Атмосферная коррозия
АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ, разрушение металлов под действием приземного слоя атмосферы. Скорость процесса зависит от климатич. факторов (гл. обр. влажности и т-ры воздуха) и концентрации примесей, загрязняющих атмосферу (оксиды серы, азота, выбросы хим. произ-в и др.). Различают сухую, влажную и мокрую атмосферную коррозию. Сухая атмосферная коррозия происходит при относит. влажности воздуха ниже нек-рой критической ( < 70% для чистой атмосферы). При наличии в атмосфере примесей, способных образовывать гидраты с малым парциальным давлением водяных паров, граница критич. влажности смещается к более низким значениям.Сухая атмосферная коррозия протекает по механизму низкотемпературного окисления, включающему след. стадии: хемосорбция О2 и Н2О на пов-сти металла с их диссоциацией; образование зародышей кристаллизации оксидов и гидроксидов металла, тангенциальный рост кристаллов, слияние и образование сплошной, частично гидратированной оксидной пленки. При толщине пленки 2-5 нм дальнейшее окисление металла в чистой (без примесей) атмосфере прекращается.
Влажная атмосферная коррозия развивается при относит. влажности выше критической, т.е. > 70% для чистой атмосферы, когда на пов-сти металла возникает тонкая (от 2-3 до десятков молекулярных слоев) адсорбц. пленка воды, и происходит по электрохим. механизму. Катодная р-ция имеет вид:
"
где п, m, р-стехиометрич. коэф. электрохим. восстановления, Ох - О2, О3, Н2О2 и др. окислители, Red - их восстановленная форма (м. б. заряженной). Металл М окисляется по анодной р-ции:
Э
где Az- - анион (ОН-, SO42-, Cl- и др.), образующийся при растворении в воде примесей. В чистой атмосфере продукты анодной р-ции - труднорастворимые гидроксиды, из к-рых формируется плотная защитная пленка, препятствующая дальнейшему развитию атмосферной коррозии (металл пассивируется). Примеси, способные растворяться в воде, активируют анодную р-цию вследствие образования легкорастворимых солей. Поэтому скорость влажной атмосферной коррозии в загрязненной атмосфере в сотни и тысячи раз больше, чем в чистой.
Мокрая атмосферная коррозия наблюдается при возникновении на пов-сти металла фазовой (капельно-жидкой) пленки воды в результате выпадения дождя, конденсации атм. влаги (роса) или осаждения тумана и протекает по такому же электрохим. механизму коррозии, как и в объемах электролитов. В начальных стадиях скорость атмосферной коррозии трудно пассивирующихся металлов определяется скоростью катодной р-ции, но по мере накопления продуктов анодного растворения ионизация металла замедляется и скорость атмосферной коррозии уменьшается. Увеличение концентрации примесей в пленке воды стимулирует коррозию.
В реальных условиях наблюдаются все рассмотренные виды атмосферной коррозии. Защитные св-ва слоя продуктов атмосферной коррозии, предохраняющего металл от дальнейшего разрушения, можно усилить легированием металла Ni, Си, Сг (низколегированные атмосферостойкие стали, сплавы на основе Сu, А1 и др.). Для атмосферной коррозии характерны все виды коррозионного разрушения: равномерное, язвенное, питтинговое, щелевое, межкристаллитное, коррозионное растрескивание и др. По стойкости к атмосферной коррозии металлы и сплавы образуют ряд в такой же последовательности, как и по стойкости к коррозии в нейтральных электролитах, а именно: благородные металлы, легко пассивирующиеся металлы (Ti, A( Zr), конструкц. сплавы на основе Fe, Ni, Cu, Cd.
Для техн. целей коррозионную агрессивность атмосферы оценивают по климатич.
характеристикам и загрязненности. Осн. климатич. характеристика - продолжительность
сохранения на металлах адсорбционных
или фазовых
пленок воды. Соотв. различают климат сухой (
500 ч/год), умеренно влажный (500 <
<
2500) и влажный (
>
2500). Скорость атмосферной коррозии [г/(м2*год)] приближенно рассчитывают по
ур-нию:
9
где k0- скорость коррозии металла в сельской (условно чистой) атмосфере, bi,-ускорение коррозии примесью частиц i-ro сорта, ci-концентрация этой примеси. Реальная скорость атмосферной коррозии низкоуглеродистой стали от 30 (в сухой сельской атмосфере) до 8000 (в морской атмосфере), меди - от 1,7 до 65, цинка - от 1 до 95 г/(м2*год).
Металлы защищают от атмосферной коррозии с помощью гальванич., металлизационных и лакокрасочных покрытий. Широко используют консервацию смазками и полимерными покрытиями, применяют летучие и контактные ингибиторы коррозии.
===
Исп. литература для статьи «АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ»: Розенфельд И. Л., Атмосферная коррозия металлов, М., 1960;
Михайловский Ю. Н., в кн.: Итога науки и техники. Коррозия и защита от
коррозии, т. 3, М., 1974, с. 153-205; Михайловский Ю. Н. [и др.]. "Защита
металлов", 1980, т. 16, в. 4, с. 396-413. Ю.Н. Михайловский.
Страница «АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.