Приглашаем посетить сайт

Химическая энциклопедия
АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ

АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ

АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ - разрушение металлов под действием приземного слоя атмосферы. Скорость процесса зависит от климатич. факторов (гл. обр. влажности и т-ры воздуха) и концентрации примесей, загрязняющих атмосферу (оксиды серы, азота, выбросы хим. произ-в и др.). Различают сухую, влажную и мокрую А. к. Сухая А. к. происходит при относит. влажности воздуха ниже нек-рой критической ( < 70% для чистой атмосферы). При наличии в атмосфере примесей, способных образовывать гидраты с малым парциальным давлением водяных паров, граница критич. влажности смещается к более низким значениям.

Сухая А. к. протекает по механизму низкотемпературного окисления, включающему след. стадии: хемосорбция О ₂ и Н ₂ О на пов-сти металла с их диссоциацией; образование зародышей кристаллизации оксидов и гидроксидов металла, тангенциальный рост кристаллов, слияние и образование сплошной, частично гидратированной оксидной пленки. При толщине пленки 2-5 нм дальнейшее окисление металла в чистой (без примесей) атмосфере прекращается.

Влажная А. к. развивается при относит. влажности выше критической, т. е. > 70% для чистой атмосферы, когда на пов-сти металла возникает тонкая (от 2-3 до десятков молекулярных слоев) адсорбц. пленка воды, и происходит по электрохим. механизму. Катодная р-ция имеет вид:

"

где п, m, р-стехиометрич. коэф. электрохим. восстановления, Ох - О ₂, О ₃, Н ₂ О ₂ и др. окислители, Red - их восстановленная форма (м. б. заряженной). Металл М окисляется по анодной р-ции:

Э

где A^z- - анион (ОН ^-, SO₄^2-, Cl^- и др.), образующийся при растворении в воде примесей. В чистой атмосфере продукты анодной р-ции - труднорастворимые гидроксиды, из к-рых формируется плотная защитная пленка, препятствующая дальнейшему развитию А. к. (металл пассивируется). Примеси, способные растворяться в воде, активируют анодную р-цию вследствие образования легкорастворимых солей. Поэтому скорость влажной А. к. в загрязненной атмосфере в сотни и тысячи раз больше, чем в чистой.

Мокрая А. к. наблюдается при возникновении на пов-сти металла фазовой (капельно-жидкой) пленки воды в результате выпадения дождя, конденсации атм. влаги (роса) или осаждения тумана и протекает по такому же электрохим. механизму коррозии, как и в объемах электролитов. В начальных стадиях скорость А. к. трудно пассивирующихся металлов определяется скоростью катодной р-ции, но по мере накопления продуктов анодного растворения ионизация металла замедляется и скорость А. к. уменьшается. Увеличение концентрации примесей в пленке воды стимулирует коррозию.

В реальных условиях наблюдаются все рассмотренные виды А. к. Защитные св-ва слоя продуктов А. к., предохраняющего металл от дальнейшего разрушения, можно усилить легированием металла Ni, Си, Сг (низколегированные атмосферостойкие стали, сплавы на основе Сu, А1 и др.). Для А. к. характерны все виды коррозионного разрушения: равномерное, язвенное, питтинговое, щелевое, межкристаллитное, коррозионное растрескивание и др. По стойкости к А. к. металлы и сплавы образуют ряд в такой же последовательности, как и по стойкости к коррозии в нейтральных электролитах, а именно: благородные металлы, легко пассивирующиеся металлы (Ti, A( Zr), конструкц. сплавы на основе Fe, Ni, Cu, Cd.

Для техн. целей коррозионную агрессивность атмосферы оценивают по климатич. характеристикам и загрязненности. Осн. климатич. характеристика - продолжительность сохранения на металлах адсорбционных или фазовых пленок воды. Соотв. различают климат сухой ( 500 ч/год), умеренно влажный (500 << 2500) и влажный ( 2500). Скорость А. к. [г/(м ²*год)] приближенно рассчитывают по ур-нию:

9

где 0-> скорость коррозии металла в сельской (условно чистой) атмосфере, b_i,-ускорение коррозии примесью частиц i-ro сорта, c_i -концентрация этой примеси. Реальная скорость А. к. низкоуглеродистой стали от 30 (в сухой сельской атмосфере) до 8000 (в морской атмосфере), меди - от 1,7 до 65, цинка - от 1 до 95 г/(м ²*год).

Металлы защищают от А. к. с помощью гальванич., металлизационных и лакокрасочных покрытий. Широко используют консервацию смазками и полимерными покрытиями, применяют летучие и контактные ингибиторы коррозии.

Лит.: Розенфельд И. Л., Атмосферная коррозия металлов, М., 1960; Михайловский Ю. Н., в кн.: Итога науки и техники. Коррозия и защита от коррозии, т. 3, М., 1974, с. 153-205; Михайловский Ю. Н. [и др.]. "Защита металлов", 1980, т. 16, в. 4, с. 396-413. Ю. Н. Михайловский.