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.
В результате коррозии ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего металла, накопленного и эксплуатируемого человечеством. В денежном выражении прямые потери от коррозии (на воспроизводство и замену вышедшего из строя оборудования) составили, по примерной оценке, в США за 1955 около 5,5 млрд. долларов, во Франции за 1959 около 250 млрд. франков. В СССР в конце 60-х гг. они были не ниже 5—6 млрд. рублей в год. Трудно учесть более высокие косвенные потери от простоев и снижения производительности оборудования, подвергшегося коррозии от нарушения нормального хода технологических процессов, от аварий, обусловленных снижением прочности металлических конструкций, и т. п. В народном хозяйстве всё шире применяются всевозможные средства и методы борьбы с коррозией (Антикоррозионная защита).
Причина коррозии термодинамическая неустойчивость системы, состоящей из металла и компонентов окружающей (коррозионной) среды. Мерой термодинамической неустойчивости является свободная энергия, освобождаемая при взаимодействии металла с этими компонентами. Но свободная энергия сама по себе ещё не определяет скорость коррозионного процесса, т. е. величину, наиболее важную для оценки коррозионной стойкости металла. В ряде случаев адсорбционные или фазовые слои (плёнки), возникающие на поверхности металла в результате начавшегося коррозионного процесса (Пассивирование металлов), образуют настолько плотный и непроницаемый барьер, что коррозия прекращается или очень сильно тормозится. Поэтому в условиях эксплуатации металл, обладающий большим сродством к кислороду, может оказаться не менее, а более стойким (так, свободная энергия образования окисла у Cr или Al выше, чем у Fe, а по стойкости они часто превосходят Fe).
Коррозионные процессы классифицируют: а) по виду (геометрическому характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объёме металла, б) по механизму реакций взаимодействия металла со средой (химическая и электрохимическая коррозия.), в) по типу коррозионной среды, г) по характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.
Виды коррозионных разрушений
Коррозия, захватившая всю поверхность металла, называется сплошной. Её делят на равномерную и неравномерную в зависимости от того, одинакова ли глубина коррозионного разрушения на разных участках. При местной коррозии поражения локальны и оставляют практически незатронутой значительную (иногда подавляющую) часть поверхности. В зависимости от степени локализации различают коррозионные пятна, язвы и точки (питтинг). Точечные поражения могут дать начало подповерхностной коррозии распространяющейся в стороны под очень тонким (например, наклёпанным) слоем металла, который затем вздувается пузырями или шелушится. Наиболее опасные виды местной коррозии — межкристаллитная (интеркристаллитная), которая, не разрушая зёрен металла, продвигается вглубь по их менее стойким границам, и транскристаллитная, рассекающая металл трещиной прямо через зёрна. Почти не оставляя видимых следов на поверхности, эти поражения могут приводить к полной потере прочности и разрушению детали или конструкции. Близка к ним по характеру ножевая коррозия, словно ножом разрезающая металл вдоль сварного шва при эксплуатации некоторых сплавов в особо агрессивных растворах. Иногда специально выделяют поверхностную нитевидную коррозию, развивающуюся, например, под неметаллическими покрытиями, и послойную коррозию, идущую преимущественно в направлении пластической деформации. Специфична избирательная коррозия, при которой в сплаве могут избирательно растворяться даже отдельные компоненты твёрдых растворов (например, обесцинкование латуней).
Борьба с коррозией
Защита металла от коррозии включает в себя несколько способов, которые доказали, что с этим процессом можно эффективно бороться. Многие методы борьбы с коррозией металлов известны давно и прекрасно используются в настоящее время. Первый способ – это изоляция от агрессивной среды. Здесь необходимо отметить:
- Всевозможные полимерные пленки;
- Лаки;
- Краски;
- Олифы.
Так и металлы, которыми покрывают металл в виде слоя, не разрушающегося под воздействием агрессивных сред.
Разрушительное действие коррозии
Покраска металлических поверхностей против их разрушения используется давно и считается первым способом защиты металлов от коррозии. Проводить данную операцию несложно. Кстати, эта защита металлов считается одной из эффективных. Но здесь необходимо соблюдать некоторые правила.
- Первый этап – это очистка металлических поверхностей от загрязнений. Он считается как подготовительным этапом, так и самым главным, потому что нанесение краски на поверхность, которую не очистили, приведет к нулевому результату. Особое внимание при проведении очистки необходимо уделять удалению грязи, ржавчины и жирных пятен.
- Второй этап – грунтовка поверхности. Этот процесс необходим для одной лишь цели – это сцепление краски и поверхности металла. Если данную процедуру не проводить, то краска долго держаться не будет и через непродолжительное время облупится и сойдет с поверхности.
- Третий этап – это сам процесс нанесения антикоррозионной краски. В данной ситуации используется несколько способов нанесения краски. Традиционным является использование молярных инструментов, таких как валик и кисти, этот способ называется ручным. И еще один способ – с помощью краскопульта, который считается более экономичным.
Современный рынок строительных материалов в настоящее время предлагает огромный выбор всевозможной лакокрасочной продукции, которая прекрасно справляется с коррозией. Сейчас можно также сказать о том, что компании-производители антикоррозионной краски стали выпускать особые краски, которые прекрасно справляются с очень агрессивными средами. Такая защита может противостоять даже морской воде.
Лабораторные исследования и современные разработки сегодня принимаются во внимание в первую очередь при проведении антикоррозионных работ. А использование новейших материалов является залогом успешной защиты металлических конструкций от коррозии.
Особенно большое значение придается натурным обследованиям уже существующих зданий и сооружений. Именно на их примере можно с большой вероятностью определить качество и долговечность антикоррозийных материалов. Кстати, в этой области накоплен достаточно большой опыт.
Сегодня говорить о том, что коррозия металла как процесс его разрушения практически побежден, преждевременно. И проблем здесь хватает. Но ученые прилагают все усилия, чтобы коррозия металла как можно меньше доставляла неудобств в процессе эксплуатации металлических конструкций.
Все больше появляется методов борьбы с этим процессом, все больше появляется материалов, которые гарантируют эффективную защиту. На исследования тратятся большие финансовые средства, поэтому коррозия металла должна отступить в будущем, а точнее сказать, сдать свои позиции. Коррозия металлов и меры борьбы с ней – это одна из главных задач, которую ставит перед собой научные сотрудники НТЦ « ТатХимПроект».