Виды коррозии металлов: определение и классификация

Сущность процесса коррозии состоит в физико-химическом воздействии внешней среды на металлические предметы или сплавы. Это сопровождается медленным разрушением материала. При этом каждые тела обладают способностью к сопротивлению внешним воздействиям. Различают несколько видов коррозии металлов, классификация которых идет по механизму или условиям протекания.

Оглавление:

• Основные признаки и классификация
• Влияние окружающей среды
• Химический процесс
• Электрохимическая коррозия

Основные признаки и классификация

Коррозией в химии называется разрушительный процесс, проходящий в металлах. Это приводит к потере материалами своих первоначальных физических характеристик.

Основные признаки:

1. Наблюдается процесс окислительно-восстановительных реакций на поверхности металла.
2. Коррозия происходит произвольно. Ее сила зависит от факторов внешней среды.
3. Разрушение металла носит пластинчатый характер. Если кратко, начинается она на поверхности, а потом перемещается вглубь металлических предметов.

Определение термина «коррозия» распространяется не только на металлические материалы. Это понятие касается также бетона и керамических изделий.

Разрушение металлов может иметь разный характер. Все зависит от степени разъедания материала. Коррозия бывает нескольких типов:

1. Сплошная. Вся поверхность материала подвергается разрушению.
2. Неравномерная. В этом случае разрушительный процесс происходит в отдельных точках с разной скоростью.
3. Местная. Располагается отдельными пятнами. В этих местах формируются дефекты в виде раковин.
4. Подповерхностная. Сначала появляется на поверхности, затем проникает внутрь и распространяется по металлу. Такая коррозия носит пластовый характер.
5. Межкристаллитная. Схема перемещения идет между зернами кристаллов. Наблюдается при электрохимической коррозии. В итоге материал теряет свои физические характеристики и становится хрупким.
6. Щелевая. Происходит в тех местах, где присутствуют резьбовые соединения. Часто наблюдается в зазорах, где неплотно прилегают прокладки.

Все эти процессы наносят вред изделиям. Если разрушение началось, то самостоятельно оно уже не остановится.

Влияние окружающей среды

Степень разрушения в полной мере зависит от того, какая вокруг металла присутствует среда. В зависимости от этого различают несколько разновидностей коррозии:

1. Влажная. В этом случае на поверхности материала формируется тонкая пленка. Величина ее будет зависеть от размера образованного конденсата.
2. Мокрая. Разъедание металлического сплава, опущенного в жидкость, происходит усиленными темпами.
3. Сухая. К ней относится атмосферная среда. В этом случае материал меньше всего подвержен разрушениям. Этому препятствует образованная на его поверхности пленка.
4. Подземная. Коррозийные процессы протекают при взаимодействии с почвой.
5. Биокоррозия. Происходит при длительном контакте материала с микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности.

Таким образом, коррозия меньше всего может проявляться в сухой атмосфере. Однако в небольшой степени она присутствует и здесь.

Химический процесс

Химическая коррозия — это длительное взаимодействие между собой металла и агрессивной среды. В результате происходит непрерывный процесс окисления и восстановления. Это возможно только в тех средах, где не протекает электрический ток. К ним относятся:

1. Жидкостная. Сюда можно отнести нефть и ее производные.
2. Газовая. Происходит при высоких температурах. Например, кислород, сероводород, пары воды.

Скорость, при которой наблюдаются разрушения, находится в пропорциональной зависимости от быстроты проникновения агрессивной среды сквозь оксидную пленку сплава. При этом течение реакции будет зависеть от степени сопротивления пленки. Здесь появляется такой термин, как сплошность, который отражает защитные свойства пленки.

Существует известная формула сплошности, имеющее обозначение α: α = Vок/VМе, где:

• Vок — объем образовавшегося оксида:
• VМе — объем металла, израсходованный на образование оксида.

В итоге общее уравнение имеет вид: α = Мок*ρМе/(n*AMe*ρок), где:

• Мок — молярная масса оксида;
• ρМе — плотность сплава;
• n — число атомов металла;
• AMe — атомная масса;
• ρок — плотность оксида.

Оптимальным вариантом является 1<α<2,5. В этом случае защитная пленка хорошо защищает материал.

Электрохимическая коррозия

При электрохимической коррозии реакция происходит в растворе электролита. Здесь наблюдается ионизация металла, который находится в агрессивной среде. Отрыв ионов идет под воздействием электрического потенциала. Чем он выше, тем быстрее протекает коррозионный процесс. Возникающая ржавчина является восстановленной коррозионной средой. При этом наблюдается два процесса:

1. Анодный. Ионы металла переходят в раствор.
2. Катодный. Высвободившиеся при формировании ионов электроны деполяризуются. Вещество, способствующее их отводу, называется деполяризатором.

Чаще всего бывает водородная или кислородная деполяризация. Водородный процесс выражается следующими уравнениями:

• 2H⁺ + 2e^- = H2;
• 2H3O⁺ + 2e^- = H2 + 2H2O.

Аналогично кислородная деполяризация имеет уравнения:

• O2 + 4H⁺ +4e^- = H2O;
• O2 + 2H2O + 4e^- = 4OH^-.

При этом металлы, участвующие в электрохимической коррозии, разделяются на несколько групп:

1. Активные. Процесс коррозии с ними возможен даже в нейтральных средах.
2. Средней активности. Для них требуется присутствие кислой среды.
3. Малоактивные. Обладают устойчивостью к коррозионным процессам.
4. Благородные. Для воздействия на них требуется наличие очень сильных окислителей.

Протекание коррозийного процесса ведет к разрушению металла. Учитывая, что это явление начинается в верхних слоях материала, для его устранения на поверхность наносится специальное покрытие. При этом следует помнить, что полностью коррозию исключить невозможно. Однако есть вероятность замедлить ее возникновение.