Перейти к содержимому

Как называется процесс разрушения металлов под действием окружающей среды

  • автор:

1.11 Коррозия металлов и сплавов. Меры защиты от коррозии.

Коррозия – это процесс разрушения металлов и сплавов под действием окружающей среды.. Коррозионные разрушения могут быть местными, поверхностными, сплошными и ввиде коррозионных трещин. По процессу протекания различают два вида коррозии:

  1. Электрохимическая коррозия. Возникает на контактов двух металлов, которые находятся в электролите, и сопровождается появлением электрического тока. В РЭА не допускается прямой контакт меди и алюминия т.к. между ними возникает потенциал и начинается процесс коррозии.
  1. Химическая коррозия. Возникает при взаимодействии металлов с газами и жидкостями, которые не являются электролитами. Наиболее часто химическая коррозия протекает как окислительный процесс. Наиболее подвержены химической коррозии черные металлы. Очень активно коррозия протекает на шероховатых поверхностях, при наличии микротрещин и других повреждений. Резко усиливается процесс химической коррозии при повышении температуры и влажности окружающей среды.

Для защиты металлов и сплавов от коррозии используют следующие методы:

  1. Применение смазочных материалов (литол, салидол и т.д.)
  1. Конструкция детали должна быть по возможности простой без глубоких пазов и глухих отверстий, с хорошо обработанной поверхностью (шлифованные поверхности меньше подвержены коррозии).
  1. Нанесение защитных покрытий.

В производстве наиболее часто применяются следующие виды покрытий:

3.1 Металлические покрытия. Используют тонкий слой металла, устойчивого к коррозии в данных условиях. Конструкционные детали покрывают, в основном, цинком, никелем, хром ом. Контакты в РЭА покрывают серебром, золотом, припоем и т.д. Металлические покрытия наносят следующими способами:

а) метод погружения детали в расплавленный метал. Метод прост, но покрытие получается значительной толщины.

б) метод распыления. Можно наносить покрытия металлами с невысокой температурой плавления (олово, цинк)

в) вакуумные методы. Применяются в производстве деталей микроэлектроники

г) электролитический (гальванический) метод, который наиболее распространен. Покрытие получают выделением металла из растворов его солей под действием электрического тока.

3.2 Химическое покрытие. Основано на создании поверхностной, защитной неметаллической пленки, чаще всего — оксидной. Тонкую прочную оксидную пленку получают при окислении поверхности в условиях высоких температур.

    1. Неметаллические покрытия. Производятся лаками, красками, эмалями. Их недостаток – высокая хрупкость при старении и низкая нагревостойкость. Наиболее прочными являются покрытия антикоррозийными мастиками на основе различных смол.

    При выборе типа покрытия для контактов РЭА необходимо учитывать его электропроводность и переходное сопротивление.

    Борьба с коррозией ведется не только методом защиты металлических деталей, но и путем замены металлов на коррозионно-стойкие материалы (керамика, пластмассы и т.д.)

    1. От чего зависит электропроводность различных материалов?
    2. Что оказывает влияние на электрофизические свойства материалов?
    3. Перечислите, какие свойства материалов относятся к механическим, электрическим, технологическим.
    4. Как рассчитывается температурный коэффициент линейного расширения?
    5. В каких единицах измеряется относительное удлинение?
    6. Чем отличается процесс кристаллизации сплавов, от процесса кристаллизации чистых металлов?
    7. Какой вид коррозии наиболее часто встречается? Перечислите способы защиты от коррозии.

    Коррозия металлов.

Коррозией металлов (лат. сorrosio — разъедание) называется самопроизвольный процесс разрушения металлов под действием окружающей среды. Коррозия обусловлена протеканием химических или электрохимических реакций и является следствием термодинамической неустойчивости металлов в свободном состоянии. Обычно металлы получают из соответствующих руд, затрачивая энергию при осуществлении процесса восстановления (доменный процесс, электролиз и т.д.): . В окружающей среде металлы самопроизвольно переходят в более устойчивое окисленное состояние, образуя оксиды, сульфиды, гидроксиды и другие соединения. Процесс окисления связан с уменьшением изобарно-изотермичесного потенциала: . Только некоторые металлы, встречающиеся в природе в свободном состоянии, например, Au, Pt, Ag,практически не подвергаются коррозии в условиях эксплуатации, близких к природным.

        Классификация коррозионных процессов.

Коррозионные процессы, имеющие место в реальных условиях эксплуатации, можно классифицировать:

  1. По механизму процессана:
  • химическую коррозию;
  • электрохимическую коррозию.
  • По виду коррозионной среды на:
    • газовую коррозию;
    • атмосферную коррозию;
    • почвенную (подземную) коррозию;
    • жидкостную коррозию.

    Жидкостная коррозия в свою очередь может быть пресноводной, морской, коррозией в химических агрессивных средах (растворы кислот, солей, щелочей и т.д.).

    1. По характру разрушения металлов на:
    • общую (коррозии подвергается вся поверхность металла);
    • местную (коррозии подвергаются отдельные участки поверхности)

    В свою очередь, общая коррозия подразделяется на равномерную и неравномерную.(pиc.11.2.) Рис. 11.2. Общая коррозия металлов: а) равномерная; б) неравномерная Местная коррозия может развиваться пятнами, диаметр которых (d) больше глубины (Н), язвами (d>Н), точками (питтинговая коррозия, при которойd). Кроме того, местная коррозия может протекать по границам зерен кристаллов — межкристаллитная коррозия, затрагивать лишь отдельные компоненты сплавов-структурно-избирательная коррозия и др.(рис.11.3.). Рис. 1 Местная коррозия: а) коррозия пятнами; б) язввенная коррозия;в) питтинговая коррозия (точками); г) межкристаллитная коррозия;д) избирательная коррозия; В особую группу следует выделить случаи коррозии металлов, вызываемые совместным действием окружающей среды и механических напряжений. К таким видам коррозионно-механических повреждений относятся:

    • водородная хрупкость;
    • коррозионное растрескиванве;
    • коррозионная усталость;
    • коррозионный износ (фреттинг);
    • коррозионная кавитация.

    Приводя классификацию коррозионных процессов, нельзя не отметить еще один вид коррозии — микробиологическую коррозию. Это особый вид коррозии, связанный с жизнедеятельностью микроорганизмов во влажной среде при умеренных температурах и в присутствии кислорода (аэробные условия) или в его отсутствие (анаэробные условия). Наибольшую опасность для нефтяной и газовой промышленности представляет биокоррозия, вызываемая деятельностью сульфатовосстанавливающих бактерий (СВБ). При благоприятных условиях СВБ могут продуцировать значительные количества сероводорода из сульфатов, резко интенсифицируя коррозионное разрушение металла. Восстановление сульфатов до сероводорода под действием бактерий можно представить следующей схемой:

    Что такое коррозия?

    Что такое коррозия? Только прошу-не копируйте из гугла, а объясните более понятным языком. В гугле и сам читал, но ничего не понял.

    Лучший ответ
    Окисление металла
    Остальные ответы

    Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Пример — кислородная коррозия железа в воде: 4Fe + 6Н2О + ЗО2 = 4Fe(OH)3. Гидратированный оксид железа Fe(OН) 3 и является тем, что называют ржавчиной.
    В повседневной жизни для сплавов железа (сталей) чаще используют термин «ржавление» . Менее известны случаи коррозии полимеров. Применительно к ним существует понятие «старение» , аналогичное термину «коррозия» для металлов. Например, старение резины из-за взаимодействия с кислородом воздуха или разрушение некоторых пластиков под воздействием атмосферных осадков, а также биологическая коррозия. Скорость коррозии, как и всякой химической реакции, очень сильно зависит от температуры. Повышение температуры на 100 градусов может увеличить скорость коррозии на несколько порядков.

    ржавчина епта)) 0

    Корро́зия, ржавление, ржа — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

    Часть II

    Методические указания предназначены для студентов инженерно-технических (нехимических) специальностей.

    Установлено, что за год в результате коррозии примерно 20% изделий из металлов переходят в негодность и направляются на переплавку. Таким образом, значительная часть производственных мощностей металлургии должна работать на восполнение потерь металла от коррозионного разрушения.

    Разрушение материалов и оборудования из металлов и сплавов можно снизить, применяя различные методы защиты от коррозии, а именно защитные металлические и неметаллические (полимерные, лакокрасочные, резиновые) покрытия; ингибиторы, анодную и катодную защиту.

    Среди множества методов защиты самым распространенным является нанесение покрытий, в том числе и гальванических. В настоящее время невозможно назвать отрасль промышленности, которая не нуждается в применении электрохимических покрытий для улучшения физико-химических свойств поверхности изделия.

    Другим способом снижения потерь металлов и сплавов от коррозии является применение новых металлических (титан, молибден, тантал и др.) и неметаллических материалов стойких к воздействию агрессивной среды, высоких температур и давления.

    Тема 5 Коррозия металлов и сплавов.

    5.1 Определение и классификация коррозионных процессов. Химическая и электрохимическая коррозия

    При эксплуатации изделий из металлов и их сплавов приходится сталкиваться с явлением разрушения их под действием внешней среды. Разрушение металлов и сплавов вследствие взаимодействия их с окружающей средой называется коррозией.

    Коррозия металлов наносит большой экономический ущерб. В результате коррозии выходят из строя оборудование, машины, механизмы, разрушаются металлические конструкции. Особенно сильно подвёргается коррозии оборудованиё, которое контактирует с агрессивными средами, например, растворами кислот, солей.

    Коррозионное разрушение может затрагивать всю поверхность металла — сплошная (общая) коррозия, или отдельные участки — местная (локальная) коррозия. В зависимости от механизма процесса различают химическую и электрохимическую химическую коррозию.

    Химическая коррозия — это разрушение металла из-за окисления его окислителями, находящимися в коррозионной среде.

    Химическая коррозия протекает без возникновения электрического тока в системе. Такой вид коррозии возникает при контакте металлов с неэлектролитами или в газовой среде при высоких температурах (газовая коррозия).

    Газовая коррозия встречается довольно часто. С ней мы сталкиваемся при коррозии металлов в печах, выхлопных трубах и т.п. Наиболее опасными для металлов компонентами газовой среды являются кислород, пары воды, оксид углерода (IV), оксид серы (IV). Коррозионное разрушение железа и его сплавов на воздухе обусловлено окислением его кислородом воздуха.

    С повышением температуры скорость газовой коррозии возрастает. Наибольший вред приносит электрохимическая коррозия.

    Электрохимической коррозией называется разрушение металла при контакте с электролитами с возникновением в системе электрического тока.

    Коррозия — это разрушение металлов в результате химической и электрохимической реакции.

    Разрушение (порча), происходящие по физическим причинам не называются коррозией, а известно как эрозия или истирание или износ.

    Термин «коррозия» относится только к химическому воздействию на металлы и не распространяется на неметаллические материалы. Пластмассы могут набухать, трескаться; дерево — расслаиваться или гнить.

    Ржавление — коррозия железа и его сплавов с образованием продуктов коррозии, состоящих в основном из оксидов железа (гидратированных).

    Цветные металлы, следовательно, корродируют, но не ржавеют.

    Так как коррозия включает химическое превращение, для лучшего понимания коррозионных реакций необходимо знать основы химии и особенно электрохимии, так как коррозионные процессы по большой части являются электрохимическими.

    Так как структура и состав металла зачастую определяют коррозионное поведение, надо быть знакомым с основами металлургии. Следовательно, химия и металлургия составляют фундамент при изучении коррозии, так же как биология и химия — при изучении медицины.

    Значение коррозионных исследований определяется тремя аспектами:

    Имеет целью уменьшение материальных потерь в результате коррозии трубопроводов, котлов, судов, мостов.

    2. Повышение надежности оборудования.

    Оборудование в результате коррозии разрушается с катастрофическими последствиями, например: сосуд высокого давления, паровые котлы, контейнера для токсичных материалов.

    3. Сохранность металлического фонда.

    Мировые ресурсы металла ограниченны, а потери в результате коррозии ведут к дополнительным затратам энергии и воды. И человеческий труд, затрачиваемый на проектирование и реконструкцию.

    Причины коррозии металлов:

    В природе все металлы (за исключением золота, серебра, металлов платиновой группы и в меньшей степени медь и ртуть) в основном встречаются в виде минералов, таких как сульфиды, силикаты, карбонаты. Для извлечения

    металла минерал необходимо подвергнуть реакции восстановления, используя в качестве восстановителя какое-либо вещество

    Рис 1. Изменение во времени химической энергии при восстановлении оксидов в металлы и в ходе обратной реакции коррозии

    2Fе2О3 + ЗС 4Fе + ЗСО2 (гематит)

    2ZnО + С 2Zn + СО2

    Из графика (рис.1) видно, что металлический Zn энергетически менее стабилен, чем Fе и в атмосферных условиях имеет тенденцию превращаться в сложную смесь из гидроксида и основного карбоната и т.п. Однако, если ржавчина, образующаяся на стали представляет собой рыхлую массу, почти не защищает поверхность металла от проникновенияН2О и О2, то продукты коррозии Zn обладают существенными защитными свойствами, благодаря чему Zn коррозирует медленнее, чем Fе. По этой причине мягкие стали защищают Zn покрытием.

    Типы коррозионных разрушений:

    I. По характеру изменения поверхности металла или степени изменения физико-механических свойств.

    Различают 5 основных типов коррозии:

    1. Равномерная (общая или сплошная) — ржавление железа или потускнение серебра, высокотемпературное окисление металлов.

    Скорость равномерной коррозии выражают в разных единицах мм/год или г/м2сутки. Например, сталь в морской воде коррозирует с постоянной скоростью ~ 0,13 мм/год, т.е. 2,5 г/м2сутки.

    2. Местная коррозия — разрушение отдельных участков поверхности металла. Она имеет неодинаковую степень разрушения. Наиболее характерными видами местной коррозии являются коррозия в виде пятен, язв, точечная, межкристаллическая. Местная коррозия бывает трех типов:

    а) точечная (питинг) — разрушает металл в виде отдельных точечных поражений, перерастающих в сквозные (коррозия нержавеющей стали в морской воде).

    б) межкристаллическая коррозия (МКК) — это разрушение на границах зерен, приводящие к потери прочности и пластичности

    Межзеренное вещество, действующее как анод, контактирующее с большой поверхностью самих зерен, являющейся катодом. Коррозия протекает быстро, глубоко проникая в металл и приводя иногда к катастрофическим разрушениям. Нержавеющие стали или дюраль подвергнутые неправильной термообработке, склонны к (МКК) в зонах сварки.

    в) транскристаллитная — рассекающая металл трещиной прямо через зерна. Растрескивание металла под действием периодических или растягивающих напряжений в коррозионной среде называют коррозионной усталостью.

    3. Избирательная — коррозия, которой подвержены сплавы, содержащие несколько структурных составляющих.

    4. Обесцинкование — это вид разрушения цинковых сплавов, например латуни, при котором преимущественно корродирует цинк, а медь остается на поверхности в виде пористого слоя. Прокорродировавшее, таким образом, изделие нередко сохраняет исходную форму и может показаться не поврежденными, но его прочность и особенно пластичность значительно снижены.

    Подвергшаяся обесцинкованию латунная труба способна выдерживать внутреннее давление воды, однако разрушиться при гидравлическом ударе или проведении ремонтных работ.

    5. Разрушение окисных пленок на поверхности металлов. При повреждении пленки А12Оз на алюминиевом изделии, находящемся в морской воде, возникает электролит .

    Различные внутренние механические напряжения напр. < ненапр. Поэтому в первую очередь будут растворяться напряженные участки металла. Внутренние напряжения в металлах существенно изменяются при сварочных работах. Уменьшить эти напряжения можно термообработкой изделия.

    II. По механизму реакции взаимодействия с окружающей средой различают:

    Особо выделяют биологическую коррозию идущую под влиянием продуктов жизнедеятельности бактерий и микроорганизмов и радиационную коррозию, протекающую под воздействием радиоактивного излучения.

    Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов и сплавов под действием жидкостей электролита. Электрохимическая коррозия осуществляется как гальванический процесс за счет разности электрохимических потенциалов различных частей изделия, если оно сделано из разных металлов или за счет разности потенциалов различных участков поверхности одного и того же металла, если он находится в различных концентрациях электролита.

    В этом случае наряду с химическими процессами (отдача электронов) протекают и электрические (перенос электронов от одного участка к другому). При этом в результате взаимодействия металла с молекулами воды из коррозионной среды на нем протекают два процесса: окисление металла Ме (анодный процесс) и восстановление окислителей — компонентов среды (катодный процесс). Как правило, в качестве окислителей выступают ионы водорода (коррозия с водородной деполяризацией) или растворенный в воде кислород (коррозия с кислородной деполяризацией). В первом случае при катодном процессе выделяется водород, а во втором образуются гидроксид ионы. Участки поверхности металла, на которых протекают процессы окисления и восстановления, называют соответственно, анодными и катодными. Далее рассмотрим условия, при которых возможно протекание электрохимической коррозии.

    Условия возникновения электрохимической коррозии:

    1. Контакт двух металлов в электролите.

    А: Ме1° — 2е Ме

    К: 1) 2Н + + 2е Н2, если рН < 7 (среда кислая)

    2) О2 + 2Н2О + 4е 4ОН (среда нейтральная)

    При контакте двух разнородных металлов образуется гальванопара в которой разрушается более активный металл. Наибольшая коррозия вблизи места контакта и по мере удаления ослабевает. При этом большую роль играет электропроводность среды. Интенсивность коррозии зависит от разности потенциалов между металлами более активный разрушается тем быстрее, чем больше разность потенциалов контактирующих металлов. Большое влияние оказывает соотношение площадей контактирующих поверхностей. Это связано с тем, что V коррозии определяется не только силой тока, но и плотностью тока (i) i=I/S. Поэтому опасно такое сочетание металла, при котором анод имеет малую площадь, а катод большую (Sан< Sкат). В этом случае анод малой площадью корродирует очень интенсивно.

    Для разработки мероприятий по защите конструкций от контактной коррозии необходимо руководствоваться ГОСТ 9.005-92 «Машины, приборы и другие технические изделия. Допустимые и недопустимые контакты металлов»

    При выборе металла должны учитывать:

    1. Потенциал, площадь поверхности;

    2. Между деталями из разнородных металлов нужно использовать, где это возможно изолирующие прокладки, мастики, герметики;

    3. На контакт сопрягаемых деталей следует наносить изолирующее покрытие.

    Анод: Fе° — 2е Fе 2+

    Катод: О2 + 4е + 2Н2О 4ОН

    2Fе + О2 + 2Н20 2Fе(ОН)2

    4Fе(ОН)2 + О2 + 2Н2О 4Fе(ОН)3

    ржавчина Fе(ОН)2 Fе(ОН)3 FеООН

    2. Различная аэрация (омывание газами).

    То есть это различный доступ кислорода к одной и той же детали, такая коррозия встречается по ватерлинии судов.

    А: Fе° — 2е FеC

    К: О2 + 4е + 2Н2О 4ОН

    В центре капли, куда доступ кислорода мал, разрушается сам металл (становится эта часть поверхности анодом). По периферии, где проникновение О2 будет большим, он адсорбируется на поверхности металла и защищает его от действия электролита.

    Вещества, принимающие на катоде электроны, называются деполяризаторами (вещества уменьшающие поляризацию) т.е. в данном случае кислород является деполяризатором. Наличие деполяризаторов усиливает коррозию. В качестве деполяризаторов могут быть и ионы водорода, которые при этом восстанавливаются. Поэтому понижение рН (подкисление) усиливает процесс коррозии.

    3. Неоднородность поверхности металла.

    Неоднородность поверхности металла возникает в результате:

    а) повреждения оксидной пленки при изгибе, прессовании.

    А: А1 — Зе А1 А: Fе — 2е Fе 2+ (кислая среда)

    К: 2Н + + 2е Н К: 2Н + + 2е Н

    Коррозия с водородной деполяризацией, наличие деполяризатора для коррозии вредно. Оксидная пленка разрушается еще ионами NО3 — , SО4, Сl-ионы активаторы.

    (-)А: А1 — Зе А1

    (+)К: О2 + 2Н2О + 4е 4ОН

    4А1 + ЗО2 + 6Н2О 4А1(ОН)3

    б) Неоднородность металлов и сплавов.

    Рассмотрим, контакт двух форм стали, цементита (Fе3С) со

    значительным содержанием углерода и перлита с меньшим содержанием углерода. В связи с тем, что потенциал перлита меньше потенциала цементита, в образовавшемся гальваническом элементе протекают реакции. Содержание углерода может уменьшаться в около шовной зоне после сварки.

    (-)перлит | морская вода | цементит (+)

    (+) анод Fе° — 2е

    катод О2 + 4е + 2Н2О 4ОН

    2Fе + О2 + 2Н2О 2Fе(ОН)2

    в) Неоднородная обработка металла.

    Плохо обработанная поверхность металла – анод, хорошо обработанная — катод. Поэтому, изделия находящиеся в агрессивных средах, должны иметь одинаковую обработку поверхности.

    Электрохимическая коррозия может быть усилена, если металл содержит примеси других веществ или неметаллические включения. Например, железо загрязнено примесями меди. При этом возникают гальванические микроэлементы (пары), схема действия которой показана на рис. Металл с более отрицательным потенциалом разрушается — ионы его переходят в раствор, а электроны переходят к менее активному металлу, на котором происходит восстановление ионов водорода (водородная деполяризация) или восстановление растворенного в воде кислорода (кислородная деполяризация) (рис.2).

    Похожие публикации:
    1. Как вытащить кнопку из удлинителя
    2. Как вычислить площадь сечения если известен диаметр
    3. Как менять страницы местами в ворде
    4. Как сравнять края в фотошопе

    • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *