Виды коррозии и их сущность

Коррозия представляет собой процесс разрушительного характера, возникающий на различных поверхностях начиная от керамики и заканчивая металлом. Возникает она в результате воздействия химического либо химико-физического типа. Причинами возникновения этого процесса может выступать несколько факторов. Основными специалисты называют именно неустойчивость материала к воздействию термодинамического характера, которое возникает в окружающей среды.

Виды коррозии металлов

На сегодняшний день разновидностей коррозии металлов достаточно много, так как источниками её возникновения может выступать довольно большое количество разнообразных факторов. В целом коррозийные процессы классифицируют по нескольких параметров, а определённые типы коррозии различают между собой по схожести признаков проявления.

В зависимости от общего характера протекания коррозия может проявляться в двух основных формах, которые можно встретить и в повседневной жизни.

1. Общего характера — иными словами, её ещё называют равномерной. Эта разновидность является одной из самых распространённых, так как причинами её появления являются химические и электрохимические реакции. Общая может приводить к ухудшению всей поверхности предмета. Однако, несмотря на это, она является одной из самых безопасных, среди всех существующих. Связанна эта особенность, прежде всего, с тем, что такой процесс можно как предсказать, так и угадать. В этом случае коррозия может быть:
2. равномерной — в этом случае ржа даёт о себе знать одновременно на всей поражённой территории. Примером может быть разрушение труб, изготовленных из железа, которые находятся на открытом воздухе;
3. неравномерной — при этой разновидности скорость реакции разрушения на поверхности варьируется, то есть разрушения одного участка может происходить значительно быстрее, нежели, например, соседнего.
4. Местного характера — в отличие от предыдущего эта разновидность ориентирована на одну конкретную область, на которой и возникает поражение.

Механизм возникновения

Коррозийные процессы разделяют на различные разновидности в зависимости от механизмов протекания. Этот факт необходимо учитывать при эксплуатации изделий из металла. Выделяют два основных механизма:

1. Химический — возникает в результате контакта, происходящего во время взаимодействия металла со средой. В процессе развития происходят реакции окисления элемента и восстановления одновременно. При этом продукты, который входят в состав реакции, не сепарированы в пространстве.
2. Электрохимического характера — возникает в результате соприкосновения раствора электролита с существующим металлом. В качестве электролита может выступать как конденсат, так и вода от дождя. Таким образом, можно говорить о том, что чем больше содержание солей и кислот в жидкости, тем больше будет и электропроводность, а также и скорость протекания самого процесса. Наиболее уязвимыми перед электрохимическим типом являются конструкции из металла, а именно различные заклёпки, соединения, которые сварены, а также места их повреждений.​ Если конструкционные особенности материала делают его максимально устойчивым к образованию ржавчины, то процесс развития коррозии значительно замедляется. Примером можно назвать оцинковку. Цинк имеет потенциал отрицательный, если сравнивать его, например, с железом, именно по этой причине железный сплав восстанавливается, а цинк продолжает коррозировать. Однако, если на поверхности имеется специальная защитная плёнка, это значительно замедляет скорость развития коррозийных процессов.

Влияние окружающей среды на металл

Ни для кого не станет секретом тот факт, что это процесс развивается в основном на поверхности металла, однако, существуют и исключения, при которых происходит проникновения очагов поражения далеко внутрь. Кроме этого, коррозийный процесс может развиваться практически во всех существующих средах.

1. Газового типа — ржавления металлов происходит только в присутствии газовой среды и только если есть минимальное содержания воды. Этот тип коррозии наиболее часто встречается в сферах промышленности, а также в химических отраслях.
2. Подземная — такая разновидности возникает в грунтовой среде, когда происходит ржавления труб или иных оставляющих.
3. Атмосферный тип — процессы возникают в воздухе либо если есть присутствие влажного газа.
4. Биотипа — такой тип развивается преимущественно под воздействием различного рода микроорганизмов на материалы.
5. Коррозия контактного типа — в этой разновидности принимают участие несколько разных металлов, которые отличаются друг от друга по своим потенциалам электролита.
6. Коррозия, которая возникает преимущественно под напряжением — ржавление металла при этом типе происходит, только если присутствуют механические напряжения. Подобного рода процесс является небезопасным для конструкций опорного типа. Важным нюансом при этом типе является именно коррозийная усталость, которая имеет накопительный эффект и может возникать при периодическом напряжении.
7. Межкристальный тип — ржа при таком типе появляется преимущественно по краям вкраплений. Металл при такой коррозии в минимальные сроки не только лишается своей эластичности, но и прочности. Наиболее часто от такой разновидности страдают именно сплавы, имеющие в своём составе никель и алюминий.
8. Питтинговый тип — коррозия возникает в небольшом отверстии либо полости металла. Наиболее часто этот типа ассоциируют именно с застойной зоной агрессивной среды, например, под различными прокладками либо зажимами.

Что такое коррозия?

С точки зрения химии коррозия – это окислительно-восстановительные процессы между металлом и коррозионной средой. Если металл попадает в щелочную, кислую, насыщенную кислородом или водородом среду, он начинает окисляться – ржаветь. Вместе с окислением металла происходит восстановление коррозионных элементов.

В результате на поверхности образуются оксиды, гидроксиды или соли металла. При дальнейшем воздействии окислительной среды металл полностью превращается в ржавчину.

Рис. 1. Ржавые металлические детали.

Коррозия поражает большинство металлов, в частности железо, которое используется для изготовления деталей, конструкций, корпусов машин и кораблей. Для продления срока службы в металлургии разработаны способы защиты металла от естественных повреждений. Специальные сплавы и покрытия отсрочивают возникновение коррозии на десятки лет.

Коррозия может происходить в присутствии электролитов и неэлектролитов. Поэтому основными видами коррозии металлов по механизму возникновения являются:

• химическая – возникает в отсутствии электролита в сухой или влажной среде;
• электрохимическая – происходит в присутствии электролита.

Химическая коррозия связана с неэлектролитами – веществами, не проводящими электрический ток в растворах или расплавах. К неэлетролитам относятся многие простые неорганические (кислород, водород) и органические (эфир, бензол) вещества.

Химическая коррозия может происходить в присутствии газов (водорода, кислорода, хлора), органических кислот и солей. Молекулы металла соединяются с химическими элементами, и на металлической поверхности возникают плёнки – оксиды, сульфиды, гидриды. Внешне это заметно по изменению цвета. Железо, соединяясь с кислородом, образует Fe₂O₃ – оксид железа (III) – рыжую ржавчину.

Рис. 2. Оксид железа.

Если в расплаве или в растворе присутствуют вещества, проводящие электрический ток (электролиты), то появляется электрохимическая коррозия. Она возникает в присутствии солей, кислот, щелочей или при соприкосновении поверхностей двух металлов, между которыми находится влажная среда. Из-за разности окислительно-восстановительных потенциалов возникает гальванический элемент – источник электрического тока. Металл выступает в роли анода (восстановителя), электролит – катода (окислителя). Анод, отдавая электроны, окисляется или коррозирует.

Рис. 3. Схема электрохимической коррозии.

Классификация коррозии может проводиться по другим признакам. По очагу поражения коррозия бывает:

Коррозия может происходить в разных средах:

• газовой (безводной);
• атмосферной (влажной);
• жидкостной;
• грунтовой;
• радиационной.

Соль ускоряет процесс ржавления, поэтому корабли быстрее ржавеют в морской, чем в пресной воде.

Что мы узнали?

Коррозия – окисление и разрушение металла под воздействием окружающей среды. Процесс окисления может происходить в присутствии или в отсутствии электролитов. Коррозия, возникающая без воздействия электролитов, называется химической. На поверхности металлов возникают оксиды, гидроксиды, соли. Под действием электролитов возникает электрохимическая коррозия. Окислению подвергается металл, выступающий в роли анода.

Виды коррозии по механизму протекания процесса:

— химическая — это вид коррозионного разрушения, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды;

— электрохимическая — процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости.

Виды коррозии по условиям протекания:

— атмосферная коррозия — наиболее распространенный вид коррозии, связанный с разрушением металлов в атмосфере воздуха;

— газовая — коррозионное разрушение металла под воздействием газов при высоких температурах;

— жидкостная — вид коррозии металла в жидкой среде, который подразделяется на коррозию в электролитах и неэлектролитах;

— биокоррозия — вид коррозии, связанный с разрушением под влиянием живых микроорганизмов;

— структурная — связанная с неоднородностью структуры металлов;

— коррозия блуждающими токами — вид электрохимического разрушения под воздействием блуждающих токов;

— внешним током — электрохимическое разрушение металла под влиянием тока от внешнего источника;

— контактная коррозия — возникает при контакте разнородных металлов (имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите);

— щелевая коррозия — явление повышения скорости коррозионного разрушения в зазорах и щелях в металле;

— коррозия под напряжением — разрушение металла при одновременном воздействии агрессивной среды и механических напряжений;

— кавитация — разрушение металла при одновременном воздействии ударного воздействия внешней среды и коррозионного процесса;

— фреттинг-коррозия — вид коррозии, возникающий при колебательных перемещениях двух поверхностей относительно друг друга в условиях коррозионной среды;

— коррозия при трении (коррозионная эрозия) — происходит при одновременном воздействии на металл трения и коррозионной среды;

Виды коррозии по характеру разрушения:

— сплошная (общая коррозия) — охватывающая всю поверхность металла, которая находится под воздействием коррозионной среды;

— местная — распространяется лишь на некоторых участках поверхности металла.

Сплошная коррозия подразделяется на: равномерную, неравномерную и избирательную.

Местный вид коррозии бывает: пятнами, питтинговой, язвенной, сквозной, нитевидной, межкристаллитной, подповерхностной, ножевой, коррозионным растрескиванием и коррозионной хрупкостью.