Атмосферная коррозия

Атмосферной коррозией называют разрушение металлов и сплавов в атмосфере и в средах влажных газов в результате электрохимических и химических процессов. Преобладающее значение при атмосферной коррозии имеют электрохимические гетерогенные процессы, которые протекают в тонких слоях влаги, сконденсировавшейся на поверхности металла.

При атмосферной коррозии гетерогенный электрохимический процесс часто сопровождается кислородной деполяризацией, по в условиях промышленной атмосферы, содержащей различные агрессивные газы, коррозионный - процесс может протекать и за счет водородной деполяризации. На скорость процесса атмосферной коррозии влияют характер атмосферы, продолжительность воздействия, состав металла и состояние его поверхности. Влажность, температура и степень загрязнения атмосферы сильно влияют из качество и состав образующихся на поверхности металла пленок влаги причем в таких слоях становится возможным возникновение концентрационной поляризации.

Наиболее агрессивны среды, сильно загрязненные промышленными отходами — газами СО₂, SO₂, NO₂, NH₃, НСI, частицами солей, угольной пылью; менее активны чистые и сухие континентальные атмосферы. О влиянии состава атмосферы на скорость коррозии можно судить и по следующим данным: в сельской атмосфере скорость коррозии стали составляет 100—250 г/м²∙год, а в промышленной атмосфере 450—550 г/м²∙год; для цинка — соответственно 7—20 и 40-80 г/м²∙год.

В зависимости от влажности атмосферы различают несколько видов атмосферной коррозии; мокрую, влажную и сухую коррозию.

Мокрая атмосферная коррозия наблюдается при капельной конденсации влаги на поверхности металла при относительной влажности воздуха, равной 100%. К этому виду коррозии относят разрушения металлических конструкций под воздействием дождя, снега, тумана и др.

Влажная атмосферная коррозия возникает при влажности в атмосфере ниже 100% и сопровождается адсорбционной, капиллярной и химической конденсацией на поверхности металла. Адсорбционная конденсация — это процесс образования тончайшего слоя молекул поды, связанных с поверхностью металла адсорбционными силами. В зависимости от состояния металлической поверхности па ней при влажности немного ниже 100% может адсорбироваться слой влаги в несколько десятков молекулярных слоев. Основные этапы процесса конденсации: образование мономолекулярного адсорбционного слоя пленки из молекул воды, затем при понижении температуры происходит осаждение мельчайших капелек воды, в дальнейшем капельки водяного пара образуют сплошную пленку по всей поверхности металла. В случае шероховатой или запыленной поверхности образуется молекулярный слон воды. Химическая конденсация влаги (хемосорбция поды) — это процесс дальнейшего развития адсорбционной конденсации. Для этого процесса характерно образование гидроксидов. Капиллярная конденсация преимущественно проходит в зазорах, щелях и пр.

Сухая атмосферная коррозия проходит при относительной влажности ниже 60%, т. е. под действием кислорода воздуха. При этом процессе наблюдается лишь потускнение поверхности металла вследствие образования пленки из продуктов коррозии. Процесс разрушения в случае сухой атмосферном коррозии подобен химическому процессу роста оксидных пленок на поверхности металла. Пленка на металле в условиях сухой атмосферной коррозии растет очень медленно, рост ее быстро прекращается, однако сухая атмосферная коррозия при появлении на металлической поверхности тончайших пленок влаги переходит во влажную атмосферную коррозию, а при попадании брызг — в мокрую атмосферную коррозию.

На скорость атмосферной коррозии оказывают влияние свойства образующихся продуктов коррозии, в частности, их гигроскопичность. Так, гигроскопичные продукты коррозии меди и никеля в атмосфере, загрязненной сернистыми газами, способствуют интенсивному поглощению влаги поверхностью металла и дальнейшему усилению коррозии. Негигроскопичные продукты коррозии алюминия хорошо предохраняют металл от дальнейшего разрушения даже при наличии в атмосфере оксида серы (IV).

При работе аппаратуры в атмосфере следует учитывать контакт двух металлов, обладающих различными значениями электродных потенциалов. На основе исследований механизма контактной коррозии рекомендованы следующие количественные критерии контакта металлов: допустимыми контактами являются такие, при которых скорость коррозии анода составляет 0-50 г/м²∙год; относительно допустимыми — при скорости 50—150 г/ /м²∙год; контакты не допустимы, если скорость коррозии превышает 150 г/м²∙год.

Все металлы разделены на пять групп: I группа — магний; II — цинк, алюминий, кадмий; III — железо, углеродистые стали, свинец, олово; IV — никель, хром, хромистые стали, хромоникелевые стали; V — медноникелевые сплавы, медь, серебро. Допустимым считается контакт металлов, входящих в одну и ту же группу. Металлы каждой последующей группы усиливают коррозию металлов предыдущей группы. Внутри группы металлы подвергаются коррозии, находясь в контакте с металлами, расположенными в группе за ними.

Меры по защите металлов от атмосферной коррозии могут быть различными и зависят от конструктивных и эксплуатационных особенностей машин и аппаратов, но основная задача этих мер сводится к торможению анодного или катодного процесса.

Малахов, Жуков. Основы металловедения и теории коррозии