Факторы, влияющие на скорость коррозии

Возникновение и интенсивность коррозионных процессов зависят от состояния металла, конструктивного исполнения изделия, а также от технических и эксплуатационных факторов.

Повышенную коррозионную стойкость имеют сплавы, в состав которых входят электроположительные металлы (хром, медь, никель), сплавы, однородные по структуре, металлы и сплавы высокой чистоты. Неоднородная структура, неметаллические примеси в сплаве при наличии коррозионной среды способствуют появлению микрогальванических элементов, а следовательно, коррозии. Понижают коррозионную устойчивость металла внутренние напряжения, которые могут также вызывать нарушение поверхности защитных пленок или покрытий.

В технике применяются различные металлические сплавы. По опасности контактной коррозии металлы располагаются следующим образом: магниевые сплавы, цинк, кадмий, сталь углеродистая, сталь нержавеющая, медь. Например, при контакте магниевого сплава с цинком, коррозии подвергается магний, а цинк выполняет роль катода, окислитель — кислород воздуха (кислородная деполяризация):

При контакте каждый последующий металл в ряду напряжений усиливает коррозию предыдущего. Подбором материала, компоновкой деталей при конструировании техники стремятся предотвратить возникновение коррозии. Несмотря на принимаемые меры, в конструкциях имеются щели, неконтролируемые застойные зоны, в которых скапливается влага. В этих местах наиболее вероятно возникновение и развитие электрохимической коррозии.

Технологические процессы (механическая и термическая обработка, сварка) ведут к изменению однородности структуры сплава, возникновению напряжений, появлению микротрещин. Дефекты обработки значительно снижают сопротивление металла коррозионному разрушению. На коррозийную стойкость металла влияет шероховатость поверхности, грубо обработанная поверхность благоприятствует скоплению влаги или мокрой пыли, царапины нарушают герметичность защитных покрытий, способствуют возникновению гальванических микроэлементов (рис. 6.14).

Рис. 6.14. Образование гальванической пары в царапине

Основное влияние на коррозионные процессы оказывают влажность и изменения температуры атмосферы. Наиболее интенсивно коррозия протекает в промышленных и приморских районах.

Скорость атмосферной коррозии в значительной мере обусловлена содержанием в атмосфере минеральных солей и коррозийно-агрессивных газов, так как маловероятно, чтобы химически чистая вода могла вызывать столь значительные скорости коррозионного процесса в этих условиях. Источником минеральных солей является Мировой океан, занимающий более 70% земной поверхности. Подсчитано, что с поверхности одного Каспийского моря в атмосферу поступает несколько тысяч тонн соли в сутки.

Вещества, ускоряющие процесс коррозии, называют активаторами коррозии. К ним относятся хлориды, фториды, бромиды.

Конденсирующиеся пленки влаги на металле, имеющие толщину порядка 100—200 мкм, представляют собой относительно концентрированные электролиты. При наличии такой пленки окислительное действие кислорода воздуха существенно облегчается в результате интенсивного размешивания электролита из-за наличия градиента температуры и поверхностного натяжения. В случае сплавов на основе железа сохранение продуктов коррозии на поверхности приводит к заметному замедлению ионизации металла, что создает возможность регулирования скорости атмосферной коррозии легированием металла.

Состав атмосферы и влажность воздуха относятся к важнейшим факторам, определяющим скорость коррозии. Огромное количество серосодержащих соединений, окислов азота и ряда веществ, являющихся коррозийно-активными агентами, загрязняющими атмосферу, сделали ее весьма агрессивной коррозийной средой. Подсчитано, что количество образующегося сернистого ангидрида составляет 2—8% от общего количества сжигаемого топлива, что приводит к ежегодному появлению в мировом воздушном океане 60—90 млн т сернистого ангидрида. В результате этого скорость коррозии в промышленной атмосфере в 30—50 раз выше, чем в чистой (рис. 6.15). Увеличение влажности чистого воздуха до 100% не приводит к заметному росту скорости коррозии.

Наличие в атмосфере 0,01% S0₂ приводит к увеличению скорости коррозии приблизительно в 100 раз, причем ускорение коррозионного процесса наступает при относительной влажности примерно 70% (критическая влажность). Причиной ускорения коррозионного процесса сернистым газом является его участие в катодной реакции с образованием соединений кислотного характера. Аналогичное действие, хотя и менее выраженное, на скорость коррозии оказывает ряд других соединений: С0₂, Cl₂, НС1, H₂S. Агрессивное действие этих газов в значительной степени определяется влажностью воздуха и зависит от вида корродирующего металла.

Взвешенные частицы, содержащиеся в воздухе, осаждаются на поверхности металлов и могут усилить атмосферную коррозию. Коррозионно-активные частицы, например (NH₄)₂S0₄, NaCl, усиливают коррозионный процесс, так как способствуют образованию растворимых продуктов коррозии вместо слаборастворимых, например FeCl₂ вместо Fe (OH)₃ или Fe (OH)₂. Кроме того, высокая гигроскопичность хлорида натрия и агрессивные свойства хлорид-ионов усиливают коррозию в приморских районах из-за увеличения времени нахождения конструкций в увлажненном состоянии. Частицы угля на поверхности металла усиливают адсорбционную способность такого коррозионноактивного агента, как сернистый газ (S0₂).

Рис. 6.15. Зависимость атмосферной коррозии от относительной влажности воздуха и примесей:

1 — чистый воздух; 2 — воздух с примесью 0,01% S0₂

Влияние температуры на атмосферную коррозию изучено менее подробно. Имеющиеся данные показывают, что в пределах одного географического района усиление коррозии наблюдается в летние месяцы года.