Корозія і ерозія матеріалів і методи захисту
Корозією називається процес руйнування металів і сплавів в результаті хімічного і електрохімічного взаємодії їх із зовнішнім середовищем.
Матеріали конструкцій сучасних літальних апаратів, рухових установок і допоміжного обладнання в ряді випадків знаходяться в умовах впливу активних агресивних середовищ, напруг, високих температур і інших чинників. У цих умовах виникають і протікають хімічні і електрохімічні процеси, пов'язані із взаємодією металу і зовнішнього середовища, що викликає руйнування і призводить до зниження експлуатаційної надійності конструкцій. При цьому руйнується метал переходить в різні хімічні сполуки у вигляді оксидів, гідратів окисів, солей, званих продуктами корозії.
Найбільш поширеними прикладами корозії служать утворення іржі або окалини на залозі, окису алюмінію на алюмінієвих сплавах, вуглекислої міді на виробах з мідних сплавів і т. Д.
Корозія була і все ще залишається сильним бичем металів. Вона забирає щорічно мільйони тонн металевих матеріалів. Однак ці втрати не можуть в повній мірі характеризувати збиток, що наноситься корозією в відповідальному і спеціальному машинобудуванні, де шкідливу дію її оцінюється не стільки ваговими показниками втрати металу, скільки втратою механічних і фізичних властивостей матеріалів і зниженням експлуатаційної надійності деталей і конструкції в цілому, що відбуваються в внаслідок навіть незначних, якщо судити по вазі зруйнованого металу, корозійних процесів.
Процеси корозії класифікуються за суті протікають явищ, з вигляду агресивного середовища і за характером руйнування. За суті протікають явищ розрізняють два види корозії: хімічну і електрохімічну.
Хімічна корозія є наслідком прямих хімічних реакцій, що виникають між металом і агентами навколишнього середовища. Електрохімічна корозія пов'язана з наявністю електролітів, освітою гальванічних елементів, або пар і виникненням в них електричного струму.
Мал. 1. Основні види корозійного руйнування: 1 - рівномірна корозія; 2 - місцева корозія; 3 - межкристаллитная корозія; 4 - корозійне розтріскування
По виду агресивного середовища розрізняються:
1. Атмосферне корозія, що протікає в умовах звичайної атмосфери з притаманними їй особливостями: наявністю кисню і вологи, а в містах і промислових районах - сірчистих газів, аміаку і т. П. Корозія в морській атмосфері характеризується присутністю в середовищі іонів хлору.
2. Ґрунтова корозія, що протікає в умовах ґрунтової вологи і блукаючих електричних струмів.
3. Рідинна корозія, що розвивається в рідких агресивних середовищах, наприклад в розчинах кислот, лугів, солей і т. Д.
4. Газова корозія, що протікає в газовому середовищі при високій температурі.
За характером руйнування різниться чотири основних види корозії (рис. 169):
1) рівномірна;
2) місцева: точкова і виразкова;
3) межкристаллитная, або інтеркрісталлітная;
4) корозійне розтріскування.
Рівномірна корозія характеризується розвитком процесу по всій поверхні металу приблизно з однаковою швидкістю, в результаті чого шар продуктів корозії виходить більш-менш однаковим по товщині.
Місцева корозія протікає вибірково і характеризується руйнуванням окремих ділянок поверхні металу. При цьому осередки корозії можуть бути точковими або виразковими. Місцева корозія надає більш несприятливий вплив на експлуатаційну надійність виробів, ніж рівномірна, оскільки викликає нерівномірне руйнування металу і утворення концентраторів напружень.
Межкристаллитная корозія розвивається по межах зерен сплаву і призводить до порушення зв'язку між кристаллитами. Вона викликає значне погіршення механічних властивостей вироби і є вельми підступної, так як зовні майже нічим не проявляється. Цей вид корозії може бути виявлений по втраті виробом металевого звуку, щодо зниження електропровідності, а також по зменшенню пластичності і міцності.
Корозійне розтріскування є наслідком спільної дії на метал агресивного середовища і механічних напруг, що розтягують. Воно розвивається при тривалій роботі вироби в важких умовах корозії під напругою.
Оцінка корозії здійснюється шляхом визначення вагової втрати металу і ступеня руйнування його.
Втрати металу по вазі (корозійні втрати) представляють собою кількість металу, перетворене в продукти корозії за даний проміжок часу. У більшості випадків для оцінки інтенсивності корозії користуються поняттям швидкості корозії, що представляє собою вагова кількість речовини, зруйнованого в одиницю часу, віднесена до одиниці кородуючої поверхні. Швидкість корозії виражається в г / м2 годину, або в г / см2 годину, або в мг / см2 годину.
У ряді випадків, особливо при оцінці швидкості рівномірної корозії, а також для порівняння корозійної стійкості різних металів, для оцінки корозійних втрат користуються показником глибини корозії, що представляє собою товщину зруйнованого шару металу, виражену в міліметрах, за даний відрізок часу, наприклад за рік.
У випадках місцевої і міжкристалітної корозії, а також при коррозионном растрескивании більш об'єктивної і правильної є оцінка процесу корозії по зниженню механічних властивостей, оскільки вона показує безпосередній вплив корозії на експлуатаційні властивості матеріалів і деталей.
Разом з тим корозійні втрати, виражені швидкістю корозії або показником глибини корозії, є найважливішим критерієм для порівняльної оцінки корозійної стійкості матеріалів при випробуванні їх в різних середовищах і при різних температурах.
Залежно від характеру продуктів корозії втрати металу можуть визначатися спадом у вазі або, навпаки, приростів. Спад у вазі визначається у всіх випадках, коли продукти корозії або розчинні в агресивному середовищі, або легко відділяються від поверхні металу, а приріст - в разі, коли продукти корозії важко віддільні від металу.
Здатність матеріалу чинити опір корозії оцінюється балом корозійної стійкості.