Характеристики химической коррозии и как ее устранить

Характеристики химической коррозии и как ее устранить

Химическая коррозия представляет собой процесс, который состоит в разрушении металла при взаимодействии с агрессивными внешними средами.

Разновидность коррозийного процесса химического типа не будет иметь связи с воздействием тока (электричества). При таком типе коррозии происходит окислительная реакция, где материал разрушения одновременно является восстановителем элементов среды.

Классификация видов агрессивных сред будет включать в себя два типа металлического разрушения – химическая коррозия к неэлектролитным жидкостям и газовая химическая коррозия.

Коррозия газового типа

Общие сведения

Самой большой разновидностью химической коррозии – газовой – представляют собой процесс коррозионного типа, который происходит в газе при повышении температуры. Указанная проблема будет характерной для работы большинства типов технологического оборудования, а еще деталей (двигателей, арматуры печей, турбин и прочего). Более того, сверхвысокие температуры применяются для обработки металлов под высоким давлением (прогревание перед прокаткой, ковкой, штамповкой, термическим процессом и прочее).

Особенности металлов и их состояния при повышенной температуре будет обуславливать двумя свойствами – жароустойчивостью и жаропрочностью. Последнее – это степень устойчивости свойств механического характера при очень высоких температурах. Под устойчивостью механических свойств можно понимать сохранение прочности в течение длительного времени и сопротивляемости ползучести. Устойчивость к жару – это устойчивость металлу к коррозионной активности газов в условиях повышенной температуры.

Скорость развития коррозии газового типа обуславливается около показателей, среди которых:

• Атмосферная температура.
• Компоненты, которые входят в сплав или металл.
• Параметры среды, где есть газы.
• Продолжительность контактирования со средой из газа.
• Свойство продуктов коррозионного типа.

На процесс коррозии большое влияние будут оказывать свойства и параметры оксидной пленки, которая появилась на поверхности из металла.

Образование окисла можно разделить все на пару этапов (хронологически):

1. Адсорбция кислородных молекул на поверхности из металла, которая взаимодействует с атмосферой.
2. Контактирование металлической поверхности с газом, из-за чего появляется химическое соединение.

Первый этап будет характеризоваться получением ионной связи, как следствие взаимодействия кислорода и атомных поверхностей, когда кислородный атом начинает отбирать электроны у металла. Появляющаяся связь начинает отличаться исключительной силой – она намного больше, чем связь кислорода с металлом при окисле.

Объяснение подобной связи будет крыться в действии атомного поля на кислород. Как только металлическая поверхность станет наполняться окислителем (а это быстро происходит), в условиях низкой температуры, начинается адсорбция окислительной молекулы. Результатом реакции будет появление тончайшей мономолекулярной пленки, которая спустя время становится толще, что лишь усложняет кислородный доступ. На втором этапе будет происходить химическая реакция, при которой окислительный элемент среды начинает отбирать у металла электроны валентного типа. Коррозия химического типа является конечным результатом реакции.

Характеристики оксидной пленки

Предлагаем рассмотреть характеристики химической коррозии.

Классификация оксидных пленок имеет 3 разновидности:

• Тонкие (они незаметны без особого прибора).
• Средние (цвета побежалости).
• Толстые (видны человеческому глазу).

Полученная оксидная пленка имеет защитные возможности – она будет замедлять или даже в полной мере угнетать развитие коррозии. Еще наличие пленки повысить устойчивость металлу к жару.

Но, действительно эффективная пленка должна иметь следующие характеристики:

• Не быть пористой.
• Обладать сплошной структурой.
• Иметь прекрасные адгезионные свойства.
• Отличаются интертностью химического типа в отношении с атмосферой.
• Быть твердой, а также обладать устойчивостями к износу.

Одно из условий, указанных выше – сплошная структура обладает особенно важным значением. Условием сплошности будет превышение молекулярного объема оксидной пленки над объемом металлических атомов. Сплошность – это возможность окисла накрыть полным слоем всю металлическую поверхность. Если не соблюдать условие, то пленка не будет защитной. Но, из такого правила есть исключения – для определенных металлов, к примеру, элементов щелочно-земельных групп (исключением будет бериллий) и магния, сплошность не является к критическим важным показателям.

Чтобы установить толщину пленки оксидного типа, применяется пару методик. Защитные свойства пленки можно выявить при образовании. Для этого следует изучить скорость металлического окисления, и параметры изменений скорости по времени. Для уже сформировавшегося окисла используется иной метод, который состоит в исследовании толщины и характеристик защитного типа пленки. Для этого на поверхность следует накладывать реагент. Далее специалисты будут фиксировать время, которое требуется для появления реагента, и на основании данных следует сделать вывод про толщину пленки.

Обратите внимание, что даже окончательно появившаяся оксидная пленка и дальше будет взаимодействовать с окислительной средой, а также металлом.

Скорость появления коррозии

Интенсивность, с которой развивается коррозия химического типа будет зависеть от режима температуры. При высокой температуре процессы окисления начинают развиваться стремительнее. При этом снижении роли термодинамического фактора протекания реакции не будет влиять на сам процесс. Немаловажное значение будет иметь охлаждение и переменное прогревание. Из-за термического напряжения в оксидной пленке начнут появляться трещины. Через прорехи элемент окисления попадет на поверхность. В результате появляется новый слой пленки оксидного типа, а прежний начинает отслаиваться.

Не последнюю роль будут играть компоненты газовой среды. Такой фактор индивидуальный для различных типов металлов и будет согласовываться с колебаниями температур. Например, медь будет быстро подаваться коррозии, если она будет контактировать с кислородом, но еще отличается устойчивостью к процессу в среде серного оксида. Для никеля же оксид губительный, а устойчивость видна в кислороде, диоксиде углерода и водной среде. А вот хром способен проявляться стойкость ко всем средам, которые перечислены. Если уровень давления диссоциации окисла будет превышать давление элемента оксиления, то сам процесс остановится и обретет термодинамическую устойчивость.

На скорость реакции окисления будут влиять и компоненты сплава. К примеру, сера, марганец, фосфор и никель никак не будут способствовать окислению железа. А вот кремний, алюминий и хром сильно замедляют процесс. Еще сильнее это делает медь, окисление железа, кобальт, титан и бериллий. Сделать процесс интенсивнее помогают добавки вольфрама, ванадия и молибдена, что объясняется летучестью и легкоплавкостью таких металлов. Самые медленные процессы химической коррозии протекают при аустенитной структуре, потому что она лучше всего приспособлена к высокой температуре. Еще одним фактором, от которого будет зависеть скорость – характеристика обработанной поверхности. Гладкая поверхность будет окисляться медленнее, а неровная намного быстрее.

Коррозия в неэлектролитных жидкостях

Общие сведения

К жидким неэлектропроводным средам (а точнее, неэлектролитным жидкостям) можно отнести такие органические вещества, к примеру:

• Керосин.
• Бензол.
• Бензин.
• Хлороформ.
• Нефть.
• Спирты.
• Фенол.
• Тетрахлорид углерода.

Еще к таким жидкостям причисляют малое количество жидкостей неорганического типа, к примеру, жидкий бром и сера, которая расплавлена. При этом следует  отметить, что растворители органического типа сами по себе не будут вступать в реакцию с металлами, но, при наличие маленького объема примесей появляется интенсивный процесс взаимодействий. Скорость коррозии увеличивают находящиеся в нефти элементов с содержанием серы.

Также, для усиления коррозийных процессов нужны высокие температуры. Влага будет интенсифицировать развитие коррозии по электромеханическому принципу. Еще одним фактором быстрого коррозийного развития – бром в жидком виде. При нормальной температуре он особенно разрушительно будет воздействовать на высокоуглеродистые стали, титан и алюминий. Менее существенно воздействие брома на никель и железо, а самую большую устойчивость к жидкому типу брома будут показывать тантал, свинец, платина и серебро.

Расплавленная сера будет вступать в агрессивные реакции практически со всеми металлами, и в первую очередь с оловом, свинцом и медью. На углеродистые марки титан и стали сера будет влиять меньше, а еще практически полностью разрушает алюминий. Защитные действия для металлических конструкций, которые находятся в неэлектропроводных средах жидкого типа, проводят добавлением устойчивым к определенной среде металлом (к примеру, сталей с большим содержанием хрома). Еще используются особые защитные покрытия (к примеру, в среде, где есть много серы, применяют алюминиевые покрытия).

Способы защиты от коррозии

Способы борьбы с коррозией будут включать в себя:

• Обработку главного металла защитным слоем (например, нанесение лакокрасочного материала).
• Применение ингибиторов (арсенитов или хроматов).
• Внедрение материалов, которые устойчивые к коррозийным процессам.

Подбор определенного материала будет зависеть от потенциальной эффективности (тут имеется виде финансовой и технологической) ее применения.

Современные принципы по защите металла от химической коррозии металла будут основаны на следующих методиках:

1. Улучшение споротивляемости химического типа. Себя смогли успешно зарекомендовать устойчивые материалы (стекло, высокополимерный пластик и керамика).
2. Изоляция материала от агрессивных сред.
3. Уменьшение агрессивности технологической среды – в роли примеров таких действий можно выполнить нейтрализацию и удалить кислотность в коррозионой среде, а еще применять различные ингибиторы.
4. Защита электрохимического типа (накладывание внешнего тока).

Указанные методики будут подразделяться на две группы:

• Повышение сопротивляемости химического типа и изолирование будет применяться до того, как металлическая конструкция запускается в использовании.
• Уменьшение агрессивности и защиты электрохимического типа применяется уже при применении изделий и металла. Использование обеих методик дает возможность внедрять новые защитные методы, и в результате защита будет обеспечиваться изменением эксплуатационных условий.

Одним из самых часто используемых методов защиты металла является антикоррозийное гальваническое покрытие, но это экономически нерентабельно при большой площади поверхности. Причина в больших тратах на процесс подготовки.  Ведущее место среди методов по защите будет занимать покрытие металла лакокрасочным материалом.

Популярность такого способа борьба с коррозией обусловлена совокупностью факторов:

• Высокие свойства защиты (отталкивание жидкостей, гидрофобность, невысокая газовая проницаемость и паропроницаемость).
• Технологичность.
• Большие возможности для решений декоративного типа.
• Ремонтопригодность.
• Экономическая оправданность.

В то же время применение широкодоступных материалов тоже имеет недостатки:

• Неполное уважение поверхности металла.
• Нарушено сцепление покрытия с главным металлом, покрытием против коррозии, и начнет способствовать коррозии.
• Пористость, которая приводит к повышенному уровню проницаемости влаги.

И все-таки, окрашенная поверхность защищает металлы от процессов коррозии даже при локальном повреждении пленки, тогда как несовершенные покрытия гальванического типы способны даже ускорить коррозию.

Органсиликатные типы покрытий

Для качественной защиты от коррозии советуют применение металлов с большим уровнем гидрофобности, непроницаемости газовых, водных и паровых средах. К числу подобных материалов можно отнести органосиликаты. Коррозия химического типа почти не распространяется на органосиликатные материалы. Причины того будут крыться в повышенной химической устойчивости композиций, их устойчивости к свету, невысоком  уровне водопоглощении и гидрофобных качеств.