Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Какие условия приводят к коррозии?

Большая часть, а точнее сказать 80% всего вреда, наносимого коррозией, объясняется действием атмосферы. В то время как при низкой относительной влажности воздуха материал почти не корродирует, при относительной влажности выше 70% скорость коррозии скачкообразно возрастает. Повышение температуры также ускоряет коррозию. Весьма существенное влияние оказывают различные загрязнения, содержащиеся в воздухе, в первую очередь возникающий в ходе некоторых промышленных процессов диоксид серы. Он образует на поверхности стали сульфат железа, который путем окисления переходит в оксид железа и серную кислоту. Серная, кислота может продолжить этот процесс, при этом вновь образуется сульфат железа.

Если в обычных климатических условиях скорость коррозии нелегированной конструкционной стали составляет 140 г/(м2 • год), то в загрязненной промышленной атмосфере она возрастает до 575 г/(м2-год). Максимальное ее значение составляет 1200 г/(м2 • год). Это значит, что с одного квадратного метра стали в год из-за ржавчины теряется около одного килограмма. В морском воздухе и в прибрежной атмосфере, где коррозия вызывается в основном аэрозолями хлоридов, ее скорость на 30-50% ниже, чем в промышленной атмосфере.

Если к чаще всего применяемым в промышленности стали и алюминию добавить подходящие легирующие элементы, то можно существенно повлиять на их коррозионные свойства. Так, сплавляя алюминий с 3-5% магния, получают материалы, которые чрезвычайно устойчивы к действию морской воды, а при контакте с хлоридами не склонны к точечной коррозии. Добавка 18% хрома и 8% никеля придает стали исключительно высокую коррозионную устойчивость.

Такие стали применяются в химической и пищевой промышленности, а также в особо вредных атмосферных условиях. Например, шар на Берлинской телевизионной башне покрыт сталью этого типа, что исключает коррозию и улучшает вид сооружения. Но такие нержавеющие стали слишком дороги для широкого применения. Чаще применяют так называемые коррозионностойкие стали. Благодаря небольшим добавкам легирующих веществ (медь, никель) они корродируют медленнее, так как на поверхности стали под действием атмосферы образуется слой из смеси оксидов, препятствующий коррозии. На  114 показано поведение коррозионно-стойкой стали, по сравнению с нелегированной и омедненной конструкционными сталями. Такие стали лишь незначительно дороже, чем обычные конструкционные, и без какой-либо дополнительной защиты удовлетворяют простейшим требованиям к устойчивости в промышленной атмосфере. Все это привело к их широкому использованию.

Кроме алюминия и стали определенную роль в качестве конструкционных материалов играют цинк и медь. Цинк подвергается воздействию атмосферы в основном в качестве оцинкованного кровельного железа или профилей. Применявшиеся раньше массивные цинковые изделия ввиду малой экономичности полностью заменены оцинкованной сталью. Цинк корродирует на поверхности аналогично стали, но скорость его коррозии составляет лишь 10% от скорости коррозии незащищенной стали. На его поверхности образуется защитный слой, состоящий из смеси оксида, гидроксида и карбоната. Еще более эффективный защитный слой появляется в городской атмосфере на поверхности меди. Зеленая патина (ярь-медянка) на городских памятниках представляет собой основной сульфат меди; она уменьшает воздействие среды на основной компонент бронзы -медь.