Сочинение на тему коррозия металлов

11 вариантов

1. Реферат
   на тему «Коррозия металлов и сплавов»
   с
   дисциплины «технология материалов»
   Составили:
   студенты 2 курса группа 1315
   Ермолин
   И.А., Балан К.Е., Навожко В.И.
   Корро?зия —
   это самопроизвольное разрушение металловв
   результате химического или физико-химического
   взаимодействия с окружающей средой. В
   общем случае это разрушение любого
   материала, будь
   тометаллиликерамика,деревоилиполимер.
   Причиной коррозии служит термодинамическая
   неустойчивостьконструкционных
   материаловк воздействию веществ,
   находящихся в контактирующей с ними
   среде. Пример — кислородная коррозия
   железа в воде:
   Гидроксид
   железа Fe(OН)3 и
   является тем, что называют ржавчиной.
   В
   повседневной жизни для сплавовжелеза
   (сталей)
   чаще используюттермин«ржавление».
   Менее известны случаи коррозииполимеров.
   Применительно к ним существует понятие
   «старение», аналогичное термину
   «коррозия» для металлов. Например,
   старениерезиныиз-за
   взаимодействия скислородомвоздухаили
   разрушение некоторыхпластиковпод
   воздействиематмосферныхосадков,
   а также биологическая коррозия. Скорость
   коррозии, как и всякой химической
   реакции, очень сильно зависит от
   температуры. Повышение температуры на
   100 градусов может увеличить скорость
   коррозии на несколько порядков.
   Коррозионные
   процессы отличаются широким распространением
   и разнообразием условий и сред, в которых
   они протекают. Поэтому пока нет единой
   и всеобъемлющей классификации
   встречающихся случаев коррозии[1].
   Коррозия металлов[
   Ржавчина,
   самый распространенный вид коррозии.
   Коррозия
   металла.
   Коррозия
   металлов — разрушение металлов
   вследствие химического или электрохимического
   взаимодействия их с коррозионной
   средой.[2] Для
   процесса коррозии следует применять
   термин «коррозионный процесс», а для
   результата процесса — «коррозионное
   разрушение». Образование гальванических
   пар с пользой применяют для создания
   батарей и аккумуляторов. С другой
   стороны, образование такой пары приводит
   к неблагоприятному процессу, жертвой
   которого становится целый ряд металлов, —
   коррозии. Под коррозией понимают
   происходящее на поверхности
   электрохимическое или химическое
   разрушение металлического материала.
   Наиболее часто при коррозии металл
   окисляется с образованием ионов металла,
   которые при дальнейших превращениях
   дают различные продукты коррозии.
   Коррозия может быть вызвана как
   химическим, так и электрохимическим
   процессом. Соответственно, различают
   химическую и электрохимическую коррозию
   металлов.

   Типы коррозии

   Различают
   4 основных вида коррозии, например:
   электрохимическая коррозия, водородная,
   кислородная коррозия и химическая.

   Электрохимическая коррозии

   Разрушение
   металла под воздействием возникающих
   в коррозионной среде гальванических
   элементов называют электрохимической
   коррозией. Не следует путать с
   электрохимической коррозией коррозию
   однородного материала, например,
   ржавление железа или т. п. При
   электрохимической коррозии (наиболее
   частая форма коррозии) всегда требуется
   наличие электролита (Конденсат, дождевая
   вода и т. д.), с которым соприкасаются
   электроды — либо различные элементы
   структуры материала, либо два различных
   соприкасающихся материала с различающимися
   окислительно-восстановительными
   потенциалами. Если в воде растворены
   ионы солей, кислот, или т. п.,
   электропроводность её повышается, и
   скорость процесса увеличивается.
   Коррозионный
   элемент
   При
   соприкосновении двух металлов с
   различными окислительно-восстановительными
   потенциалами и погружении их в раствор
   электролита, например, дождевой воды с
   растворенным углекислым газом CO2,
   образуется гальванический элемент, так
   называемый коррозионный элемент. Он
   представляет собой не что иное, как
   замкнутую гальваническую ячейку. В ней
   происходит медленное растворение
   металлического материала с более низким
   окислительно-восстановительным
   потенциалом; второй электрод в паре,
   как правило, не корродирует. Этот вид
   коррозии особо присущ металлам с высокими
   отрицательными потенциалами. Так, совсем
   небольшого количества примеси на
   поверхности металла с большим
   редокспотенциалом уже достаточно для
   возникновения коррозионного элемента.
   Особо подвержены риску места соприкосновения
   металлов с различными потенциалами,
   например, сварочные швы или заклёпки.
   Если
   растворяющийся электрод коррозионно-стоек,
   процесс коррозии замедляется. На этом
   основана, например, защита железных
   изделий от коррозии путём оцинковки —
   цинк имеет более отрицательный потенциал,
   чем железо, поэтому в такой паре железо
   восстанавливается, а цинк должен
   корродировать. Однако в связи с
   образованием на поверхности цинка
   оксидной плёнки процесс коррозии сильно
   замедляется.
   Примером
   крупномасштабной электрохимической
   коррозии может служить происшествие,
   случившееся в декабре 1967 года с
   норвежским рудовозом «Анатина»[3](англ. Anatina),
   следовавшим из Кипра в Осаку.
   Налетевший в Тихом
   океане тайфун привёл
   к попаданию в трюмы солёной воды и
   образованию большойгальванической
   пары: медного концентрата
   со стальным корпусом
   судна, который вскоре размягчился, и
   судно подало сигнал бедствия. Экипаж
   был спасён подоспевшим немецким судном,
   а сама «Анатина» еле-еле добралась до
   порта[4][5].
   Водородная
   и кислородная коррозия
   Если
   происходит восстановление ионов H3O+ или
   молекул воды H2O,
   говорят о водородной коррозии или
   коррозии с водородной деполяризацией.
   Восстановление ионов происходит по
   следующей схеме:
   2H3O+ +
   2e? >
   2H2O
   + H2
   или
   2H2O
   + 2e? >
   2OH? +
   H2
   Если
   водород не выделяется, что часто
   происходит в нейтральной или сильно
   щелочной среде, происходит восстановление
   кислорода и здесь говорят о кислородной
   коррозии или коррозии с кислородной
   деполяризацией:
   O2 +
   2H2O
   + 4e? >
   4OH?
   Коррозионный
   элемент может образовываться не только
   при соприкосновении двух различных
   металлов. Коррозионный элемент образуется
   и в случае одного металла, если, например,
   структура поверхности неоднородна.

2. Под воздействием атмосферных или иных условий эксплуатации металлические поверхности покрываются рыжей, рыхлой пленкой, которая называется ржавчиной или коррозией. Учеными установлено, что на производстве 10% всех металлических изделий становится непригодными.
   Происходит процесс разрушения конструкции, качество ухудшается, и они приходят в негодность.
   Коррозийный процесс зависит от таких факторов как:
   вида среды;
   условий и механизма протекания;
   температуры;
   других.
   Коррозийный процесс различают:
   по характеру разрушения;
   по условиям протекания.
   Химическая и электрохимическая коррозии
   Химическая коррозия возникает в результате взаимодействия кислорода с металлом и встречается часто. В этом процессе могут участвовать вода, соль, кислота, щелочь, растворы солей. Они образуют окись железа, что приводит к появлению ржавчины. Различают два вида химической коррозии:
   газовая;
   жидкостная.
   Электрохимическая коррозия
   В среде электролитов атом выпадает из кристаллической решетки и происходит анодная и катодная реакция. Ионы металла (электроны) проникают в раствор и далее соединяются с окислителем. Этот процесс называется деполяризацией.
   Электрохимическая коррозия существуют в двух разновидностях:
   в электролитах;
   атмосферная коррозия.
   Металлические поверхности, контактируя с воздухом, в некоторых местах поверхности могут быть анодом, другие катодом. Такую коррозию называют:
   аэрационная;
   морская;
   биологическая;
   другие.
   Методы защиты от коррозии
   Ущерб от коррозии ежегодно исчисляется миллиардными убытками. И способы защиты покрытий являются основой для защиты металлических конструкций от коррозии.
   Защитные покрытия подразделяются:
   анодное или катодное;
   лаком, битумом, красками;
   химическими составами;
   протекторная защита.
   Самой популярной в настоящее время является лакокрасочная защита металлических конструкций. Стоит недорого, защищает поверхность в течение 7- 8 лет, а другие средства защиты металлических конструкций от коррозии являются более затратными.

3. Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией. Коррозия металлов вызывается окислительно-восстановительными реакциями, в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.
   Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:
   Коррозия – это с химической точки зрения процесс окислительно-восстановительный.
   Коррозия – это самопроизвольный процесс, возникающий по причине неустойчивости термодинамической системы металл – компоненты окружающей среды.
   Коррозия – это процесс, который развивается в основном на поверхности металла. Однако, не исключено, что коррозия может проникнуть и вглубь металла.

   Виды коррозии металлов

   Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов:
   Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно
   Неравномерная
   Избирательная
   Местная пятнами – корродируют отдельные участки поверхности
   Язвенная (или питтинг)
   Точечная
   Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла
   Растрескивающая
   Подповерхностная
   Основные виды коррозии
   С точки зрения механизма коррозионного процесса можно выделить  два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

   Химическая коррозия металлов

   Химическая коррозия металлов  — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь. Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить  электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты.
   Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.
   Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла. Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены. Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).
   Жидкостная коррозия металлов– может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.
   При химической коррозии скорость разрушения металла пропорциональна скорости химической реакции и той скорости с которой окислитель проникает сквозь пленку оксида металла, покрывающую его поверхность. Оксидные пленки металлов могут проявлять или не проявлять защитные свойства, что определяется сплошностью.
   Сплошность такой пленки оценивают величине фактора Пиллинга—Бэдвордса: (? = Vок/VМе) по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла
   ? = Vок/VМе = Мок·?Ме/(n·AMe·?ок),
   где Vок — объем образовавшегося оксида
   VМе — объем металла, израсходованный на образование оксида
   Мок – молярная масса образовавшегося оксида
   ?Ме – плотность металла
   n – число атомов металла
   AMe — атомная масса металла
   ?ок — плотность образовавшегося оксида
   Оксидные пленки, у которых ? < 1, не являются сплошными и сквозь них  кислород легко проникает к поверхности металла. Такие пленки не защищают металл от коррозии. Они образуются при окислении кислородом щелочных и щелочно-земельных металлов (исключая бериллий).
   Оксидные пленки, у которых  1 < ? < 2,5 являются сплошными и способны защитить металл от коррозии.
   При значениях ? > 2,5 условие сплошности уже не соблюдается, вследствие чего такие пленки не защищают металл от разрушения.
   Ниже представлены значения ? для некоторых оксидов металлов
   металлоксид?металлоксид?KK2O0,45ZnZnO1,55NaNa2O0,55AgAg2O1,58LiLi2O0,59ZrZrO21.60CaCaO0,63NiNiO1,65SrSrO0,66BeBeO1,67BaBaO0,73CuCu2O1,67MgMgO0,79CuCuO1,74PbPbO1,15TiTi2O31,76CdCdO1,21CrCr2O32,07AlAl2­O21,28FeFe2O32,14SnSnO21,33WWO33,35NiNiO1,52

   Электрохимическая коррозия металлов

   Электрохимическая коррозия металлов – это процесс  разрушения металлов в среде различных электролитов, который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока.
   При таком типе коррозии атом удаляется из кристаллической решетки  результате двух сопряженных процессов:
   Анодного – металл в виде ионов переходит в раствор.
   Катодного – образовавшиеся при анодном процессе электроны, связываются деполяризатором (вещество — окислитель).
   Сам процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией, а вещества способствующие отводу – деполяризаторами.
   Наибольшее распространение имеет коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией.
   Водородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в кислой среде
   2H++2e— = H2 разряд водородных ионов
   2H3O++2e— = H2 + 2H2O
   Кислородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в нейтральной среде
   O2 + 4H++4e— = H2O восстановление растворенного кислорода
   O2 + 2H2O + 4e— = 4OH—
   Все металлы, по их отношению к электрохимической коррозии, можно разбить на 4 группы, которые определяются величинами их стандартных электродных потенциалов:
   Активные металлы (высокая термодинамическая  нестабильность) – это все металлы, находящиеся в интервале щелочные металлы — кадмий (Е0 = -0,4 В). Их коррозия возможна даже в нейтральных водных средах, в которых отсутствуют кислород  или другие окислители.
   Металлы средней активности (термодинамическая нестабильность)  – располагаются между кадмием и водородом (Е0 = 0,0 В). В нейтральных средах, в отсутствии кислорода, не корродируют, но подвергаются коррозии в кислых средах.
   Малоактивные металлы (промежуточная термодинамическая  стабильность) – находятся между водородом  и родием (Е0 = +0,8 В). Они устойчивы к коррозии в нейтральных и кислых средах, в которых отсутствует кислород  или другие окислители.
   Благородные металлы (высокая термодинамическая стабильность) – золото, платина, иридий, палладий. Могут подвергаться коррозии лишь в кислых средах при наличии в них сильных окислителей.
   Электрохимическая коррозия может протекать в различных средах. В зависимости от характера среды выделяют следующие виды электрохимической коррозии:
   Коррозия в растворах электролитов — в растворах кислот, оснований, солей, в природной воде.
   Атмосферная коррозия – в атмосферных условиях и в среде любого влажного газа. Это самый распространенный вид коррозии.
   Например, при взаимодействии железа с компонентами окружающей среды, некоторые его участки служат анодом, где происходит окисление железа, а другие – катодом, где происходит восстановление кислорода:
   А: Fe – 2e— = Fe2+
   K: O2 + 4H+ + 4e— = 2H2O
   Катодом является та поверхность, где больше приток кислорода.
   Почвенная коррозия – в зависимости от состава почв, а также ее аэрации, коррозия может протекать более или менее интенсивно. Кислые почвы наиболее агрессивны, а песчаные – наименее.
   Аэрационная коррозия — возникает при неравномерном доступе воздуха к различным частям материала.
   Морская коррозия – протекает в морской воде, в связи с наличием в ней растворенных солей, газов и органических веществ.
   Биокоррозия – возникает в результате жизнедеятельности бактерий и других организмов, вырабатывающих такие газы как CO2, H2S и др., способствующие коррозии металла.
   Электрокоррозия – происходит под действием блуждающих токов на подземных сооружениях, в результате работ электрических железных дорог, трамвайных линий и других агрегатов.

   Методы защиты от коррозии металла

   Основной способ защиты от коррозии металла – это создание защитных покрытий – металлических, неметаллических или химических.
   Металлические покрытия.
   Металлическое покрытие наносится на металл, который нужно защитить от коррозии, слоем другого металла, устойчивого к коррозии в тех же условиях. Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более отрицательным потенциалом (более активный) , чем защищаемый, то оно называется анодным покрытием. Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более положительным  потенциалом (менее активный), чем защищаемый, то оно называется катодным покрытием.
   Например, при нанесении слоя цинка на железо, при нарушении целостности покрытия, цинк выступает в качестве анода и будет разрушаться, а железо защищено до тех пор, пока не израсходуется весь цинк. Цинковое покрытие является в данном случае анодным.
   Катодным покрытием для защиты железа, может, например, быть медь или никель. При нарушении целостности такого покрытия, разрушается защищаемый металл.
   Неметаллические покрытия.
   Такие покрытия могут быть неорганические (цементный раствор, стекловидная масса) и органические (высокомолекулярные соединения, лаки, краски, битум).
   Химические покрытия.
   В этом случае защищаемый металл подвергают химической обработке с целью образования на поверхности пленки его соединения, устойчивой к коррозии. Сюда относятся:
   оксидирование – получение устойчивых оксидных пленок (Al2O3, ZnO и др.);
   фосфатирование – получение защитной пленки фосфатов (Fe3(PO4)2, Mn3(PO4)2);
   азотирование – поверхность металла (стали) насыщают азотом;
   воронение стали – поверхность металла взаимодействует с органическими веществами;
   цементация – получение на поверхности металла его соединения с углеродом.
   Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. В этом случае в металл вводят такие соединения, которые увеличивают его коррозионную стойкость.
   Изменение состава коррозионной среды (введение ингибиторов коррозии или удаление примесей из окружающей среды) тоже является средством защиты металла от коррозии.
   Электрохимическая защита основывается на присоединении защищаемого сооружения катоду внешнего источника постоянного тока, в результате чего оно становится катодом. Анодом служит металлический лом, который разрушаясь, защищает сооружение от коррозии.
   Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.
   К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором. Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора.
   Категории Коррозия металлов, ОБЩАЯ ХИМИЯ

4. Химическая коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла в среде окислительного газа (например, кислорода) при повышенной температуре. Скорость химической коррозии зависит от многих факторов, в первую очередь она определяется характером продуктов коррозии. При окислении на поверхности металла образуется твердая пленка оксидов. Скорость окисления определяется состоянием и защитными свойствами поверхностной плёнки. Это зависит от отношения объёмов оксидной плёнки Vок и прокорродированного металла Vм, из которого она образовалась. Установлено, что для пористых плёнок, не предохраняющих металл от доступа агрессивных примесей воздуха . А для плёнок, обладающими защитными свойствами, .
   Скорость химической коррозии возрастает с увеличением температуры из-за повышения коэффициента диффузии и изменения защитных свойств плёнки. Резкие изменения температуры часто вызывают быстрое разрушение защитной плёнки. Это связано с различными коэффициентами термического расширения металла и плёнки.
   По условиям протекания коррозионного процесса различают газовую коррозию (протекающую в газах, парах при высокой температуре в отсутствие воды), и коррозию в жидкостях – неэлектролитах (нефть, фенол, бензин, бензол).
   Электрохимическая коррозия
   При электрохимической коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем состоит из двух сопряженных реакций: анодного растворения металла и катодного восстановления окислителя. Эта коррозия может протекать в электролитах, атмосфере любого влажного газа, а также в почве.
   Основным отличием электрохимической коррозии от химической является наличие влаги на поверхности металла, что приводит к контакту двух различных металлов через электролит. При этом возникают короткозамкнутые гальванопары, в результате чего появляется электрический ток. В этом случае процесс коррозии обусловлен работой гальванопары, то есть электрохимической реакцией. По этой причине электрохимическая коррозия более агрессивна по отношению к металлам, чем химическая.
   Механизм электрохимической коррозии состоит в том, что происходит анодное окисление металла: M – ne = Mn+ и катодное восстановление окислителя (Ох) Ох+ne=Red.
   Окислителями при коррозии служат молекулы кислорода, хлора, ионы Н+, Fe3+, NO3– и др. Наиболее часто при коррозии наблюдается ионизация (восстановление) кислорода в нейтральной (щелочной) среде О2+2Н2О+4е=4ОН–, в кислой среде – восстановление водорода 2Н++2е=Н2.
   Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода или коррозией с кислородной деполяризацией. Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода или коррозией с водородной деполяризацией.
   Кроме первичных реакций, в растворе протекают вторичные реакции:
   Мх++хОН-=М(ОН)х
   В результате взаимодействия металла с кислородом, как и при химической коррозии, образуется оксид металла: М(ОН)2=МО+Н2О.
   Кроме анодных и катодных реакций при электрохимической коррозии происходит движение электронов в металле и ионов в электролите. Электролитами могут быть растворы солей, кислот и оснований, морская и атмосферная вода (содержащая кислород, углекислый, сернистый и др. газы). Основным отличием электрохимической коррозии от процессов в гальваническом элементе является отсутствие внешней цепи.
   Равновесные потенциалы водородного и кислородного электродов в зависимости от рН среды находят на основании уравнения Нернста:
   ?2Н+/Н2=-0,059рН;
   ?О2/ОН=1,23-0,059рН.
   Коррозия металлов в различных средах
   Контактная коррозия
   Контактная биметаллическая коррозия является разновидностью электрохимической коррозии, вызванной контактом металлов, имеющих разные электродные потенциалы в электролите. При этом коррозия металла с более отрицательным потенциалом обычно усиливается, а разрушение металла с положительным потенциалом замедляется или полностью прекращается. При конструировании учитывают возможность контактов различных металлов.
   Атмосферная коррозия
   На скорость атмосферной коррозии влияет влажность и газовый состав атмосферы. Влажность ,температура и степень загрязнения атмосферы влияют на качество и состав образующихся на поверхности металла плёнок. Наиболее агрессивны среды, сильно загрязненные промышленными газами (СО2, SO2, NO2, NH3, HCl), частицами солей и угольной пылью. В промышленных районах атмосферную коррозию могут интенсифицировать так называемые «кислотные дожди», основными агрессивными компонентами которых являются серные и азотные кислоты. Кислотные дожди (рН<4) легко вызывают коррозию сплавов алюминия, железа и цинка.
   В зависимости от влажности атмосферы различают несколько видов атмосферной коррозии: мокрую, влажную и сухую. Мокрая атмосферная коррозия при относительной влажности до 100% наблюдается при наличии адсорбционной капиллярной или химической плёнки влаги на поверхности металла. Её толщина составляет от 0,1 мм до 1 мм. Понижение температуры интенсифицирует процесс конденсации и приводит к появлению капель влаги на поверхности металла.
   Влажная коррозия возникает при влажности в атмосфере ниже 100%. Толщина плёнки влаги от 100 А0 до 0,1 мм. При влажности воздуха менее 60% наблюдается сухая атмосферная коррозия (коррозия под действием кислорода воздуха). Процесс разрушения металла подчиняется законам, характерным для газовой коррозии.
   Подземная коррозия
   Коррозионные разрушения металлических конструкций в почвах и грунтах вызываются подземной коррозией. Ей подвержены трубопроводы (водные, газовые, нефтяные), опоры электроконтактной сети и др. Скорость коррозии зависит от пористости и состава почвы, величины рН, наличия микроорганизмов. Подземная коррозия протекает по механизму электрохимической коррозии. Почвенная влага играет роль электролита и процесс коррозии протекает следующими образом:
   Анодная реакция Fe-2e=Fe2+
   Катодная реакция О2+2Н2О+4е=4ОН–
   Реакции в почве Fe2++2OH-=Fe(OH)2, 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3+(n-3)H2O=Fe2O3nH2O.
   Поверхность металла в местах ограниченного доступа кислорода выполняет роль катода.
   Грунтовая коррозия металлических конструкций чаще всего происходит в условиях, характерных для нейтральных сред, с участием кислорода в качестве деполяризатора. В кислых почвах может происходить коррозия с водородной деполяризацией.
   Исследование коррозионной активности грунтов позволили сделать вывод о том, что наиболее коррозионно-активными являются болотистые почвы, торфяники, ил. Песок и известняк практически не коррозионно-активны. Существенное влияние на скорость коррозии металлов оказывает рН почвы. В почвах с рН меньше 6,5 коррозионная активность по отношению к стали повышается. Наибольшей коррозионной активностью обладают почвы с рН<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. Коррозия металлических подземных конструкций зависит от содержания в почве и грунте различных солей. Так, с увеличением содержания хлоридов, сульфатов скорость коррозии возрастает. Повышение температуры также способствует повышению скорости грунтовой коррозии металлов.
   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, линии электропередач.
   Поскольку рельсы не достаточно изолированы от земли, а почва является проводником, то часть тока уходит в землю, встречая на своём пути подземные металлические сооружения. Так как 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 детали. При этом, чем меньше переходное сопротивление рельс-земля, тем большая часть тока возвращается к тяговой подстанции через землю и тем интенсивнее анодная зона на рельсе. Этот вид коррозии очень опасен, так как блуждающие токи нередко распространяются на несколько десятков километров и вызывают сильные повреждения металлических конструкций.
   Виды коррозионных разрушений
   По виду коррозионного разрушения коррозия делится на следующие виды.
   1. Сплошная, или общая коррозия. Она может быть равномерной, если фронт коррозионного разрушения распределяется параллельно плоскости металла, и неравномерной, когда скорость коррозии на различных участках неодинакова.
   2. Избирательная коррозия. Она характерна для сплавов и твердых растворов.
   3. Локальная коррозия. Она связана с образованием и локализацией пораженных коррозией мест в виде «раковин» разной величины.
   4. Питтинг - коррозия. Разрушение металла начинается в глубине, с образованием пор; часто приводит к образованию сквозных отверстий.
   5. Межкристаллитная коррозия. Разрушение идет по границам металлических кристаллов.
   6. Внутрикристаллическая коррозия. Наблюдается при коррозионном растрескивании под действием внешних механических нагрузок или внутренних напряжений.
   Тема: Защита металлов от коррозии
   Все методы защиты металлов от коррозии условно делятся на следующие группы: легирование металлов, защитные покрытия, электрохимическая защита, изменение свойств коррозионной среды, рациональное конструирование изделий.
   Легирование металлов
   Это эффективный метод повышения коррозионной стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивацию металла. В качестве таких компонентов применяют хром, никель, вольфрам и другие металлы. Широкое применение нашло легирование для защиты от газовой коррозии. Введение некоторых добавок в стали (титана, меди, хрома и никеля) приводит к тому, что при коррозии образуется плотная плёнка продуктов реакции, предохраняющая сплав от дальнейшей коррозии. При этом обеспечивается жаростойкость и жаропрочность сплавов.
   Жаростойкость обычно обеспечивается легированием металлов и сплавов (например, стали хромом, алюминием и кремнием). Эти элементы при высоких температурах окисляются энергичнее, чем железо, и образуют плотные защитные плёнки оксидов, например, SiO2, Al2O3, Cr2O3. Хром и кремний также улучшают жаропрочность сталей. Легирование также используется с целью снижения скорости электрохимической коррозии, особенно коррозии с выделением водорода. К коррозионностойким сплавам относятся нержавеющие стали, в которых легирующими компонентами служат хром, никель и другие металлы.
   Защитные покрытия
   Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий для предохранения их от коррозии, называются защитными покрытиями. Применяемые в технике покрытия подразделяются на металлические и неметаллические.
   Металлические покрытия. Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, олово, хром, серебро), так и их сплавы (бронза, латунь и др.). По характеру поведения металлических покрытий при коррозии их можно разделить на анодные и катодные.
   К катодным покрытиям относятся покрытия, потенциал которых в данной среде имеют большее значение, чем потенциал основного (покрываемого) металла. В качестве примеров катодных покрытий для стали можно привести медь, никель, кадмий, олово, серебро. При повреждении покрытия возникает коррозионный элемент, в котором основной материал (сталь) служит анодом и растворяется, а материал покрытия – катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород. Следовательно, катодные покрытия могут защищать металл от коррозии лишь при отсутствии пор и повреждений покрытия.
   Анодные покрытия имеют меньший потенциал, чем потенциал основного металла. Примером анодного покрытия может служить цинк на стали. В этом случае основной металл будет катодом коррозионного элемента, поэтому он не корродирует.
   Для получения металлических защитных покрытий применяются различные способы: электрохимический (гальванические покрытия), погружение в расплавленный металл, термодиффузионный и химический.
   Неметаллические защитные покрытия. Они могут быть как неорганическими, так и органическими. Защитное действие этих покрытий сводится в основном к изоляции металла от окружающей среды. В качестве неорганических покрытий применяют неорганические эмали, оксиды металлов, соединения хрома, фосфора и др. К органическим относятся лакокрасочные покрытия, покрытия смолами, полимерными плёнками, резиной.
   Электрохимическая защита
   Электрохимическую защиту используют для предотвращения разрушения подземных трубопроводов, кабелей, корпусов судов, резервуаров, подводных лодок и т.д.
   Электрохимическая защита основана на замедлении катодных и анодных реакций микрогальванических элементов. Она осуществляется присоединением к конструкции источника постоянного тока или дополнительного электрода.
   Электрохимическую защиту подразделяют на катодную и анодную.
   Катодная защита – наиболее распространенный вид электрохимической защиты. Её используют для борьбы с коррозией таких металлов и сплавов, как сталь, медь, латунь, алюминий в условиях не очень агрессивных сред. Она эффективна для предотвращения коррозионного растрескивания, обесцинкования латуней, питтинга сталей в почвах и морской воде. Наибольшее применение катодная защита получила для борьбы с коррозией подземных сооружений – трубопроводов, газопроводов, кабельных установок.
   Катодную поляризацию можно осуществить путём присоединения защищаемой конструкции к отрицательному полюсу (катоду) внешнего источника тока или к металлу, имеющему меньший электродный потенциал. Положительный полюс подсоединяется к вспомогательному электроду, аноду. В процессе защиты анод активно разрушается и подлежит периодическому обновлению. В качестве материла анода применяют лом чугуна, стали, графита и т.п.
   Защитный эффект можно оценить по формулам:
   , .
   Здесь z – защитный эффект, к1 – показатель скорости коррозии металла без катодной защиты, к2 – при катодной защите, ?m1 – уменьшение массы металла без катодной защиты, ?m2 – при катодной защите, ik – катодная плотность тока.
   Протекторная защита. К защищаемой конструкции присоединяют более электроотрицательный металл – протектор, который, растворяясь в окружающей среде, посылает электроны и катодно поляризует конструкцию. После полного растворения протектора или потери контакта его с защищаемой конструкцией протектор необходимо возобновлять. В качестве протектора чаще всего используют сплавы магния и цинка. Алюминий применяется реже, так как он быстро покрывается очень плотной оксидной плёнкой, которая пассивирует его и ограничивает токоотдачу. Протектор работает эффективно, если его переходное сопротивление (между ним и окружающей средой) невелико. В процессе работы протектор может покрываться слоем продуктов коррозии, которые изолируют его от окружающей среды и резко увеличивают переходное сопротивление. Для борьбы с этим протектор помещают в наполнитель (смесь солей), облегчающую растворение продуктов коррозии. Действие протектора ограничивается определенным расстоянием (радиусом действия). В настоящее время протекторную защиту применяют для борьбы с коррозией металлических конструкций в морской и речной воде, грунте и других нейтральных средах. Использование протекторной защиты в кислых средах ограничивается высокой скоростью саморастворения протектора.
   Анодная защита. Скорость электрохимической коррозии металла может быть уменьшена и при его анодной поляризации, если она смещает потенциал защищаемого металла в пассивную область.
   Метод анодной защиты имеет относительно ограниченное применение, так как пассивация эффективна в основном в окислительных средах при отсутствии активных ионов (например, ионов хлора для железа). Кроме того, анодная защита потенциально опасна: в случае прерывания подачи тока возможно активирование металла и его интенсивное анодное растворение. поэтому анодная защита требует тщательной системы контроля. Защитная плотность тока достаточно низкое и потребление электроэнергии невелико. Другое достоинство анодной защиты – высокая рассеивающая способность, то есть возможность защиты на более удаленном от катода расстоянии и в электрически экранированных участках.
   Метод анодной защиты используют для металлов и сплавов, легко пассивирующихся при анодной поляризации; в химической промышленности – для снижения скорости коррозии низкоуглеродистой стали в серной кислоте и в растворах, содержащих аммиак и нитрат аммония.
   Защита от коррозии блуждающими токами
   Борьба с коррозией блуждающими токами заключается в их уменьшении. Это достигается:
   1) Поддержанием в хорошем состоянии контактов между рельсами;
   2) Увеличением сопротивления между рельсом и землей (использование шпал, применение щебёночного балласта);
   3) Электродренажной защитой. Она обеспечивается путём отвода блуждающих токов от металлического сооружения в сторону их источника. Для этого подземное металлическое сооружение через дренажное устройство соединяется с отрицательной шиной или отсасывающей линией;
   4) Применением токоотводов. С этой целью анодные зоны (например, на трубопроводе) с помощью медного проводника соединяют с чугунным ломом (анодом). В результате блуждающие токи вызывают коррозию только этого лома – анода.
   Ингибиторы коррозии
   Уменьшить коррозию металлической аппаратуры, например, в теплообменных трубках охлаждения дизелей на тепловозах, можно введением в агрессивную среду соединений, значительно снижающих коррозионный процесс. Такой способ снижения скорости коррозии называется ингибированием, а вводимые в среду вещества ингибиторами ил замедлителями коррозии.
   Итак, ингибиторы – это такие вещества, введение небольших количеств которых в коррозионную среду, упаковочные средства и во временные защитные покрытия снижает скорость коррозии и уменьшает ее вредные последствия. Защитное действие ингибиторов связано с изменением в состоянии поверхности защищаемого металла и в кинетике реакций, лежащих в основе коррозионного процесса.
   Скорость коррозии благодаря введению ингибитора может быть снижена в любое желаемое число раз, а степень защиты доведена почти до 100%. Эффективность ингибитора определяется как его природой, так и природой корродирующего металла, и зависит от температуры.
   Ингибиторы коррозии можно классифицировать по различным признакам.
   1. По составу их подразделяют на две группы: неорганические и органические. В последнее время широко применяют метало- и кремнийорганические ингибиторы.
   2. По областям применения ингибиторы бывают: кислотной коррозии, щелочной коррозии и коррозии в нейтральных средах.
   3. По условиям применения – существуют низкотемпературные и высокотемпературные ингибиторы.
   4. По особенностям механизма действия ингибиторов бывают адсорбционные и ингибиторы пассивирующего действия.
   Ингибиторы коррозии пассивирующего действия для нейтральных сред делятся на:
   ¨ Ингибиторы окислительного типа, которые проявляют своё действие и в отсутствие кислорода воздуха. Примеры: нитрит натрия NaNO2, нитрит аммония NH4NO2, хромат калия K2CrO4, дихромат калия K2Cr2O7, молибдат натрия Na2MoO4 и др.
   ¨ Ингибиторы, не обладающие окислительными свойствами, которые для проявления своего действия нуждаются в кислороде воздуха. Примеры: гидроксид аммония NH4NO3, гидроксид натрия NaOH, карбонат натрия Na2CO3, силикат, ортофосфат и тетраборат натрия Na2SiO3 , Na3PO4 и Na2B4O7.
   Ингибиторы пассивирующего действия в нейтральных средах окислительного типа при отсутствии хлоридов и сульфатов по отношению к низкоуглеродистым сталям обладают примерно в сто раз большей эффективностью, чем ингибиторы, не обладающие окислительными свойствами. Наименьшая защитная концентрация ингибиторов–окислителей составляет 10–3 ¸ 10–4 %, а ингибиторов, не обладающих окислительными свойствами – 0,1 ¸ 0,05%. Ингибиторы коррозии могут вводиться в жидкие среды любой кислотности и в твёрдые материалы: масла, топлива, различные органические жидкости, лакокрасочные, полимерные, фосфатные, оксидные и другие покрытия, а также в упаковочные материалы. Наиболее перспективным является внесение в упаковочные материалы летучих ингибиторов (бензоат аммония, бензоат триэтаноламина, уротропин в смеси с нитритом натрия, нитрит дициклогексиламмония), которые, испаряясь в атмосферу внутри упаковки и адсорбируясь на поверхности металла, переводят его в пассивное состояние.
   Замедление скорости коррозии связано прежде всего с исключением из коррозионного процесса части поверхности из-за её экранирования ингибитором. При выборе ингибиторов следует исходить не только из того, как они уменьшают скорость перехода металла в окружающую среду, но и из того, как они влияют на металлические свойства. Поверхностно-активные органические вещества (ПАОВ) с преобладающей катионной функцией более предпочтительны, чем с анионной функцией. Применение подобранных ингибиторов может не только предотвратить растворение металла, но и улучшить его механические свойства.
   Защитное действие пассивирующих ингибиторов основано на смещении потенциала металла в положительную сторону и переводе его в пассивное состояние. Такой эффект может быть достигнут различными путями, но во всех случаях причиной снижения скорости коррозии является образование поверхностного защитного слоя. Ингибиторы могут непосредственно участвовать в образовании этого слоя.
   Ингибиторы кислотной коррозии применяют при травлении изделий из черных и цветных металлов для удаления с их поверхности окалины и ржавчины, кислотной промывке теплосилового оборудования, при производстве кислот.
   Действие ингибиторов атмосферной коррозии так же, как и других типов ингибиторов, сводится прежде всего к изменению ими кинетики электрохимических реакций, лежащих в основе коррозии. Эффективность любых ингибиторов зависит от их концентрации в коррозионной среде, и при некоторых минимальных значениях падает до нуля. Объем окружающей нас воздушной атмосферы практически безграничен и содержание в ней защитной концентрации ингибитора представляется экономически бессмысленно. применение ингибиторов для защиты металлов от атмосферной коррозии возможно поэтому лишь в том случае, если удается ограничить пространство, в которое помещается защищаемый объект, и отделить его от остальной атмосферы. Для этого ингибиторы вводят в смазки, полимерные и другие покрытия; помещают металл в упаковочный материал с внесением ингибитора в свободное пространство между упаковочным материалом и металлическим изделием, или в сам упаковочный материал (например, бумагу).

5. Словосочетания «коррозия металла» заключает в себе намного больше, чем название популярной рок-группы. Коррозия безвозвратно разрушает металл, превращая его в труху: из всего, произведенного в мире железа, 10% полностью разрушится в этот же год. Ситуация с российским металлом выглядит примерно так — весь металл, выплавленный за год в каждой шестой доменной печи нашей страны, становится ржавойтрухой еще до конца года.
   Выражение «обходится в копеечку» в отношении коррозии металла более чем верно — ежегодный ущерб, приносимый коррозией, составляет не менее 4% годового дохода любой развитой страны, а в России сумма ущерба исчисляется десятизначной цифрой. Так что же вызывает коррозийные процессы металлов и как с ними бороться?
   Что такое коррозия металлов
   Разрушение металлов в результатеэлектрохимического (растворение во влагосодержащей воздушной или водной среде — электролите) или химического (образование соединений металлов с химическими агентами высокой агрессии) взаимодействия с внешней средой. Коррозийный процесс в металлах может развиться лишь в некоторых участках поверхности (местная коррозия), охватить всю поверхность (равномерная коррозия), или же разрушать металл по границамзерен (межкристаллитная коррозия).
   Металл под воздействием кислорода и воды становится рыхлым светло-коричневым порошком, больше известным как ржавчина (Fе2O3·H2О).
   Химическая коррозия
   Этот процесс происходит в средах, не являющихся проводниками электрического тока (сухие газы, органические жидкости — нефтепродукты, спирты и др.), причем интенсивность коррозии возрастает с повышением температуры —в результате на поверхности металлов образуется оксидная пленка.
   Химической коррозии подвержены абсолютно все металлы — и черные, и цветные. Активные цветные металлы (например — алюминий) под воздействием коррозии покрываются оксидной пленкой, препятствующей глубокому окислению и защищающей металл. А такой мало активный металл, как медь, под воздействием влаги воздуха приобретает зеленоватыйналет — патину. Причем оксидная пленка защищает металл от коррозии не во всех случаях — только если кристаллохимическая структура образовавшейся пленки сообразна строению металла, в противном случае — пленка ничем не поможет.
   Сплавы подвержены другому типу коррозии: некоторые элементы сплавов не окисляются, а восстанавливаются (например, в сочетании высокой температуры и давления в сталях происходитвосстановление водородом карбидов), при этом сплавы полностью утрачивают необходимые характеристики.
   Электрохимическая коррозия
   Процесс электрохимической коррозии не нуждается в обязательном погружении металла в электролит — достаточно тонкой электролитической пленки на его поверхности (часто электролитические растворы пропитывают среду, окружающую металл (бетон, почву и т.д.)). Наиболеераспространенной причиной электрохимической коррозии является повсеместное применение бытовой и технической солей (хлориды натрия и калия) для устранения льда и снега на дорогах в зимний период — особенно страдают автомашины и подземные коммуникации (по статистике, ежегодные потери в США от использования солей в зимний период составляют 2,5 млрд. долларов).
   Происходит следующее: металлы (сплавы) утрачиваютчасть атомов (они переходят в электролитический раствор в виде ионов), электроны, замещающие утраченные атомы, заряжают металл отрицательным зарядом, в то время как электролит имеет положительный заряд. Образуется гальваническая пара: металл разрушается, постепенно все его частицы становятся частью раствора. Электрохимическую коррозию могут вызывать блуждающие токи, возникающие при утечке из электрическойцепи части тока в водные растворы или в почву и оттуда — в конструкции из металла. В тех местах, где блуждающие токи выходят из металлоконструкций обратно в воду или в почву, происходит разрушение металлов. Особенно часто блуждающие токи возникают в местах движения наземного электротранспорта (например, трамваев и ж/д локомотивов на электрической тяге). Всего за год…

6. Министерство
   образования Российской Федерации
   Тихоокеанский
   Государственный Экономический Университет
   РЕФЕРАТ
   Дисциплина :Химия
   Тема: Коррозия металлов
   Выполнил:
   Студентка 69группы
   Кривицкая Евгения
   Находка
   2010г.
   
   
   Коррозия
   неметаллических материалов
   По мере ужесточения
   условий эксплуатации (повышение температуры, механических напряжений,
   агрессивности среды и др.) и неметаллические материалы подвержены действию
   среды. В связи с чем термин «коррозия» стал применяться и по отношению к этим
   материалам, например «коррозия бетонов и железобетонов», «коррозия пластмасс и
   резин». При этом имеется в виду их разрушение и потеря эксплуатационных свойств
   в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей
   средой. Но следует учитывать, что механизмы и кинетика процессов для неметаллов
   и металлов будут разными.
    
   Коррозия металлов
   Образование
   гальванических пар с пользой применяют для создания батарей и аккумуляторов. С
   другой стороны, образование такой пары приводит к неблагоприятному процессу,
   жертвой которого становится целый ряд металлов, — коррозии. Под коррозией
   понимают происходящее на поверхности электрохимическое или химическое разрушение
   металлического материала. Наиболее часто при коррозии металл окисляется с
   образованием ионов металла, которые при дальнейших превращениях дают различные
   продукты коррозии. Коррозия может быть вызвана как химическим, так и
   электрохимическим процессом. Соответственно, различают химическую и
   электрохимическую коррозию металлов.
    
   Химическая коррозия
   Химическая коррозия —
   взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой, не
   сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В
   этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного
   компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование
   окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре
   с кислородом:
   4Fe + 3O2 >
   2Fe2O3
   При электрохимической
   коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента
   коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от
   электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).
    
   Электрохимическая
   коррозия
   Разрушение металла под
   воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют
   электрохимической коррозией. Не следует путать с электрохимической коррозией
   коррозию однородного материала, например, ржавление железа или т.п. При
   электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется
   наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются
   электроды – либо различные элементы структуры материала, либо два различных
   соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными
   потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т.п.,
   электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается.
   Коррозионный элемент
   При соприкосновении
   двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и
   погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным
   углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так
   называемый коррозионный элемент. Он представляет собой не что иное, как
   замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение
   металлического материала с более низким окислительно-восстановительным
   потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует. Этот вид
   коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами. Так,
   совсем небольшого количества примеси на поверхности металла с большим
   редокспотенциалом уже достаточно для возникновения коррозионного элемента.
   Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными
   потенциалами, например, сварочные швы или заклёпки.
   Если растворяющийся
   электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана,
   например, защита железных изделий от коррозии путём лужения или оцинковки –
   олово или цинк имеют более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой
   паре железо восстанавливается, а олово или цинк должны корродировать. Однако в
   связи с образованием на поверхности олова или цинка окисной плёнки процесс
   коррозии сильно замедляется.
    
   Водородная и
   кислородная коррозия
   Если происходит
   восстановление ионов H3O+ или молекул воды H2O,
   говорят о водородной коррозии или коррозии с водородной деполяризацией.
   Восстановление ионов происходит по следующей схеме:
   2H3O+
   + 2e? > 2H2O + H2
   или
   2H2O + 2e?
   > 2OH? + H2
   Если водород не
   выделяется, что часто происходит в нейтральной или сильно щелочной среде,
   происходит восстановление кислорода и здесь говорят о кислородной коррозии или
   коррозии с кислородной деполяризацией:
   O2 + 2H2O
   + 4e? > 4OH?
   Коррозионный элемент
   может образовываться не только при соприкосновении двух различных металлов.
   Коррозионный элемент образуется и в случае одного металла, если, например,
   структура поверхности неоднородна.
    
   Борьба с коррозией
   Коррозия приводит
   ежегодно к миллиардным убыткам, и разрешение этой проблемы является важной задачей.
   Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как
   такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему
   ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные
   убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым
   относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования,
   затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют
   косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших
   деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.
   Идеальная защита от
   коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на
   20 % качеством используемых лакокрасочных материалов и способом их нанесения. [2].
   Наиболее производительным и эффективным методом подготовки поверхности перед
   дальнейшей защитой субстрата является абразивоструйная очистка[3].
   Обычно выделяют три
   направления методов защиты от коррозии:
   1.
   Конструкционный
   2.
   Активный
   3.
   Пассивный
   Для предотвращения
   коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали,
   кортеновские стали, цветные металлы.
   В качестве защиты от
   коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое
   препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).
   Кислородная коррозия
   оцинкованного железа
   Кислородная коррозия
   железа, покрытого оловом
   Красочное покрытие,
   полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ
   кислорода и влаги. Часто также применяется покрытие, например, стали другими
   металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое покрытие защищает
   сталь даже когда покрытие частично разрушено. Цинк имеет более отрицательный
   потенциал и корродирует первым. Ионы Zn2+ токсичны. При изготовлении
   консервных банок применяют жесть, покрытую слоем олова. В отличие от
   оцинкованной жести, при разрушении слоя олова корродировать, притом усиленно,
   начинает железо, так как олово имеет более положительный потенциал. Другая
   возможность защитить металл от коррозии — применение защитного электрода с
   большим отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Для этого
   специально создаётся коррозионный элемент. Защищаемый металл выступает в роли
   катода, и этот вид защиты называют катодной защитой. Растворяемый электрод,
   называют, соответственно, анодом протекторной защиты Этот метод применяют для
   защиты от коррозии морских судов, мостов, котельных установок, расположенных
   под землей труб. Для защиты корпуса судна на наружную сторону корпуса крепят
   цинковые пластинки.
   Если сравнить
   потенциалы цинка и магния с железом, они имеют более отрицательные потенциалы.
   Но тем не менее корродируют они медленнее вследствие образования на поверхности
   защитной оксидной плёнки, которая защищает металл от дальнейшей коррозии.
   Образование такой плёнки называют пассивацией металла. У алюминия её усиливают
   анодным окислением (анодирование). При добавлении небольшого количества хрома в
   сталь на поверхности металла образуется оксидная плёнка. Содержание хрома в нержавеющей
   стали — более 12 процентов.
    
   Система холодного
   цинкования
   Система холодного
   цинкования предназначена для усиления антикоррозионных свойств комплексного
   многослойного покрытия. Система обеспечивает полную катодную (или
   гальваническую) защиту железных поверхностей от коррозии в различных
   агрессивных средах
   Система холодной
   оцинковки бывает одно-, двух- или трехупаковочной и включает:
   ·
   связующее
   — известны составы на хлоркаучуковой, этилсиликатной, полистирольной,
   эпоксидной, уретановой, алкидной (модифицированной) основе;
   ·
   антикоррозионный
   наполнитель — цинковый порошок («цинковая пыль»), с содержанием более 95 %
   металлического цинка, имеющего размер частиц менее 10 мкм и минимальную степень
   окисления.;
   ·
   отвердитель
   (в двух- и трех- упаковочных системах)
   Одноупаковочные системы
   холодного цинкования поставляютмся готовыми к применению и требуют лишь
   тщательного перемешивания состава перед нанесением. Двух- и трехупаковочные
   системы могут поставляться в нескольких упаковках и требуют дополнительных операций
   по приготовлению состава перед нанесением (смешивание связующего, наполнителя,
   отвердителя).
   После приготовления
   (двух- и трёхупаковочные системы), нанесения состава на защищаемую поверхность
   металла кистью, валиком, методом пневматического или безвоздушного
   распыления и высыхания на поверхности металла образуется цинкнаполненное
   противокоррозионное покрытие — полимерно-цинковая плёнка, сохраняющая все
   свойства полимерного покрытия, которое использовалось в качестве связующего, и
   одновременно обладающая всеми защитными достоинствами обычного цинкового
   покрытия.
   Преимущества системы
   холодной оцинковки по сравнению со способом горячей гальванизации:
   1.
   Простота
   и меньшая трудоёмкость технологии нанесения защитного цинкового покрытия. Для
   нанесения покрытия не требуется специальное оборудование.
   2.
   Возможность
   антикоррозионной защиты металлоконструкций любых размеров, как в заводских так
   и в полевых условиях.
   3.
   Возможность
   исправления непосредственно на месте абразивных повреждений покрытия и
   дефектов, возникающих при сварке металлоконструкций.
   4.
   Экологически
   чистый процесс нанесения покрытия: нет необходимости производить работы в
   горячем цеху.
   5.
   Создание
   на поверхности железа гибкого слоя цинка (не образующего микротрещин при
   изгибании металлоизделия).
   Система холодного
   цинкования применяется во всех видах промышленности и в быту, где требуется
   надёжная и долговечная защита железных поверхностей от коррозии.
   Помимо использования в
   качестве грунтовочного слоя в комплексном многослойном покрытии система
   холодной оцинковки может применяться как самостоятельное антикоррозийное
   покрытие металлических поверхностей.
   
   
   Газотермическое
   напыление
   Для борьбы с коррозией
   используют также методы газотермического напыления. С помощью
   газотермического напыления на поверхности металла создается слой из другого
   металла/сплава, обладающий более высокой стойкостью к коррозии (изолирующий)
   или наоборот менее стойкий (протекторный). Такой слой позволяет остановить
   коррозию защищаемого металла.
    
   Термодиффузионное
   цинковое покрытие
   (ГОСТ 9.316-2006). Для
   эксплуатации металлоизделий в агрессивных средах, необходима более стойкая
   антикоррозионная защита поверхности металлоизделий. Термодиффузионное
   цинковое покрытие является анодным по отношению к черным металлам и
   электрохимически защищает сталь от коррозии. Оно обладает прочным сцеплением
   (адгезией) с основным металлом за счет взаимной диффузии железа и цинка в
   поверхностных интерметаллитных фазах, поэтому не происходит отслаивания и
   скалывания покрытий при ударах, механических нагрузках и деформациях
   обработанных изделий.
   Диффузионное
   цинкование, осуществляемое из паровой или газовой фазы при высоких температурах
   (375—850 °C), или с использованием разряжения (вакуума) – при температуре от
   250 °C, применяется для покрытия крепёжных изделий,труб, деталей арматуры и др.
   конструкций. Значительно повышает стойкость стальных, чугунных изделий в
   средах, содержащих сероводород (в т.ч. против сероводородного коррозионного
   растрескивания), промышленной атмосфере, морской воде и др. Толщина
   диффузионного слоя зависит от температуры, времени, способа цинкования и может
   составлять 0,01—1,5 мм. Современный процесс диффузионного цинкования позволяет
   образовывать покрытие на резьбовых поверхностях крепёжных изделий, без
   затруднения их последующего свинчивания. Микротвёрдость слоя покрытия H? =
   4000 – 5000 МПа. Диффузионное цинковое покрытие также значительно повышает
   жаростойкость стальных и чугунных изделий, при температуре до 700 °C. Возможно
   получение легированных диффузионных цинковых покрытий, применяемое для
   повышения их служебных характеристик.
    
   Цинкование
   Цинкование — это то
   нанесение цинка или его сплава на металлическое изделие для придания его
   поверхности определённых физико-химических свойств, в первую очередь высокого
   сопротивления коррозии. Цинкование — наиболее распространённый и экономичный
   процесс металлизации, применяемый для защиты железа и его сплавов от
   атмосферной коррозии. На эти цели расходуется примерно 40 % мировой добычи
   цинка. Толщина покрытия должна быть тем больше, чем агрессивнее окружающая
   среда и чем длительнее предполагаемый срок эксплуатации. Цинкованию
   подвергаются стальные листы, лента, проволока, крепёжные детали, детали
   машин и приборов, трубопроводы и др. металлоконструкции. Декоративного
   назначения цинковое покрытие обычно не имеет; некоторое улучшение товарный вид
   приобретает после пассивирования оцинкованных изделий в хроматных, или фосфатных
   растворах, придающих покрытиям радужную окраску. Наиболее широко используется
   оцинкованная полоса, изготовляемая на автоматизированных линиях горячего
   цинкования, то есть методом погружения в расплавленный цинк. Методы
   распыления («холодное цинкование» [4]) и металлизация
   позволяют покрывать изделия любого размера (например, мачты электропередач,
   резервуары, мостовые металлоконструкции, дорожные ограждения).
   Электролитическое цинкование ведётся в основном из кислых и щёлочно-цианистых
   электролитов; специальные добавки позволяют получать блестящие покрытия.
   
   
   Экономический ущерб от
   коррозии
   Экономические потери от
   коррозии металлов огромны. В США по последним данным NACE [5]
   ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составили 3,1 % от ВВП (276
   млрд. долларов). В Германии этот ущерб составил 2,8 % от ВВП. По оценкам
   специалистов различных стран эти потери в промышленно развитых странах
   составляют от 2 до 4 % валового национального продукта. При этом потери
   металла, включающие массу вышедших из строя металлических конструкций, изделий,
   оборудования, составляют от 10 до 20 % годового производства стали.[6]
   Ржавчина является одной
   из наиболее распространенных причин аварий мостов. Так как ржавчина
   имеет гораздо больший объём, чем исходная масса железа, её наращивание может
   привести к неравномерному прилеганию друг к друга конструкционных деталей. Это
   стало причиной разрушения моста через реку Мианус в 1983 году,
   когда подшипники подъёмного механизма проржавели внутри. Три водителя погибли
   при падении в реку. Исследования показали, что сток дороги был перекрыт и не
   были почищен, а сточные воды проникли в опоры моста.[7] 15
   декабря 1967 года Серебряный мост, соединяющий Поинт Плезант, штат
   Западная Виржиния, и Канауга, штат Огайо, неожиданно рухнул в реку Огайо. В
   момент обрушения 37 автомобилей двигались по мосту, и 31 из них упали вместе с
   мостом. Сорок шесть человек погибли, и девять серьезно пострадали. Помимо
   человеческих жертв и травм, был разрушен основной транспортный путь между
   Западной Виржинией и Огайо. Причиной обрушения стала коррозия. [8]

7. Лабораторные эксперименты были проведены в МБОУ «Общеобразовательный лицей №3».
   § 2.2 ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ
   В таблицах №1 и 2 предоставлены результаты экспериментов со средством №1 («Glade 5 в 1 После дождя»).
   Результаты экспериментов со средством №1, полученные через 72 часа – Таблица 1
   Химическая средаКонтрольный образец без обработкиОбразец, обработанный средством №1Наглядные изображения (Приложение №1)NaCl (10%)Осадок ржавчины бурого цвета. Больше, чем с аэрозолем.Осадок ржавчины бурого цвета.Приложение №1 Рисунок №1NaNO3 (10%)Осадок ржавчины бурого цвета.Осадок ржавчины бурого цвета. Налет ржавчины покрывает всю поверхность гвоздя. Приложение №1 Рисунок №2H2OОсадок ржавчины бурого цвета. Поверхность покрыта частицами ржавчины.Осадок ржавчины бурого цвета. На поверхности гвоздя отсутствуют следы коррозии металла.Приложение №1 Рисунок №3NaOH (10%)На поверхности гвоздя отсутствуют следы коррозии металла. Осадок ржавчины отсутствует.Приложение №1 Рисунок №4HCl (10%)Черный осадок. Большая часть гвоздя покрыта чёрным налетом. На поверхности присутствуют образования Н2Черно- бурый осадок ржавчины. Вся поверхность гвоздя покрыта черным налетом с образованиями Н2Приложение №1 Рисунок №5
   По полученным результатам эксперимента было отмечено, что в 10% растворе NaCl в пробирке, где находился контрольный образец, был замечен осадок ржавчины бурого цвета в большем количестве, чем на образце, обработанном средством №1. Следовательно, можно сделать вывод, что в химической среде 10% раствора NaCl гипотеза о возможности предотвращения коррозии металла с помощью освежителя воздуха подтвердилась. В химической среде 10% раствора NaNO3 в пробирке на образце, обработанном средством №1, был обнаружен налет оранжевого цвета. В то время, как на контрольном образце, помещенном в такую же агрессивную среду был замечен только осадок бурого цвета. Из чего можно заключить, что предположение о защите металлов от коррозии посредством нанесения пены освежителя воздуха в 10% растворе NaNO3 было опровергнуто. В химической среде H2O было выявлено, что гипотеза о возможности предотвращения коррозии метала применением освежителя воздуха, была подтверждена, так как в пробирке с контрольным образцом было обнаружено больше ржавчины, чем в пробирке с образцом, обработанным средством №1. В 10% растворе NaOH было обнаружено, что металл с ним не реагирует. На поверхности не обнаружено видимых следов коррозии металла. В химической среде 10% раствора HCl был обнаружен черный налет на поверхностях образцов, к тому же наблюдался черный осадок с примесями бурого цвета, причем в пробирке с образцом, обработанным средством №1 бурых оттенков было больше, чем в контрольном образце, помещенном в ту же среду. Следовательно, в данной химической среде освежитель воздуха не действует, как средство предотвращения коррозии металла.
   Результаты экспериментов со средством №1, полученные через 168 часов – Таблица 2
   Химическая средаКонтрольный образец без обработкиОбразец, обработанный средством №1Наглядные изображения (Приложение №2)NaCl (10%)Тёмно-бурый и более густой осадок ржавчины.Светло-бурый осадок ржавчины.Приложение №2 Рисунок №6NaNO3 (10%)Бурый осадок ржавчины.Буро-зеленый осадок ржавчины.Приложение №2 Рисунок №7H2OБолее плотный и бурый осадок ржавчины.Менее мутный бурый осадок ржавчины. Меньше, чем без аэрозоля.Приложение №2 Рисунок №8NaOH (10%)На поверхности гвоздя отсутствуют следы коррозии металла. Осадок ржавчины отсутствует.Приложение №2 Рисунок №9HCl (10%)Черный осадок. Поверхность гвоздя покрыта чёрным налётом. В растворе видны бурые частицы (меньше, чем с аэрозолем). Сверху видны образования Н2Черно-бурый осадок. Поверхность гвоздя покрыта тёмно-серым налётом. В некоторых областях наблюдаемы образования Н2. В растворе видны бурые частицы.Приложение №2 Рисунок №10
   В отличие от результатов экспериментов, полученных через 72 часа, следует заметить, что в 10% растворе NaCl были замечены более темные оттенки осадков ржавчины у обоих образцов, но в пробирке с контрольным образцом был обнаружен более темный осадок ржавчины. В 10% растворе NaNO3 на образце, обработанном средством №1, был замечен буро-зеленый оттенок ржавчины. Следует, в 10% растворе NaNO3 освежитель, как средство предотвращения коррозии не действует. В H2O оттенки ржавчины образцов стали темнее по сравнению с результатами экспериментов, полученных через 72 часа со средством №1. В 10% растворе HCl оба образца покрылись более плотным черным налетом. В 10% растворе NaOH изменений не произошло, видимых следов коррозии металла не было обнаружено.
   В таблицах №2 и 3 представлены результаты экспериментов со средством №2 («Romantica Wild Berries»).
   Результаты экспериментов со средством №2, полученные через 72 часа – Таблица 3
   Химическая средаКонтрольный образец без обработкиОбразец, обработанный средством №2Наглядные изображения (Приложение №3)NaCl (10%)Бурый осадок ржавчины.В растворе видны частицы ржавчины.Приложение №3 Рисунок №11NaNO3 (10%)Темно-бурый осадок ржавчины. Светло-бурый осадок ржавчины.Приложение №3 Рисунок №12H2OТемно-бурый осадок ржавчины.Светло-бурый осадок ржавчины.Приложение №3 Рисунок №13NaOH (10%)На поверхности гвоздя отсутствуют следы коррозии металла. Осадок ржавчины отсутствует.Приложение №3 Рисунок №14HCl (10%)Черный осадок. Черный налет на гвозде. Наблюдаемы образования Н2.Черный налет на гвозде и образования Н2. Черно-бурый осадок. Частиц ржавчины больше, чем без аэрозоля. Приложение №3 Рисунок №15
   По результатам эксперимента, проводимого с 10% раствором NaCl можно сделать вывод, что освежитель воздуха может быть использован, как антикоррозийное средство, так как в пробирке с контрольным образцом было обнаружено значительно больше бурого осадка, чем в пробирке с экземпляром, обработанным средством №2. В 10% растворе NaOH изменений не произошло изменений. В 10% растворе NaNO3 освежитель воздуха действует, как антикоррозийное средство. Основанием данного умозаключения является то, что в пробирке с контрольным образцом был обнаружен более темный бурый осадок, чем в пробирке с экземпляром, обработанным средством №2. В 10 % растворе HCl в был обнаружен черный осадок ржавчины, причем в пробирке с образцом, обработанным средством №2 были обнаружены к тому же еще и бурые частицы ржавчины. Следовательно, освежитель воздуха не действует, как антикоррозийное средство в 10% растворе HCl. Действие освежителя воздуха, как антикоррозийного средства, было подтверждено в Н2О.
   Результаты экспериментов со средством №2, полученные через 168 часов – Таблица 4
   Химическая средаКонтрольный образец без обработкиОбразец, обработанный средством №2Наглядные изображения (Приложение №4)NaCl (10%)Тёмно-бурый осадок ржавчины. Более густой.Тёмно-бурый осадок ржавчины.Приложение №4 Рисунок №16NaNO3 (10%)Буро-зеленый осадок ржавчины.Бурый осадок ржавчины.Приложение №4 Рисунок №17H2OЧерный осадок.Тёмно-бурый осадок.Приложение №4 Рисунок №18NaOH (10%)На поверхности гвоздя отсутствуют следы коррозии металла. Осадок ржавчины отсутствует.Приложение №4 Рисунок №19HCl (10%)Плотный черный налет на образце. Черный осадок. Черный налет на образце. Черно-бурый осадок. В растворе наблюдаемы частицы ржавчины.Приложение №4 Рисунок №20
   По результатам эксперимента можно сделать вывод, что освежитель воздуха действует, как антикоррозийное средство в 10% растворе NaCl, так как в пробирке с контрольным образцом был обнаружен более густой осадок ржавчины, чем в пробирке с образцом, обработанным средством №2. В 10% растворе NaOH изменений не произошло изменений. В 10% растворе NaNO3 освежитель воздуха действует, как антикоррозийное средство, потому что в пробирке с контрольным обрзцом был обнаружен буро-зеленый ржавчины, в отличие от образца, обработанного средством №2, где был наблюдаем бурый осадок ржавчины. В 10% растворе HCl освежитель воздуха, как антикоррозийное средство, не действует. В Н2О действие освежителя воздуха, как средства предотвращения коррозии металла было подтверждено, так как в пробирке с контрольным образцом был обнаружен черный осадок ржавчины, в отличие от образца, обработанного средством №2, где был обнаружен темно-бурый осадок ржавчины.
   Металл взаимодействует не со всеми веществами. Это обусловливается наличием активных и пассивных металлов.
   Fe + NaCl ?>+ NaOH ?>+ NaNO3 ?>+ 2HCl = H2# + FeCl2
   4Fe + 6H2O + 3O2 = $4Fe(OH)3
   заключение

8. ? Министерство сельского хозяйства
   Марксовский сельскохозяйственный техникум – филиал
   Федерального государственного образовательного учреждения
   “Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова”
   Реферат
   На тему: “Короззия металлов: химическая и электрохимическая ”
   Студента группы ЭА 18101Выполнил: Мхитарян Д.А
   Проверила: Литке Л.Б
   Оценка:
   Маркс 2016
   Содержание
   Химическая коррозия …………………………………………………….3
   Электрохимическая коррозия ……………………………………………8
   Список литературы ………………………………………………………11Химическая коррозия
   Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основежелеза при высокой температуре с кислородом:
   4Fe + 3O2 > 2Fe2O3
   Химическая коррозия – это вид коррозионного  разрушения металла, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды. Химическая коррозия не связана с образованием, а также воздействием электрического тока.
   Движущей силой (первопричиной) химическойкоррозии является  термодинамическая неустойчивость металлов. Они могут самопроизвольно переходить в более устойчивое состояние в результате процесса:
   Металл + Окислительный компонент среды = Продукт реакции
   При этом термодинамический потенциал системы уменьшается.
   К химической коррозии относятся:
   – газовая коррозия – коррозионное разрушение  под воздействием газов при высоких температурах;
   -коррозия в жидкостях – не электролитах.
   Газовая коррозия – наиболее распространенный вид химической коррозии.  При высоких температурах поверхность металла под воздействием газов разрушается. Это явление наблюдается в основном в металлургии (оборудование для горячей прокатки, ковки, штамповки, детали двигателей внутреннего сгорания и др.)
   Самый распространенный  случай химической коррозии – взаимодействиеметалла с кислородом. Процесс протекает по реакции:
   Ме + 1/2О2 – МеО
   Направление этой реакции (окисления) определяется парциальным давлением кислорода в смеси газов (pО2) и давлением диссоциации паров оксида при определенной температуре (рМеО).
   Эта химическая реакция может протекать тремя путями:
   1)    pО2 = рМеО, реакция равновесная;
   2)    pО2 > рМеО, реакция сдвинута в сторону образования оксида;3)    pО2 < рМеО, оксид диссоциирует на чистый металл и оксид, реакция протекает в обратном направлении. Зная парциальное давление кислорода газовой смеси и давление диссоциации оксида можно определить интервал температур, при которых термодинамически возможно протекание данной реакции. Скорость протекания газовой коррозии определяется несколькими факторами: температуры окружающей среды, природыметалла или состава сплава,  характера газовой среды, времени контакта с газовой средой, от свойств продуктов коррозии. Процесс химической коррозии во многом зависит от характера и свойств образовавшейся на поверхности оксидной пленки. Процесс появления на поверхности оксидной пленки можно условно разделить на две стадии: - на поверхности металла, которая непосредственно контактирует с атмосферой,адсорбируются молекулы кислорода; - металл взаимодействует с газом с образованием химического соединения. На первой стадии между поверхностными атомами и кислородом возникает ионная связь: атом кислорода забирает у металла два электрона. При этом возникает очень сильная связь, намного сильнее, чем связь кислорода с металлом в  окисле. Возможно это явление наблюдается из-за действия...

9. Виды коррозии и коррозионных разрушений
   Виды коррозии
   Самопроизвольное окисление металлов, уменьшающее долговечность изделий, называется коррозией (от позднелат. сorrosion – разъедание). Среда, в которой металл подвергается коррозии, называется коррозионной, или агрессивной. При этом процессе образуются продукты коррозии: химические соединения, содержащие металл в окисленной форме.По характеру взаимодействия металла со средой различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.
   Химическая коррозия происходит по законам кинетики химических реакций металла с окружающей газообразной или жидкой средой. При этом продукты коррозии образуются непосредственно на всем участке поверхности металла, находящемся в контакте с агрессивной средой. С химическиммеханизмом протекают следующие виды коррозионных процессов:
   • газовая коррозия – окисление металла кислородом или другим газом при высокой температуре и полном отсутствии жидкостной пленки на поверхности металлического изделия (например, коррозия лопаток газовых турбин на компрессорных станциях газопроводов, образование окалины при нагреве и прокате металла);
   • коррозия в неэлектролитах – разрушениеметалла в жидких или газообразных агрессивных средах, обладающих малой электропроводимостью (например, коррозия внутренней поверхности трбопроводов и аппаратуры при перекачке высокосернистых сортов нефти).
   Электрохимическая коррозия – это окисление металла в электропроводных средах, сопровождающееся образованием электрического тока. При этом взаимодействие металла сокружающей средой характеризуется анодными и катодными процессами, протекающими на различных участках поверхности металла. Продукты коррозии образуются только на анодных участках. С электрохимическим механизмом протекают следующие виды коррозионных процессов:
   • коррозия в электролитах – коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток; в зависимости от вида электролита различают коррозию вморской или речной воде, растворах кислот, щелочей и солей (кислотная, щелочная и солевая виды коррозии);
   • почвенная коррозия – коррозия подземных металлических сооружений под воздействием почвенного электролита;
   • электрокоррозия – коррозия металлического подземного сооружения, вызванная проникновением на сооружение токов утечки с рельсов электрифицированного транспорта или другихпромышленных электроустановок и сооружений;
   • атмосферная коррозия – коррозия металлов в атмосфере воздуха или в среде любого влажного газа;
   • биокоррозия – частный случай почвенной коррозии, протекающей под воздействием микроорганизмов, в результате которых образуются вещества, ускоряющие коррозионные процессы;
   • контактная коррозия – коррозия вызванная электрическим контактом двухметаллов, имеющих различный электрохимический потенциал.
   Для основной массы металлов, эксплуатирующихся в атмосфере, морской и речной воде, а также в почве, характерна электрохимическая коррозия.
   Помимо перечисленных видов коррозии возможны также:
   • коррозия под напряжением – при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений в металле;
   • щелеваякоррозия – ускорение коррозионного разрушения металла электролитом в узких зазорах и щелях (в резьбовых и фланцевых соединениях);
   • коррозионная эрозия – при одновременном воздействии коррозионной среды и трения;
   • коррозионная кавитация – при одновременном коррозионном и ударном воздействии окружающей среды (разрушение лопаток гребных винтов на судах,
   коррозия лопаток рабочихколес центробежных насосов).
   Виды коррозионных разрушений
   Процесс коррозии начинается с поверхности металлического сооружения и распространяется в глубь него. При этом изменяется внешний вид металла: на его поверхности образуются углубления (язвы, пятна), заполненные продуктами коррозии. По характеру коррозионного разрушения металлов различают…

10. 2) Объемный показатель коррозии
    К – объем поглощенного или выделившегося в процессе газа  V
    отнесенный к   единице  поверхности  металла  и  единице  времени   (например,
    см/см ч).
    К= объ.V/ S
    объем газа обычно приводят к нормальным условиям.
    Применительно к  электрохимической  коррозии  когда процесс
    катодной деполяризации  осуществляется  за  счет  разряда   ионов   водорода, например,
    по схеме 2Н + 2е = Н,  или ионизация молекул   кислорода О + 4е +2НО = 4ОН;
    вводятся соответственно кислородный   (К ) и водородный (К ) показатель соответственно.
    Водородный показатель коррозии – это объем выделившегося  Н  в
    процессе коррозии, отнесенный к Su  .
    Кислородный показатель коррозии – это объем поглощенного  в
    процессе О , отнесенный к Su  .
    3)  Показатель сопротивления.
    Изменение электрического сопротивления образца  металла  за
    определенное время  испытаний  также  может   быть  использован в   качестве
    показания коррозии (К).
    КR = (R/Ro)100% за время t
    где Ro и R электрическое сопротивление образца   соответственно
    до и после коррозии.
    У этого способа есть некоторый недостаток  толщина  металла
    во все  время  испытаний должна быть одинаковой и по этой причине   чаще всего
    определяют  удельное  сопротивление,  т.е.  изменение   электрического
    сопротивления  на  единицу площади образца (см, мм)   при длине равной единице.
    Этот метод имеет ограничения применения   (для листового  металла  не  более
    3мм).  Наиболее точные данные получают для проволочных образцов.  Этот метод
    не  пригоден  для   сварных соединений.
    4) Механический показатель коррозии.
    Изменение какого-либо  свойства металла за время коррозии .
    Сравнительно часто  пользуются  изменением   предела   прочности.   Прочностной
    показатель при этом выражается:
    Кo= (в/во) 100% за время t
    где o изменение
    предела   прочности  при  растяжении  после   коррозии образца  в  течении
    времени   ;   во
    предел  прочности  до   коррозии.
    5) Глубинный показатель коррозии.
    К –   глубина   разрушения  металла  П  в  единицу  времени
    (например, мм/год)
    КП = п/
    Глубина коррозионного разрушения П может быть  средней  или
    максимальной. Глубинный  показатель  коррозии  можно использовать   для
    характеристики как равномерной., так и неравномерной коррозии   (в том числе и
    местной) металлов. Он удобен для сравнения скорости   коррозии металла с
    различными плотностями.  Переход от массового,   токового и   объемного  к
    глубинному  возможен  при  равномерной   коррозии.
                                     2.
    Электрохимическая коррозия.
    Электрохимическая коррозия         является        наиболее
    распространенным типом коррозии  металлов.  По  электрохимическому   механизму
    коррозируют    металлы    в   контакте   с   растворами   электролитов (морская
    вода,  растворы кислот, щелочей, солей) . В   обычных атмосферных  условиях и в
    земле металлы коррозируют также   по электрохимическому механизму ,  т.к. на их
    поверхности имеются   капли влаги с растворенными компонентами воздуха и земли.
    Электрохимическая коррозия    является    гетерогенным    и
    многостадийным процессом.  Ее причиной является термодинамическая
    неустойчивость металлов в данной коррозионной среде.
    Учение о электрохимической коррозии ставит главный вопрос –
    вопрос о скорости коррозии и тех факторов, которые влияют на нее.   С
    электрохимической   точки   зрения   коррозия  металла  это  не   просто процесс
    окисления  металла,  т.к.  этот  переход   должен
    сопровождаться сопряженно  идущим восстановительным процессом.  В
    результате ионизации освобождаются электроны и роль  второго
    восстановительного  процесса  состоит в их   ассимиляции подходящим
    окислителем  (Д),  образующим  устойчивое   соединение.
    Ионизация и   процесс  ассимиляции  электронов  каким  либо
    элементом  среды  (обычно  Н  ионы  или  О  )представляет   собой         В
    отличии    химического,    электрохимические     процессы   контролируются
    (зависят)  не  только  от концентрации реагирующих   веществ, но и,  главным
    образом, зависят от потенциала поверхности   металла.
    Потенциал.
    На границе раздела двух разнородных фаз происходит  переход
    заряженных частиц  – ионов или электронов из одной фазы в другую,
    следовательно, возникает  разность   электрических   потенциалов,   распределения
    упорядоченных     электрических     зарядов,    т.е.
    образование двойного электрического слоя. Возникновение межфазового
    скачка потенциала можно объяснить   следующими основными причинами;  но
    рассмотрим только те, которые   приводят к коррозии металлов, а точнее
    переход катионов   металла   из   электролита   на   металл    (электродный
    потенциал)         адсорбция анионов  электролита  на  металле
    (адсорбционный   потенциал)         возникновение ионно-адсорбционного   потенциала
    за   счет   одновременной адсорбции поляризуемого атома кислорода и  перехода
    катионов из металла в электролит.
    По известным  причинам,  абсолютное   значение   межфазовой
    разности потенциалов   измерить   нельзя,   эту   величину   можно   измерить
    относительно  другой  величины  и   за   точку   отсчета   принимается
    стандартный водородный потенциал.
    Наличие на межфазовой  границе  металл-раствор  электролита
    двойного электрического  слоя  оказывает  существенное влияние на   процесс, а
    ,  в частности,  на скорость  коррозии  металлов.  При   изменении
    концентрации      (плотности)     положительных     или   отрицательных частиц
    в  растворе  или  металле  может  измениться   скорость процесса растворения
    металла. Именно их этих соображений   электродный потенциал является одной из
    важнейших  характеристик,   определяющих скорость коррозии металла.
               2.1  Термодинамика электрохимической
    коррозии металлов.
    Стремлением металлов переходить из металлического состояния
    в ионное  для  различных  металлов  различно.  Вероятность такого   перехода
    зависит также от  природы  коррозионной  среды  .  Такую   вероятность можно
    выразить  уменьшением  свободной  энергии  при   протекании реакции перехода в
    заданной  среде  при  определенных   условиях.
    Но прямой связи между термодинамическим рядом  и  коррозией
    металлов нет.  Это объясняется тем,  что термодинамические данные   получены
    для идеально чистой поверхности металла,  в то время как   в реальных
    условиях  коррозирующий металл покрыт слоем (пленкой)   продуктов
    взаимодействия металла со средой.
    Для расчетов   изменения   свободной  энергии  реакции  при
    электрохимической коррозии    металла     используют     величины   электродных
    потенциалов. В соответствии с неравенством   процесс электрохимической коррозии
    возможен, если
    GT =
    – n
    ET F < 0 где - э.д.с.  гальванического элемента,  в котором обратимо осуществляется данный коррозионный процесс, В - обратный потенциал катодной реакции, В - обратный потенциал металла в данных условиях. Следовательно, для  электрохимического  растворения металла необходимо присутствие  в  растворе  окислителя  (деполяризатора,   который бы осуществлял катодную реакцию ассимиляции электронов),   обратимый окислительно-восстановительный    потенциал    которого   положительнее обратимого потенциала металла в данных условиях. Катодные процессы  при  электрохимической  коррозии   могут осуществляться различными веществами. 1) ионами 2) молекулами 3) оксидами и гидрооксидами (как  правило  малорастворимыми продуктами коррозии, образованными на поверхности металлов) 4) органическими соединениями Обратимые окислительно-восстановительные потенциалы катодных процессов можно рассчитать по уравнениям: (Vk)обр = (Vk)0обр + (RT/nF) 2,303 lg (apok/agв) где (Vk)обр = (Vk)0обр стандартный окислительно-восстановительный потенциал при apok/agв=1, аu,  а  -  активность (приближенно концентрация окислителя и восстановителя) pu,  q   -  стехиометрические  коэффициенты  окислителя и   восстановителя в реакции В коррозионной          практике         в         качестве окислителей-деполяризаторов, осуществляющих  коррозию,  выступают   ионы водорода  и  молекулы растворенного в электролите кислорода. Электродная реакция    анодного     растворения     металла (собственно коррозионные потери металла) в общем случае протекают   по схеме Me -> Me + ne
    При увеличении    активности   ионов   металла   (повышение
    концентрации ионов   металла   в   растворе),   потенциал   анода   возрастает,
    что   приводит   к  торможению  растворения  металла.   Понижение активности
    металла,  напротив, способствует растворению
    металла.  В  ходе  коррозионного   процесса изменяются не только
    свойства металлической поверхности,   но и контактирующего раствора (изменение
    концентрации  отдельных   его компонентов).    При   уменьшении,   например,
    концентрации    деполяризатора, у катодной зоны  может  оказаться,  что
    катодная    реакция деполяризации термодинамически невозможна.
            2.2 Гомогенные и гетерогенные пути
    электрохимической коррозии.
    Причину коррозии  металлов  в  растворах,   не   содержащих
    одноименных ионов,  объясняет теория необратимых потенциалов. Эта   теория
    рассматривает   поверхность   металлов   как   однородную,   гомогенную.
    Основной    и   единственной   причиной   растворения   (коррозии) таких
    металлов является термодинамическая  возможность   протекания анодного   и
    катодного  актов.  Скорость  растворения   (коррозии) будет   определяться
    кинетическими   факторами.   Но   гомогенную поверхность    металлов    можно
    рассматривать   как   предельный случай,  который может быть  реализован,
    например,  в   жидких металлах.   (ртуть  и  амальгамы  металлов).  Для
    твердых   металлов такое допущение будет  ошибочным,  хотя  бы  потому  что
    различные атомы  сплава  (и чистого металла) занимают различное   положение в
    кристаллической решетке.  Наиболее сильное  отклонение   от гомогенной
    конструкции будет наблюдаться при наличии в металле   инородных включений,
    интерметаллидов, границ зерен и т.д. В этом   случае, разумеется,     поверхность
    является    гетерогенной.   Установлено, что  даже   при   наличии на
    поверхности   металла   неоднородностей в целом поверхность  остается
    эквипотенциальной.
    Таким образом неоднородность поверхностей сплава  не  может
    являться основной   причиной  общей  коррозии  металла.  Наиболее
    существенной в подобных случаях  является  ионизация  растворения   анодной
    составляющей вблизи катодной составляющей,  это возможно,   если на
    поверхности   металлической    конструкции    возникают   гальванические
    элементы. Рассмотрим некоторые из них:
    а) неоднородность  металлической  фазы,  обусловленная неоднородностью
    сплава,  а также  в результате   микро   и   макровключений.
    б) неоднородность    поверхности  металла в следствие наличия  границ
    блоков       и      зерен   кристаллов, выход  дислокаций  на   поверхность,
    анизотропность кристаллов.
    в), г)  неоднородность  защитных  пленок на  поверхности  за счет
    микро и макропор пленки (в),  за  счет неравномерного  образования  на
    поверхности  вторичных  продуктов                                      коррозии
    (г) и др.
    Мы рассмотрели  два   крайних   механизма   саморастворения
    металлов: равномерное растворение идеально гомогенной поверхности   и растворения
    (в   основном   локальное)   микроэлементов   при   пространственном разделении
    катодных и анодных зон (процессов).
    В общем  случае,  необходимо   считаться   с   возможностью
    протекания  на  анодных  участках  наряду  с  основными  анодными   процессами
    катодных процессов,  на  катодных  же  участках  могут  протекать с пониженной
    скоростью анодные процессы растворения.
    Можно сделать вывод,  что нет  оснований  противопоставлять
    “гомогенный” и   “гетерогенный”   пути   протекания
    коррозионных   процессов. Правильнее будет их рассматривать как факторы,
    взаимно   дополняющие друг  друга.  Основной  же причиной коррозии металлов
    остается по-прежнему термодинамическая вероятность  протекания  в   данных
    условиях  на металле анодных процессов ионизации металла и   сопряженного с ним
    катодного процесса деполяризации.

11. У поэта В. Шефнера есть очень образные строчки:
    Коррозия — рыжая крыса,
    Грызёт металлический лом.
    Ежегодно из-за коррозии теряется около четверти всего произведённого в мире железа. Однако не только потеря металлов, но и порча изготовленных из них изделий обходится очень дорого. Затраты на ремонт или на замену деталей судов, автомобилей, аппаратуры химических производств, приборов и коммуникаций во много раз превышают стоимость металла, из которого они изготовлены.
    Коррозия вызывает серьёзные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно влияет на здоровье и жизнь людей. Понятно, почему на защиту металлов и сплавов от коррозии тратят большие средства.
    Коррозию металлов и сплавов (их окисление) вызывают такие компоненты окружающей среды, как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, водные растворы солей (морская вода, грунтовые воды). Эти компоненты непосредственно окисляют металлы — происходит химическая коррозия.
    Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Особенно сильно корродирует металл во влажном воздухе и при соприкосновении с водой (рис. 43). Упрощённо этот процесс можно выразить следующим уравнением химической реакции:
    4Fe + 3O2 + 6Н2O = 4Fe(OH)3.
    Рис. 43.
    Влияние факторов окружающей среды на коррозию металлов
    Химически чистое железо почти не корродирует, а техническое железо, которое содержит различные примеси, например в чугунах и сталях, ржавеет. Следовательно, одной из причин возникновения коррозии является наличие примесей в металле, т. е. его неоднородность.
    Сущность процесса коррозии для этого случая покажем на следующем примере. Если два различных металла, находящихся в контакте между собой, опустить в водный раствор электролита (в реальных условиях это, например, грунтовые воды, сконденсированная влага из атмосферы), то металл более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее, будет разрушаться, предохраняя менее активный металл от коррозии.
    Например, при контакте железа с медью в водной среде железо, как более активный металл, постепенно корродирует, переходя в воду в виде ионов железа (рис. 44, а).
    Рис. 44.
    Электрохимическая коррозия металлов при контакте металлов в электропроводной среде: а — Fe—Сu; б — Zn—Fe
    Электроны, высвободившиеся из атомов железа, перейдут к меди и на её поверхности соединятся с ионами водорода, выделившимися из компонентов водной среды (например, серной или других кислот; вам, очевидно, известно выражение «кислотные дожди»). Этот электрохимический процесс можно представить так:
    И наоборот, при контакте железа с более активным цинком последний, разрушаясь, защищает железо от коррозии (рис. 44, б).
    Для борьбы с коррозией существует много способов. Назовём некоторые из них.
    1. Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого от коррозии металла. Для этого часто используют масляные краски, эмали, лаки (рис. 45). Эти неметаллические покрытия дешёвые, но обычно недолговечные. Раз в два года, а иногда и чаще их требуется обновлять. Так, например, красят Эйфелеву башню в Париже.
    Рис. 45.
    Защита металлов от коррозии. Защитные покрытия:
    1 — краски; 2 — эмали; 3 — смазки
    Предохраняемый металл можно покрыть слоем другого металла: золота, серебра, хрома, никеля, олова, цинка и др. Один из самых старых способов — это лужение, или покрытие железного листа слоем олова. Такое железо называют белой жестью.
    2. Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки. Например, «нержавейка», из которой изготавливают столовые приборы, содержит до 12% хрома и до 10% никеля. Лёгкие нержавеющие сплавы включают алюминий или титан. Всякий, кто был во Всероссийском выставочном центре, видел перед входом обелиск «Покорителям космоса», облицованный пластинками из титанового сплава (рис. 46). На его блестящей поверхности нет ни одного пятнышка ржавчины.
    Рис. 46.
    Обелиск «Покорителям космоса» (облицовка из титана)
    3. Введение в рабочую среду, где находятся металлические детали, веществ, которые в десятки и сотни раз уменьшают агрессивность среды. Такие вещества называют ингибиторами коррозии.
    Ингибиторы коррозии вводят в замкнутые системы охлаждения, в нефтепродукты и даже впрыскивают в газопроводы для снижения коррозии труб изнутри. Для предотвращения коррозии железа в серной кислоте к ней добавляют в качестве ингибитора азотную кислоту.
    4. Создание контакта с более активным металлом — протектором. Например, для защиты стальных корпусов морских судов обычно используют цинк (рис. 47). На суше металлические конструкции линии электропередачи (ЛЭП) и трубопроводов соединяют с листом или куском более активного металла. С этой же целью к деталям конструкции мостов приваривают куски цинка.
    Рис. 47.
    Протекторная защита от коррозии гребного вала морского судна (а); элемент защиты от коррозии (б)

    Новые слова и понятия

    Коррозия металлов.
    Химическая и электрохимическая коррозия.
    Способы борьбы с коррозией.

    Задания для самостоятельной работы

    Медь на воздухе покрывается тонким слоем оксида, придающим ей тёмную окраску, но во влажном воздухе и в присутствии углекислого газа на её поверхности образуются соединения зелёного цвета ((СuOН)2СO3). Напишите уравнения реакций коррозии меди.
    Щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под слоем керосина для предотвращения контакта с воздухом, так как они интенсивно взаимодействуют с составными частями воздуха. Напишите уравнения возможных реакций, сопровождающих коррозию этих металлов.
    Что такое ингибиторы коррозии? Что такое протекторы? Чем отличается механизм их действия при защите металлов от коррозии?
    Лужёное железо, покрытое защитной оловянной плёнкой, поцарапали. Что будет происходить с изделием?
    О каком материале строка В. В. Маяковского: «По крыше выложили жесть…» ?
    В начале XX в. из нью-йоркского порта вышла в открытый океан красавица яхта. Её владелец, американский миллионер, не пожалел денег, чтобы удивить свет. Корпус яхты был сделан из очень дорогого в то время алюминия, листы которого скреплялись медными заклёпками. Это было красиво — сверкающий серебристым блеском корабль, усеянный золотистыми головками заклёпок! Однако через несколько дней обшивка корпуса начала расходиться и яхта быстро пошла ко дну. Почему?