Опишите классификацию коррозионных процессов.

Опишите классификацию коррозионных процессов.

По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла:

Химическая коррозия - это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при котором окисляется металл и восстанавливается окислительные компоненты коррозионной среды протекают в одном акте. Так протекает окисление большинства металлов в газовых средах, содержащих окислитель (например, окисление в воздухе при повышении температуры)

Mg+ O -> MgO
4Al + 3O -> 2AlO

Электрохимическая коррозия - это взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты среды происходит не водном акте, и их скорости зависят от электродного потенциала металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:

Zn + 2HCl -> Zn +2Cl +H
эта суммарная реакция состоит из двух актов:

Zn -> Zn + 2e
2H + 2e -> H

По характеру коррозионного разрушения:

Общая или сплошная коррозия при которой корродирует вся поверхность металла. Она соответственно делится на: равномерную, не равномерную избирательную, при которой коррозионный процесс распространяется преимущественно по какой-либо структурной составляющей сплава.
Местная коррозия при которой корродируют определенные участки металла:
а) коррозия язвами - коррозионные разрушения в виде отдельных средних и больших пятен (коррозия латуни в морской воде)
б) межкристаллическая коррозия при ней процесс коррозии распространяется по границе металл-сплав (алюминий сплавляется с хромоникелем). и другие виды коррозии.

По условиям протекания процесса:

· Газовая коррозия - это коррозия в газовой среде при высоких температурах (жидкий металл, при горячей прокатке, штамповке и др.).

· Атмосферная коррозия - это коррозия металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавение кровли, коррозия обшивки самолета).

· Жидкостная коррозия - это коррозия в жидких средах: как в растворах электролитов, так и в растворах неэлектролитов.

· Подземная коррозия - это коррозия металла в почве.

· Структурная коррозия - коррозия из-за структурной неоднородности металла.

· Микробиологическая коррозия - результат действия бактерий.

· Коррозия внешним током - воздействие внешнего источника тока (анодное или катодное заземление).

· Коррозия блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным путям по проекту.

· Контактная коррозия - сопряжение разнородных электрохимически металлов в электропроводящей среде.

· Коррозия под напряжением - одновременное воздействие коррозионной среды и механического напряжения.

Какие процессы происходит при электрохимической коррозии.

Электрохимическая коррозия — самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и сплавов под влиянием внешних факторов, в котором, в отличие от химической коррозии, наблюдается направленное движение электронов от окисляемого металла к окислителю.

Электрохимическая коррозия возникает, когда соприкасаются два металла различной активности. Различие в энергиях ионизации и в величине сродства к электрону заставляет электроны переходить от более активного металла к менее активному, что и запускает процесс электрохимической коррозии.

Укажите основные показатели коррозии металлов

Показатели коррозии

Наиболее употребительными показателями процесса коррозии являются: глубинный, изменение массы, объемный, механический и др.

Глубинный показатель (Кп) оценивает глубину коррозионного разрушения металла в единицу времени (например, мм/год). Возможно также измерение толщины образующейся на металле пленки продуктов коррозии в единицу времени.

и к единице времени т (например, г/(м2-ч)):

Этот показатель может быть отрицательным, если масса металла за время испытания т после удаления продуктов коррозии уменьшилась. Он может быть и положительным, если масса образца за время испытаний увеличилась.

Если известен состав продуктов коррозии металла, то можно сделать пересчет положительного показателя изменения массы в отрицательный по формуле:

— валентность окислителя.

I к глубинному показателю Кп (мм/год):

г/см3 — плотность металла.

указывает объем поглощенного или выделившегося в процессе коррозии металла газа А V, приведенного к нормальным условиям, и отнесенный к единице поверхности металла и к единице времени (например, см3/(см2-ч)):

. Он характеризует изменение какого-либо механического свойства металла за время коррозионного процесса, выраженное в процентах.

—предел прочности при растяжении до коррозии.

характеризующий число очагов коррозии, отнесенное к единице поверхности металла и к единице времени, и др.

Кристаллографический фактор

На коррозионную стойкость металла влияет также его кристаллическая структура и распределение атомов в решетке. Металл с плотноупакованной решеткой отличается зачастую повышенной коррозионной стойкостью. Происходит повышение энергии активации ионизации металла и снижение поверхностной энергии.

При возникновении на поверхности металла защитной пленки плотность немалое значение играет соответствие кристаллической структуры пленки и поверхностного слоя металла. Если несоответствие достаточно большое, то в пленке возникают напряжения, которые ее разрушают.

При контакте с коррозионной средой сначала идет разрушение неукомплектованных слоев, атомов кристаллической решетки металла. Кроме того в первую очередь также растворяются поверхностные дефекты кристаллографической решетки.

Механический фактор

Распространенными условиями эксплуатации металлоконструкций являются одновременное воздействие на металл механических напряжений и коррозионной среды. Напряжения могут быть внешние (нагрузки приложенные извне) и внутренние (результат деформаций и др.), постоянные и переменные, кавитационные воздействия либо истирающие.

Механический фактор на скорость электрохимической коррозии влияет очень сильно, т.к. под воздействием напряжений разрушаются защитные оксидные пленки, происходят различные фазовые превращения, снижается термодинамическая устойчивость металла, усиливается электрохимическая гетерогенность металла.

Опишите виды ингибиторов

Согласно стандарту ISO 8044-1986 ингибиторами коррозии (ИК) называют химические соединения, которые, присутствуя в коррозионной системе в достаточной концентрации, уменьшают скорость коррозии без значительного изменения концентрации любого коррозионного реагента. Ингибиторы коррозии металлов подразделяются:
• по механизму своего действия — на катодные, анодные и смешанные;
• по химической природе — на неорганические, органические и летучие;
• по сфере своего влияния — в кислой, щелочной и нейтральной среде.

Действие ингибиторов коррозии обусловлено изменением состояния поверхности металла вследствие адсорбции ингибитора или образования с катионами металла труднорастворимых соединений. Защитные слои, создаваемые ингибиторами коррозии, всегда тоньше наносимых покрытий. Ингибиторы коррозии металла могут действовать двумя путями: уменьшать площадь активной поверхности или изменять энергию активации коррозионного процесса.

Катодные и анодные ингибиторы замедляют соответствующие электродные реакции, смешанные ингибиторы изменяют скорость обеих реакций. Катодные ингибиторы коррозии замедляют катодные реакции или активное растворение металла. Для предотвращения локальной коррозии более эффективны анионные ингибиторы. Часто для лучшей защиты металлов от коррозии используют композиции ингибиторов с различными добавками.
При этом может наблюдаться:
• аддитивное действие, когда ингибирующий эффект отдельных составляющих смеси суммируется;
• антагонизм, когда присутствие одного из компонентов ослабляет ингибирующее действие другого компонента;
• синергизм, когда компоненты композиции усиливают ингибирующее действие друг друга.

Неорганические ингибиторы коррозии металлов. Способностью замедлять коррозию металла в агрессивных средах обладают многие неорганические вещества. Ингибирующее действие этих соединений обуславливается присутствием в них катионов (Са²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺ , As³⁺, Bi³⁺, ^Sb3+) или анионов (CrO^2-₄, Cr₂0^2-₇, NO^-₂, SiO^2-₃, PO^3-₄).

Экранирующие катодные ингибиторы коррозии — это соединения, которые образуют на микрокатодах нерастворимые соединения, отлагающиеся в виде изолирующего защитного слоя. Для железа в водной среде такими соединениями могут быть ZnSO₄, ZnCl₂, а чаще Са(НС0₃)₂.
Бикарбонат кальция Са(НС0₃)₂ — самый дешевый катодный экранирующий ингибитор, применяемый для стали в системах водоснабжения. Бикарбонат кальция в подщелоченной среде образует нерастворимые соединения СаСОз, осаждающиеся на поверхности, изолируя ее от электролита.

Анодные неорганические ингибиторы коррозии образуют на поверхности металла тонкие (~ 0,01 мкм) пленки, которые тормозят переход металла в раствор. К группе анодных замедлителей коррозии относятся химические соединения — пленкообразователи и окислители, часто называемые пассиваторами.
Катодно-анодные неорганические ингибиторы, например KJ, КВr в растворах кислот, тормозят в равной степени анодный и катодный процессы за счет образования на поверхности металла хемосорбционного слоя.
Пленкообразующие ингибиторы защищают металл, создавая на его поверхности фазовые или адсорбционные пленки. В их число входят NaOH, Na₂C0₃ и фосфаты. Наибольшее распространение получили фосфаты, которые широко используют для защиты железа и стали в системе хозяйственных и коммунальных стоков.
В присутствии фосфатов на поверхности железа образуется защитная пленка. Она состоит из гидроксида железа, уплотненного фосфатом железа. Для большего защитного эффекта фосфаты часто используются в смеси с полифосфатами.
Хроматы и бихроматы натрия и калия используются как ингибиторы коррозии железа, оцинкованной стали, меди, латуни и алюминия в промышленных водных системах.
Нитриты применяются в качестве ингибиторов коррозии многих металлов (кроме цинка и меди) при рН более 5. Они дешевы и эффективны в случае присутствия ржавчины.
Полифосфаты — растворимые в воде соединения метафосфатов общей формулы (МеР0₃)_n. Защитное действие полифосфатов состоит в образовании непроницаемой защитной пленки на поверхности металла. В водных растворах происходит медленный гидролиз полифосфатов, в результате образуются ортофосфаты. В присутствии Са2+ и Fe3+ на поверхности образуется непроницаемая защитная пленка.

Продукты коррозии их не адсорбируют. Поэтому эти ингибиторы применяют при кислотном травлении металлов для очистки последних от ржавчины, окалины, накипи. Органическими ингибиторами чаще всего бывают алифатические и ароматические соединения, имеющие в своем составе атомы азота, серы и кислорода.
Амины применяют как ингибиторы коррозии железа в кислотах и водных средах.
В последние годы появились новые смесевые ингибиторы коррозии для защиты стальной арматуры в железобетоне. Эти соединения — лигносульфонаты, таннины, аминоспирты — способны образовывать с катионами железа труднорастворимые комплексы. Среди них особое внимание заслуживают таннины, благодаря их положительному влиянию на бетон и способности взаимодействовать с прокорродировавшей сталью.

Летучие ингибиторы являются современным средством защиты от атмосферной коррозии металлических полуфабрикатов и готовых изделий на время их хранения и транспортировки.

Лакокрасочные покрытия

Основой любого лакокрасочного покрытия являются органическое пленкообразующее вещество и краситель. Адгезия лакокрасочной пленки определяется ее строением. Важно, чтобы пленка имела структуру длинных переплетающихся макромолекул.

Защитное действие лакокрасочного покрытия определяется прежде всего двумя условиями:

1) изоляцией поверхности металлического изделия от внешней среды;

2) ингибирующим действием пигментов.

Чтобы лакокрасочное покрытие могло обеспечить надежный барьер, оно должно быть многослойным. Наиболее эффективны ингибирующие свойства следующих пигментов: свинцового сурика (ионы ), хромата цинка (ионы ), цинковой пудры (протекторное действие). Используются также лаки содержащие алюминиевую пудру. Для защиты легких металлов используют цинко-хроматные краски, битумные лаки, стойкие по отношению к воде и влажной атмосфере. Лаки на основе фенолформальдегидных смол стойки по отношению к большинству агрессивных сред. Используются также эпоксидные смолы, акриловые и полиуретановые лакокрасочные покрытия.