Коррозионное разрушения деталей и узлов. Механизм образования коррозии, методы защиты оборудования от коррозии

Коррозия – разъедание, процесс химического или электро-хим. Разъедания металлов и сплавов. Коррозия начинается с поверхности металла и распространяется в глубь при этом метал может полностью или частично растворится. Так же может образовываться осадки в виде оксидов и гидрооксидов, ржавчина, окалинаПо механизму коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию. Электрохимическая коррозия представляет процесс взаимодействия металла или сплава с кор­розионной электролитически проводящей средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (наличие проводников второго рода).

Химическая коррозия представляет собой процесс химическо­го взаимодействия среды с металлом или сплавом, приводящий к образованию продуктов их взаимодействия.

Окружающая среда оказывает существенное влияние на ха­рактер протекания коррозионного процесса и, следовательно, обусловливает коррозию разных видов.

Газовая коррозия - коррозия металлов и сплавов в газах при высоких температурах (например, окисление и обезуглероживание стали при нагревании). Газовая коррозия - частный случай химической коррозии, характерна для внутрипромысловых уста­новок первичной подготовки нефти.

Атмосферная коррозия - коррозия металлов и сплавов во влажной воздушной атмосфере. Это наиболее часто встречаю­щийся вид коррозии наружной поверхности оборудования, экс­плуатируемого в атмосферных условиях.

Подземная коррозия - коррозия металлов и сплавов в почвах и грунтах. Ее разновидность - коррозия под действием блуж­дающих токов, возникающих в грунте вблизи источников элек­трического тока. Этому виду коррозии преимущественно под­вержены подземные трубопроводы.

Жидкостная коррозия - коррозия металлов и сплавов в жид­кой среде, которая может обладать или, наоборот, не обладать электролитическими свойствами при полном, неполном или пе­ременном погружении. Частным случаем этого вида коррозии является подводная коррозия. Жидкостная коррозия наиболее распространена в оборудовании для нефтегазодобычи.

Биокоррозия - коррозия металлов под влиянием жизнедея­тельности микроорганизмов (например, усиление, коррозии ста­ли в грунтах и продукции скважин сульфатредуцирующими бак­териями).

Интенсивность протекания коррозионных процессов в значи­тельной мере зависит от характера контакта элементов оборудо­вания или их отдельных частей; в соответствии с этим различают контактную и щелевую коррозию.

Контактная коррозия - электрохимическая коррозия, вы­званная контактом металлов, имеющих разные стационарные по­тенциалы в эксплуатационной среде.

Щелевая коррозия - электрохимическая коррозия, усиливаю­щаяся в щелях и зазорах между металлами, а также в местах не­плотного контакта металла с неметаллическими материалами.

По характеру коррозионного разрушения металла различают коррозию следующих видов: сплошную или общую, охватываю­щую всю поверхность металла, находящуюся под воздействием коррозионной среды, и местную, охватывающую отдельные уча­стки поверхности металла.

Сплошная коррозия, в свою очередь, подразделяется на от­дельные виды: равномерную, которая протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла; неравномерную, проте­кающую с неодинаковой скоростью на различных участках по­верхности металла; избирательную, при которой разрушается одна структурная составляющая сплава или один компонент сплава

Причиной электрохимической коррозии * является возникновение на поверхности металла короткозамкнутых гальванических элементов *

В тонком слое влаги, обычно покрывающем металл, растворяются кислород, углекислый, сернистый и другие газы, присутствующие в атмосферном воздухе. Это создает условия соприкосновения металла с электролитом *. Различные участки поверхности любого металла обладают разными потенциалами. Причинами этого могут быть наличие примесей в металле, различная обработка отдельных его участков, неодинаковые условия (окружающая среда), в которых находятся различные участки поверхности металла. При этом участки поверхности металла с более электроотрицательным потенциалом становятся анодами и растворяются.

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых лакокрасочных материалов и способом их нанесения. [3]. Наиболее производительным и эффективным методом подготовки поверхности перед дальнейшей защитой субстрата является абразивоструйная очистка[4].

Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии:

Конструкционный

Активный

Пассивный

Для предотвращения коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод - использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).

Кислородная коррозия оцинкованного железа

Кислородная коррозия железа, покрытого оловом

Красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги. Часто также применяется покрытие, например, стали другими металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое покрытие защищает сталь даже когда покрытие частично разрушено. Цинк имеет более отрицательный потенциал и коррозирует первым. Ионы Zn2+ токсичны. При изготовлении консервных банок применяют жесть, покрытую слоем олова. В отличие от оцинкованной жести, при разрушении слоя олова коррозировать, притом усиленно, начинает железо, так как олово имеет более положительный потенциал. Другая возможность защитить металл от коррозии — применение защитного электрода с большим отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Для этого специально создаётся коррозионный элемент. Защищаемый металл выступает в роли катода, и этот вид защиты называют катодной защитой. Растворяемый электрод, называют, соответственно, анодом протекторной защиты. Этот метод применяют для защиты от коррозии морских судов, мостов, котельных установок, расположенных под землей труб. Для защиты корпуса судна на наружную сторону корпуса крепят цинковые пластинки.

Если сравнить потенциалы цинка и магния с железом, они имеют более отрицательные потенциалы. Но тем не менее коррозируют они медленнее вследствие образования на поверхности защитной оксидной плёнки, которая защищает металл от дальнейшей коррозии. Образование такой плёнки называют пассивацией металла. У алюминия её усиливают анодным окислением (анодирование). При добавлении небольшого количества хрома в сталь на поверхности металла образуется оксидная плёнка. Содержание хрома в нержавеющей стали — более 12 процентов.

[править]