|
 |
Коррозия металлов |
|
Главные виды коррозии.
Коррозией металлов именуется их разрушение вследствие электрохимического или химического взаимодействия с окружающей средой. По механизму протекания процесса различают 2 типа коррозии металлов: электрохимическую и химическую.
Химическая коррозия- это коррозийный процесс, который протекает в средах, не проводящий электрический ток. Химическая коррозия имеет место, к примеру при высокотемпературном нагреве стали для горячей обработки давлением либо термической обработки. При этом на поверхности металла образуются разные химические соединения- оксиды, сульфиды и другие- в виде пленки.
В отдельных случаях образовавшиеся при химической коррозии пленки, особенно сплошные, предохраняют металл от самой дальной коррозии. К примеру, олово, алюминий, свинец, никель и хром способны к образованию на поверхности металлов плотных защитных пленок. пленки же на поверхности чугунных и стальных изделий непрочны, способны к растрескиванию и проникновению коррозии в глубь металла.
Электрохимическая коррозия обычно сопровождается протеканием электрического тока. Примерами могут служить ржавление металлических конструкций и изделий в атмосфере, корпусов судов и стальной арматуры гидросооружений в морской и речной воде и т. п.
Детальное рассмотрение механизмов электрохимической и химической коррозии показывает, что резкого различия между ними нет на свете. В ряде случаев возможен постепенный переход химической коррозии в электрохимическую и, наоборот, механизм коррозии металлов в растворах электролитов может иметь двоякий характер.
Коррозия по условиям протекания бывает следующая. Газовая- коррозия металла в газах при высоких температурах. Коррозия в неэлектролитах (к примеру, коррозия стали в бензине). Атмосферная коррозия разных металлических конструкций на воздухе. Коррозия в электролитах- в проводящих электрический ток жидких средах. Почвенная (к примеру, коррозия подземных трубопроводов). Коррозия внешним током либо электрокоррозия (к примеру, коррозия подземной трубы блуждающими токами). Контактная- электрохимическое разрушение металлов, происходящее в итоге контакта разных металлов в электролите (к примеру, коррозия деталей из алюминиевых сплавов, которые соприкасаются с деталями из меди). Структурная- связанная со структурной неоднородностью металлов; к примеру, ускорение коррозионного процесса чугуна в растворе серной кислоты в итоге имеющихся в нем включений графита. Коррозия под напряжением, которые изменяются по значению и знаку, что зачастую вызывает коррозионную усталость- понижение предела выносливости металла. Коррозия при трении; к примеру, разрушение шейки вала при вращении в морской воде. Щелевая, которая протекает в узких щелях и зазорах между отдельными деталями. Биокоррозия- коррозия металлов под воздействием продуктов, выделяемых микроорганизмами, пота рук человека. По характеру коррозионных процессов и месту их распределения различают местную, сплошную и межкристаллитную коррозию. Сплошная коррозия характеризуется тем, что металлическое изделие разрушается практически равномерно и коррозия охватывает всю его поверхность. Данный вид коррозии достаточно легко поддается контролю и оценке.
Местная коррозия обычно бывает сосредоточенна на отдельных участках поверхности изделия. Это более опасный вид коррозии, так как распространяется на значительную глубину, а следовательно, приводит к потере работоспособности изделий. Наиболее часто данный вид коррозии наблюдается в местах механических повреждений поверхности изделий. При межкристаллитной коррозии процесс разрушения начинается с поверхности изделия и распространяется в глубь его, по большей части по границам зерен. Межкристаллитная коррозия вызывает хрупкость металла и значительное уменьшение его несущей способности. Данный зачастую встречающийся на практике вид коррозии является довольно-таки опасным и обычно имеет место при термической обработке металлов либо сварке. Степень коррозийной стойкости сталей существенно зависит от содержания углерода. Так, с сокращением содержания углерода в легированной хромоникелевой стали марки Х18Н9 до 0.015% почти устраняется склонность ее к межкристаллитной коррозии.
Методы защиты металлов от коррозии, их эффективность.
Существуют многочисленные способы защиты металлов от коррозии. Выбор иного или того способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий. Применяются следующие способы защиты: легирование сталей, нанесение металлических покрытий, электрохимическая защита.
Легирование максимально надежно охраняет металл от коррозии, причем максимально эффективно в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий.
Так, к примеру, к группе сталей с особыми химическими свойствами относят коррозионно-стойкие стали. Их получают путем введения в низколегированные и углеродистые стали значительных добавок хрома либо хрома и никеля. При содержании хрома 13, 17 и 25% хромистые стали являются не только коррозионно-, жаростойкими и но. Хромоникелевые стали обладают большей коррозионной стойкостью, чем хромистые, находят широкое применение в химической промышленности.
Механизм защиты сталей от коррозии их легированием различен и связан или с повышением коррозионной стойкости всего объема металла, или с образованием на поверхности изделия защитных пленок.
Металлические покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, который обладает достаточной стойкостью в этой среде. Металлические покрытия придают также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость. Различают 2 типа металлических покрытий- катодное и анодное. Для железоуглеродистых сплавов таким анодным покрытием может служить покрытие из цинка и кадмия. В воде и во влажном воздухе цинк покрывается слоем главный углекислой соли белого цвета, которые защищают его от самого дального разрушения. Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей.
Металлические покрытия наносят разными способами. Чаще всего применяется горячий метод, металлизация и гальванизация.
При горячем методе изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает его поверхность и покрывает тонким слоем. После этого изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем олова либо цинка. Лужение применяют при изготовлении белой жести, при устройстве покрытий на внутренних поверхностях пищевых котлов и иных изделий. Цинкованием предохраняют от коррозии, к примеру, кровельное железо, водопроводные трубы.
При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в широких пределах. Покрытия получают также распылением расплавленного металла при помощи специальных металлизационных пистолетов и напылением на его поверхность защищаемого металла. Данный вид защиты используют для крупногабаритных конструкций: ж./д мостов и так далее В качестве защитного металла используют алюминий, хром, цинк, коррозионно-стойкие стали.
Неметаллические покрытия выполняются из лаков, красок, др и эмалей. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Данные покрытия имеют преимущество перед металлическими. Они легко наносятся на изделие, неплохо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. При хранении и перевозке изделий металлические изделия покрывают специальными смазочными материалами, минеральными маслами и жирами. Для защиты изделий, которые работают в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида.
Химические покрытия- защитные оксидные другие пленки- создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий.
Оксидирование заключается в создании на поверхности изделия оксидной пленки, которая обладает немаленький коррозийной стойкостью. Максимально широко применяют оксидирование для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов.
Фосфатирование стальных изделий заключается в создании поверхностного слоя из фосфатов марганца и железа. Фосфатные покрытия используются в самом дальном в качестве подслоя. Фосфатные покрытия зачастую применяются в сочетании со смазочными материалами для сокращения трения при обработке металлов давлением, волочением, для отличной приработке трущихся деталей машин.
В отдельных случаях прибегают к защите металлов от коррозии с помощью протекторов. Протекторной сущность защиты заключается в том, что к поверхности защищаемого изделия прикрепляют протекторы- части металла. Образуется гальваническая пара , в которой анод- протектор, катод- изделие. В итоге протектор разрушается, защищая изделие. Таким образом охраняют, к примеру, подводные металлические части кораблей, прикрепляя к ним пластины цинка.
Народнохозяйственное значение борьбы с коррозией.
Одним из главных факторов, которые определяют долговечность машин и оборудования, является коррозия металлов. Потери от коррозии можно разделить на косвенные и прямые. Прямые потери- это цена заменяемых изделий, расходы на защитные мероприятия и безвозвратные потери металла вследствие коррозии. По подсчетам профессионалов, безвозвратные потери металла в мировом масштабе составляют сейчас около 10...15% от объема производства стали. Косвенные потери продукта в итоге утечек, уменьшение производительности агрегата, загрязнение продуктами коррозии целевого продукта и т. п.
Значительная часть мощности предприятий черной металлургии затрачивается на восполнение потерь металла вследствие коррозии. Впрочем это вдали не целиком отражает настоящий ущерб, который связан с выходом из строя изделий из металла. Значительные потери обусловлены авариями оборудования, простоями его, потерями и отходами в металлообработке, нарушениями качества продукции и в конечном счете повышением ее себестоимости и уменьшением производительности труда. Поэтому экономия металла, повышение качества металлов и металлоизделий, сокращение коррозионных потерь- непременное условие повышения эффективности производства и качества продукции, которое должно обеспечиваться в государственном масштабе.
|
|
|
