Виды коррозии по условиям протекания

В данном уроке мы рассмотрим виды коррозии по условиям протекания и причины их возникновения.

Самый распространенный вид коррозии в природных средах – это электрохимическая коррозия. В естественных условиях на металлоконструкции воздействуют коррозионные факторы, обусловленные природной средой, поэтому классифицировать виды коррозии можно в зависимости от конкретных условий:

При анализе факторов, влияющих на скорость коррозии металлов в природных условиях, необходим комплексный подход. Важно учитывать микробиологическую активность среды и наличие блуждающих токов:

Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия – это коррозия, протекающая на поверхности металла, покрытого тонкой пленкой влаги. Коррозионной средой является земная атмосфера в ее собственном интервале температур. Поэтому наиболее сильное влияние на коррозионные процессы на стали оказывают:

  • степень и длительность увлажнения (относительная влажность воздуха, продолжительность периодического увлажнения поверхности металла);
  • загрязненность атмосферы агрессивными газами (CO2, SO2, SO3, NO2, H2S и др.), солей, величина рН водных пленок;
  • запыленность (наличие мелких минеральных частиц в воздухе);
  • перепады температуры воздуха; наличие в воздухе солей, спор грибов, бактерий.

Атмосферная коррозия практически во всех случаях протекает с кислородной деполяризацией. В зависимости от степени увлажнения и толщины образовавшейся пленки на поверхности металла обычно различают сухую, влажную и мокрую атмосферную коррозию.

Сухая атмосферная коррозия обусловлена наличием на поверхности металла пленки капиллярной влаги толщиной не более 10 нм, которая образуется при небольшой относительной влажности (до 50%); скорость коррозии при этом невелика и соответствует поверхностному окислению металла с образованием окисной пленки. Сухая атмосферная коррозия обычно не оказывает существенного влияния на сохранность и состояние элементов металлоконструкций и не уменьшает их работоспособность и надежность. Как правило, образующиеся на поверхности металла продукты коррозии со временем тормозят протекание коррозионного процесса.

Влажная атмосферная коррозия протекает при формировании на поверхности металла тонкой (10–100 нм) пленки капиллярной влаги при относительной влажности воздуха менее 100%.

Мокрая атмосферная коррозия наблюдается при относительной влажности воздуха, близкой к 100%; при этом наблюдаются частично капельная конденсация влаги и образование пленки влаги на поверхности (от 1 мкм до 1 мм). При этом виде атмосферной коррозии процессы протекают интенсивно с образованием различных продуктов коррозии.

Такие виды атмосферной коррозии, как влажная и мокрая, наиболее часто встречаются в практике эксплуатации и являются наиболее опасными

Наличие в воздухе кислорода, агрессивных газов, солей, минеральных частиц приводит к растворению их в пленках влаги на поверхности стали и существенному увеличению скорости коррозионных процессов. При растворении в водной пленке на поверхности металла газов, солей, минеральных частиц образуются соответствующие ионы, которые увеличивают кислотность и ускоряют отдельные стадии коррозионного процесса.

На скорость коррозии влияют также конструкционные особенности эксплуатируемых изделий, в частности наличие узких щелей и зазоров, в которых возможен застой влаги, что, соответственно, провоцирует ускорение коррозионных процессов.

Морская коррозия

Морская коррозия – это коррозия, протекающая на поверхности металла, покрытого морской водой.

В коррозионном аспекте морская среда делится на несколько зон:

  • атмосфера
  • зона брызг
  • зона прилива
  • зона постоянного погружения (большие глубины и малые глубины, или мелководье)
  • недра (ил, донные отложения)

Можно выделить ряд основные факторов, влияющих на характер и скорость коррозии металла в морской среде:

  • химические
    • общая соленость (солесодержание)
    • рН
    • концентрация растворенных газов (О2, СО2, H2S, SО2 и т.д.)
    • концентрация хлоридов, карбонатов, сульфатов и т.д.
  • физические:
    • температура
    • давление
    • скорость движения воды и пузырьков воздуха
    • взвешенный ил
  • биологические (обрастание металлических поверхностей растениями, бактериями и животными микроорганизмами).

Морская вода является хорошо аэрированным нейтральным электролитом с высокой электропроводностью, обусловленной наличием солей. Одной из основных характеристик морской воды является – соленость, её величина различна от 2‰ (воды заливов, моря в местах впадения рек) до 40‰. Средняя соленость открытых морей и океанов составляет 35‰.

Морская коррозия металлов, в том числе и сталей, протекает по электрохимическому механизму. Присутствие кислорода — основной фактор, влияющий на процесс коррозии.

Локальные коррозионные разрушения возникают в результате работы коррозионных макропар. Присутствие в растворе галогенид-ионов, особенно ионов хлора, также влияет на скорость коррозии стали в морских средах. Из-за большого содержания хлоридов морская вода характеризуется высокой способностью к депассивации металлов.

Увеличение скорости потока приводит к увеличению скорости коррозии, особенно при наличии в воде взвешенных частиц. Повышение температуры также ведет к увеличению скорости коррозии. Наличие промышленных загрязнений, присутствие сульфидов и аммиака делает воду более агрессивной.

Присутствие в морской среде микроорганизмов, водорослей, полипов и т.д. также оказывает существенное влияние на скорость коррозионного процесса.

В морской воде фиксируются все типы коррозионных повреждений. Наиболее распространенными видами коррозионных процессов при эксплуатации стальных конструкций в морских средах являются контактная, питтинговая и щелевая коррозия. Значительное увеличение коррозии металлоконструкций в морской воде (иногда в десятки раз чаще) может встречаться в зоне действия блуждающих токов или токов утечки, когда поверхность металла подвергается сильной анодной поляризации под действием стекающего тока.

Подземная коррозия

Подземная коррозия – это коррозия, протекающая на поверхности металла, находящегося в грунте.

Трубопроводы, силовые кабели и другие металлические конструкции эксплуатируются в подземных условиях. Почва представляет собой многофазную систему, в которой вещества находятся в твердом, жидком и газообразном состоянии. Она неоднородна, как в микро-, так и в макромасштабе, поэтому коррозионные процессы в подземных условиях довольно сложны. На скорость коррозии металла влияют химические и физические свойства как самого металла, так и коррозионной среды.

Основными характеристиками коррозионной агрессивности в данном случае являются свойства грунта (структура, влажность, рН, химический состав грунтового электролита, концентрация кислорода, окислительно – восстановительный потенциал, удельное электрическое сопротивление почвы, микробиологическая активность) и наличие электрифицированных железных дорог и линий электропередач.

Структура почвы влияет на ее влажность и степень аэрации. Грунты с высоким удельным сопротивлением обычно обладают низкой коррозионной агрессивностью. Коррозионная агрессивность почвы существенно зависит от химического состава грунтового электролита и содержания, прежде всего карбонатов, сульфидов и хлоридов, в их присутствии скорость коррозии возрастает. Скорость коррозии увеличивается со снижением рН.

Важно учитывать микробиологическую активность почвы и наличие блуждающих токов. Как и в водных средах, почвенная коррозия может резко усиливаться (иногда в несколько раз) в присутствии микроорганизмов, под действием блуждающих токов, вследствие загрязнения почвы промышленными или бытовыми стоками.

Биологическая коррозия

Биологическая коррозия – воздействие на металл одновременно коррозионной среды и микроорганизмов, т.е. связанная с действием микроорганизмов, присутствующих в коррозионной системе.

Возникает в результате жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий, грибов, водорослей и т.д.). Биологическая коррозия металлов обычно протекает совместно с атмосферной, почвенной или морской. В почвах и природных поверхностных водах содержится огромное количество микроорганизмов, как по численности, так и по видовому разнообразию.

Из всех микроорганизмов наиболее пагубную роль в развитии коррозионных процессов играют бактерии из-за высокой скорости их размножения и подвижности в химических преобразованиях. Коррозионные процессы ускоряются вследствие выделения микроорганизмами продуктов жизнедеятельности (метаболизма): органические кислоты, сероводород и др. При этом микроорганизмы могут влиять на электрохимическое состояние системы «металл — агрессивная среда», изменяя рН среды, электропроводимость, концентрацию кислорода и т.п.

Коррозия блуждающими токами

Электрокоррозия (коррозия блуждающими токами) — это вид коррозионного поражения, вызванного ответвляющимися от своего пути электрическими токами, постоянными или переменными.

Электрокоррозия часто встречается при эксплуатации металлических конструкций в морских и подземных условиях. Источниками блуждающих токов служат электрифицированные магистральные и пригородные железные дороги, метрополитены, трамваи, промышленный, карьерный и рудничный транспорт, сварочные агрегаты, электролизеры, линии электропередач и т.д. К блуждающим токам также можно отнести токи станций катодной защиты, если эти токи протекают с одного трубопровода на другой, «блуждая» в сети подземных коммуникаций.

Схема действия блуждающих токов, вызванных рельсовым транспортом, работающим на постоянном токе:

На рисунке представлена схема возникновения и действия блуждающих токов на металлическую подземную конструкцию. При движении электропоезда по рельсам часть тока ответвляется и переходит в почву. Электрический ток на участке рельсовых стыков стекает в почву, вызывая в месте ответвления коррозию рельса (анодный участок на рельсе). Растекаясь в земле и встречая на своем пути металлические конструкции, удельное сопротивление которых намного меньше удельного сопротивления земли, блуждающие токи натекают на них. Входя в металлическую конструкцию (например, трубопровод), ток катодно поляризует участок входа (катодная зона). Пройдя определенное расстояние по трубопроводу, ток возвращается в рельс. Место выхода тока — это анодный участок на трубопроводе, где идет интенсивное разрушение металла.

Блуждающие токи очень опасны, они могут иметь радиус действия, измеряемый десятками километров.

Для того чтобы возникла коррозия, вызываемая переменным током, необходимо:

  • наличие дефекта изоляционного покрытия трубопровода
  • низкое удельное сопротивление грунта в месте дефекта
  • наличие на трубопроводе переменного напряжения.

Для борьбы с коррозией блуждающими токами используют комплекс защитных мер:

  • рациональное проектирование (так, при прочих равных условиях, удаление трассы трубопровода от рельсового пути, прокладка коммуникаций в разных коридорах значительно снижают плотность стекающего тока);
  • хорошая изоляция подземного сооружения (сплошная, без дефектов, с большим сопротивлением) также существенно уменьшает влияние блуждающих токов на скорость коррозии металла;
  • использование электродренажной защиты, то есть отвод тока от анодной зоны трубопровода с помощью металлического проводника обратно в рельс или на отрицательную шину тяговой подстанции;
  • установка дренажной защиты — это катодная станция (выпрямитель), у которой отрицательный полюс подключается к защищаемому сооружению, а положительный — к рельсам железной дороги или трамвая. Такой дренаж, кроме отвода тока (дренажа), усиливает эффективность защиты катодной установки, в которой анодным заземлением являются рельсы.

Вы не можете скопировать содержимое этой страницы