Коррозия металлов — понятие, виды, защита¶
Коррозия (от лат. corrosio — «разъедание», глагол corrodere — «грызть, разрушать») — процесс разрушения материалов (преимущественно металлов) под действием окружающей среды, сопровождающийся окислением и переходом атомов вещества в более устойчивое соединение, чаще всего оксидное. Термин пишется с двумя «о»: коррозия — «кор» + суффикс «-оз-» + суффикс «-ия», что соответствует нормам русской орфографии. Слово является заимствованием из латинского языка и употребляется в единственном числе.
¶Происхождение и правописание
Слово пришло в русский язык в XVIII веке из французского corrosion, восходящего к латинскому corrosio («разъедание»). В современном русском языке пишется только вариант «коррозия» — с буквой «о» после «р» и «и» в суффиксе. Частые ошибки — «курозия», «карозия», «корозия» — считаются неправильными. Словообразующие корни: «кор-» (от лат. corrodere) и суффиксы «-оз-», «-ия». Существительное употребляется в значении процесса и одновременно результата этого процесса («следы коррозии на металле»).
¶Химическая природа
Коррозия — это электрохимический или химический процесс окисления металла. В общем виде реакция выглядит как взаимодействие металла с окислителем (кислородом, водой, кислотами, солями) с образованием оксидов, гидроксидов, солей или других соединений. Простейший пример — ржавление железа:
4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃
Образующийся гидроксид железа(III) далее обезвоживается до гидрооксида и оксида, формируя характерный красно-бурый налёт — ржавчину.
¶Виды коррозии
По характеру разрушения различают:
- Гомогенную (равномерную) — протекает по всей поверхности металла с одинаковой скоростью.
- Гетерогенную (местную) — сосредоточена на отдельных участках. Подразделяется на язвенную, точечную, межкристаллитную, щелевую и подповерхностную.
По механизму протекания:
- Химическая — прямое взаимодействие металла с веществом без образования гальванической пары (например, коррозия в сухих газах).
- Электрохимическая — с участием электролита и образованием микрогальванических пар на поверхности (наиболее распространённый тип).
По условиям среды:
- Атмосферная — под действием влажного воздуха, кислорода, диоксида серы, солей.
- Водяная (водная) — в пресной или морской воде.
- Грунтовая — в почве, особенно агрессивной по составу.
- Кислотная и щелочная — в агрессивных химических средах.
- Жидкостная — в промышленных растворах.
- Газовая (высокотемпературная) — в горячих газах, часто с образованием оксидных плёнок.
- Биологическая — с участием микроорганизмов, продуцирующих кислоты или сероводород.
Отдельно выделяют коррозию под напряжением — совместное действие механической нагрузки и агрессивной среды, приводящее к растрескиванию металла, и эрозионную коррозию — ускоренное разрушение при турбулизированном потоке жидкости или газа.
¶Факторы, влияющие на скорость
- природы металла (активность в ряду напряжений);
- состава и концентрации агрессивного компонента среды;
- температуры;
- наличия и целостности защитной плёнки оксида;
- механических напряжений;
- контакта с другими металлами (образование гальванической пары).
¶Методы защиты
Основные направления борьбы с коррозией:
- Легирование — добавление в сплав хрома, никеля, молибдена, что повышает коррозионную стойкость (пример — нержавеющие стали с содержанием хрома не менее 10,5 %).
- Покрытия — металлические (цинкование, хромирование, никелирование, омеднение), неметаллические (лакокрасочные, полимерные, эмалевые), катодная защита.
- Ингибиторы коррозии — вещества, замедляющие коррозионный процесс при введении в среду (например, соли азотистой кислоты для защиты стали в кислотах).
- Защитные газовые среды — инертные газы, вакуум.
- Электрохимическая защита — катодная (протекторная) и анодная защита, применяемая для трубопроводов, подземных и морских сооружений.
- Изменение среды — умягчение воды, удаление кислорода, снижение влажности.
¶Экономическое значение
По оценкам экспертов, потери от коррозии составляют 2–4 % валового внутреннего продукта промышленно развитых стран. В России ежегодные потери от коррозии оцениваются в сотни миллиардов рублей, что обусловлено протяжённостью трубопроводов, мостов, рельсовой инфраструктуры и морских объектов. Коррозия является причиной аварий газопроводов, разрушения арматуры, отказов оборудования в нефтегазовой, химической, энергетической и транспортной отраслях.
¶Применение коррозии в промышленности
Контролируемое коррозионное разрушение используется в ряде технологий: травление металлов и полупроводников, получение рельефных изображений на печатных платах, матирование поверхности для улучшения адгезии, а также в гальваностегии для подготовки изделий перед нанесением покрытий.
¶Коррозия в образовании
Понятие коррозии изучается в школьном курсе химии (9 класс) и в вузовских дисциплинах «Химия материалов», «Технология металлов», «Защита от коррозии». В России разработаны государственные стандарты на методы испытаний коррозионной стойкости (ГОСТ 9.901, ГОСТ 9.903, ГОСТ 9.908 и другие).
¶Историческая справка
Явление коррозии было известно с античности: археологи находят ржавые оружие и инструменты в захоронениях I тысячелетия до н. э. Научное изучение коррозии началось в XIX веке с работ по электрохимии. В 1827 году Михаил Ломоносов описал процессы окисления металлов. В 1902 году в России была создана первая комиссия по борьбе с коррозией при Русском техническом обществе. В 1930-е годы в СССР начали действовать специализированные лаборатории, а в 1952 году в Москве состоялся первый Всесоюзный съезд по коррозии металлов.
Источники:
- Томашов Н. Д. «Коррозия металлов»
- Романов А. А. «Коррозия и коррозионная защита металлов»
- ГОСТ 9.901, ГОСТ 9.908 — методы испытаний на коррозионную стойкость
- Кузнецов Ю. А. «Общая химия»