Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ ВОЗНИКАЕТ
ПРИ ДЕЙСТВИИ НА МЕТАЛЛ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.
ЭТОТ ВИД КОРРОЗИИ ЯВЛЯЕТСЯ НАИБОЛЕЕ
РАСПРОСТРАНЕННЫМ.
БОЛЬШИНСТВО МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДВЕРГАЮТСЯ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ
Процесс электрохимической коррозии довольно сложен, его
механизм разберем на примере гальванического элемента.
Схема процессов, протекающих в
гальваническом элементе
Химическая коррозия – разрушения металлов под действием внешней среды, не
сопровождаемый образованием электрического тока. К химической коррозии относится:
a) Коррозия в жидкостях – неэлектролитах (например. В безводных органических
растворителях, в расплавленной сере и т.п.);
b) Газовая коррозия – коррозия при контакте металла с сухими газами при высокой
температурах ( например, коррозия двигателей внутреннего сгорания, материалов
металлов сгорания, реактивных сопл под действием газовых продуктов горения топлива
).
Радиационная коррозия - это коррозия,
обусловленная действием радиоактивного
излучения.
Чаще всего встречается радиционная
коррозия именно бетона, так как бетон
меньше пропускает радиацию, и зоны
подвержанные корризии ограждают
бетоном.
●
Биокоррозия (биологическая коррозия) - тип коррозионного разрушения в
условиях воздествия микроорганизмов. Продукты жизнедеятельности
различных микроорганизмов, которые присутствуют в воде, грунте,
интенсифицируют процесс коррозии.
Виды биологической коррозии
(биокоррозии)
Биокоррозия подразделяется на бактериальную, микрологическую. Иногда
разрушение может быть вызвано присутствием в коррозионной среде
дрожжей, других микроорганизмов. Все микроорганизмы делятся на
аэробные и анаэробные. Аэробные существуют и размножаются только при
наличии кислорода. Анаэробным же для нормальной жизнедеятельности
кислород не требуется. Среди аэробных микроорганизмов наиболее
опасными являются серобактерии и железобактерии (обитают в почве). В
природных средах аэробные и анаэробные микроорганизмы существуют
совместно.
Чаще всего протекает бактериальная биокоррозия. Она же и наиболее
разрушительна. Данный вид встречается в воде, почве, топливе при
наличии бактерий. Бактерии очень быстро размножаются и легко
приспосабливаются к всевозможным условиям окружающей среды.
Классификация биоповреждений
Все виды биоповреждений протекают по довольно сложным
механизмам. Микроорганизмы чаще всего тоЛЬко стимулируют
коррозионный процесс, но могут и непосредственно разрушать
материалы.
Классификация биоповреждений по среде обитания микроорганизмов:
- в водных средах;
- в почве;
- в грунте;
- в органических средах (продукты нефтепереработки и т.п.);
в воздушной среде (наземной).
При механохимической коррозии к
химическим и электрохимическим
процессам добавляются
механические
воздействия: трение, напряжение,
циклические изгибающие
воздействия,
вибрация и т.д.
Механохимическую
коррозию еще называют
“динамической
коррозией” или “коррозионно-механическим изнашиванием”.
Среди видов механохимической коррозии различающихся по
характеру дополнительных воздействий, можно выделить:
1) Коррозия под действием
напряжений – коррозию металла,
развивающуюся в зоне действия
механических напряжений.
2) Коррозия при трении
(коррозионная эрозия) – разрушение
металла при одновременном
воздействии коррозионной среды
и сил трения.
3) Кавитационная коррозия –
разрушение металла под
одновременным коррозионным
и ударным воздействием
агрессивной среды.
• Газовая коррозия - коррозия в газовой среде при высоких
температурах.
• Атмосферная коррозия - коррозия металла в условиях
атмосферы при влажности, достаточной для образования на
поверхности металла пленки электролита (особенно в присутствии
агрессивных газов или аэрозолей кислот, солей и т.д.). Особенностью
атмосферной коррозии является сильная зависимость ее скорости и
механизма от толщины слоя влаги на поверхности металла или степени
увлажнения образовавшихся продуктов коррозии.
• Жидкостная коррозия - коррозия в жидких средах. По условиям
воздействия жидкой среды на металл этот тип коррозии также
характеризуется как коррозия при полном погружении, при неполном
погружении, при переменном погружении, имеющие свои характерные
особенности.
•
Подземная коррозия - коррозия металла в грунтах и почвах.
Характерной особенностью подземной коррозии является большое
различие в скорости доставки кислорода (основной деполяризатор) к
поверхности подземных конструкций в разных почвах (в десятки тысяч раз).
Атмосферная
Газовая
Жидкостная
Подземная
А, Б - когда скорость процесса неодинакова на различных участках
поверхности. Равномерная коррозия наблюдается, например, при
коррозии железных труб на воздухе.
В - При избирательной коррозии разрушается одна структурная
составляющая или один компонент сплава. В качестве примеров можно
привести графитизацию чугуна или обесцинкование латуней.
•
•
Подповерхностная коррозия (Ж) начинается на поверхности, но
затем распространяется в глубине металла. Продукты коррозии
оказываются сосредоточенными в полостях металла. Этот вид
коррозии вызывает вспучивание и расслоение металлических
изделий.
Межкристаллитная коррозия (З) характеризуется разрушением
металла по границам зерен. Она особенно опасна тем, что
внешний вид металла не меняется, но он быстро теряет прочность и
пластичность и легко разрушается. Связано это с образованием
между зернами рыхлых малопрочных продуктов коррозии. Этому
виду разрушений особенно подвержены хромистые и
хромоникелевые стали, никелевые и алюминиевые сплавы.
Потери от коррозии
Экономические потери от коррозии

Огромны экономические потери от коррозии металлов. Например, в США
по последним данным NACE (доклад на 16-м Всемирном конгрессе по
коррозии в Пекине в сентябре 2005 года) ущерб от коррозии и затраты на
борьбу с ней составили 3,1 % от ВВП (276 млрд. долларов). В Германии
этот ущерб составил 2,8 % от ВВП. По оценкам специалистов различных
стран эти потери в промышленно развитых странах составляют от 2 до 4
% валового национального продукта.
Прямые потери от коррозии

Под прямыми потерями понимают стоимость замены (с учетом
трудозатрат) прокоррозировавших конструкций и машин или их частей,
таких как трубы, конденсаторы, глушители, трубопроводы, металлические
покрытия. Другими примерами прямых потерь, могут служить затраты на
перекраску конструкций для предотвращения ржавления или
эксплуатационные затраты, связанные с катодной защитой
трубопроводов.

Прямые потери включают добавочные расходы, связанные с использованием
коррозионно-стойких металлов и сплавов вместо углеродистой стали, даже когда
она обладает требуемыми механическими свойствами, но не имеет достаточной
коррозионной устойчивости. Сюда относятся также стоимость нанесения защитных
металлических покрытий, стоимость ингибиторов коррозии, затраты на
кондиционирование воздуха складских помещений для хранения металлического
оборудования. Подсчитано, что применение соли для борьбы с обледенением
дорог и мостов приводит к прямым коррозионным потерям на сумму около 2
млрд. долларов в год в связи с коррозией автомобильных двигателей и около 0,5
млн. долларов в год на дополнительный ремонт дорог и мостов.

Замена прокоррозировавшей трубы нефтеперегонной установки стоит
несколько сотен долларов, но недовыработка продукции за время
простоя может принести убыток до 20 000 долларов в час. Замена
поврежденного коррозией котла или конденсатора на крупной
электростанции мощностью 300 МВт может привести к недовыработке
электроэнергии на
60 000 долларов в день. Общая стоимость недовыработки
электроэнергии и тепла из-за коррозионных простоев составляет
десятки миллионов долларов в год.
Потеря готовой продукции

В межремонтный период происходят утечки нефти, газа и воды
вследствие коррозионных повреждений соответствующих
систем; коррозия автомобильного радиатора ведет к потере
антифриза, а утечка газа из поврежденной трубы может
привести к взрыву.

Небольшое количество меди, поступившее в систему в результате коррозии
медного трубопровода или латунного оборудования, может испортить
целую партию мыла. Соли меди ускоряют старение и порчу мыла и тем
самым укорачивают срок его хранения. Следы металлов могут изменять
цвет красителей. Свинцовое оборудование не может быть использовано
для приготовления и хранения пищевых продуктов из-за токсичности солей
свинца. Мягкая вода, проходящая по свинцовым трубопроводам,
небезопасна для питья. (По заключению Бюро продуктов питания и
лекарственных препаратов, допустимая концентрация свинца в пище не
должна превышать 1 мг/л).

Потери металла, включающие массу вышедших из строя металлических
конструкций, изделий, оборудования, составляют от 10 до 20 % годового
производства стали.
• используют в противокоррозионной практике для
изоляции металла от агрессивной среды. Чтобы
обеспечить хорошую защиту от коррозии покрытие
должно быть сплошным, иметь хорошую адгезию с
основным металлом (сцепление), быть непроницаемым
для агрессивной среды, равномерно распределятся по
поверхности, обладать высокой износостойкостью,
жаростойкостью и твердостью (в отдельных случаях).
• Защитные покрытия подразделяют на металлические и
неметаллические.
•
•
•
•
•
•
Металлические защитные покрытия наносятся на поверхности
(металл, стекло, керамика, пластмассы и др.) для защиты их от
коррозии, придания твердости, электропроводности,
износостойкости и в декоративных целях.
Защита от коррозии металлическими
покрытиями осуществляется следующими способами:
- металлизация напылением - распыление на обрабатываемую
поверхность расплавленного металла при помощи воздушной
струи;
- горячий способ нанесения защитного покрытия - окунание
изделия в ванну с расплавленным металлом;
- гальванический (электролитический) - осаждение металла или
сплава из водных растворов их солей на поверхность изделия,
постоянно пропуская через электролит электрический ток;
- диффузионный - суть способа заключается в проникновении
металлопокрытия в поверхностный слой основного металла под
воздействием высокой температуры.
• Цинк (цинкование ) -
покрытие металла слоем цинка для
защиты от коррозии. Подходит для ровных или с небольшим изгибом
поверхностей, не подверженным механическим воздействиям.
• Кадмий ( кадмирование ) - электролитическое
нанесение тонкого слоя кадмия на поверхность
стальных изделий для защиты от атмосферной
коррозии.
• Алюминий (алитирование) - (покрытие)
поверхности стальных деталей алюминием для защиты от окисления
при высоких температурах (700—900 °C и выше) и сопротивления
атмосферной коррозии. Один из методов упрочнения машин и
деталей
 Олово ( лужение ) - нанесение тонкого слоя
расплавленного олова на поверхность металлических изделий. Лужение
производится для защиты металла от коррозии или для подготовки к
пайке (лужёная поверхность лучше смачивается припоем).
 Никель (никелирование) - обработка поверхности
изделий путем нанесения на них никелевого покрытия.
Толщина наносимого покрытия обычно составляет от 1 до 50
мкм.
 Хром (хромирование) - диффузионное насыщение поверхности
стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали
слоя хрома из электролита под действием электрического тока. Слой хрома
может наноситься для декоративных целей, для обеспечения защиты
от коррозии или для увеличения твердости поверхности.
 Медь (меднение) - (омеднение), электролитическое нанесение
тонкого слоя меди на металлические (преимущественно стальные,
цинковые и алюминиевые) изделия при изготовлении биметаллов, для
образования т. н. подслоя при никелировании и хромировании, облегчения
пайки и т. д.
 Воронение - (оксидирование, чернение, синение) — процесс получения
на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя
окислов железа толщиной 1-10 мкм. От толщины этого слоя зависит его цвет —
т. н. цвета побежалости, сменяющие друг друга по мере роста плёнки (жёлтый,
бурый, вишнёвый, фиолетовый, синий, серый).
Неметаллические покрытия
Классификация
неметаллических покрытий
Неметаллические покрытия подразделяются на: лакокрасочные,
• покрытия полимерными материалами,
• резиной
• силикатными эмалями,
• Смазками и пастами.
Они применяются для защиты металлических изделий,
аппаратуры и конструкций от коррозии, изоляции
деталей электромашин и придания им красивого
внешнего вида.
Лакокрасочные материалы
• Лакокрасочные материалы (ЛКМ) — это композиционные составы,
наносимые на отделываемые поверхности в жидком или порошкообразном
виде равномерными тонкими слоями и образующие после высыхания и
отвердения пленку, имеющую прочное сцепление с основанием.
Сформировавшуюся плёнку называют лакокрасочным покрытием,
свойством которого является защита поверхности от внешних воздействий
(воды, коррозии, температур, вредных веществ), придание ей
определённого вида, цвета и фактуры.
Футеровка ёмкостей и аппаратов от
коррозии (полимерами)
• Футеровка выполняется из листовых полимерных материалов в виде
"химиистойкого вкладыша", закрепленного на существующем каркасе ванны,
емкости или другом защищаемом оборудовании, по следующей технологии участки футеровки наносятся разными методами на стенки.
• В зависимости от условий эксплуатации, выбирается наиболее подходящий
пластик - полипропилен, полиэтилен, футорированные пластики.
• Малогабаритные ванны, емкости и аппараты целесообразнее изготавливать
целиком из вышеперечисленных инженерных пластиков.
Футеровка из пластика имеет
следующие плюсы:
• сжатый срок выполнения работ,
• малый вес защитного покрытия (вкладыша),
• одновременнная гидроизоляция и химзащита
Резиновые покрытия
Резиновые покрытия– эффективнейший метод противокоррозионной
защиты металлических поверхностей от воздействия агрессивных
сред, таких как органические кислоты, щелочи, растворы солей.
Этот метод имеет несколько преимуществ перед другими способами
защиты от коррозии, а именно, покрытие:
• - обладает высокой водо- и химической стойкостью;
• - устойчивостью к абразивному износу;
• - стойкостью к колебаниям динамических нагрузок;
• - устойчивостью к значительным колебаниям температуры;
• - обладает низкой газопроницаемостью.
Покрытия силикатными эмалями
• Аппаратура, работающая при повышенных температурах,
давлениях и в сильно агрессивных средах, подвергается
эмалированию. Для эмалирования используют силикатные
эмали, представляющие собой стеклообразующие вещество
Покрытия металлов смазками и
пастами
Защитные смазки и пасты имеют ряд преимуществ перед другими покрытиями. Они
легко наносятся на поверхность изделий , легко удаляются с неё и являются
недорогими. Применяют эти покрытия для предохранителя металлических
изделий при хранение в закрытых помещениях и на открытых площадках, а
некоторые смазки предохраняют изделия и во влажной атмосфере при наличии в
ней СО2, SO2 и других газов.
Жидкие смазки получают на основе минеральных масел с введением их других
добавок.
Защитные пасты получают из суспензий минерального воска, парафина, кау чука,
полиизобутилена в уайт- спирите
Спасибо за внимание!