К каким свойствам относится коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость — способность материалов сопротивляться коррозии, определяющаяся скоростью коррозии в данных условиях.

Для оценки скорости коррозии используются как качественные, так и количественные характеристики. Изменение внешнего вида поверхности металла, изменение его микроструктуры являются примерами качественной оценки скорости коррозии.

Для количественной оценки можно использовать:

число коррозионных очагов, образовавшихся за определённый промежуток времени;
время, истекшее до появления первого коррозионного очага;
изменение массы металла на единице поверхности в единицу времени;
уменьшение толщины материала в единицу времени;
плотность тока, соответствующая скорости данного коррозионного процесса;
объём газа, выделившегося (или поглощённого) в ходе коррозии единицы поверхности за единицу времени;
изменение какого-либо свойства за определённое время коррозии (например, электросопротивления, отражательной способности материала, механических свойств)

Разные материалы имеют различную коррозионную стойкость, для повышения которой используются специальные методы. Повышение коррозионной стойкости возможно при помощи легирования (например, нержавеющие стали), нанесением защитных покрытий (хромирование, никелирование, алитирование, цинкование, окраска изделий), пассивацией и др. Устойчивость материалов к воздействию коррозии, характерной для морских условий, исследуется в камерах солевого тумана.

Наиболее лёгкой формой коррозионного воздействия является изменение цвета и потеря блеска, что в принципе мало заметно издалека. При помощи санации поверхности обычно можно вернуть стали прежний привлекательный вид.

Оспенная коррозия

Оспенная коррозия (питтинговая коррозия) — это вид коррозионного воздействия, вызываемого хлоридами.

Обычно сначала появляются маленькие точки тёмно-рыжего цвета и лишь в очень сложных случаях они могут разрастаться до такой степени, что коррозия переходит в новую стадию, сплошную поверхностную коррозию. Риск возникновения коррозии усиливается, если на поверхности после сваривания остаются инородные материалы (лак и т.п.), если на поверхность попадают частицы другого корродировавшего металла, если после термообработки не был удалён цвет побежалости.

Коррозионное растрескивание

Коррозионное растрескивание — это разрушение металла вследствие возникновения и развития трещин при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионной среды. Оно характеризуется почти полным отсутствием пластической деформации металла.

Такой вид коррозии появляется в средах с повышенным содержанием хлоридов, например, в бассейнах.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия — возникает в местах стыка, обусловленных конструктивными или эксплуатационными требованиями.

На степень коррозионного воздействия будет оказывать влияние геометрия стыка и тип соприкасающихся материалов. Наиболее опасны узкие стыки с малыми зазорами и соединение стали с пластиками. Если же избежать стыков не возможно, то рекомендуем использовать нержавеющие стали, легированные молибденом.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия — этот вид коррозии возникает в настоящее время на сталях после сенсибилизации в сочетании с использованием в кислых средах.

Во время сенсибилизации выделяются карбиды хрома, которые накапливаются по границам зёрен. Соответственно возникают области с пониженным содержанием хрома и более подверженные коррозии. Подобное происходит, например, во время сваривания в зоне теплового воздействия.

Все аустенитные стали обладают стойкостью к межкристаллитной коррозии. Их можно подвергать свариванию (лист до 6 мм, пруток до 40 мм) без риска возникновения МКК.

Биметаллическая или гальваническая коррозия

Биметаллическая коррозия — возникает при работе биметаллического коррозионного элемента, т.е. гальванического элемента, в котором электроды состоят из разных материалов.

Очень часто необходимо использовать неоднородные материалы, чьё сопряжение при определённых условиях может приводить к коррозии. При сопряжении двух металлов биметаллическая коррозия имеет гальваническое происхождение. При этом виде коррозии страдает менее легированный металл, который в обычных условиях, не находясь в контакте с более легированным металлом, не подвержен коррозии. Следствием биметаллической коррозии является как минимум изменение цвета и, например, потеря герметичности трубопроводов или отказ крепежа. В конечном итоге указанные проблемы могут приводить к резкому сокращению срока службы строения и необходимости преждевременного капитального ремонта. В случае с нержавеющими сталями биметаллической коррозии подвергается сопрягаемый с ними менее легированный металл.

Источник

О коррозионной стойкости сталей

Понятие «коррозионная стойкость стали» означает способность металла противостоять появлению ржавчины.

Скорость распространения коррозии зависит от многих факторов, в том числе от состава и технических характеристик стального сплава, а также качества окружающей среды.

Обычная сталь разрушается от коррозии за достаточно короткое время.

Одни из существующих методов применяют в процессе плавки. Другие используют в сборочных цехах, на конечной стадии изготовления металлоконструкций или их монтажа на строительной площадке.

Однако существуют различные способы, не только существенно повышающие коррозионную стойкость металла, но и придающие стальным конструкциям безусловную невосприимчивость к влажным и агрессивным воздействиям. Их можно разделить на две группы:

Изменение химического состава стального сплава с введением легирующих добавок. В качестве таковых выступают элементы с положительным электрохимическим потенциалом или обладающие способностью к пассивации.
Нанесение надежных защитных покрытий на готовые металлические изделия, конструкции, детали. Для этого используются различные способы и материалы: анодирование, пассивирование, окрашивание, эмалирование.

Легирование стали для повышения коррозионной стойкости

Металлургическая промышленность использует различные легирующие элементы, сообщающие стали коррозионную стойкость. При подборе состава особое внимание уделяется количеству углерода. Если этот показатель превышает 1,2 %, то металл существенно теряет прочностные показатели, становится менее пластичным. Сплавы с низким содержанием углерода, в химическом составе которых присутствуют хром, никель, молибден называются нержавеющими.

По требованиям ГОСТ 4553-71 в маркировке каждого типа стали четко обозначено, какие легирующие компоненты в ней присутствуют, а также их количественный показатель. Например, так:

К каким свойствам относится коррозионная стойкость

Каждый легирующий элемент оказывает строго определенное влияние на технические характеристики стали:

хром (Сг) повышает коррозионную стойкость, увеличивает прочностные качества, твердость;
никель (Ni) повышает устойчивость к коррозии, улучшает пластические свойства металла;
титан (Ti) положительно влияет на коррозионную стойкость стали, одновременно улучшая прочность, плотность и обрабатываемость металла;
молибден (Mo) делает сталь особенно устойчивой не только к воздействию воды, но также кислот, щелочей, солевых растворов;
вольфрам (W) делает металл более твердым и менее хрупким;
кремний (Si) повышает коррозионную стойкость стали, делает ее магнитонепроницаемой, мало подверженной процессам окисления.

Стали, обладающие повышенной коррозионной стойкостью, носят название нержавеющих. Зависимо от процентного содержания и сочетания легирующих компонентов изменяется структура металла. В связи с этим стальной сплав может быть ферритным, мартенситным, аустенитным, ферритно-мартенситным, ферритно-аустенитным, аустенитно-мартенситным.

Критерии для классификации легированных сталей

Одни виды стальных сплавов от других различают по следующим признакам::

1. По содержанию углерода сталь бывает:

низкоуглеродистой (менее 025% С);
среднеуглеродистой (наличие С в диапазоне 0,25-0,65%);
высокоуглеродистой, в которой углерода содержится свыше 0,65%.

2. По количеству легирующих элементов стальные сплавы делят на:

низколегированные (менее 2,5%);
среднелегированные (2,5-10%);
высоколегированные (10-50%).

3. По предназначению отличают конструкционные и инструментальные легированные стали. Последние чаще всего применяют при изготовлении всевозможного инструментария. А вот конструкционные, в свою очередь, подразделяются на :

машиностроительные, используемые для создания различных деталей в соответствующей отрасли;
строительные, которые применяют во многих областях строительного производства, в том числе в мосто- и судостроении, авиационной отрасли.

К каким свойствам относится коррозионная стойкость

Нержавеющие (легированные) стали широко используют производители крепежа и такелажной продукции. Компания «Трайв-Комплект» в своем каталоге представляет отдельный раздел, посвященный крепежным изделиям из легированных сталей.

Материалы подготовлены специалистами компании «Трайв-Комплект».
При копировании текстов и других материалов сайта – указание ссылки на сайт www.traiv-komplekt.ru обязательно!

Источник

Коррозия – это явление, которое возникает в металлах в результате химической реакции, вызванной окружающей средой, и приводящей к разрушению верхнего слоя поверхности металла. Существует несколько типов коррозии, которые принимают различные формы и в основном зависят от явлений, которые привели к возможной деградации предмета. Большинство форм коррозии могут быть заранее предотвращены или замедлены, если будут обнаружены на ранней стадии. Существует несколько различных методов предотвращения коррозии.

Рис. 1

Регулярный мониторинг окружающей среды

Металлы, как правило, не устойчивы к коррозии в любой среде, но тщательное наблюдение за характером окружающей среды и обнажением изменений поверхности металла может привести к заметному снижению скорости развития коррозии. Новые сплавы разрабатываются на основе ранее накопленных данных, которые определяют несущую природу металлов способных выступать против коррозии. Эти металлы сочетаются с коррозионно-стойкими материалами, которые защищают сплав от подверженности коррозийным средам в большей степени, чем обычная углеродистая сталь и т. ю. Примерами таких материалов являются кобальт, никель, молибден, нержавеющая сталь. Конструкции должны быть спроектированы таким образом, чтобы металлы не вступали в контакт с реактивными материалами. Должны быть приняты соответствующие меры для обеспечения того, чтобы ни одна поверхность не оставалась незащищенной от коррозии. Металлические поверхности также должны быть проверены на наличие царапин, трещин, которые в разы увеличивают скорость коррозии.

Рис. 2

Ингибиторы

Ингибиторы представляют собой реагенты, которые растворяются на поверхности металла и действуют как барьер против реактивных элементов в окружающей среде. Ингибиторы работают путем приостановки химического процесса, вызывающего коррозию, тем самым защищая поверхность металла. Ингибиторы используются в химической, нефтяной и водоочистной промышленности, где материалы в большей степени подвержены коррозии. Факторы, влияющие на ускорение действия ингибитора:

Катодная или анодная природа металла;
Уменьшение рассеяния ионов на поверхности металла;
Увеличение электрического сопротивления металла;
Снижение содержания кислорода, серы и хлоридов в окружающей среде.

Модификация окружающей среды является еще одним способом снижения восприимчивости металла к коррозии, поскольку этот процесс происходит из-за химических реакций окружающей среды с поверхностью металла. Простой способ сделать это – избежать контакта с морской водой или повышенной сырости из любого источника. Вода, подаваемая в котлы в водоочистных сооружениях, может быть обработана химическими веществами, которые предотвращают коррозию или уменьшают содержание серы и хлоридов, чтобы избежать коррозии внутренней поверхности стен.

Покрытие

В последнее время краски и покрытия изготавливаются таким образом, что они устойчивы к коррозии при контакте с окружающей средой. Различные типы покрытий разделены в зависимости от типа используемого полимера. Существуют:

Водорастворимые покрытия;
Порошковые покрытия;
Высокотвердые покрытия;
Эпоксидные и алкидные покрытия;
Акриловые покрытия и др.
Катодная защита

Рис. 3

Гальваническая коррозия – это вид коррозии, который возникает, когда два отдельных металла погружены в непосредственной близости во влажную почву, морскую воду и другие электролиты. Гальваническая коррозия наблюдается на корпусах судов, вблизи нефтяных вышек, якорей и т. д.

Катодная защита – это форма коррозионной стойкости, когда один из металлов выступает в качестве анода или активного участка, а другой – в качестве катода или пассивного участка. В этом процессе поверхность защищаемого металла (катод) помещается в электролитический раствор с противоположным током с жертвенным металлом (анод). Анодный металл подвергается коррозии, в то время как катодный металл остается защищенным. Противоположный ток толкает аноды к поляризации при подаче свободных электронов на катоды.

Гальваническая защита

Гальваническое покрытие – это метод, при котором поверхность металла покрывается пластиной, которая препятствует коррозии. Покрытие также может быть использовано в декоративных целях. Некоторые из распространенных типов покрытий:

Электрическое покрытие

В этом типе металлического покрытия электрический ток используется для переноса электронов с электрически заряженной металлической поверхности на подслой или подложку путем формирования тонкого и прозрачного покрытия на электроде. Обычно это делается с помощью анода в его ионной форме и катода, электроны которого расходуются для формирования слоя. Оба материала погружены в электролитический раствор.

Рис. 4

Неэлектрическое покрытие

При этом неэлектрическом способе нанесения покрытия такие материалы, как никель, серебро, золото используются в качестве подложки для нанесения покрытия при погружении в химический раствор.

Механическое Покрытие

Механическое покрытие – это процесс, при котором некоррозионное покрытие подвергается холодной сварке металлических деталей на обрабатываемую деталь. Цинк, алюминий, медь, олово часто используются в этом процессе в виде металлического порошка, добавляемого к металлу, погруженному в водный раствор с добавками.

Источник: 20kv.ru

Источник

Основные понятия, термины, определения

Коррозионная стойкость — способность материала противостоять действию агрессивных сред (коррозии).

Коррозия (от лат. соrrоsiо — разъедание) — разрушение материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия со средой.

Строительные материалы, и в первую очередь их поверхности, в течение длительной эксплуатации разрушаются в основном в результате двух видов воздействия: коррозионного, связанного с влиянием на материал внешней, агрессивной среды, и эрозионного, вызываемого механическим воздействием.

Эрозионное разрушение интенсивно протекает при относительно быстром перемещении среды или материала. Особенно большой величины эрозия достигает при контакте материала с расплавами металлов и шлаков, а также с газообразными окислителями и пр.

Явления коррозии и эрозии часто сопутствуют друг другу, и поэтому их не всегда удается разделить. В строительном материаловедении эти явления рассматривают раздельно. Эрозионные процессы рассматриваются при изучении эксплуатационных свойств покрытий полов, дорожных покрытий и пр.

Виды коррозии строительных материалов

Коррозия строительных материалов различается по виду коррозионной среды, характеру разрушения и процессам, происходящим в них:

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

коррозионная среда:

газовая: (инертный газ; химически активный газ);

жидкостная: (кислотная; соленая; щелочная, морская; речная; в расплаве металлов, силикатов)

характер разрушения: (равномерное, солевая, неравномерное, избирательное, поверхностное, растрескивание, местное, межкристаллитное);

виды воздействий (процессов):(химические; электрохимические; биологические).

Газовая коррозия представляет собой коррозию в газовой среде при полном отсутствии конденсации влаги на поверхности материала. Этому виду коррозии подвержены материалы, работающие в условиях высоких температур в среде осушенного газа (керамика). Газовая коррозия относится к химическим процессам разрушения. Скорость ее зависит от природы материала, его структуры и свойств новообразований на его поверхности.

Жидкостная коррозия природных и искусственных каменных материалов, происходящая под действием растворов электролитов и не электролитов, а также различных расплавов, носит в основном химический характер, хотя, в зависимости от вида и свойств жидкости отличается рядом особенностей. Важнейшей особенностью жидкостей является наличие в них сил межмолекулярного взаимодействия. Этим обусловлены два свойства жидкого состояния: молекулярное давление и связанное с ним поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение жидкости оказывает большое влияние на интенсивность разрушения материала, которое определяется так же смачивающими свойствами жидкости.

Равномерная коррозия возникает в результате действия агрессивной среды при достаточной толщине изделия и равномерном распределении напряжений сжатия, изгиба или растяжения. Коррозия этого вида в отличие от других в значительно меньшей степени влияет на прочностные свойства материала.

Неравномерная, или местная коррозия (пятна, язвы, разводы) происходит при различной концентрации агрессивной среды на от дельных участках или неоднородности самого материала (его состава и структуры). Так, в результате неравномерного распределения кристаллической и стекловидной фаз в керамическом материале коррозионное разрушение на его отдельных участках протекает с разной скоростью. При этом в стекловидной фазе процесс развивается значительно быстрее, чем в кристаллической. Наличие в материале неоднородной пористости также способствует образованию в нем неравномерной коррозии.

Избирательная коррозия характерна для материалов, в которых один из компонентов при формировании структуры образует легко растворимые соединения. В период эксплуатации эти соединения могут переходить в раствор, образуя на поверхности материала так называемые «высолы».

Межкристаллитная коррозия возникает в результате разрушения материала по границам зерен и быстро распространяется в глубь материала, резко снижая его свойства. Этот вид коррозии присущ некоторым обжиговым материалам, при спекании которых образуются новые фазы, твердые растворы и пр. и, следовательно, границы раздела.

Коррозионное воздействие в общем случае может иметь два принципиально различных механизма: химическое взаимодействие и растворение.

Химическое взаимодействие сводится к реакции между средой и материалом с образованием новых соединений. При наличии в агрессивных средах примесей, а в материале — добавок химические реакции могут протекать между всеми элементами взаимодействия. Поскольку каменные материалы являются диэлектриками и взаимодействие их с агрессивной средой не сопровождается возникновением электрических токов, процесс разрушения материалов называют химической коррозией.

При воздействии агрессивных сред на металлы происходит электрохимический процесс передачи электронов из слоя металла с более низким электрическим потенциалом к слою с более высоким потенциалом и восстановление электроположительных ионов с последующим разрушением поверхностного слоя. Такой процесс разрушения принято называть электрохимической коррозией.

Биологическая коррозия — разрушение материала под непосредственным воздействием растительных и животных организмов, а также микроорганизмов. Высшие растительные организмы (корневая система, стебли, листья, семена и пр.) в процессе жизнедеятельности продуцируют различные виды веществ, большинство из которых по отношению к строительным материалам являются агрессивными. Животные организмы вызывают биоповреждения материалов как непосредственно своим механическим воздействием (грызуны, птицы и пр.), так и продуктами своей жизнедеятельности. Низшие растительные организмы и микроорганизмы (водоросли, лишайники, мхи, грибки, бактерии и пр.) разрушают поверхностные слои бетонов и создают условия для гниения конструкций из древесины.

Коррозию, возникающую в результате воздействия на строительные материалы продуктов технологической переработки органических веществ как биогенного (фрукты, овощи, растительные масла, кровь, соки, жиры и пр.), так и небиогенного происхождения (нефть, уголь, сланцы, известняки-ракушечники, выхлопные газы, копоть и пр.), принято называть органогенной коррозией.

Факторы, влияющие на коррозионную стойкость строительных материалов

Коррозионная стойкость строительных материалов зависит от многих факторов, которые подразделяются на внешние и внутренние.

Внешние факторыопределяют агрессивность среды и ее влияние на материал. К ним можно отнести рН среды, температуру и ее перепад, а также интенсивность воздействия среды на материал.

Водородный показатель раствора электролита, характеризующий активность в нем ионов водорода, является весьма важным фактором, влияющим на процесс химической коррозии. Скорость коррозии силикатов в растворах электролитов в значительной степени зависит от характера растворов и протекает по-разному в кислых, щелочных или нейтральных средах.

Вода как участник технологического процесса рассматривается в двух аспектах: как нейтральный компонент, служащий для придания смеси необходимых свойств, и как растворитель и переносчик ионов.

Причиной коррозии многих строительных материалов в воде или в других электролитах является термодинамическая неустойчивость соединений, содержащихся в этих материалах, которая связана с развитием процессов гидратации, сопровождающихся экзотермическими или эндотермическими эффектами.

Экзотермический эффект свидетельствует о созидательном процессе в материале, например при гидратации цемента, а эндотермический эффект — о разрушительном, например при гидратации керамического черепка.

Поведение химических элементов в растворах во многом зависит от величины радиусов ионов и их валентности, а точнее, от величины отношения валентности иона к его радиусу, называемой ионным потенциалом:

РI = V/R,

где РI — ионный потенциал, Å-1 ;

V — валентность, ед.;

R — ионный радиус, Å..

Чем меньше ионный потенциал, тем сильнее проявляются основные свойства элементов, чем он больше — кислотные. Например, К и Na характеризующиеся малыми ионными потенциалами, соответственно 0,75 и 1,02, обладают резко выраженными щелочными свойствами. Элементы, имеющие ионный потенциал в пределах 4,7… 8,6, обладают амфотерными свойствами, а при РН> 8,6 кислотными свойств

Сравнивая активность элементов по ионному потенциалу, получим следующее распределение катионов в порядке убывания:

SiO2 → TiO2
→ MgO → Fe → Cu

Высокий ионный потенциал катиона кремния обусловливает образование прочных анионных групп с ионами кислорода.

Температура
— одна из важнейших переменных, влияющих на коррозионную и эрозионную стойкость. Повышение температуры, как правило, способствует усилению коррозионного воздействия за счет увеличения предельной растворимости, скорости диффузии и интенсивности химических реакций.

Перепады температур в системе вызывают термический перенос массы, что может сделать непригодным применение материала, который в нормальных условиях имеет малую растворимость.

Интенсивность воздействия среды влияет на скорость коррозионных процессов. Увеличение объема среды, находящейся в контакте с материалом, может усилить коррозионное воздействие за счет увеличения средней скорости растворения материала.

Внутренние факторы — это состав, структура материала и его свойства.

Ввиду особенностей строения различных материалов влияние на них внешних факторов неодинаково, и поэтому коррозионную стойкость обжиговых, плавленых, гидратационных материалов, а также металлов и древесины рассматривают раздельно. И мы с Вами начнем изучение свойств конкретных материалов со следующей лекции.

Общие принципы повышения коррозионной стойкости

Коррозионная стойкость определяется массой материала, превращенного в продукты коррозии в единицу времени с единицы площади, находящегося во взаимодействии с агрессивной средой, а также размером разрушенного слоя в мм за год.

Основными принципами повышения коррозионной стойкости строительных изделий и конструкций являются:

– подбор состава композиций, отличающегося низкой активностью в агрессивных средах;

– использование специальных покрытий для химической, тепловой и механической защиты изделий и конструкций от воздействия агрессивных сред.

Следует отметить, что основным критерием, определяющим эксплуатационные свойства строительных материалов, является время. Поэтому такие характеристики материала, как водостойкость, морозостойкость и коррозионная стойкость, являются не истинно физическими свойствами, а лишь условными показателями изменения состояния его структуры при продолжительном постоянном или циклическом воздействии на материал агрессивной среды.

Сохранение эксплуатационных характеристик во времени принято называть долговечностью строительных материалов.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту

Узнать стоимость

Источник