Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Какой вред наносит коррозия народному хозяйству?

Если нелегированную или слаболегированную сталь, очищенную от слоя окалины, образовавшегося в процессе изготовления, но не подвергавшуюся больше никакой поверхностной обработке, предоставить воздействию атмосферы, то через непродолжительное время ее поверхность окрасится в красно-коричневый цвет. Это образовалась ржавчина - материал коррозирует. Коррозия начинается с поверхности и разрушает материал путем химических и электрохимических реакций с окружающей средой. Первоначально это понятие относилось только к разрушению металлов, сегодня мы уже говорим и о коррозии неметаллических предметов.

Коррозия-это      совершенно      естественный процесс. Каждое вещество стремится к своему исходному состоянию, так как с энергетической точки зрения эта форма самая стабильная, хотя и самая несовершенная. Покажем это на примере.

Железная руда является исходной формой стали. Чтобы добыть железо и затем превратить его в сталь, необходимо затратить энергию. Для добычи 30 граммов железа из его оксида теоретически необходимо около 50 ккал. Это соответствует расходу энергии на горение 60-ваттной электролампы в течение одного часа. Значит, железо обогащено энергией по сравнению с исходным продуктом, оно находится в определенном упорядоченном состоянии. Тенденцию железа к превращению в свой оксид можно вполне понять, если вспомнить, что и в нашей повседневной жизни для поддержания любого порядка необходима затрата энергии, а иначе он превратится в беспорядок.

При этом освобождается энергия, затраченная на производство стали.

Так как коррозия протекает очень медленно, то эту энергию, к сожалению, нельзя использовать.

Применяемая в качестве основного конструкционного материала нелегированная сталь корродирует практически при любых климатических условиях. В настоящее время в ГДР ежегодно перерабатывается около 6 млн. тонн материалов, содержащих железо. Если проржавеет хотя бы 3%, то в жертву коррозии будет принесено 180 000 тонн стали. Металлолом с ржавчиной на поверхности может быть снова переплавлен в ценные сорта стали, проржавевший насквозь-безвозвратно потерян. Однако вред от коррозии заключается не только в потере материала. Изделия, подвергшиеся коррозии, либо не в состоянии далее выполнять свои функции, либо вообще полностью разрушаются, вызывая тем самым аварии и другие столь же нежелательные последствия. С народнохозяйственной точки зрения перед антикоррозийной защитой стоят три задачи:

во-первых, избежать несчастных случаев и аварий на производстве;

во-вторых, как можно больше ограничить потери стоимости, которая содержится в изделиях в виде овеществленного труда и затрат материалов;

в-третьих, стремиться к экономии материала, используя облегченные конструкции, наилучшим образом защищенные от коррозии.

В ГДР из-за коррозии ежегодно теряется около 1 млрд. марок. Это соответствует 1,5% национального дохода или, что будет нагляднее, трети годовой валовой продукции химических заводов Буна, где работает 25 000 человек. Хотя на борьбу с коррозией выделяются значительные суммы, потери от нее все равно существенны. Только первоначальная защита изделий обходится ГДР ежегодно в 2 млрд. марок, но без этих огромных затрат ущерб от коррозии был бы еще больше. Таким образом, чтобы сохранить сталь или железо в том метастабильном состоянии, в которое они были приведены путем обработки, необходимы большие народнохозяйственные затраты.

Возникающий при коррозии гидрат оксида железа выступает в основном в виде двух кристаллических форм-стабильного гетита oc-FeOOH и менее стабильного лепидокрокита y-FeOOH.

Продукты коррозии железа, содержащие кроме этого еще магнетит FeO Fe2O3 и переменное количество аморфных оксидов железа, равномерно распределяются по всей поверхности металла. В отличие от этого на алюминии и его сплавах продукты коррозии образуют отдельные точки, так что местами даже возникают отверстия. При особых условиях коррозия может перфорировать и высоколегированную сталь. Этот вид коррозии очень опасен, так как при относительно небольшом изменении массы и практически невидимых отверстиях ставится под вопрос функциональная способность, например емкостей или трубопроводов.

Еще одна форма коррозии поражает металл даже под лакокрасочными слоями. Это нитевидная, или филигранная, коррозия. Ей подвержена прежде всего некрашеная или покрытая лаком жесть. Так возникают узкие красно-коричневые неглубокие канавки с зеленью на концах [это оксид железа (II)]. При этом коррозия движется под слоем лака, как личинка под корой. Из-за нитевидной коррозии снижается в первую очередь декоративная ценность лакированных изделий.