Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения материалов под химическим воздействием внешней среды. Металлы и их сплавы - наиболее важные современные конструкционные материалы. При эксплуатации металлических конструкций и узлов повсеместно присутствуют вещества, которые, взаимодействуя с металлами, постепенно их разрушают. У большинства металлов в условиях их эксплуатации более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они переходят в результате коррозии. Коррозия металлов - разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия окружающей среды, при котором металл переходит в окисленное состояние и теряет характеризующие его свойства.

Химическая коррозия - взаимодействие поверхности металла со средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Пример химической коррозии - ржавление железа, окисление магния при нагревании на воздухе, покрытие патиной бронзы.

Стеклянный химический реактор

Процесс химической коррозии - это фактор, который необходимо учитывать в самых различных областях. Например, в предприятиях химической и фармацевтической промышленности используются химические реакторы, работающие в условиях повышенной коррозионной активности.

Коррозионно стойкая деталь эмалированного химического реактора

В атмосфере водорода, метана и других углеводородов, оксида углерода (II), сероводорода, хлора, в среде кислот протекают реакции с вовлечением материала химических реакторов и реакторных систем, в которых осуществляется химический процесс. Задача при конструировании химического реактора - подобрать металл или сплав, который был бы наиболее устойчив к компонентам и экстремальным условиям химического процесса. Это может быть, к примеру, легированная нержавеющая сталь, сплав Hastelloy, титан. Другой альтернативой является использование стеклянных химических реакторов (изготовленных из боросиликатного стекла) или эмалированных химических реакторов. Благодаря своей коррозионной стойкости, эмаль широко применяется при изготовлении химического оборудования.

Взаимодействие металла при высоких температурах с кислородом и газообразными активными средами (HS, SO , галогены, водяные пары, CO) называется газовой коррозией (по ГОСТ 5272-68). Многие ответственные узлы и детали могут быть подвержены сильному разрушению в результате газовой коррозии (элементы электронагревателей, колосники, арматура печей, лопатки газовых турбин, сопла ракетных двигателей). Существуют различные методы защиты от коррозии - как использование специальных сплавов, так и нанесение защитных покрытий. Для определения степени коррозионной стойкости нового сплава или изготовленного из него готового узла, а также изделия, покрытого защитным слоем, проводятся коррозионные испытания.

Электрохимическая коррозия - взаимодействие металлов с коррозионной средой, являющейся электролитами в виде водных растворов. При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).

Выделим следующие типы электрохимической коррозии, имеющие наиболее важное практическое значение:

1. Коррозия в электролитах: коррозия в природных водах (морской и пресной), а также в различных жидких средах (в том числе в расплавленных солях и щелочах). В зависимости от характера среды различают кислотную, щелочную, солевую и морскую коррозии. По условиям воздействия жидкой среды на металл тип жидкостной коррозии также характеризуется как:

• коррозия при полном погружении;
• при неполном погружении;
• при переменном погружении.

2 . Почвенная (грунтовая, подземная) коррозия - воздействие на металл грунта, который рассматривается как своеобразный электролит. Характерной особенностью подземной коррозии является различие в десятки тысяч раз в скорости доставки кислорода, как основного деполяризатора, в разных почвах к поверхности подземных конструкций. Скорость коррозии прямо пропорциональна концентрации кислорода. Линейная зависимость наблюдается при небольших концентрация кислорода, что как раз и имеет место при почвенной коррозии.

Камера сернистого газа для лабораторных испытаний

3. Атмосферная коррозия - коррозия металлов в условиях атмосферы, а также любого влажного газа (ГОСТ 5272-68). Особенностью атмосферной коррозии является сильная зависимость ее скорости и механизма от толщины слоя влаги на поверхности металла или степени увлажнения образовавшихся продуктов коррозии. Самыми распространенными коррозионно-активными агентами в атмосфере являются хлориды и сернистый газ. В тропических областях в связи с интенсивным испарением под действием высокой температуры, концентрация морских солей в атмосфере значительно выше, чем в районах умеренного и холодного климата. Простейшей защитой от атмосферной коррозии служит нанесение лакокрасочных покрытий.

Камера соляного тумана для лабораторных испытаний

Для определения стойкости лакокрасочных покрытий существуют определённые методики. Разработанные методики ускоренных климатических испытаний включены в ГОСТ 9.401, устанавливающий общие требования и методы ускоренных климатических испытаний лакокрасочных покрытий металлических и неметаллических поверхностей.

4. Коррозия в условиях механической нагрузки или периодического воздействия дополнительного фактора. Этому типу разрушения подвергаются многочисленные инженерные сооружения, а также подвижные узлы и детали различных механизмов, работающие как в жидких электролитах, так и в атмосферных и подземных условиях.

Сюда можно отнести:
- коррозионную кавитацию - разрушение металла, вызванное одновременным коррозионным и ударным воздействием внешней среды (например, разрушение лопастей гребных винтов морских судов);
- коррозию при трении (коррозионная эрозия) - разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием жидкой коррозионной среды и трения (например, разрушение шейки вала при трении о подшипник омываемый морской водой);
- фреттинг-коррозию - коррозию металлов при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды (например, разрушение двух поверхностей металлических деталей машины, плотно соединенных болтами, в результате вибрации в окислительной среде).