Коррозия металлов под действием реагентов¶

Коррозия металлов под действием реагентов — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического или электрохимического взаимодействия с компонентами окружающей среды, называемыми коррозионно-активными реагентами. В отличие от механического износа, коррозия представляет собой физико-химический процесс, приводящий к изменению состава и свойств материала. Наиболее часто коррозии подвержены железо и его сплавы, однако разрушаются также медь, алюминий, цинк и другие металлы.

¶Основные типы коррозии

По механизму взаимодействия с реагентами выделяют два принципиально разных типа.

¶Химическая коррозия

Протекает в средах, не проводящих электрический ток (сухие газы, органические жидкости). Металл непосредственно взаимодействует с окислителем, например кислородом или сероводородом, без возникновения электрической цепи. Типичный пример — образование оксидной плёнки на железе при высоких температурах.

¶Электрохимическая коррозия

Возникает при контакте металла с электролитом — водным раствором кислот, солей, щелочей или влажным воздухом. Процесс включает два сопряжённых электродных акта: анодное окисление металла и катодное восстановление окислителя. Электроны перемещаются внутри металла, а ионы — в растворе, что и обеспечивает протекание тока. Именно этот механизм ответственен за большинство разрушений в природе и технике.

¶Классификация реагентов

Коррозионная активность среды определяется химической природой реагентов:

Особое место занимают хлорид-ионы: они способны разрушать пассивные оксидные плёнки, вызывая точечную (питтинговую) коррозию нержавеющих сталей.

¶Факторы, влияющие на скорость

Интенсивность разрушения зависит как от свойств среды, так и от самого металла:

• Природа и концентрация реагента. Сильные кислоты действуют агрессивнее разбавленных.
• Температура. Повышение температуры, как правило, ускоряет коррозию.
• Наличие примесей и неоднородностей. Границы зёрен, включения и деформации создают анодные участки.
• Контакт разнородных металлов. Образуется гальваническая пара, где более активный металл разрушается быстрее.
• pH среды. Кислые среды обычно усиливают коррозию железа, щелочные — алюминия.

¶Методы защиты

Снижение коррозионных потерь достигается несколькими путями:

1. Легирование — введение в сплав элементов (хрома, никеля, молибдена), повышающих стойкость. Так получают нержавеющие стали.
2. Защитные покрытия — лакокрасочные, полимерные, металлические (цинкование, хромирование).
3. Электрохимическая защита — протекторная (жертвенный анод) и катодная поляризация.
4. Ингибиторы коррозии — вещества, замедляющие процесс в агрессивной среде.
5. Изменение состава среды — удаление кислорода, нейтрализация кислот.

¶Значение проблемы

Коррозия наносит значительный экономический ущерб: по оценкам, ежегодные потери от неё составляют несколько процентов мирового производства металлов. Помимо прямых затрат на замену конструкций, существуют косвенные потери — аварии трубопроводов, отказы оборудования, экологические последствия утечек. Изучением процессов коррозии и методов противодействия занимается прикладная наука коррозионистика, опирающаяся на достижения электрохимии, металловедения и физической химии.