1.2 Классификация коррозионных процессов#
Все многообразие коррозионных процессов принято классифицировать: по механизму протекания, условиям протекания и характеру коррозионных поражений.
Классификация коррозионных процессов по механизму протекания#
По механизму протекания различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.
Химической коррозией называется взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Этот тип коррозии наблюдается при действии на металлы сухих газов (особенно при высокой температуре в отсутствии влаги) и жидких неэлектропроводящих сред.
Химическая коррозия под воздействием газов при высоких температурах наблюдается в металлургическом производстве, при термической обработке сталей и сплавов, при работе деталей и конструкций в двигателях внутреннего сгорания, в энергетических установках, в нагревательных печах, осветительных приборах. К наиболее распространённым случаям химической коррозии в жидких неэлектролитах относится коррозия в расплавленной сере, жидких органических веществах, таких как углерод, бензол, хлороформ, жидкое топливо (бензин, керосин, нефть).
Электрохимической коррозией называется процесс взаимодействия металла с коррозионной электропроводящей средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте, и их скорости зависят от величины электродного потенциала металла. Это наиболее распространённый вид коррозии, который протекает у чёрных металлов практически везде, где присутствует влага.
Например, реакция коррозии железа в серной кислоте
$$ Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + Н_{2↑} $$
с учетом стадийности процесса, будет состоять из анодной реакции окисления железа
$$ Fe → Fe^{-2} + 2е $$
и катодной реакции восстановления водорода
$$ \text{Н}^{+} + \text{е} → \text{Н}_{адс} $$
$$ H_{адс} + H_{адс} → H_{2↑} $$
Классификация коррозионных процессов по условиям протекания#
По условиям протекания коррозионного процесса наиболее распространены следующие виды коррозии металлов:
- атмосферная – в воздухе (в атмосфере вне помещений, внутри помещений);
- подземная (грунтовая, почвенная) – в почвах и грунтах;
- коррозия в электролитах (морская, речная, кислотная, щелочная, солевая, в расплавах солей и щелочей);
- коррозия в жидких неэлектролитах: жидких галогенах, расплавленной сере, органических растворителях, жидком топливе;
- газовая коррозия – в сухих газах при высоких температурах;
- коррозия под напряжением – при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений;
- коррозия при трении или коррозионная эрозия – при действии коррозионной среды в условиях трения металла о другую твердую поверхность;
- коррозионная кавитация – при ударном действии коррозионной среды;
- щелевая – в щелях и зазорах соединенных конструкций;
- контактная – при воздействии электролитов на места соединений двух или более металлических деталей с разными электродными потенциалами;
- структурная – вызванная неоднородностью структуры металла;
- коррозия внешним током – под действием электролитически проводящей среды и электрического тока от внешнего источника;
- коррозия блуждающим током – под действием электролитически проводящей среды и блуждающих токов;
- биокоррозия – под действием продуктов жизнедеятельности макро- и микроорганизмов;
- фреттинг-коррозия – при колебательном перемещении (вибрации) двух соединенных поверхностей друг относительно друга и действии коррозионной среды.
Классификация коррозионных процессов по характеру коррозионных поражений#
По характеру коррозионных поражений различают следующие основные виды коррозионных разрушений:
- общая или сплошная коррозия;
- локальная или местная коррозия.
Общая коррозия охватывает всю поверхность металла и может быть равномерной (рисунок 1, а), неравномерной (рисунок 1, б) и избирательной или селективной (рисунок 1, в).
Равномерная коррозия протекает с одинаковой скоростью на всей поверхности образца или изделия, например, коррозия различных конструкций из углеродистых сталей в растворах серной кислоты.
Неравномерная коррозия протекает с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности, например, коррозия углеродистой стали в морской воде.
Также общая коррозия бывает избирательной или селективной – в этом случае разрушается преимущественно один компонент сплава или одна структурная составляющая. Различают два вида избирательной коррозии сплавов: компонентноизбирательная и структурноизбирательная.
Характерным примером компонентноизбирательной коррозии является обесцинкование латуней – это тип коррозионного разрушения, наблюдающийся у цинковых сплавов. В этом случае предпочтительно растворяется цинк и остается пористая медь и продукты коррозии. Корродирующий таким образом металл часто сохраняет свой первоначальный вид и может казаться неповрежденным, если не считать потускнения поверхности, однако его прочность при растяжении и особенно пластичность становятся значительно ниже.
Коррозия серых чугунов, сопровождающаяся растворением феррита, относится к структурноизбирательному типу избирательной коррозии. Механизм коррозии серых чугунов заключается в том, что феррит постепенно почти полностью переходит в раствор и подвергавшаяся коррозии деталь, в конце концов, оказывается состоящей только из углеродистого скелета (графит и немного цементита), пространство внутри которого заполнено вместо зерен феррита рыхлыми продуктами коррозии. Механическая прочность такой детали незначительна. Этот вид коррозии, наблюдаемый в основном у богатых графитом чугунов, известен также под названием «графитизация».
Локальная коррозия охватывает лишь некоторые участки поверхности металла. Наиболее распространены следующие виды локальной коррозии металлов:
- коррозия пятнами – проявляется в виде отдельных пятен, например, коррозия латуни в морской воде (рисунок 1, г);
- коррозия язвами – в виде отдельных глубоких раковин (язв) (рисунок 1, д);
- точечная коррозия (питтинговая) – в виде отдельных точек диаметром 0,1…2 мм, например, коррозия хромоникелевой нержавеющей стали в морской воде (рисунок 1, е);
- сквозная коррозия – в виде сквозных отверстий (рисунок 1, ж);
- подповерхностная коррозия – она начинается с поверхности, но распространяется преимущественно под поверхностью металла (рисунок 1, з);
- межкристаллитная или интеркристаллитная коррозия распространяется по границам зерен металла (рисунок 1, и);
- коррозионное растрескивание проявляется образованием трещин при одновременном воздействии коррозионной среды и растягивающих напряжений (рисунок 1, к).