Поняття корозії та збитки від неї

Корозією металів називають руйнування металів під впливом навко­лишнього середовища.

Прикладами корозії можуть бути іржавіння заліза на повітрі, роз’їдання підводних частин суден, пошкодження хімічної апаратури від дії різних розчинів, а також кислот та лугів.

Корозія приводить в непридатність різні металеві вироби.

Втрати від корозії, що наносяться народному господарству дуже великі.

Зараз немає достатньо точних даних про втрати від корозії, але за загальноприйнятою думкою, біля 1/3 металу, що добувається в світі вибуває з технічного використання в наслідок корозії.

При цьому вважається, що біля 2/3 прокодіруваного металу поступає на переплавку у вигляді металобрухту (скрапу) в мартенівських печах, а решта, що складає біля 10% від кількості металу, що виплавляється втрачається у вигляді пилу.

В бувшому СРСР щорічно втрати металу від корозії складали 15млн.т.

З розвитком промислового потенціалу в усіх країнах темпи корозійних втрат стали перевищувати темпи росту металевого фонду.

Слідує враховувати, що безповоротні втрати, в першу чергу чорних металів, значно прискорюють використання їх природних ресурсів.

Все ж основна шкода від корозії пов’язана не стільки з втратами самого металу, скільки з виходом із ладу металевих конструкцій, вар­тість яких в більшості випадків перевищує вартість металу, з якого вони виготовлені.

Не менші збитки народному господарству наносять зв’язані з корозією аварії машин і споруд, порча продукції заводів харчової та хімічної промисловості в наслідок забруднення продуктами корозії, а також простої обладнання зв’язані з його ремонтом.

Сюди також відносяться затрати на профілактику, ремонт та заміну деталей які вийшли зі строю.

Значні збитки приносять заміна звичайних сталей легованими, нане­сення різних покрить, мастил та інгібіторів для боротьби з корозією.

В промислово розвинутих країнах збитки від корозії складають приб­лизно 5-10% від національного доходу.

За механізмом протікання розрізняють два типи корозії металів: хімічну і електрохімічну.

Хімічна корозія

Під хімічною корозією розуміють процес, що протікає в середовищах які не проводять електричний струм, або це руйнування металів під впливом неелектролітів.

Хімічна корозія протікає при взаємодії металів з різними хімічними речовинами.

Найбільш важливим видом хімічної корозії є взаємодія мета­лів при високих температурах з киснем та іншими газоподібними активними речовинами (H₂S, SO₂ галогени, водяна пара, CO₂ та ін.) Подібні процеси хімічної корозії металів при підвищених температурах називають газовою корозією.

Багато відповідальних деталей інженерних конструкцій руйнуються від газової корозії (лопатки газових турбін, сопла реактивних двигу­нів, елементи електронагрівачів, колосники, арматура печей).

Великі втрати від газової корозії (угар металу) несе металургійна промисловість.

Крім газової корозії розрізняють другі види хімічної корозії, це корозія в рідинах - неелектролітах (бензині, газові, мазуті), та атмосферна корозія, що відбувається при взаємодії металів з компонентами повітря.

В більшості випадків продукти хімічної корозії утворюються і зали­шаються на поверхні металу у вигляді плівки, характер якої визначає її захисні властивості.

Захисні властивості мають тільки плівки які покривають сплошним шаром всю поверхню металу (алюміній, олово, мідь, цинк та ін.).

Електрохімічна корозія

Під електрохімічною корозією розуміють руйнування металу під дією електролітів.

Схематично процес електрохімічної корозії металу можна представити слідуючим чином.

Метали занурені в електроліт в більшій або меншій мірі прагнуть перейти в розчин з утворенням відповідних іонів.

Водні розчини електролітів складаються з позитивно заряджених (катіонів) і негативно заряджених (аніонів) часток, оточених оболон­кою з молекул води (гідратовані іони). Молекули води представляють собою диполь (видовженої форми з позитивним і негативним зарядами в різних кінцях молекули).

Іони, що находяться на поверхні металу, притягуються молекулами води, і якщо сила притягнення більше сили зв’язку між іонами і електро­нами в металі, то деяка кількість іонів - атомів перейде в розчин у виг­ляді гідратованих іонів.

При цьому видалення атомів з металічної решітки здійснюється в наслідок двох незалежних, але зв’язаних між собою електрохімічних про­цесів: анодного і катодного.

При анодному процесі іони металу переходять з кристалічної решітки в розчин, а в металі залишаються вільні електрони, а при катодному процесі проходить зв’язування окислювачем електронів, що вивільнюються.

Чим більш активним хімічно являється метал, тим вище його від’єм­ний (негативний) електродний потенціал, тим більше виражене прагнення металу до розчинення в електроліті.

Так цинк значно швидше розчиняється ніж залізо.

При контакті двох металів (наприклад заліза і цинку) в електро­літі утворюється гальванічна пара з певною різницею потенціалів, в якій самовільно розвивається процес розчинення металу, який має більш негативний потенціал.

Цей метал (наприклад цинк) виконує роль аноду і посилає в розчин електроліту свої іони. Метал який має позитивний електродний потенціал (залізо), не буде розчинятися аж поки повністю не розчиниться анод, який находиться з ним у контакті.

Так як у більшості випадків в складі металів знаходяться різні домішки - інші метали, оксид, гідроксиди та ін., то при попаданні на їх поверхню вологи, виникає безліч мікрогальванічних елементів, що і явля­ється причиною електрохімічної корозії.