АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЁ

Современную реальность невозможно представить без изделий, изготовленных из металлов и их сплавов. Металл показал себя как практичный и надёжный конструкционный материал. Его применяют для изготовления всевозможных сооружений и оборудования в промышленности, декоративных изделий, а также для некоторых предметов быта. Однако все металлические изделия подвергаются процессу коррозии, самым распространённым видом которой является атмосферная коррозия.

Целью данной работы является описание процесса атмосферной коррозии, определение физико-химических особенностей данного процесса, а также способы и методы защиты металлических изделий от данного вида коррозии.

Сам процесс коррозии представляет собой самопроизвольное разрушение материала, в нашем случае металла, в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Если коррозионной средой выступает земная атмосфера с нормальными температурными условиями, то коррозию называют атмосферной. В целом данный вид коррозии является не столь разрушительным как морская и подземная коррозия.

Основной причиной атмосферной коррозии является влажность воздуха, причём в зависимости от процента относительной влажности будет меняться механизм коррозии [2]. Так при относительной влажности менее 60% коррозия протекает по химическому механизму из-за отсутствия влаги на поверхности металла. В процессе взаимодействия среды и металла последний окисляется кислородом воздуха с образованием на своей поверхности защитной оксидной плёнки, которая препятствует доступу кислорода к металлу и, как следствие, замедляет скорость коррозии. Коррозия в атмосфере такой влажности называется сухой.

Когда относительная влажность воздуха превышает 60%, на поверхности металла начинают адсорбироваться молекулы воды (мокрая коррозия). Образованная водой плёнка является электролитом, в этом случае речь идёт об электрохимическом механизме коррозии [1]. Окисление металла происходит на участках, доступ кислорода к которым меньше, они работают анодами. В области большего доступа кислорода к участкам металл работает катодом, то есть на них происходит восстановление металла. В процессе разрушения участков-анодов происходит накопление продуктов коррозии на участках-катодах. В результате накопления продуктов коррозии доступ кислорода к этому участку металла будет постепенно снижаться, и в определённый момент катод станет анодом. Ярким примером электрохимической коррозии является разрушение стали и образование на её поверхности ржавчины.

Также существенное влияние на скорость коррозии могут оказывать различные примеси в атмосфере в виде кислых газов и пыли [2]. Твёрдые осаждения в виде пыли и копоти удерживают влагу на поверхности металла, препятствуя её испарению. Содержание в атмосфере таких газов как хлор, хлороводород, сероводород, сернистый газ и аммиак приводит к подкислению плёнки на поверхности металла, то есть к уменьшению показателя pH и увеличению коррозионного разрушения стали. Особую опасность представляет сернистый газ. Он не только многократно увеличивает скорость коррозии при малых концентрациях, но и при контакте с водой способен образовывать серную кислоту, которая ещё больше уменьшает водородный показатель поверхности металла.

Температура неоднозначно влияет на скорость разрушения металла: при повышении температуры скорость коррозии увеличивается, однако при этом уменьшается влажность воздуха, что делает атмосферу менее агрессивной средой.

Понимание факторов, действующих на металл извне, позволяет прогнозировать поведение металла при изменении окружающих условий. Изменение влияния тех или иных внешних факторов определяет защиту металла от агрессивной среды.

Существует несколько методов защиты металлических изделий от атмосферной коррозии. К примеру, повысить коррозионную стойкость материала можно с помощью контактных или летучих ингибиторов. Первые наносят непосредственно на поверхность металла, а вторые находятся во взвешенном состоянии и постепенно адсорбируются на поверхность.

Снижения агрессивности среды добиваются уменьшением относительной влажности воздуха путём повышения его температуры или осушки. При этом скорость коррозии значительно уменьшается.

Однако самым распространённым методом защиты является предотвращение контакта металла со средой с помощью использования изолирующих покрытий. Выделяют лакокрасочные, неорганические и металлические покрытия. Лакокрасочные покрытия отличаются своей дешевизной, доступностью и способностью восстановления при повреждении. Неорганические покрытия изолируют металл от агрессивной среды, а некоторые из них обеспечивают металл протекторной защитой. Металлические покрытия применяют для электрохимической защиты и подразделяют на катодные покрытия, которые служат изолирующим слоем, и анодные, которые, образуя гальваническую пару, разрушаются вместо защищаемого металла.

Также применяют легирование – добавление в состав металлов примесей, обеспечивающих пассивацию их поверхности [2].

По оценкам специалистов различных стран потери металлов от коррозионных воздействий составляют от 10 до 20% годового производства стали, что составляет более 200 млн. тонн. Такие данные заставляют задуматься о причинах таких потерь и искать способы к их предотвращению. В данной работе мы ознакомились с физико-химическими процессами, возникающими при атмосферной коррозии, а также рассмотрели основные методы защиты металлов от воздействия на них земной атмосферы. Атмосферная коррозия хоть и не является такой разрушительной, как другие виды коррозии, однако за счёт своей распространённости вносит значительный вклад в общую картину разрушений.