Атмосферная коррозия. Более 80 % псех металлоконструкций, машин, приборов и другого изготовленного из металлов оборудования эксплуатируется в атмосфере. Поэтому атмосферная коррозия - наиболее распространенный вид коррозионного разрушения металлов-

Атмосферная коррозия - это коррозия, протекающая на поверхности металла, покрытого тонкой пленкой влаги. Поэтому для оценки опасности атмосферной коррозии важнейшее значение имеет учет степени и длительности увлажнения поверхности металла.

Продолжительность увлажнения складывается из следующих показателей (ч);

Тобщ = ti -Ь Tj -f Тз -i- х4 + т5 где ti - продолжительность выпадения дождя; T2 - продолжительность тумана; Тз - продолжительность высыхания поверхности после нынадекия дождя или тумана; xj - продолжительность выпадения росы; т-продолжительность оттепели.

Увлал;1-ение 1юоерхности .металла приводит к образованию либо фазовых n.iehok влаги, либо адсорбционных. Образование фазовых ibneiioK происходит п)н попадании на поиерхнссть металла капельно-жидкон влаги (при до кде, обливании и т. д.) или относительной с.тажности, близкой к 100%. Адсорбционная пленка оозп>1кает о результате конденсации влаги при относительной влажности порядка 60- 70;i). Относительная влажность, при

которой начинается адсорбционная конденсация влаги на поверхности металла, называется критической влажностью. Она зависит от состояния металла и степени загрязнения воздуха. В чистом воздухе на чистой поверхности железа конденсация влаги происходит при влажности 100%, а если в воздухе 0,01 % so2, то прн 70%. На предварительно корродировавшей поверхности железа конденсация идет прн влажности 55-65%. Критическая влажность зависит также от природы металла; так, например, при одинаковых условиях критическая в.тажность для Си выше, чем для Fe.

Наиболее длительное увлажнение металла на территории СССР наблюдается 3 Прибалтике (3250 ч/год), наименее длительное - вСреднейАзии (750 ч/тсд).

Железо и сталь в обычных условиях подвергаются общей равномерной коррозии. Только в исключительных случаях, например, со значительным содержанием морских брызг, иа стали могут образовываться отдельные коррозионные язвы. У легких металлов часто возникает местная коррозия, в том числе - межкристаллнтиая. Как правило, образующиеся на поверхности металла продукты коррозии со временем тормозят протекание коррозионного процесса. На рис. 8 приведена карта, показывающая зависимость скорости коррозии железа от к.тпматических условий различных районов.

Близость моря (до 2-2,5 км) усиливает коррозию металлов. Оценка влияния атмосферных условий на скорость коррозии (К) дзиа ниже.

.\тмосферные условия продол .11Т1.1ьность уг.л;ж-иення (от 750 до зьоь ч/год) увеличение толщины пленки БЛЁГН {от 30 мкм до I мм) изменение- а рессинпостн атмосфер!..!,

от се ьсьогг до городской ........ в 2 раза

от сельской до морской в 1,3-8 раз

Загряз! сшюсть возд ха SO2, а также другими газами, такими, как NHg, HjS, С 2, HCI, завиеит от типа промышленных предприятий. Содержание в атмосфере SOj резко снижается прн удалении от центра крупных городов.

Стойкость металлов к атмосферной коррозии зависит от их физико-меха-

увелнченнс в б раз 3 2 ра-а

овщие сведения о коррозии

miuckofi природы н состояния поверхности. Ниже дана приближенная характеристика атмосферной кор/розии некоторь;х металлов в городской атмосфере.

Металл Скорость Kop;>o:jni[, MK.vf/гад Металл Скорост £.

коррозии, МКМ/Пл

рь 4

Си 12

Sn 12

Увеличение шероховатости поверхности и наличие на иен части и пыли или других инертных, загряз)1яюш,их атмосферу частиц облегчают конденсацию влаги и тем самым способствуют ускорению коррозии.

Характеристика агрессивных атмосфер и условия эксплуатации деталей дана в табл. 5.

Коррозия в почве и морской воде. К характеристикам почвы как коррозионной среды следует отнести влажность, воздухопроницаемость, пористость, солевой состав, кислотность (щелочность), электропроводимость, наличие микроорганизмов.

Почвы представляют собой непереме-шиваемый электролит, отличающийся высоким электрическим сопротивле-инем. Оценка агрессивности почвы может быть осуществлена по величине электросопротивления, которая обусловлена влажностью, солевым составом и пористостью. Ниже приведены данные, характеризующие взаимосвязь между электросопротивлением н агрессивностью почвы.

Удельное сопротивление, Ом-м

Как правило, скорость коррозии возрастает с увеличением глубины залегания.

Для почвенной коррозии характерно местное раз<)ушение металла в виде точек (питтинга), язв и раковин, которые образуются преимущественно в нижней части изделий

Морская вода содержит в среднем 3-3,5 % растворенных солей. Их содержание С (%) значпте.ттно колеблется в ра,:. ,ичпых водных бассейнах, что видио из данных, приведенных ниже.

Красное М1фе ....., . , 4,1

средизем1,и. море...... 3.9

Атлантический океан ... . 3,5

Чсриое ыоре.......... 1,7

Фински<> зал1 в........ 0,4

Речная B0i8.......... 0,03

Наличие в морской воде значительного количества СГ, т. е ионов-активаторов, способствует более интенсивному процессу коррозии. Л1орская вода имеет нейтральную или слабощелочную реакцию (рН 7.2-8,6), ее удельная электропроводимость достаточно высока (2,5-10 - 3,0-10 См), содержание кислорода может достигать 8 мг/л. В морской воде содержится большое количество микроорганизмов, способствующих ускорению коррозии и обрастанию соприкасающихся с водой металлоконструкций.

Присутствие иоиов-актнваторов (СГ) препятствует образованию пассивных пленок на поверхности металлов. Высокая электропроводимость морской воды исключает проявление омического торможения, В морской воде весьма высока опасность контактной корро-

Агрессивность грунта

До Г> 5-10 Особо Высокая высокая

Увеличение содержания влаги в почве повышает ее агрессивность. Однако чрезмерное увлажнение (более 15- 18 %) приводит к снижению агрессивности почвы в связи с возникающими затруднениями доставки кислорода к поверхности металла. Песчаные, более пористые почвы, агрессивнее глинистых, рН большинства почв близок к нейтральному (5-8); однако встречаются кислые (рН 3-4) и щелочные (рН 10-12) почвы, которые отличаются повышенной агрессивностью.

1 о- Т Повьнлеччия

10-100 Средняя

Св. 100 Низкая

зии. Опасные проявления коррозии наблюдаются вблизи ватерлинии. Прн ЭТОМ ианСо.тее интенсивно коррозия развивается в зоне, располагающейся несколько выше ватерлинии, где происходит периодическое смачивание поверхности металла.

На глубине 1000 м наблюдается минимум скорости коррозии для всех металлов. Этот минимум соответствует минимальному содержанию кислорода в морской воде.

Контактная и щелевая коррозия. Контактная коррозия - это электро-

виды вои>ем и1Я ироиессо

химическая Koppown, юпаииая кок-тактом металлов, нмеющик рааны! ста-аиоиарные потенциади. При 9том ив-теисивио корродирует металл, aiitio-щий более от рицательное аначеике потенциала. В завнсимости от скорости коррозии (г/(мГод) контакты ме-7аллов делят на следающие виды:

допустимые...... 0-50

условно допустимые . . £0-18

недопустимь-е..... <1бО

В табл. 6 приведены сведения о допустимости контактов различных металлов.

Металлы каждой последующей группы усиливают коррозию металлов предыдущей группы. В каждой группе металлы первого ряда подвергаются коррозии, находясь в контакте с ме талламн, расположенными в нижних рядах. В табл. 7 даны сведения о до-

6 распределение металлов по группам, ;- реды оторых юитмт момт читаться двпустнмым

I ру11;ы м-тлллок

рядах. D laiwi. ИМ . --

S. Х.ракте,ист .а греесивных атмосфе, по тношеинк, к металлическим покрытиям

Атмосфера, характериауеыая содержанием вредаы примесей

Условия размещения изделий

Условия эксплуатлцни и хранения .-ля КЛНМ!:-тическего оайопй

умеренного

лод-

ного

Сернистый газ не более 0.02 мг/м; хлористые соли не более 0,03 г/(м Сут.>; атмосфера вднли от промышленных объектов

Открытый воздух Под навесом З.чкрытое помещение Помещение с регулируемым климатом

Сернистый гат 0,02-2 мг/м ; илористые соли .3-2 мг/(м-сут.); промышленная атмосфера

откр1.1тый воздух Под навесом Закрытое помещение Помещение с регулируемым климатом

С С С

тропического

пляжного

с с л

ж ж с

Сернистый Г!,з 0,02-O.S мг/м-; хлористые co.i[t

2-200 мг/(м-сут,); морская aTMOCeliepa

Открытый Боздух Под навесом Закрытое iioMeiuetiHe Помещение с регулируемым клнмстом

ж с л

с с л

ж ж ж с

(>Ж ПЖ ж с

эксплуатации

Примечание. По приведенной классификации условия ж - кесткнс

ния детпеГ, и изделий делятся ,(а четыре группы; Л - легкие. с - еррдиме. Ж - жесткие.

1меьсннн,Г1лиматсредняя максимальная температура инже + 40С редк я ии мперРаЬ. а нли =-е;Спрдо . .,о .. длж . средняя максимальная температура вьч

=>?;Srie H?e=rT? S

кое содержание носка и пылн в во-здухе.

и жестТж и недипуст.шы£ контакты а средних (С) и жесткик (Ж) атмосферных условиях и пл

Лет лл. покр

N 5 СЖ

№ ii С/Ж

9 10 ii

Медь-никель-jipOM по стали

Хром по стали, меди н ее спл вам

Никель по стали, меди и ее с лавам

Серебро по стали, меди н ее сплавам

Золото по меди н ее сплавам

Медь и ее сплавы Олово по стали с подслоем меди и по меди н ее сплавам

КадмкЙ, хроматирован-иый по стали, меди и ее

плавам Цин , хромат рованныП

о ст ли Сталь фосфатнрован-иая- гропитка Алюминий U е о сплавы, анодированные п хрома-тиросанные

едоп?ст ыУкон7акь - ?н?акт Vnyc\3 ~ ° У= ь,й контакт: -

допустимый лишь при нали и язоГ/н нных* npoLaoK

2. Л 1-11 -соответствующие типы металлов нл5 покрытий.

Виды поррозиопиыя процессов

nycTHvocTH котактов в средних (С) и жестких (Ж) атмос[1е)Ных условиях.

Шелевля корре13ин - это усиленте коррозионного проц са в щелях и зазор, х между мета.11лам1!, а также в местах неплотною контакта с неметаллическим коррозионно-ииертным материалом Наибольшую склонность к щеленой коррозт обнаруживают пассивирующиеся металлы и сплавы

Коррозионис-механнческое разрушение металлов. Механические напряжения пр1водят к усилению коррозии металлов и к появлению локальных разрушений, в частности, к коррозионному растрескиванию.

Коррозионное растрескивание преь-текает, когда напряжение в металле превышает некоторую величину, называемую критическим значением напряжений. Процесс описывается следующим основным уравнением: (0 - Окр) х= К, где о - величина

8. Среды, вызывающие коррозионное растрескивание различных металлов и сплавов

Матер ал

Алюминиевые сплавы

Медные спл авы

Алюминиевая бронза Аустенит-ные коррозионно-стойкие стали Феррит-ные коррозионно-стойкие стали Углеродистые и низколегированные

стали Высокопрочные легированные стали МагняЯ

Свинец Никель Титан

Среда

Вода и пар, содержащие NaCi, морская атмосфера и морская вода, F-Тропнческая атмосфера; Hir, соли Hg, Br*, NHs. органические вмнносоедииеиия Вода, пар, HjiSO NaOH. КОН

Cl~. морская вода и атмосфера; H,S04, F-, H,S

С1-, F-, Br-, NaOH, КОН, NOJ

HCI, HNC, H.SO NaOH, KOH, морская вода

Морская вода и атмосфера, эагрязнеии я отходами про мышленности

Морская вода, Ci-, NaOH. КОН. вода, пар, атмосфер морского побережья Растворы (CHaCOOJaPb HjSOi, Br-. NaOH, КОН Морская вода и аТ - - среды, содержащие 1-ae.i и высокой тем ератур , wn-центрированн я vitbfiu Не

извне и и оженчого растягивающего напряжени , о р - критическое значение н пряжений, пижо которого в данной коррозионной среде растрескивание не лр исходит; х - время до растрескивания (появления визуально наблюдаемой трещины), К - константа

Повы пение сопротивления растрескиванию сталей воз рас аег и ряду кислот HCI-H2SO4-HNO3.

Алюминиевые сплавы п даергаются растрескиванию в рас в pax щелочей и фторидов, медные сплавы - в аммиачных ра творах (табл 8).

Цинковые и кадмиевые покрытия повышают сопротивление с а теи коррозионному растрескиванию

Пониж нне предела выносливости металла, возникающее при о новремен-ном воз енствии циклических знако-перемен 1ых напряжений и коррозионной среды, называется коррозионной усталостью Напряжение, к торое вызывает усталостное разрушение ме талла в коррозионной среде через заданное чисто циклов, называется условным пределом коррозионно усталостной прочности.

При колебательном переыеще ши поверхностей сопрягающихся детатеиот-носительно друг друга в зникает фрет-тинг-корро ия, сущность ко орон заключается в циклическом возникновении продуктов коррозии и нх механическом разрушении. Этот вид коррозии протекает по химич скому механизму и состоит в окне л нии кислородом свежеобиаженной поверхности с последующим (при взаимном перемещении деталей) сдиранием бразо-вавшейся пленки оксида Ув ажменне, выполняющее роль сма ки, ниж ет фреттинг-к ррозию.

С целью борьбы с фр тинг к рро-зией применяют износос и и и аптн-фрикщюнные метал, ические и неметаллические п крытня. а также различные п циальные сыа i

В тех случаях, когда к рро i онная среда ока ывает механиче воздействие на п верхиостн м талла наблюдается кавитащюниая коррозия сущность котог оостоит как в оздании ,.f.,.bA >-t - верхност! ом сл е ме-1ит,яа,-так и f механическом отрыве ат1чтп.ги-4 и продуктов к ррозии и иатиии* 41иного ме ал.та. Борьба