Анализ основных причин коррозии металлов

Коррозия металлов — распространённое и сложное явление деградации материалов, тесно связанное с характеристиками самого металла, а также с внешней средой и процессом обработки. Ниже представлен систематический анализ причин коррозии металлов с трёх сторон.

1. Внутренние факторы коррозии металлов

С термодинамической точки зрения, сами металлы находятся в более высоком энергетическом состоянии по сравнению с продуктами их коррозии, которое является нестабильным и, следовательно, имеет тенденцию к естественному преобразованию в низкоэнергетические продукты коррозии (такие как оксиды, гидроксиды и т. д.). Таким образом, коррозия металлов — это спонтанное и необратимое природное явление. В промышленности большинство металлов изготавливается из многокомпонентных сплавов. Из-за сложной металлографической структуры и наличия физической, химической и электрохимической неоднородности между различными компонентами, а также возможных примесей, неравномерного напряжения и механической деформации в материале эти внутренние структурные дефекты склонны образовывать микроячейки при контакте с внешними средами, такими как влага и соляной туман, что может вызвать химическую или электрохимическую коррозию.

2. Внешние факторы коррозии металлов

 Относительная влажность воздуха

Чем выше влажность воздуха, тем легче на поверхности металла образуется водяная пленка, которая служит средой для проникновения кислорода и электрохимических реакций. Когда относительная влажность превышает определённое критическое значение (например, около 70% для стали), скорость коррозии резко возрастает.

 Температура 

В сухой среде, даже при высокой температуре, возникновение ржавчины менее вероятно. Однако при влажности, превышающей критическую, ускоряющее влияние температуры на коррозию весьма существенно. В целом, при повышении температуры на каждые 10 °C скорость коррозии металла увеличивается примерно вдвое, поэтому оборудование во влажных тропических районах или в сезоны дождей более подвержено ржавлению.

 кислород 

Кислород является важнейшим участником процесса коррозии металлов. Типичный процесс реакции включает:

 Fe + H? O → Fe(OH)?

 Fe(OH)? + H?O + O? → Fe(OH)?

 Fe + H? O + O? → Fe(OH)? 

Видно, что без совместного действия воды и кислорода ржавчина не образуется. Объёмная доля кислорода в воздухе составляет около 20%, а его проницаемость чрезвычайно высока.

 Другие загрязнители атмосферы

Если в воздухе присутствуют загрязняющие вещества, такие как соляной туман, диоксид серы, сероводород, пыль и т. д., это значительно ускоряет коррозию. Поэтому коррозионная активность среды в разных регионах существенно различается: например, коррозионная активность в городских районах, как правило, выше, чем в сельской местности, в промышленных зонах выше, чем в жилых, в прибрежных районах выше, чем в удаленных от моря, а в районах с высокой концентрацией пыли выше, чем в чистых районах.

3. Коррозия, возникающая во время обработки.

 В процессе производства и использования металлов некоторые технологические операции также могут стать источниками коррозии.

Например:

1. На поверхности сырья имеется ржавчина, которая не была тщательно очищена;

2. Остатки смазочно-охлаждающей жидкости и масла в процессе механической обработки;

3. Недостаточная нейтрализация или ополаскивание после кислотной промывки;

4. В процессе термической обработки происходит окисление или отслоение углеродного слоя;

5. Неполное удаление остатков соли после очистки;

6. Во время сборки или обработки у операторов на металлической поверхности может скапливаться пот;

7. Неправильный процесс отжига для защиты от напряжения или водородной хрупкости;

8. Непринятие своевременных мер по предотвращению образования ржавчины между процессами или неадекватные меры герметизации.

Все вышеперечисленные факторы могут стать «пусковыми точками» коррозии, приводя к коррозии металла еще до его ввода в эксплуатацию.

заключение

Коррозия металла возникает в результате взаимодействия множества внутренних и внешних факторов. Для эффективного продления срока службы металлических компонентов необходимо осуществлять комплексное управление процессом, включая выбор материалов, контроль процесса, защитные меры и условия эксплуатации. Только предупреждая возникновение коррозии на начальном этапе, можно добиться по-настоящему научно обоснованной защиты от ржавчины, снижения затрат и повышения эффективности.