Введение в теорию коррозии металлов

Металлы и металлические сплавы являются наиболее важными конструкционными материалами для большинства отраслей народного хозяйства. Но изделия из металлов и сплавов под действием различных физико-химических и биологических факторов разрушаются. Такое разрушение изделий под действием внешней среды получило название коррозии (от лат. слова — corrodere, что означает разъедать), а среда, в которой происходит этот процесс, называется коррозионной или агрессивной. В результате взаимодействия металла и коррозионной среды образуются химические соединения, называемые продуктами коррозии.

Разрушение металлов и сплавов происходит в результате химического (химическая коррозия), электрохимического (электрохимическая коррозия) и механического воздействия внешней среды. Механическое разрушение (истиранив и т. п.) аппаратуры, изготовленной из металлов и сплавов, называется эрозией. Процессы коррозии и эрозии при эксплуатации аппаратуры могут протекать одновременно, например, при работе насосов, мешалок и т. п.

Способность металлов сопротивляться коррозионному воздействию внешней среды называют коррозионной стойкостью.

Основная причина коррозии металлов и сплавов — их термодинамическая неустойчивость. Термодинамика дает нам информацию о возможности самопроизвольного протекания коррозионного процесса при данных внешних условиях. Термодинамическая стабильность химического соединения определяется знаком и величиной изменения изобарного потенциала G (при его образовании из простых веществ). Пусть G₁ относится к исходным веществам, G₂ — к продуктам реакции, т.е. ∆G = G₂—G₁, и если G₁>G₂ и ∆G>0, то соответствующее соединение стабильно.

Термодинамические потенциалы используются для количественной оценки движущей силы процесса. Информацию о скорости возможного коррозионного процесса и о влиянии различных факторов на коррозию металлов дает кинетика.

Коррозионные процессы протекают, как правило, на границе раздела фаз при взаимодействии твердого вещества с газом или жидкостью, т. е. взаимодействие происходит по гетерогенному механизму. Простейшую схему гетерогенного процесса можно представить в виде следующих основных стадий:

а) транспортировка реагирующих веществ к поверхности раздела фаз; б) химическое взаимодействие; в) отвод продуктов реакции из реакционной зоны.

Любая из стадий схемы может состоять из элементарных процессов, протекающих последовательно, параллельно, сопряженно. Скорость коррозии определяется скоростью процессов самой медленной стадии. Поэтому исследование кинетики начинают с установления лимитирующей (самой медленной) стадии реакции.

Малахов, Жуков. Основы металловедения и теории коррозии