Pb Sn Zn Сu Ag Fe Ni W Pd Pt 2 страница

Поряд з окислювачами гальмувати анодний процес можуть сповільнювачі вторинного дії, що утворюють на поверхні металу пасивні плівки. Плівка утворюється при взаємодії іонів разчиняємого металу із сповільнювачем на кородуючій поверхні металу і гальмує, головним чином, анодний процес. До подібних уповільнювача можна віднести гідроксид і карбонат натрію.

При недостатньому вмісті в розчині анодних інгібіторів вони можуть викликати прискорення корозії. У малих кількостях анодні інгібітори тільки частково пасивують поверхню, але в той же час є ефективними деполяризатором катодного процесу. Внаслідок цього відбувається збільшення швидкості корозії. Тому при використанні анодних інгібіторів необхідно визначити спочатку їх мінімальну захисну концентрацію.

Катодні сповільнювачі зменшують швидкість корозії завдяки зниженню ефективності катодного процесу або зменшення площі катодів. За характером дії вони різні.

Дія катодних сповільнювачів-поглиначів кисню ґрунтується на зменшенні вмісту кисню в розчині і, отже на зниженні швидкості катодного процесу з кисневою деполяризацією. Наприклад:

 

Na₂SO₃ +1/2О₂ = Na₂SО₄.

 

Катодні екрануючі сповільнювачі, що екранують катодні ділянки, утворюють в умовах підлуговування прикатодного простору малорозчинні сполуки:

 

Са(HCО₃)₂ + NaOH = СаСОз↓ + NaHCO₃ + H₂O;

ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓+ Na₂SO₄.

 

Малорозчинні осади карбонату кальцію або гідроксиду цинку, що виділяються на катоді, екранують метал, зменшуючи тим самим ефективність катодного процесу. Катодними сповільнювачами, що підвищують перенапруження катодного процесу, є катіони солей деяких важких металів: хлорид арсену, сульфат вісмуту та ін. Катіони цих солей відновлюються на катоді у вигляді арсену чи вісмуту, внаслідок чого значно підвищується перенапруження виділення водню, тобто дані інгібітори уповільнюють тільки корозію з водневою деполяризацією.

Швидкість руху агресивного середовища в значній мірі визначає корозійне поводження металів. Із збільшенням швидкості руху водопровідної води, яка не містить значних кількостей солей, спочатку відбувається підвищення швидкості корозії заліза і сталі із-за збільшення підведення кисню до мікрокатодів поверхні (рис. 3.4,крива 1).

 

 

Рисунок 3.4. Залежність швидкості корозії сталі від швидкості руху рідини: 1 - водопровідна вода, 2 - морська вода.

 

Подальше зниження швидкості корозії при досить швидкому протіканні води пояснюється тим, що велика кількість кисню призводить до пасивації анодних ділянок (кисень виступає як сповільнювач корозії). Нарешті, при дуже великих швидкостях руху води знову спостерігається збільшення швидкості корозії металу внаслідок ерозії, тобто механічного руйнування захисних плівок чи навіть структури самого металу. При наявності в розчині значної кількості активних аніонів пасивація може не настати, тобто відбувається постійне зростання швидкості корозії металу зі збільшенням швидкості руху корозійного середовища, наприклад в морській воді (рис. 3.4, крива 2).

З підвищенням температури швидкість електрохімічної корозії, як правило, зростає. Однак залежність швидкості корозії від температури досить складна, тому що при цьому доводиться враховувати зменшення розчинності кисню з підвищенням температури, зміна структури отримання продуктів корозії, виникнення термогальванічних мікрокорозійних елементів, вплив температури на зміни значень потенціалів для різних металів.

Так як багато хімічних процесів протікають при підвищених тисках, то важливо встановити вплив тиску на швидкість корозії. Підвищення тиску збільшує швидкість корозії металів з кисневою деполяризацією, так як розчинність кисню зростає пропорційно підвищенню тиску в газовій фазі. Швидкість корозії металів з водневою деполяризацією практично не змінюється.

 

3.2.3 Вплив конструктивних особливостей апаратів на корозійний процес

 

Конструкція апаратів має істотний вплив на корозійний процес. Застійні зони, концентрації механічних і термічних напруг, контакт різнорідних металів та інші особливості апаратів сприяють електрохімічній корозії. У зв'язку з цим при конструюванні необхідно враховувати наступні моменти:

- контакт різнорідних металів. Чим більше розходження у величині електродних потенціалів контактуємих металів, тим вище корозійний струм. Необхідно підбирати метали, що мають незначну різницю у величині електродних потенціалів, або ізолювати місця їхнього зіткнення;

- чистота обробки поверхні металів. Полірована поверхня менше кородує, ніж грубо оброблена. За наявності ділянок поверхні, що мають різну обробку, можуть виникнути короткозамкнені гальванічні елементи;

- розподіл температури. Велика різниця температур на різних ділянках апарату (наприклад теплообмінника) призводить до утворення термогальванічних елементів, що збільшують електрохімічну гетерогенність кородуючої поверхні. Наслідком цього є підвищення швидкості корозії. Для вирівнювання температури необхідно інтенсивно перемішувати розчини;

- розподіл механічних напружень. При наявності в металі залишкових внутрішніх напружень або доданих ззовні механічних навантажень можуть утворюватися гальванічні елементи на поверхні металу. При цьому на ділянках, що піддаються дії найбільших напружень, з'являються корозійні мікротріщини (розтріскування). Особливо велике напруження виникає у місцях зварювання. Для зменшення напруження необхідно проводити відпал деталей або вузлів апаратів.

- наявність щілин, зазорів і застійних зон. Дуже небезпечними в корозійному відношенні є щілини і зазори, в яких може накопичуватися волога або корозійний розчин, що призводить до сильної місцевої корозії внаслідок нерівномірного аерації (доступу кисню) ділянок поверхні. У застійних зонах значення рН розчину можуть бути зовсім іншими, ніж в об'ємі розчину; в них накопичуються продукти корозії металу, що призводить до збільшення корозії.

 

3.2.4 Вплив механічних факторів на корозійний процес

 

Металеві конструкції в процесі експлуатації часто піддаються руйнуванню при одночасному впливі корозійного середовища і механічних напружень. За своїм походженням механічні напруження можуть бути внутрішніми, що виникають в результаті деформації або термообробки металу, або зовнішніми, викликаними прикладеними ззовні навантаженнями (постійними і змінними). Крім того, метал може піддаватися зтираючому або кавітаційному впливу.

Швидкість корозії металевих виробів в агресивних середовищах при одночасному механічному впливі на конструкцію значно вище, ніж при відсутності цього впливу. Залежно від характеру механічної дії розрізняють такі типи корозії:

- корозійне розтріскування - місцеве руйнування металу при одночасному впливі на метал розтягуючих напружень і корозійного середовища;

- корозійна втома - руйнування при одночасному впливі на метал агресивного середовища і знакозмінних напруг;

- корозія при терті - руйнування металу внаслідок механічного зтираючого впливу на метал іншого металу при наявності корозійного середовища або безпосереднього впливу самого рідкого або газоподібного корозійного середовища на метал;

- корозійна кавітація - механічна ударна дія самого агресивного корозійного середовища.

 

Корозійне розтріскування металів

 

При накладенні механічних напружень відбувається зниження термодинамічної стійкості металу. На швидкість корозії металів і сплавів в напруженому стані впливають величина механічних напружень, характер катодного процесу, природа аніонів.

У кислих середовищах при додаванні розтягуючих напружень швидкість корозії сталей збільшується. На ступінь збільшення швидкості корозії з водневою деполяризацією впливає природа аніона. Наприклад, у сірчаній кислоті з добавкою хлориду натрію при додаванні розтягуючих напружень швидкість корозії сталі збільшується в більшому ступені, ніж у розчині чистої сірчаної кислоти.

Спостерігаєму закономірність пов'язують з гальмуванням адсорбції поверхнево-активних аніонів на поверхні сталі при додаванні розтягуючих напружень у пружній області. При введенні в розчин сірчаної кислоти аніонів хлору швидкість корозії ненапруженої сталі, за рахунок адсорбції аніонів Cl ^–, знижується. При застосуванні розтягуючих напружень вигином в пружній області адсорбція аніонів Cl ^– гальмується, в результаті чого загальна швидкість корозії збільшується.

При корозії з кисневою деполяризацією вплив розтягуючих напружень на швидкість корозії в значній мірі залежить від співвідношення сили корозійного струму і граничного дифузійного струму по кисню. Якщо швидкість корозії напруженого металу лімітується швидкістю дифузії кисню, додавання розтягуючих напружень хоча і полегшує анодний процес, однак не призводить до істотного збільшення швидкості корозії напруженої сталі. Якщо ж швидкість корозії напруженого металу істотно менше граничного дифузійного струму, то додавання розтягуючих напружень викликає збільшення швидкості корозії напруженої сталі.

Постійні розтріскуючі напруження (зовнішні чи внутрішні) збільшують швидкість загальної корозії металу приблизно пропорційно їх величині. При цьому відбувається, головним чином, місцева корозія або корозійне розтріскування. Корозійне розтріскування металів при одночасному впливі агресивного корозійного середовища та розтягуючих напружень характеризується утворенням тріщин у площинах, перпендикулярних до напрямку розтягуючих напружень. До корозійного розтріскування схильні багато металів: лужна крихкість металу парових котлів, розтріскування деяких корозійностійких, наприклад, хромонікелевих, сталей.

Корозійно-механічні тріщини поступово зароджуються на металевій поверхні під впливом локалізації анодного процесу та розтягуючих напружень на окремих її ділянках (наприклад подряпини, дефекти від обробки, дефекти захисної плівки та ін.) Розвиток корозійних тріщин відбувається в результаті дії трьох факторів: електрохімічного - через неоднорідність структури поверхні металу (дефекти захисних плівок є активними анодами); механічного - нерівномірність напружень призводить до електрохімічної неоднорідності; адсорбційного - утворення тріщин у поверхневому шарі металу полегшується під розклинюючим впливом адсорбованих з розчину поверхнево-активними речовинами.

 

а б в

Рисунок 3.5. Типовий вигляд корозійного розтріскування у воді, що містить 200 мг/л С1, температура 320°С, збільшення в 900 разів:

а - сталь 03Х16Н4С2, міжкристалітне руйнування, слабо розгалужена тріщина, огинання фериту; б - сталь 03Х12К12Н2, транскристалітне руйнування; в - сталь 03Х12К12Д2, міжкристалітне руйнування, розгалужена тріщина.

 

При корозійному розтріскуванні металу можна виділити три основні періоди у руйнуванні металу. Інкубаційний період - це процес поступового утворення на поверхні металу мікрокорозійних тріщин під впливом корозійного середовища і локалізації розтягуючих напружень. Найбільш сприятливими умовами для зародження мікротріщин є такі, при яких і розтягуючі напруження, і корозійний процес локалізуються на окремих ділянках поверхні металу. У сильно агресивних середовищах, що викликають рівномірну загальну корозію, ймовірність корозійного розтріскування набагато менше, ніж в середовищах, які викликають місцеве руйнування металу (азотнокислі солі і луги для вуглецевих сталей).

Розвиток корозійної тріщини відбувається при спільній дії корозійного середовища та розтягуючих напружень в металі. Зростання тріщини можна розглядати як безперервний електрохімічний процес, що в значній мірі прискорюється накладеними напруженнями розтягування (рис. 3.5).

 

ЕЛЕКТРОЛІТ

Рисунок 3.6. Схема корозійної тріщини:

1 - напрями розтягуючих напружень; 2 - тріщина, заповнена електролітом; 3 - оксидна плівка (катод корозійної пари); 4 - безперервно оновлюється вістря тріщини (анод корозійної пари); 5 - максимально напружена зона металу.

 

На бічній поверхні тріщини утворюється оксидна плівка продуктів корозії. Гостра частина тріщини, що розвивається під впливом концентруючихся на цій ділянці напружень розтягування, постійно оновлюється, тому не захищена оксидними плівками. Виникає корозійна пара, катодом якої служить вся бокова поверхня тріщини, а анодом - вістря тріщини. Корозійна пара дуже ефективна, так як і катод, і анод практично повністю неполяризовані. Незначна поляризуємість катода пояснюється тим, що площа його велика в порівнянні з анодом. Відсутність поляризуємості анода, незважаючи на його дуже малу площу, викликане постійною появою нових активних ділянок на поверхні металу. У таких умовах можуть виникати високі лінійні швидкості росту тріщини від 1 до 10 мм / годину.

Кінцеве руйнування металу настає, коли, внаслідок все більшої локалізації напружень, одна з тріщин починає прискорювати своє зростання у часі, а зростання інших тріщин сповільнюється. Кінцеве руйнування металу відбувається при переважному впливі механічного чинника. На корозійне розтріскування також впливає адсорбція, що зменшує поверхневу енергію металу біля вершин тріщин та створює додаткові умови для розриву розтягуючими напруженнями.

 

Корозійна стомлюваність металів

 

Змінні напруження (розтягуючі), в тому числі і знакозмінні, як відомо, викликають явище стомлюваності металів. Якщо змінні напруження перевищують величину межі стомлюваності металу, то через деяке число циклів змінних навантажень розвиваються тріщини стомлюваності, і деталь руйнується (рис. 3.6, крива 1). Нижче ліміту стомлюваності метал не руйнується навіть при дуже великому числі циклів.

Багато деталей машин піддаються одночасному впливу змінних напружень і корозійного середовища, що сильно знижує корозійну стійкість металу. Руйнування металу під дією корозійно активного середовища і знакозмінних напружень називається корозійною стомлюваністю металу. При корозійній стомлюваності спостерігається зниження межі стомлюваності у порівнянні з межею стомлюваності при відсутності корозійного середовища. Механізм руйнування металу в умовах виникнення корозійної стомлюваності залишається в основному той же, що і при корозійному розтріскуванні, але, природно, повинен бути віднесеним до періодів дії розтягуючих напружень. На рис. 3.6 показана залежність величини прикладених знакозмінних напружень від числа циклів до руйнування сталі без впливу (крива 1) і при дії корозійного середовища (крива 2).

Рисунок 3.6. Діаграма Велера:

1 - стомлюваності; 2 - корозійної стомлюваності; А - А - межа стомлюваності; В - умовна границя корозійної стомлюваності. 10⁷ циклів.

Корозійно-стомлююча міцність металів і сплавів (таблиця) істотно залежить від їх складу. Дані в таблиці наведені для числа циклів 5∙10⁷.

Від корозійної стомлюваності сильно страждають вали гребних пароплавних гвинтів, осі і штоки насосів, лопатки турбін, ресори і т.д. Змінні напруження не викликають посилення загальної корозії, але приводять до появи сітки мікротріщин, що переходять у велику тріщину корозійної стомлюваності, що прискорює руйнування деталей.

 

Метал чи сплав, його склад і обробка	Межа міцності, кг/мм2	Межа витривалості, кг/мм2
на повітрі	у прісній воді	у морській воді
Низьковуглевая сталь; відпал
Нікелева сталь (3,7% Ni; 0,26% Cr; 0,28% C); гартування і відпуск
Хромнікелева нержавіюча сталь (18% Cr, 25% Ni)
Нікель-кремниста сталь; гартування і відпуск				-

 

Корозія металів під час тертя

 

Корозією під час тертя називають механічний зтираючий вплив на метал іншого твердого тіла при наявності корозійного середовища або безпосередній вплив на метал самого рідкого або газового корозійного середовища. Корозія при терті представляє собою два сполучених процеси: електрохімічну або хімічну взаємодію металу з агресивним середовищем і механічний процес зносу поверхні захисних плівок і самого металу.

Стійкість металів до корозії при терті в значній мірі залежить від їх корозійної стійкості. У рідині зношування сталі менше, ніж на повітрі. Це обумовлено тим, що рідина є мастилом.

 

Корозія металів в умовах кавітації

 

Корозійною кавітацією називають руйнування металу внаслідок механічного змінного впливу агресивного середовища на метал. За певних гідродинамічних умов порушується суцільність потоку рідини, що рухається і утворюються вакуумні бульбашки. Потім бульбашки скорочуються і зникають. Таке явище в рідині називається кавітацією. При швидкому заповненні рідиною утворені бульбашки піддають поверхню металу гідравлічним ударам, які створюють пульсуючі напруги і руйнують його. Цей вид корозії приводить до утворення місцевих глибоких виразок на перемішуючих пристроях в хімічних апаратах і т.д.

 

4. КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ В РІЗНИХ УМОВАХ

 

Залежно від умов, в яких експлуатуються вироби, електрохімічна корозія підрозділяється на атмосферну, підземну, морську і корозію в розплавлених солях.

 

4.1 Атмосферна корозія

 

Атмосферною корозією називають руйнування металів і сплавів у вологому повітрі при звичайній температурі. Це найпоширеніший вид корозії. Приблизно 80% металевих конструкцій експлуатується в атмосферних умовах. Атмосферна корозія металів носить, в основному, електрохімічний характер і протікає в тонких шарах вологи, що конденсується на поверхні металу.

Основним факторами, що визначають швидкість корозії в атмосфері, є ступінь зволоженості поверхні кородуючих металів, наявність забруднень і температура. Ці фактори змінюються в широких межах, наприклад, в морській атмосфері дуже багато солей, особливо хлориду натрію, в атмосфері промислових районів багато оксидів сірки, вуглецю, азоту та ін. За ступенем зволоженості поверхні металу розрізняють такі типи атмосферної корозії: суха, волога й мокра.

Суха атмосферна корозія - це корозія при повній відсутності плівки вологи на поверхні металу. Механізм сухої корозії металів представляє собою чисто хімічний процес взаємодії агресивних газів з окисленою поверхнею. У сухому повітрі на поверхні металу утворюються оксидні плівки, які знижують подальше окислення металу. Якщо в повітрі є інші гази, наприклад сірчисті з'єднання, захисні властивості плівки можуть знизитися і швидкість корозії у зв'язку з цим зросте.

Волога атмосферна корозія протікає при наявності на поверхні металу найтоншої невидимої плівки вологи, яка утворюється в результаті конденсації при відносній вологості повітря нижче 100%. Конденсація вологи в такій атмосфері може бути різною:

- капілярна. Капіляри, щілини, зазори сприяють конденсації вологи, тому що в них є невелика увігнутість меніску рідини, внаслідок чого, тиск насичених парів найменший. Зі зменшенням радіусу кривизни увігнутого меніска знижується тиск насичених водяних парів над ним. Таким чином, наявність капілярів із змочуваними стінками призводить до конденсації водяної пари, ненасиченої по відношенню до плоского меніску рідини;

- адсорбційна. Конденсація протікає за рахунок адсорбції вологи на поверхні металу;

- хімічна. Конденсація вологи відбувається внаслідок хімічної взаємодії продуктів корозії або солі, що знаходяться на поверхні металу, з водою і супроводжується утворенням гідратованих сполук. Наявність плівки розчину солі сприяє конденсації вологи, тому що тиск пари над розчином нижче, ніж над чистим розчинником. Гігроскопічність солі також прискорює конденсацію вологи. Механізм корозії металів у вологій атмосфері переважно електрохімічний. На роботу корозійного мікрогальванічного елемента робить істотний вплив опір плівки вологи на поверхні металу.

Мокра атмосферна корозія - корозія металів при наявності на їх поверхні видимої плівки вологи, що протікає при відносній вологості близько 100%. Така атмосферна корозія спостерігається при краплинній конденсації вологи на поверхні металу, а також при безпосередньому потраплянні вологи на метал (дощ, обливання конструкцій водою і т. д.). Мокра атмосферна корозія близька до електрохімічної корозії при повному зануренні металу в електроліт.

На швидкість атмосферної корозії робить істотний вплив ступінь зволоженості поверхні, тобто товщина шару вологи (рис. 4.1).

 

 

Рисунок 4.1. Залежність швидкості атмосферної корозії від логарифма товщини шару вологи (h) на поверхні металу: I - суха; II - волога; III - мокра; IV - корозія при повному зануренні в електроліт.

 

Із збільшенням товщини вологої плівки на поверхні металу швидкість корозії спочатку різко підвищується за рахунок збільшення електропровідності електроліту, а потім незначною мірою знижується внаслідок зменшення швидкості дифузії кисню до поверхні металу. Вологість повітря є одним з головних факторів, що сприяють утворенню на поверхні металу плівки вологи. Вологість повітря, при якій з'являється суцільна плівка вологи на поверхні металу в результаті конденсації води, називають критичною вологістю. Величина критичної вологості повітря значно змінюється в залежності від стану поверхні металу і складу атмосфери. Критична вологість промислової атмосфери складає в середньому 60% (відносна вологість). При відносній вологості атмосфери вище критичної швидкість атмосферної корозії різко збільшується.

На швидкість атмосферної корозії металів впливає також склад плівки вологи, температура, контакт з іншими металами.

Домішки в повітрі дуже сильно впливають на швидкість атмосферної корозії. Склад плівки вологи на поверхні металу і ступінь її агресивності залежать від забруднення повітря і характеру цих забруднень. Промислові гази (SO₂, SO₃, СO₂, H₂S, _NН3, Cl₂, HCl), потрапляючи в плівку вологи на поверхні металу, збільшують її електропровідність, гігроскопічність продуктів корозії, діють як депасиватори (наприклад SO₂, НС1). Тверді частки (наприклад частки вугілля), що потрапляють на поверхню металу, сприяють адсорбції різних газів, конденсації вологи. Найбільш агресивними є сильно забруднені індустріальні атмосфери, найменш активними - чисті й сухі континентальні атмосфери (табл. 4.1).

 

Таблиця 4.1

Характер атмосфери	Відносна швидкість корозії вуглецевої сталі (по Гадсону), бал
Суха континентальна	1 - 9
Морська чиста
Морська індустріальна
Індустріальна
Індустріальна, сильно забруднена

 

На швидкість атмосферної корозії металів впливають різкі температурні коливання. Підвищення корозійної агресивності при переході від негативних до позитивних температур пояснюється підвищенням швидкості електрохімічних процесів у зв'язку з переходом плівки вологи на поверхні металу з твердого агрегатного стану в рідкий. При зниженні температури ввечері і вночі відносна вологість повітря різко збільшується, що приводить до випадання роси на поверхні металів і збільшення електрохімічної корозії.

На швидкість атмосферної корозії значною мірою впливає контакт двох металів, що володіють різними значеннями електродних потенціалів. При вирішенні питання про допустимість контакту між металами або сплавами слід керуватися наступними даними. Усі метали і сплави розділені на п'ять основних груп: 1 - магній; 2 - цинк, алюміній, кадмій, 3 - залізо, вуглецева сталь, свинець, олово, 4 - нікель, хром, хромова сталь, хромонікелеві сталі; 5 - мідно-нікелеві сплави, мідь, срібло. Контакт металів, що входять в одну групу, вважається допустимим, але метали кожної наступної групи підсилюють корозію металів попередньої групи.

Для захисту металів від атмосферної корозії широко використовуються такі методи.

- легування металів. Для атмосферних умов експлуатації найбільш ефективним можна вважати легування, що приводить до отримання металевих сплавів з більш досконалим захисним шаром продуктів корозії, або сплавів зі зниженою анодною активністю. Наприклад, легування сталі легко пасивуємими металами (хром, нікель, алюміній, титан) або катодними добавками (мідь), які полегшують пасивацію сталі в умовах атмосферної корозії, знижує швидкість корозії;

- зниження відносної вологості повітря. Зменшення шару електроліту на поверхні металу шляхом зниження вологості повітря консервацією приладів в герметичні чохли з осушувачем (силікагелем) призводить до уповільнення роботи корозійних елементів;

- використання інгібіторів;

- застосування захисних покриттів. Для захисту від атмосферної корозії широко застосовують захисні неметалеві (лакофарбові), металеві, оксидні, фосфатні і інші покриття.

 

4.2 Підземна корозія

 

Підземна корозія металевих конструкцій протікає у ґрунтових умовах і має звичай електрохімічний механізм. Підземній корозії піддані, головним чином, металеві трубопроводи, підземні резервуари, силові електричні кабелі та ін. Особливо сильне руйнування спостерігається в умовах сумісної дії ґрунту і блукаючих струмів.

Розрізняють такі види ґрунтової корозії:

- підземна корозія - корозія в ґрунті, що викликається корозійними елементами, які виникають на металі в місцях зіткнення його з корозійним середовищем внаслідок неоднорідності металу споруди, неоднакового складу ґрунту, різниці температур, вологості і повітропровідності ґрунту на різних ділянках споруди;

- підземна біокорозія - це корозія, що викликається життєдіяльністю мікроорганізмів, які впливають на метал, зазвичай процес завершується електрохімічної корозією;

- електрокорозія - корозія металевих підземних споруд під дією струмів витоку з рейок електрифікованих залізниць та інших промислових установок. Вона підрозділяється на корозію блукаючими струмами і корозію зовнішнім струмом.

У ґрунті містяться волога і різні хімічні реагенти, тому він володіє іонною провідністю і в більшості випадків, за винятком дуже сухих ґрунтів, механізм підземної корозії - електрохімічний. Найбільш характерним катодним процесом в підземних умовах є киснева деполяризація. У кислих ґрунтах (болотистий) може проходити корозія і з водневою деполяризацією.

Розглянемо приклад роботи корозійного елемента в ґрунті (рис. 4.2).

 

 

Рисунок 4.2. Робота корозійного мікроелемента.

 

На аноді протікає реакція окислення заліза з утворенням гідратованих іонів:

 

Fe + mH₂O → Fe²⁺⋅mH₂O + 2e.

 

На катоді протікає реакція іонізації кисню:

 

O₂ + 2H₂O + 4e →→ 4OH⁻.

 

У електроліті ґрунту іони Fe²⁺ та OH^– взаємодіють один з одним, утворюючи нерозчинний осад гідроксиду заліза, який потім може перейти на оксид заліза:

 

Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂,

2Fe(OH)₂ → Fe₂O₃ + H₂O.

 

Анодні і катодні процеси, в більшості випадків, протікають на різних ділянках, тобто поверхня кородуючого металу складається з певної кількості корозійних мікроелементів і загальна швидкість корозії залежить від числа таких елементів та інтенсивності їх роботи. Такий механізм корозії називають гетерогенно-електрохімічним.

Загальна швидкість корозії визначається швидкістю процесу, що протікає повільніше інших. Процес, кінетика якого визначає загальну швидкість корозії, називається контролюючим. Залежно від умов можливі наступні види контролю підземної корозії металів: переважно катодний контроль - у вологих ґрунтах; переважно анодний контроль - в пухких і сухих ґрунтах; змішаний катодно-омічний контроль - при ґрунтовій корозії металевих конструкцій, внаслідок роботи протяжних макропар (трубопроводи).

У більшості випадків корозія підземних споруд протікає з переважним катодним контролем, зумовлених гальмуванням доставки кисню до поверхні металу.

Критеріями небезпеки корозії підземних металевих споруд, згідно з ГОСТ 9.602 - 89, є:

- корозійна агресивність середовища по відношенню до металу конструкції;