Geum.ru

Конспект лекций для студентов по специальностям 190302 «Вагоны»

Вид материалаКонспект
Подобный материал:
1   2   3   4

Лекция 6. Коррозия металлов в различных средах


План

  1. Контактная коррозия.
  2. Атмосферная коррозия.
  3. Грунтовая коррозия.
    1. Защита металлов от грунтовой коррозии.
  4. Коррозия под действием блуждающих токов.
  5. Морская коррозия металлов.



  1. Контактная коррозия.

Контактная биметаллическая коррозия является разновидностью электрохимической коррозии, вызванной контактом металлов, имеющих разные электродные потенциалы в электролите. При этом коррозия метала с более отрицательным потенциалом обычно усиливается, а разрушение металла с более положительным потенциалом замедляется или полностью прекращается.

Для работы коррозионного элемента необходимо, чтобы область контакта между материалами была покрыта раствором электролита. Контактная коррозия происходит в морской воде, имеющей большую электропроводность, чем пресная; или при загрязнении поверхности металла дорожной солью. Если в контактной коррозии принимает участие один металл, то он разрушается под действием концентрационного элемента дифференцированной аэрации. Это происходит при частичном погружении металлической конструкции в почву или морскую воду. В этом случае анодная и катодная зоны образуются за счёт неравномерного воздействия на металл кислорода воздуха. Те участки, которые не соприкасаются с кислородом, становятся анодами, а соприкасающиеся - катодами.

О2 продукты коррозии О2

Катод + + Катод

Стальная конструкция

/–/ Анод /–/


Почва, морская вода


Рисунок 6.1. Влияние дифференциальной аэрации конструкции на коррозию


Проявление такого вида коррозии – язвенное разрушение железа, происходящее под лакокрасочными покрытиями или под грязью.

Однако коррозия может протекать и в атмосферных условиях – в местах контакта разнородных материалов. Этот вид коррозии возникает также, когда металл имеет на поверхности пористое металлическое покрытие, отличающееся по своему потенциалу от основного металла.

При конструировании учитывают возможность контактов различных металлов, и если скорость коррозии превышает 150 г/м2, то контакты не допустимы.


2. Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия протекает во влажном воздухе, по механизму действия гальванического элемента. Дифференциацию поверхности металла на катодные и анодные участки вызывают:
  • Неоднородность поверхности металла, разная механическая обработка, наличие примесей в сплаве, присутствие оксидных плёнок на поверхности.
  • Неравномерность распределения деполяризатора (например, кислорода) по поверхности металла.
  • Неравномерность температур, отсутствие перемешивание электролита.

Другими словами участки, где доступ кислорода наибольший, пассивируются (на поверхности металла образуется оксидная плёнка). Потенциал пассивированного металла будет более положительным, чем потенциал тех участков, где доступ кислорода меньше. Следовательно, этот участок будет служить катодом:

А (–) Fe / H2O, O2 / Fe, Fe2O3, O2 (+) К

На аноде: Fe – 2e- = Fe2+;

На катоде: O2 + 2H2O + 4e- = 4 OH-.

Кислород О2 – деполяризатор. Суммарный процесс:

2 Fe + O2 + 2 H2O = 2Fe(OH)2; 4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O = 4 Fe(OH)3.

В зависимости от влажности атмосферы различают несколько видов атмосферной коррозии: мокрую, влажную, сухую.

Мокрая атмосферная коррозия при относительной влажности до 100% наблюдается при наличии адсорбционной капиллярной или химической плёнки влаги на поверхности металла. Образование плёнки способствует конденсации влаги и образованию вторичных продуктов коррозии (гидроксидов).

Влажная коррозия возникает при влажности в атмосфере ниже 100% . При влажности воздуха менее 60% наблюдается сухая атмосферная коррозия, то есть коррозия под действием преимущественно кислорода воздуха.


3. Грунтовая коррозия

Грунтовая коррозия металлов протекает по электрохимическому механизму. Коррозионные процессы на поверхности металлических коммуникаций могут протекать вследствие возникновения микрогальванических элементов, образовавшихся за счёт неоднородной по составу поверхности или различной её аэрации.

Поверхность металла, где доступ кислорода ограничен, будет являться анодом. Другая часть поверхности металла, где доступ кислорода облегчен, будет выполнять роль катода. Возникает короткозамкнутый гальванический элемент за счёт различной аэрации поверхности металла:

А (–) Fe / H2O, O2 / Fe (Fe2O3) (+) К

При этом в конечном итоге образуется ржавчина:

2 Fe(OH)3 + (n-3)H2O = Fe2O3 ·nH2O

Грунтовая коррозия металлических конструкций чаще всего происходит в условиях, характерных для нейтральных сред, с участием кислорода в качестве деполяризатора. В кислых грунтах может протекать коррозия с водородной деполяризацией: 2Н+ + 2е = Н2.

Скорость коррозии металлов в грунте зависит от состава, воздухопроницаемости, кислотности, влажности, удельного электросопротивления, температуры, микроорганизмов. Наиболее коррозионно-активными являются болотистые почвы, торфяники, ил. Песок, известняк практически не коррозионно-активны.

Максимальная скорость коррозии наблюдается в воздухопроницаемых почвах и грунтах при влажности 30-35%. Существенное влияние на скорость коррозии металлов оказывает рН почвы. Однако в почвах с рН меньше 6,5 коррозионная активность по отношению к стали повышается. Наибольшей коррозионной активностью обладают почвы с рН менее 5,5. Нейтральные почвы с рН = 6,5 – 7,5 и слабощелочные (до рН = 8,5) не коррозионно-активны.

На скорость коррозии влияет также величина удельного электрического сопротивления грунта. Установлено, что низкой коррозионной активностью обладают грунты с удельным электрическим сопротивлением более 100 Ом·м, высокой – с сопротивлением менее 20 Ом·м. Коррозия металлических подземных конструкций зависит от содержания в почве и грунте различных солей. Так, с увеличением содержания хлоридов, нитратов, сульфатов скорость коррозии стальных подземных сооружений возрастает. Повышение температуры также способствует повышению скорости грунтовой коррозии металлов.


3.1. Защита металлов от грунтовой коррозии.

Наиболее распространенным методом защиты от грунтовой коррозии является создание на поверхности подземных металлических сооружений противокоррозионных изолирующих покрытий. К надежным изолирующим покрытиям от грунтовой коррозии трубопроводов относятся битумные покрытия марок БНИ-IV-3, БНИ-IV, БНИ-V, а также битумные пластики (битумно-резиновые, битумно-тальковые). Толщина битумных покрытий составляет от 3 до 9 мм.

В качестве изолирующей обмотки чаще всего применяются стеклохолсты. Битумные покрытия находят широкое применение при изоляции газопроводов диаметром менее 820 мм.

Изоляцию поверхностей металлических сооружений осуществляют путём приклеивания к ним полиэтиленовых или полихлорвиниловых лент толщиной 0,4 – 1,2 мм.

Для защиты трубопроводов (до 1200С) используют ленты ЛЭТСАР-ЛПТ и специальную термостойкую грунтовку К-49. Для защиты трубопроводов (до 600С) используют также полиэтиленовые покрытия, получаемые экструзионным и экструзионно-намоточным методами.

В настоящее время для изоляции труб используют порошковые эпоксидные краски. Эти покрытия достаточно термостойки (до 800С), имеют низкую кислотопроницаемость, наносятся без предварительной грунтовки.

Известны также полиуретановые эпоксидные покрытия, обладающие высокой механической прочностью. Однако они очень дорогостоящи и имею низкий коэффициент расширения при изменении температур.


4. Коррозия под действием блуждающих токов

Блуждающими токами называются электрические токи, протекающие в земле при использовании её в качестве токопроводящей среды. Попадая в металлические конструкции, расположенные в грунте, они вызывают коррозию. Источниками возникновения блуждающих токов в почве являются электрифицированные железные дороги постоянного тока, трамваи, метрополитен, шахтный электротранспорт, линии электропередач постоянного тока по системе провод – земля. Поскольку рельсы недостаточно изолированы от земли, а почва является шунтирующим проводником, то часть тока проходит в землю, встречая на своём пути подземные металлические соединения. Поскольку контактный провод подсоединен к положительному полюсу тяговой подстанции, а рельс – к отрицательному, то в месте выхода тока из рельса образуется анодная зона, где коррозия разрушает подошву рельса и крепежные костыли. В месте, где блуждающие токи входят в трубопровод, образуется катодная зона, а в месте выхода тока – анодная, в которой происходит разрушение металла трубопровода.

Этот вид коррозии очень опасен, так как блуждающие токи нередко распространяются на несколько десятков километров и вызывают сильные повреждения металлических конструкций.


5. Морская коррозия металлов

Портовые сооружения, причалы, суда, оборудование морских нефтепроводов подвержены воздействию морской коррозии.

Морская вода представляет собой раствор разнообразных солей, главным образом хлоридов, сульфатов и карбонатов натрия, калия, магния и кальция. Она является электролитом, её электропроводность достаточно высокая и составляет (2,5-3,0)·10-2 Ом-1см-1, имеет нейтральную или слабощелочную среду (рН=7,2 – 8,6). Присутствие в морской воде ионов хлора, то есть ионов - активаторов, делает эту среду высоко коррозионно-активной. В морской воде содержится большое количество микроорганизмов, способствующих ускорению коррозии.

Коррозия в морской воде протекает по электрохимическому механизму исключительно с катодным контролем. Присутствие ионов хлора Cl– препятствует образованию пассивных плёнок на поверхности металлов. Высокая электропроводность исключает проявление омического торможения. Зависимость скорости коррозии железа от концентрации хлорида натрия в аэрированном водном растворе проходит через максимум при содержании NaCl 3%. Уменьшение скорости коррозии объясняется снижением растворимости кислорода в воде с ростом концентрации NaCl. Повышенное содержание кислорода в поверхностном слое воды вызывает усиленную коррозию в области ватерлинии судов, на участках гидросооружений, находящихся близко к поверхности или периодически омываемых водой.

Основным видом защиты от морской коррозии являются противокоррозионные лакокрасочные и металлизированные покрытия и электрохимическая защита.


Лекция 7. Виды коррозии и техника борьбы с коррозией


План

  1. Равномерная коррозия.
  2. Питтинговая коррозия.
    1. Механизм питтинговой коррозии.
    2. Влияние различных факторов на питтинговую коррозию.
    3. Предупреждение питтинговой коррозии.
  3. Щелевая коррозия.
    1. Механизм щелевой коррозии.
  4. Нитевидная коррозия.
  5. Межкристаллитная коррозия.
    1. Механизм межкристаллитной коррозии
    2. Влияние различных факторов на межкристаллитную коррозию
    3. Предупреждение межкристаллитной коррозии.
  6. Ножевая коррозия.
  7. Избирательная коррозия.
    1. Обесцинкование латуней.
  8. Графитизация чугуна.
  9. Коррозия под напряжением.
  10. Водородная хрупкость. Наводораживание.
  11. Коррозионная усталость и её предупреждение.



  1. Равномерная коррозия.

Равномерная коррозия – наиболее часто встречающийся вид коррозии металлов и сплавов. Она обусловлена химическими и электрохимическими реакциями, протекающими более или менее равномерно по всей поверхности металла, помещенного в коррозионную среду. По сравнению с другими видами коррозии равномерная коррозия приводит к наибольшим необратимым потерям массы металла, в то же время она выявляется наиболее легко. Борьба с ней не представляет сложной проблемы и достигается правильным подбором металлов и сплавов, применением защитных покрытий, использованием ингибиторов или электрохимической защиты.


2. Питтинговая коррозия

Питтинговая (язвенная, или точечная) коррозия – это местное коррозионное разрушение поверхности металла с образованием характерных углублений, («язв»), причём большая часть поверхности оказывается незатронутой коррозией. Язвы могут быть неглубокими, но широкими. Так корродируют стали в почве или в морской воде.

Несмотря на то, что такая коррозия сопровождается сравнительно небольшой потерей массы металла (по сравнению с равномерной коррозией), она представляет один из наиболее опасных видов разрушения. Её очень трудно обнаружить из-за небольших размеров язв, их заполнения продуктами коррозии. Практически язвенная коррозия обнаруживается только в момент аварии, разрушения конструкции, вследствие образования сквозных отверстий, например, в стенках трубопроводов и т.д.


2.1. Механизм питтинговой коррозии.

Течение процесса питтинговой коррозии связано с образованием и работой на поверхности металла локальных коррозионных элементов. Примером работы локального гальванического коррозионного элемента может служить язвенная коррозия стали в месте повреждения или разрыва покрытия из более благородного металла (например, никеля или олова). Другой пример: оцинкованные стальные трубы, по которым течет горячая вода. Цинковое покрытие, которое при комнатной температуре является анодным относительно стали, уже при 60-700С становится катодным, вследствие чего в порах и разрывах покрытия начинается язвенная коррозия основного металла.

Склонные к пассивации металлы (алюминий, титан, никель, хром, молибден, тантал, цирконий) и их сплавы, а также коррозионно-стойкие стали обнаруживают высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах. Эта стойкость обусловлена образованием на поверхности материалов тонких, плотно прилегающих оксидных плёнок. Но в средах, содержащих ионы хлора, пассивирующие плёнки подвергаются «пробою», что инициирует точечную коррозию металла. Наряду с ионами хлора, разрушать плёнки могут ионы Br-, I-, S2O32-, ClO-.

Характерной особенностью процессов, приводящих к язвенной коррозии, является большое различие в площади анодной и катодной поверхностях, причём катодная поверхность во много раз больше анодной.

Процесс язвенной коррозии состоит из двух стадий: образования язвы (от нескольких минут до нескольких лет) и её развития, которое зависит от потенциала питтинг-образования.

Величина потенциала питтинг-образования зависит от природы металла, состояния его поверхности, характера его термообработки. Например, потенциал питтинг-образования алюминия в 0,1 М растворе хлорида натрия при 250С равен – 0,37 В, относительно водородного электрода; а в случае хромоникелевой стали Cr18Ni8 он составляет 0,26 В.


2.2. Влияние различных факторов на питтинговую коррозию.
  • Природа металла. Отдельные металлы и сплавы в разной степени проявляют склонность к точечной коррозии. Более других подвержены точечной коррозии пассивные металлы и сплавы. Наибольшую стойкость в растворах хлоридов обнаруживают тантал, титан, хром, цирконий и их сплавы. Весьма склонны к питтингообразованию в этой среде высоколегированные хромистые и хромоникелевые сплавы. Некоторые виды термообработки, приводящие к улучшению однородности стали, благоприятно сказываются на ее сопротивляемости точечной коррозии.
  • Строение поверхности. На полированной поверхности образуется меньше питтингов, чем на травлёной или шлифованной – но эти питтинги имеют больший размер и развиваются быстрее.
  • Состав и рН раствора. Точечная коррозия проявляется прежде всего в нейтральных растворах, содержащих хлорид-ионы. Некоторые анионы тормозят развитие питтингов в средах, содержащих большое количество хлоридов. Так, добавка 3% нитрата натрия в 10% растворе хлорида железа (III) практически предотвращает на неограниченное время язвенную коррозию стали Cr18Ni8, в то время как в растворе, не содержащем нитрат, язвы появляются на стали уже через несколько часов.
  • Температура. Обычно рост температуры ведёт к увеличению скорости (усилению) точечной коррозии.
  • Скорость потока электролита. Точечная коррозия обычно наблюдается в условиях неподвижности электролита. Перемешивание раствора часто уменьшает степень поражения металла точечной коррозией.


2.3. Предупреждение питтинговой коррозии

В связи с потенциальной опасностью аварии металлических конструкций борьба с точечной коррозией должна начаться на стадии их проектирования путём подбора металлов или сплавов, способов их обработки. С особой осторожностью следует подбирать металлы и сплавы для сред, содержащих агрессивные ионы.

Коррозионностойкие стали и другие пассивные сплавы (медно-никелевые) можно защитить от точечной коррозии электрохимическим способом – при помощи катодной поляризации их от внешнего источника постоянного тока, или путём использования цинковых, алюминиевых или железных протекторов. В замкнутых водяных циклах, содержащих растворенные ионы Cl- для торможения точечной коррозии часто применяют ингибиторы, в состав которых входят анионы OH-, NO3-, SO42-, CrO42-, SiO32- и т.д.


3. Щелевая коррозия

Щелевой коррозией называют интенсивное локальное разрушение металла в щелях конструкций. Это весьма часто встречающийся на практике вид коррозионных разрушений. Возникновение щелевой коррозии связано с присутствием небольших количеств неподвижного раствора электролита в щелях и зазорах, болтах и заклёпках, вследствие осаждения на поверхности металла частиц дыма, песка и т.д. Щелевая коррозия может обнаруживаться в зоне контакта металла с неметаллами (древесиной, резиной, полимерами, стеклом, бетоном, тканями). Щелевой коррозии могут быть подвержены все конструкционные металлические материалы, но особенно чувствительны к ней пассивные металлы и сплавы (в щелях может происходить депассивация металла, то есть переход в активное состояние, что приводит к усилению коррозии).


3.1. Механизм щелевой коррозии

Для первой стадии процесса коррозии характерно равномерное протекание на всей поверхности прилегающего к щели металла анодной и катодной реакций: Ме – nе- = Меn+, О2 + 2Н2О + 4е- = 4 ОН-.

Через какое-то время катодная реакция внутри щели прекращается, идет только анодная. В результате появляется электрический ток. В металле ток переносится электронами, а в растворе – ионами. При этом в щель переносятся анионы, в том числе агрессивные хлорид - ионы; затем идёт гидролиз:

MeCl2 + 2 H2O = Me(OH)2 + 2 HCl

В результате концентрация ионов хлора в щели увеличивается в 3 – 10 раз, а рН раствора значительно понижается. Скорость растворения металла резко возрастает. Поэтому у хромистых и хромоникелевых сталей наблюдается гораздо большая склонность к щелевой коррозии, чем у углеродистых сталей.

Предупреждение щелевой коррозии основано на создании таких конструкций, в которых отсутствуют щели с непроточным электролитом. Необходимо использовать металлы с повышенным сопротивлением щелевой коррозии и применять электрохимическую защиту.

Металлы и сплавы, на поверхности которых имеется пассивирующая плёнка (в основном алюминий, цинк, никель и их сплавы) подвержены щелевой коррозии. Щелевую коррозию можно замедлить с помощью катодной поляризации от внешнего источника постоянного тока или протекторов металла.


4. Нитевидная коррозия

Это специфическая форма щелевой коррозии, которая иногда наблюдается на поверхности металла в атмосферных условиях. Она протекает, главным образом, под защитным покрытием, и может наблюдаться на стали, магнии, алюминии, на которые нанесены катодные покрытия, а также фосфатные или лакокрасочные покрытия или эмаль.

Особенностью нитевидной коррозии является то, что она не ведет к разрушению металла, а лишь ухудшает его внешний вид.

Нитевидная коррозия на стали проявляется в виде сетки красно-коричневых продуктов коррозии, состоящей из нитей шириной не более 2 мм, которые оканчиваются активными «головками» - точками роста нитей.

Способы уменьшения нитевидной коррозии:

1) Поддержание низкой относительной влажности в помещении, где хранятся металлические изделия.

2) Фосфатирование и промывка дистиллированной водой стальных изделий перед покраской.


5. Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия (МКК) представляет собой разрушение сплава, локализованное на границах его зерен. Следствием этого вида коррозии является потеря сплавом прочности, пластичности и быстрое разрушение изготовленной из него конструкции. МКК подвержены многие широко применяемые сплавы – высоколегированные коррозионностойкие стали (хромистые и хромоникелевые), сплавы алюминия (дюралюминий), сплавы никеля (Ni-Mo, Mi-Cr-Mo).

Причиной МКК чаще всего являются структурные изменения сплава, происходящие на границе зерен, особенно при термообработке и сварке. Этот механизм носит всегда электрохимический характер.

Следует отличать МКК, идущую независимо от наличия в металле механических напряжений, от межкристаллитного коррозионного растрескивания, которое возникает при наличии растягивающих напряжений. Коррозионные аустенитные стали, важнейшая из которых сталь Cr18Ni8, становятся склонными к МКК во время термообработки при температуре 400 – 850 0С. При контакте с агрессивной средой такая сталь начинает разрушаться вдоль границ зерен.

Примеры МКК – разрушение сварных резервуаров, реакторов и других конструкций, в которых находятся серная или азотная кислоты. Склонность стали к МКК возникает и при её медленном охлаждении. В агрессивной среде сварное соединение подвергается МКК в околошовной зоне. Степень сенсибилизации (склонность к коррозии) аустенитной стали тем больше, чем больше в ней углерода (при его содержании более 0,1 %).

    1. Механизм МКК

МКК аустенитных сталей является следствием обеднения хромом пограничных областей зерен аустенита, что связано с изменением в аустените содержания углерода при различных температурах. При 10500С весь содержащийся в стали углерод растворён в аустените. При 800 0С растворимость углерода резко падает. В области 400-850 0С углерод диффундирует к границам зерен, где взаимодействует с хромом, образуя сложные карбиды, например, (Cr+Fe)23C6.

Содержание хрома в пограничных зонах падает и становится меньше необходимого порога в 10%, прочность стали уменьшается.


5.2. Влияние различных факторов на МКК

В основном влияет состав стали. Так, содержание никеля, молибдена (2-3%) увеличивает склонность к МКК. Содержание марганца удешевляет сталь, но тоже приводит к МКК. А вот наличие в стали титана и ниобия уменьшает МКК, причём титана должно быть в 6 раз, а ниобия – в 10 раз больше, чем углерода. Коррозионная среда – серная, азотная, фосфорная кислоты - увеличивает интенсивность МКК, также как и наличие ионов Cu2+, Hg2+, Cr6+. В атмосферных условиях обычно МКК не проявляется.


5.3. Предупреждение МКК

Основные способы предупреждения МКК следующие:
  • Аустенизация – термообработка (нагрев до 1050 – 11000С), выдержка 10 минут и быстрое охлаждение.
  • Понижение содержания углерода. Обычно стали, содержащие менее 0,03% углерода, не подвержены МКК.
  • Легирование сталей титаном, ниобием.


6. Ножевая коррозия

При определённых условиях сварки аустенитные стали становятся чувствительными к МКК – из-за выделения карбидов хрома (вместо карбидов титана и ниобия). Разрушения при этом происходят в узкой полосе металла, прилегающего к шву, и имеет вид ножевого разреза. В результате потери хрома узкая полоса металла, прилегающего к шву, становится чувствительной к МКК.

Чтобы вернуть стали коррозионную стойкость, её следует нагреть до 10500С, при этом карбиды хрома растворятся, и образуются карбиды титана 12Х18Н10Т.


7. Избирательная коррозия

Это особый вид коррозии металлических сплавов, заключающийся в удалении из них только одного из компонентов. В результате этого материал теряет монолитность и стойкость (прочность), хотя его геометрические размеры не изменяются. Наиболее распространенным видом избирательной коррозии является обесцинкование латуней. Избирательная коррозия железа в чугуне, протекающая в водных средах и в почве, приводит к графитизации – на поверхности чугуна остается губчатый слой графита.


7.1. Обесцинкование латуней.

Латунь – это сплав меди с цинком, в котором в среднем меди 45%, цинка – 37%, остальное – легирующие элементы (свинец, олово, алюминий, фосфор).

Обесцинкование протекает либо на всей поверхности латуни, либо на отдельных участках. Избирательно прокорродировавший цинк переходит в раствор, а на поверхности остаётся пористый непрочный слой меди. Единственной отличительной чертой является красный цвет металла в месте коррозии. Латунная труба, ослабленная вследствие обесцинкования, может в любой момент треснуть.

Природа процесса обесцинкования – электрохимическая. Обесцинкование предотвращают добавлением в латунь олова (до 1%), а также присадок мышьяка, сурьмы, фосфора – около 0,04%. Также применяют протекторы и удаление растворённого кислорода.


8. Графитизация чугуна

Серые чугуны при нахождении в воде и почве подвергаются избирательной коррозии, вследствие выноса из них железа. На поверхности чугуна при этом образуется графитовая масса. Термин не совсем точный, так как графит образуется на стадии производства. Графитизация – процесс электрохимический, при котором на аноде происходит окисление железа. Продукты коррозии – оксиды железа и графит. Чугун при этом теряет механическую прочность. Данный процесс достаточно медленный; его можно замедлить при помощи электрохимической защиты (катодной или протекторной).


9. Коррозия под напряжением

Коррозия под напряжением – это процесс разрушения металла, возникающий при совместном действии растягивающих напряжений и коррозионной среды. Коррозионному растрескиванию подвержены многие металлы и сплавы. Классическими свойствами коррозионного растрескивания являются сезонные растрескивания латуней, щелочная хрупкость стали. Коррозионное растрескивание вызвано хрупким разрушением металла. Коррозионные трещины всегда имеют ответвления – микротрещины.

Основными факторами, влияющими на процесс коррозионного растрескивания, являются:
  • Растягивающие напряжения;
  • Коррозионная среда (газ, воздух, растворы электролитов);
  • Состав и структура сплава;
  • Длительность эксплуатации;
  • Электрохимические условия.

Чистые металлы не подвергаются коррозионному растрескиванию, за исключением меди. Предотвращение коррозионного растрескивания идёт по следующим направлениям:
  • Уменьшение растягивающих напряжений (обжигом);
  • Удаление из среды веществ, способствующих коррозии под напряжением;
  • Электрохимическая защита;
  • Ингибиторная защита;
  • Использование стойких аустенитных сталей (с повышенным содержанием никеля) или сплавов высокой чистоты, получаемых вакуумной плавкой.


10. Водородная хрупкость. Наводораживание

Особой разновидностью коррозионного растрескивания является водородная хрупкость, поражающая металлы и сплавы в средах, не содержащих специфических ионов, вызывающих коррозионное растрескивание. Например, высокопрочные углеродистые и мартенситные коррозионно-стойкие стали в серной кислоте могут растрескаться за несколько минут. При этом происходит разряд ионов водорода Н+ и проникновение водорода в кристаллическую решётку металла. Это часто происходит при травлении кислотами.

Наиболее склонны к водородной хрупкости углеродистые стали, подвергнутые термообработке. Аустенитные стали, в которых диффузия водорода затруднена, хорошо сопротивляются водородной коррозии.

Водородной хрупкости можно избежать:
  • Использованием ингибиторов, уменьшающих коррозию при травлении металлов в кислотах;
  • Выдерживанием металлов и сплавов при температуре 100-1500С для удаления водорода из кристаллической решетки;
  • Проведением сварочных работ при низкой температуре и влажности воздуха;
  • Использованием материалов, не подверженным водородной хрупкости.


11. Коррозионная усталость и её предупреждение

Она возникает при совместном действии на металл коррозионной среды и переменных напряжений. Коррозионная усталость стали и других сплавов наиболее характерна в морской и пресной воде.

В отличие от коррозионного растрескивания, коррозионная усталость не связана с присутствием в растворе специфических ионов.

Предупреждение коррозионной усталости:
  • Уменьшение напряжений путём использования деталей больших сечений, или проведение термообработки, позволяющей снять внутренние напряжения;
  • Повышение твёрдости поверхности металла (путём наклёпа и термообработки);
  • Нанесение на металл защитных покрытий;
  • Ингибиторная защита;
  • Электрохимическая защита (катодная и протекторная).