За своєю інтенсивністю корозія підрозділяється на три основні підвиди - місцева, що охоплює лише деякі сектори металевого виробу, рівномірна, розвивається по всій поверхні металу і межкристаллитная, глибоко вражає структуру металів між зернами (кристалами). Корозійні процеси відбуваються з різним ступенем інтенсивності, але результат у них однаковий - Fe (OH) 3 або гідроксид заліза.
Як відбувається електрохімічна корозія
Для розвитку електрохімічної корозії занурювати метали в розчин природного електроліту не обов'язково, вистачить і легкої поверхневої плівки. Як правило, даний вид корозії протікає за рахунок присутності електроліту навколо металу - в грунтовому шарі, в бетоні та ін. В містах постійним джерелом компонентів для електролітичного розчину служать натрієві і калійні солі, активно використовуються взимку для боротьби з обмерзанням дорожніх покриттів. Кожен холодний сезон завдає значної шкоди днищу автомашин і комунікаційним шляхах під землею - фонтануючі викиди води на міському трубопроводі відбуваються саме через корозії.
Руйнування металів і сплавів, викликаних електрохімічними корозійними процесами, протікає в такий спосіб - «металеві» атоми переходять в електроліт, стаючи позитивно зарядженими іонами, а натомість них метал отримує з розчину електрони, заряджені негативно. Утворивши з електролітом гальванічну пару, метал повільно, але вірно руйнується - з часом все його атоми перейдуть в розчин.
Інтенсивність електрохімічної корозії багаторазово зростає в присутності блукаючих струмів, що відбуваються при витоках з електромережі в наземні і підземні води, а з них - в металоконструкції. Блукаючі струми не затримуються в металі і повертаються в струмопровідну середу (водойму або насичену вологою грунт), при цьому в зоні повернення струмів відбувається корозія металу. Основне джерело блукаючих струмів - рейковий електротранспорт (трамваї та електропоїзди). Блукаючий струм, сила якого дорівнює одному амперу, перетворить в труху близько 9 кг чорних металів, понад 33 кг свинцю і близько 11 кг цинку, впливаючи на них повний календарний рік.
Причини хімічної корозії
Металу коррозирует і в середовищах, електричного струму не проводять - органічні рідини (спирти, продукти крекінгу нафти), сухі гази. Результатом хімічної корозії стає поверхнева оксидна плівка, процес утворення якої прискорюється з ростом температури.
Розраховувати на захист металу за допомогою оксидної плівки можна лише в тому випадку, якщо її крісталлохіміческая структура буде ідентична будові кристалічної решітки самого металу, інакше корозія продовжиться.
Хімічна корозія в сплавах відбувається дещо інакше - з відновленням частини їх компонентів. Наприклад, в умовах високого тиску і значних температур зі знаком плюс карбіди в складі сталей відновлюються воднем, позбавляючи сплави розрахункових характеристик і властивостей.
Як забезпечити металу захист від корозії
Оскільки хімічної корозії метали і сплави піддаються ще в процесі формування металоконструкцій, перша і найбільш відповідальне завдання в області антикорозійного захисту - підготовка поверхонь металевих виробів. Найбільш ефективний спосіб підготовки - абразивоструйная очищення, що дозволяє повністю усунути окалину і осередкову корозію перед покриттям металевих поверхонь антикорозійними матеріалами.
Максимально знизити корозійне вплив навколишнього середовища на металоконструкції можна такими способами - применшити агресію навколишнього середовища, ізолювати поверхню металу від агресивних компонентів середовища або надати стійкість металевого виробу до джерел корозії. Способи боротьби з корозією металу в зв'язку з цим поділяються на активну, пасивну і конструкційну захист.
Активний захист від корозії металу
З метою зниження агресивності середовища в неї вводять неметалеві інгібітори, що знижують кислотність грунту і води в зоні розміщення металоконструкцій. Усунення вільного кисню, діоксиду вуглецю і хлоридів з води дозволить багаторазово скоротити корозійні процеси на поверхні заліза і його сплавів, і також свинцевих, мідних, цинкових і латунних виробів. Кислотність грунту зменшується шляхом вапнування.
Корозійні процеси на поверхні занурених у землю металоконструкцій і шляхопроводів мінімізуються наступними способами:
- ще на стадії проектування необхідно якомога далі розвести маршрути трубних шляхопроводів і електротранспорту, в ідеалі їх перетинів бути не повинно зовсім;
- потенційні джерела блукаючих струмів зв'язуються з рейкою трамвайної колії або залізниці за допомогою електропровідного матеріалу;
- виведення шляхопроводів над поверхнею землі з установкою на захищених ізоляцією опорах - цей хід дозволить створити опір, що блокує доступ блукаючих струмів з грунту в трубопровід;
- електропровідні перемички, встановлені між трубами паралельно проходять шляхопроводів, вирівняти їх електричних потенціал;
- з метою збільшення електропровідності в поздовжньому напрямку трубопроводу, необхідно оснастити сальникові компенсатори і фланці струмопровідними перемичками;
- вводи трубопровідних комунікацій, що заходять в об'єкти, потенційно здатні випускати блукаючі струми, слід оснастити електроізолюючими фланцями.
Для забезпечення корозійної захисту ізольованих металевих об'єктів і металоконструкцій відносно невеликих розмірів застосовується анод-протектор. Він виконаний з активного кольорового металу або його сплаву - алюмінію, магнію або цинку. Оскільки електричний потенціал анода більш негативний, ніж у захищається металевого виробу, то корозійні процеси будуть діяти тільки відносно нього, не зачіпаючи саму металоконструкцію.
Значні за площею і розмірами металеві об'єкти зберігаються від корозії за допомогою станцій катодного захисту. Мережа анодів-протекторів, живиться постійним струмом від станції, приймає на себе електрохімічну корозію, оберігаючи тим самим металоконструкції.
Пасивна антикорозійний захист
Існує два способи пасивного захисту поверхні металоконструкцій від корозії - неметалеві і металеві покриття. Для збереження виробів з металу пасивний захист використовується довше, ніж будь-який інший методика - наприклад, техніка лудіння оловом відома вже більше 2 тисячоліть.
Неметалеві покриття. Полімерні та лакофарбові матеріали формують на виробі з металу щільну плівку, яка, буду неушкодженою, ізолює поверхні від агресії навколишнього середовища.
Покриття з неметалічних антикорозійних матеріалів наносяться в декілька шарів - не менше 2-х. Більша кількість шарів якісної фарби або лаку підвищить безпеку металоконструкції.
Захист металу від корозії досягається також за допомогою полімерного покриття - полівінілхлориду, полістиролу, епоксидних смол і поліетилену. В об'єктах будівництва залізобетонні заставні елементи додатково ізолюються від атмосфери обмазками зперхлорвініла або полістиролу, змішаних з бетоном.
Металеві покриття. Вони представлені металами-інгібіторами, серед яких корозійностійкі (свинець, олово, срібло, нікель і мідь) і протекторні (алюміній, цинк і кадмій). Металеві покриття з першої групи більш електропозитивні, ніж об'єкт, що захищається, а покриття з другої групи - більше електронегативні.
Незалежно від типу металу-інгібітора його шар на металевій конструкції формується хімічним способом в умовах цеху. І білу жерсть, необхідну для виробництва консервованих продуктів (з неї роблять жерстебанки), і оцинковане дахове залізо отримують по одній і тій же технології - пропуском листового металу через резервуар з розплавом інгібітору.
Захисне покриття з цинку наноситься на арматуру з чавуну і сталі, на водопровідні труби, призначені для холодного водопостачання - знос оцинкованих труб при їх використанні під гарячу воду буде відбуватися швидше, ніж у неоцинкованих. Слід зазначити, що шар оцинковки відноситься до найгіршого типу металевого покриття в порівнянні з іншими інгібіторами - його поверхня рідко буває цілісної, частіше містить безліч дрібних тріщин, які усуваються тільки поверхневим покриттям розплаву нікелю.
Алюміній, на перший погляд, ідеальний як антикорозійного шару - через малу питому вагу його витрата при алюмініюванням мінімальний, а стійкість до агресивних середовищ значно вище, ніж у оцинковки. Але цей метал застосовується значно рідше, ніж інші інгібітори - в стані розплаву алюміній високо агресивний до чорних металів і сплавів.
Конструкційна захист металу від агресивних середовищ
Для отримання сталі з високими антикорозійними властивостями до її складу вводять кольорові метали - нікель, титан, марганець, хром і мідь, що утворюють поверхневу оксидну плівку. Сталеві сплави, їх містять, відносяться до легованих сталей.
У порівнянні з іншими легуючими добавками найбільшу стійкість до агресивного середовища сталевому сплаву забезпечує хром - поверхні хромовані стали захищає особливо щільна оксидна плівка. Мідь, що вводиться в невеликій кількості (до 0,5% від загальної маси сплаву) збільшує антикорозійні властивості вуглецевих і низьколегованих сталей практично вдвічі.
Універсального типу легованої сталі, здатної протистояти корозійних процесів в будь-яких умовах, не існує - стали здатні «працювати» в одних середовищах і не здатні в інших (тобто корозія буде розвиватися в них так само, як і в звичайних чорних металах (сплавах )). Необхідно оцінити агресивні чинники в місці майбутнього розміщення металоконструкції і лише після підбирати леговану сталь з оптимальними характеристиками.