиливается за счет вредных примесей в атмосфере.

Примеси в атмосфере (газы)

Загрязнение воздуха газами резко увеличивает скорость коррозии.

Очень агрессивная среда — это технологическая среда вблизи крупных промышленных предприятий, которые каждую минуту выбрасывают в воздух вредные примеси. Присутствие SO2, SO3, HCl, H2S, Cl2, NH3 и других соединений значительно увеличивает скорость атмосферной коррозии.

Наиболее интересным и сильным эффектом является SO2 (диоксид серы). Его низкая концентрация (15 — 35 мкг / м3) значительно увеличивает скорость коррозии (в десятки и сотни раз). При высоких концентрациях скорость атмосферной коррозии не увеличивается так сильно (всего в 5 — 7 раз). Этот компонент образуется при сжигании угля, бензина, нефти.

Газы, попадая на влагопленку на поверхности металлической конструкции, увеличивают электропроводность этой пленки. SO2 и Cl2 действуют как катодные деполяризаторы, SO3 и HCl увеличивают абсорбционную способность продуктов коррозии, NH3 действует как комплексообразующий агент, SO2 и HCl — депассиваторы.

Содержание серной кислоты в атмосфере значительно увеличивает скорость коррозии. Особенно это касается нестабильных в нем металлов — железа, никеля, цинка, кадмия. Медь в таких случаях более устойчива, потому что на ее поверхности образуется защитная пленка из ее основного зеленого сульфата (патина).

Твердые частицы в атмосфере

Твердые активные или пассивные частицы попадают на поверхность из атмосферы. Они могут действовать как депассиваторы, комплексообразующие агенты, повышать электропроводность пленки влаги и поглощающую способность (гигроскопичность) продуктов коррозии, а также способствовать капиллярной конденсации влаги (такого инертного материала, как песок). В атмосфере присутствуют твердые частицы, такие как Na2SO4, NaCl, (NH4) 2SO4, частицы угля, различные соединения углерода, оксиды металлов и другие. Эти вещества в виде твердых частиц или пыли вступают в контакт с влажной поверхностью металлической конструкции, образуют гальванические элементы, усиливая процесс коррозии.

Поэтому беспыльный воздух гораздо менее активен, чем атмосфера, загрязненная различными частицами.

Катодные включения в атмосфере

Включения меди, палладия, платины, а также некоторых других металлов несколько повышают устойчивость железоуглеродистых сплавов к коррозионному разрушению. Медь, которая может входить в состав таких сплавов, замедляет коррозию, поскольку способствует пассивации поверхности железа. При атмосферной коррозии палладий действует аналогично даже с очень небольшими добавками в сплав.

Географический фактор

В разных географических районах влажность, загрязнение воздуха и температуры варьируются. Влажность воздуха оказывает наибольшее влияние на атмосферную коррозию. Было установлено, что в регионах с постоянно высокой влажностью процессы коррозии более интенсивны. Основным эффектом является не количество дождливых дней, а время пребывания пленки влаги на поверхности металла.

В пустынях, где влажность воздуха очень низкая, оксидная пленка появляется на поверхности стальных изделий через довольно длительный период времени, и изделия остаются блестящими в течение длительного времени.

Температура окружающей среды

При повышении температуры окружающей среды атмосферная коррозия замедляется. Влага, покрывающая поверхность металла, испаряется, а абсолютная влажность воздуха уменьшается. С понижением температуры происходит обратное. Относительная влажность окружающей среды повышается, что способствует конденсации влаги. Скорость атмосферной коррозии увеличивается.

Особенности хода атмосферной коррозии металлов

Поверхность металла покрыта тонкой пленкой электролита. Электролитом может быть либо сама влага, либо продукты коррозии, которые впитали влагу.

Особенностью атмосферной коррозии является возможность бескислородного сближения с коррозийной поверхностью. Это связано с небольшой толщиной пленки и с конвекционным перемешиванием электролита. Вот почему даже в подкисленных электролитах атмосферная коррозия происходит при деполяризации кислорода.

Кроме того, из-за тонкого слоя влаги на поверхности коррозийного металла анодный процесс затруднен, а катодный процесс, наоборот, облегчен.

Во время работы гальванических пар небольшая толщина влагопленки также играет роль — повышается омическое сопротивление электролита.

Атмосферная коррозия сплавов на основе железа (например, стали) протекает с анодно-такодо-омическим контролем. Но в зависимости от определенных условий (толщина, электропроводность пленки влаги, ее состав, природа металла) анодно-такодо-омический контроль может превратиться в преимущественно анодный, преимущественно катодный или омический контроль.

Катод: подвергается восстановительной реакции:

• O2 + 2H2O + 4e> 4OH- (щелочной, нейтральный носитель)
• O2 + 4H + + 4e> 2H2O (подкисленная среда)

Во многих отношениях стойкость металлов и сплавов в условиях атмосферной коррозии зависит от природы металла и состояния его поверхности.

Защита металлов и сплавов (стали) от атмосферной коррозии

Многие различные методы используются для защиты от атмосферной коррозии.

Нанесение металлических или неметаллических покрытий. Различные смазочные материалы, пасты, краски и лаки могут выступать в качестве неметаллических защитных покрытий.

Часто в их состав дополнительно вводятся ингибиторы, пигменты, которые пассивируют поверхность (например, пигмент хромата цинка для стали). Иногда поверхность превращается в труднорастворимый оксид или фосфат с защитными свойствами. Металлические покрытия: цинк, никель, многослойные.

Снижение относительной влажности воздуха. Очень эффективный способ защиты металла от коррозии. Удаление влаги осуществляется путем обогрева помещения (обогрев) или сушки на воздухе. Очень часто достаточно поддерживать влажность воздуха до 50%. Если в воздухе содержится пиль, другие примеси, то влажность 50% очень высокая.

Когда воздух высушивается или температура повышается, конденсация влаги на металле становится затруднительной, что приводит к значительному снижению скорости коррозии.

Применение контактных и летучих (парофазных) ингибиторов. Контактные ингибиторы коррозии наносятся на поверхность изделия в виде водных растворов. Примером контактного ингибитора атмосферной коррозии является NaNO2.

Летучие ингибиторы имеют высокое давление пара, используются для длительного хранения стальных или других металлических изделий, транспортировки. Летучие ингибиторы коррозии заполняют герметичное пространство (защита внутренней части трубы, на концах которой имеются специальные заглушки) или они пропитаны оберточными материалами (бумага). Летучие ингибиторы могут быть пропитаны специальными гранулами, которые заполняют объем упаковки защищаемого продукта. Примеры летучих ингибиторов: карбонаты, нитриты, моноэтаноламин и дициклогексиламин бензоаты.

Легирующие металлы. Добавление в сталь небольшого количества никеля, хрома, алюминия, титана (они переводят поверхность стали в пассивное состояние), меди (катодная добавка), фосфора препятствуют анодной реакции.

Морская коррозия

Морская коррозия — это тип электрохимической коррозии. Морская вода является отличным электролитом. Морская вода хорошо газируется (около 8 мг / л кислорода), обладает достаточно высокой электропроводностью (может достигать 3 * 10-2 Ом-1 см-1), что исключает появление омического торможения. Среда — нейтральная (рН = 7,2 — 8,6). В морской воде присутствуют соли кальция, калия, магния, сульфаты натрия, хлориды.

Именно благодаря присутствию растворенных хлоридов (ионов активатора Cl) в морской воде он оказывает депассивирующее действие по отношению к поверхности металла (разрушает и предотвращает появление пассивных пленок на поверхности металла).

Морская коррозия зависит от: металлической обивки днищ судов, подводных трубопроводов, морской авиации, различных металлических конструкций в воде, металлических конструкций в портах, цветущих валков, которые охлаждаются морской водой и т. д.

Сталь чаще всего выбирается для использования в морских агрессивных средах. Для высокоскоростных морских судов и морской авиации используются более легкие сплавы.

Особенности процесса морской коррозии:

• высокая агрессивность окружающей среды (как самой воды, так и окружающей атмосферы);
• большое влияние контактной коррозии металлов;
• дополнительное влияние механического фактора (эрозия, кавитация);
• ход биологической коррозии и большое влияние биологического фактора (загрязнение дна морского судна микроорганизмами).

Морская коррозия происходит при кислородной деполяризации и представляет собой электрохимический процесс. Процесс протекает в соответствии со смешанным диффузионно-кинетическим катодным контролем. При интенсивной аэрации, быстром движении судна или самой воды (потока) может преобладать кинетический контроль. В условиях стационарной морской воды или при наличии вторичных продуктов коррозии на металлической поверхности толстого шара преобладает диффузионный катодный контроль.

В условиях морской коррозии защитная пленка (оксид или шарик продуктов коррозии) является катодом, а металл в порах, трещинах и других дефектах — анодом.

Когда происходит морская коррозия, в дополнение к равномерному разрушению, дополнительно образуются глубокие язвы.

Морская атмосфера менее агрессивна, чем индустриальная.

Когда происходит морская атмосферная коррозия, разрушение происходит более равномерно, чем коррозия в морской воде.

Морские факторы коррозии металлов

Соленость воды — существенно не влияет на скорость морской коррозии. Соленость воды колеблется от 10 ‰ (Азовское море) до 35,6 ‰ (Тихий океан). Значение солености воды показывает количество сухих веществ в граммах, растворенных в 1000 г морской воды.

Состав морской воды

Состав морской воды иногда может играть довольно большую роль. Например, присутствие сероводорода в воде облегчает процессы катодной и анодной коррозии. Слабо растворимые сульфиды образуются на поверхности металла; кроме того, среда подкисляется. Ионы брома и йода даже при очень низком содержании ускоряют процесс морской коррозии металлов. Некоторые соединения могут оказывать благотворное влияние (карбонат кальция, соединения кремниевой кислоты).

Они образуют оксидную пленку на поверхности металла или сплава с защитным эффектом.

Движение водных масс

Движение водных масс влияет на скорость диффузии кислорода. При интенсивном перемешивании воды (быстрое движение морского судна) этот процесс происходит главным образом с кинетическим контролем и с контролем диффузии негазированной воды.

Ватерлинии — зона периодического смачивания водой. Морская коррозия вблизи ватерлинии всегда интенсивна. Это связано с облегченным доступом кислорода к поверхности (улучшенная аэрация металлической поверхности); агрессивное воздействие брызг (на месте высушенных брызг остаются кристаллы соли, которые препятствуют образованию защитных пленок); поверхностный слой морской воды нагревается солнечными лучами, а в условиях повышенной аэрации усиливается коррозия металла.

Пробелы и слоты

Наличие щелей и трещин в металлической структуре оказывает очень негативное влияние на морскую коррозию металла. Металл в щели плохо проветривается и играет роль анода; происходит его усиленное растворение.

Мельница на металлической поверхности

Наличие на поверхности металлической структуры участков, не очищенных от окалины, может ускорить возникновение морской коррозии в десять раз. На поверхности металла появляется гальваническая пара. В этом случае шкала является катодом, а чистый металл — анодом. Происходит анодное растворение металла. Такой же эффект наблюдается при наличии окрашенных участков (по отношению к неокрашенным) или при нарушении непрерывности окраски.

Биологическая морская коррозия

Наличие в морской воде различных микроорганизмов (бактерий, моллюсков, кораллов и т. д.) Вызывает прохождение биокоррозии металла. Из-за их накопления и накопления на обивке днищ судов и других его частей кислород плохо подходит к поверхности, возникают различные неровности, происходит разрушение поверхности, усиление коррозионного разрушения в трещинах и зазорах.

Иногда разрастание металлических структур микроорганизмами также является положительным. Образующийся слой может препятствовать процессу коррозии. Например, загрязнение стальной поверхности мидиями значительно препятствует коррозии сплава. Это явление объясняется значительным потреблением кислорода мидиями.

Помимо значительного влияния микроорганизмов на коррозионный процесс, их значительное накопление на дне морского судна может несколько замедлять его развитие, в то время как необходимо увеличивать мощность двигателей.

Морская биокоррозия чаще всего подвергается воздействию стали, сплавов на основе никеля, сплавов на основе алюминия, свинца, сплавов на основе олова на их основе.

Магний и цинк могут не подвергаться морской биокоррозии.

Медь можно считать лучшим материалом для использования в условиях биокоррозии. Его ионы токсичны, а поверхность не зарастает.

Контактная коррозия

Контактная коррозия металлов очень часто наблюдается в морской атмосфере. Отчасти это связано с хорошей электропроводностью морской воды.

Многие металлы, находящиеся в морской воде, становятся катодами по отношению к стали.

Электрокоррозия происходит в морской среде по двум причинам: во-первых, под воздействием паразитных течений (особенно в районе порта и т. д.); во-вторых, в результате неправильной схемы питания на корабле или других объектах.

Механический фактор

Коррозионная усталость, коррозионная эрозия и кавитация возможны в результате действия механического фактора.

Морская защита от коррозии

Наиболее распространенным методом защиты металлических изделий от морской коррозии является нанесение лакокрасочных материалов (ЛКМ).

Для этих целей используются лакокрасочные материалы на основе битума, фенолформальдегида (краски АИШ), винила (этиленовые краски и лаки), эпоксидной смолы на угольной основе. Содержание растворителя должно быть минимальным или нулевым.

Лакокрасочные материалы хороши тем, что их достаточно легко наносить, и когда в их состав добавляются некоторые добавки, могут быть достигнуты дополнительные защитные эффекты. Добавление оксида меди, оксида ртути или оловоорганических соединений к краске делает краску противообрастающей. Оксид меди при вымывании из покрытия образует труднорастворимый комплекс. Эти вещества токсичны для микроорганизмов. Противообрастающая краска наносится только на ту часть металлической конструкции, которая находится в непосредственном контакте с водой.

При защите металла от морской коррозии поверхность сначала подвергается холодному фосфатированию, и только затем наносится толстослойное защитное лакокрасочное покрытие.

Краски и лаки на виниловой основе обладают противообрастающим эффектом.

Сплавы на основе алюминия защищают от морской коррозии путем окисления.

Металлические защитные покрытия очень часто используются для защиты от морской коррозии. Наиболее распространенным является цинк. Толщина цинкового покрытия должна составлять около 150-200 мкм. Может использоваться как в качестве отдельного защитного покрытия, так и в качестве основы для покраски.

Алюминиевый сплав с лантаном или цинком может использоваться для обивки дна морского судна. Алюминиевое покрытие обладает высокой устойчивостью к коррозии и может использоваться в сочетании с лакокрасочным покрытием. Кроме того, алюминиевые покрытия обладают высокой устойчивостью к эрозии.

Чтобы защитить сталь от морской коррозии, первым шагом является тщательная очистка поверхности окалины. Для этого используйте пескоструйную или пламенную или химическое травление. На обработанные и подготовленные заранее наносится лакокрасочное или металлическое покрытие.

Низкое легирование стали немного повышает ее устойчивость к морской воде.

Высоколегированные хромоникелевые и хромистые стали в морской воде подвержены локальной точечной и щелевой коррозии.

Медь и ее сплавы отличаются высокой устойчивостью к морской коррозии, особенно из монель-металла, который на 25-30% состоит из меди, а остальное — никель.

Электрохимическая защита (защитная или от внешнего источника тока) нашла широкое применение в практике защиты от морской коррозии.

Эта морская защита от коррозии может использоваться отдельно или в сочетании с защитными покрытиями.

Рациональный дизайн занимает особое место в защите конструкций от морской коррозии. Правильный выбор материалов (чтобы избежать контактной коррозии), защитных покрытий, равномерного распределения напряжений по всей конструкции и т. д. Может значительно продлить срок службы стальных конструкций.

Электрическая коррозия может быть предотвращена с помощью дренажа или специальных электрических цепей.

Для защиты металлических конструкций от морской биологической коррозии используются лакокрасочные материалы с биоцидными добавками. Есть также доказательства использования метода ультразвуковой защиты. Недостатком этого способа является высокая энергоемкость и постепенное разрушение защищаемого материала. Суть метода заключается в воздействии на защищаемую поверхность ультразвуковых колебаний с частотой 23 — 27 кГц.

Для комплексной защиты стали от морской коррозии одновременно может применяться ультразвуковая и катодная защита.

Вывод:

Таким образом, коррозия — это самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.

Металлы являются одной из основ цивилизации на планете Земля. Среди них железо выделяется как конструкционный материал. Объем промышленного производства чугуна примерно в 20 раз превышает объем производства всех остальных металлов вместе взятых. Широкое внедрение железа в промышленном строительстве и на транспорте произошло на рубеже 18 . 19 веков. В это время появился первый чугунный мост, спущен на воду первый корабль, корпус которого был сделан из стали, и были созданы первые железные дороги. Однако начало практического использования человеком железа восходит к 9 веку. ДО НАШЕЙ ЭРЫ. Именно в этот период человечество перешло от бронзового века к железному веку.

Тем не менее история показывает, что изделия из железа были известны в хеттском царстве (государство Малая Азия), а его расцвет относится к XIV . XIII векам.

Несмотря на широкое внедрение полимерных материалов, стекла, керамики в нашу сегодняшнюю жизнь, железо и его сплавы продолжают оставаться основным конструкционным материалом. Мы встречаемся с железными изделиями на каждом шагу в повседневной жизни и знаем, сколько неприятностей вызывает их ржавчина и сама ржавчина. Только коррозия железа и его сплавов называется ржавлением. Другие металлы корродируют, но не ржавеют. Хотя почти все металлы разъедают, в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.

Строгие расчеты показывают, что большинство металлов подвержены коррозии. Поэтому удивительно не то, что металлы разъедают, а то, что изделия из них могут существовать в течение длительного времени.

Скорость, с которой происходит коррозия, выходит за рамки теоретических расчетов. Как правило, это определяется опытным путем.

Скорость в первую очередь зависит от природы образующихся продуктов коррозии и прочности их адгезии к металлу.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Источник