Виды коррозии

Коррозионные процессы классифицируют по двум основным параметрам – внешним признакам коррозионных процессов и механизму. В первую очередь коррозии подвергаются те участки детали, при разрушении которых величина изобарно-изотермичского потенциала (ΔG) реакции коррозии достигает наименьшего значения (принцип наименьшей энергии). Эта величина определяется химическим составом реагирующих веществ, строением коррозирующей детали и свойствами окружающей среды.

По внешним признакам различают коррозию общую (сплошную) и местную.

По механизму различают коррозию химическую, электрохимическую, электрическую и биологическую.

При химической коррозии протекают ОВР, сопровождающиеся переносом электронов на небольшие расстояния, соизмеримые с размерами атомов. Химическая коррозия может протекать в отсутствии электролита. Примером химической коррозии является коррозия чугуна и стали под воздействием окисляющих компонентов окружающей среды.

Схема химической коррозии чугуна и стали на воздухе

Протекающие коррозионные процессы можно выразить уравнениями реакций:

1) 2Fe + O₂ → 2FeO; 4FeO + 3O₂ → 2Fe₂O₃;

2) FeO + H₂O → Fe(OH)₂; Fe₂O₃ + 3H₂O → 2Fe(OH)₃ (точнее FeOOH);

3) FeO + CO₂ → FeCO₃; FeO + H₂S → FeS + H₂O …

Совокупность образующихся продуктов коррозии принято во всех случаях называть ржавчиной, хотя состав последней зависит от условий процесса. Сталь и чугун имеют относительно малую коррозионную стойкость потому, что содержат зёрна углерода, который образует с железом гальванопару, являясь катодом и увеличивая скорость коррозии.

При электрохимической коррозии протекают ОВР, сопровождающиеся переносом электронов на большие расстояния, значительно превышающие размеры атомов (электрическим током). Электрохимическая коррозия, как правило, протекает в присутствии электролита. При электрохимической коррозии образуется гальванопара, в которой защитное покрытие может быть анодом (анодная защита) или катодом (катодная защита). Примером химической коррозии является коррозия оцинкованного железа (стали) и лужёного (покрытого тонким слоем олова) железа (стали) под воздействием окисляющих компонентов окружающей среды. При рассмотрении коррозии металлов, покрытых защитным слоем другого металла, всегда подразумевается, что защитный слой не является сплошным (например, возникла царапина в процессе эксплуатации изделия).

Схема электрохимической коррозии с анодным (1) и катодным (2) покрытиями

При коррозии оцинкованного (анодное покрытие) железа в сухом воздухе (воздух, содержание паров воды в котором мало, поэтому их окисляющим действием в процессе коррозии можно пренебречь) окислителем является кислород и протекают следующие процессы:

Достоинством анодных покрытий является то, что они сохраняют своё защитное действие даже при небольших повреждениях защитного слоя (разрушается защищающий, а не защищаемый металл). Этим объясняется широкое применение оцинкованных изделий (вёдра, кровельное железо и т.д.).

При коррозии лужёного (катодное покрытие) железа во влажном воздухе окислителями являются кислород и ода протекают следующие процессы:

Недостатком катодных покрытий является то, что при их частичном разрушении коррозии подвергается защищаемый металл, причём скорость коррозии существенно больше, чем в отсутствии защитного слоя. Этим объясняется быстрое разрушение поцарапанных консервных банок, сделанных из лужёного железа, особенно во влажной среде. Однако замена олова на цинк невозможна из-за высокой токсичности ионов цинка.

Аналогом коррозии с анодным покрытием является коррозия чугуна и стали

Электрическую коррозию можно рассматривать как разновидность электрохимической коррозии, но электрический ток при этом возникает не в результате контакта разнородных металлов, а в результате его утечки в различных электрических системах (блуждающих токов). Коррозирующий металл является растворимым анодом (восстановителем), окисляющимся при прохождении электрического тока, а окислителями могут быть различные компоненты окружающей среды (прежде всего, кислород и вода). Так разрушаются опоры линий электропередач в местах схода в землю блуждающих токов, рельсы при прохождении по ним электропоездов и утечке тока с несущего провода через колёса и рельсы и т.д.

Биологическая коррозия является разновидностью химической коррозии, при которой роль катализаторов коррозии играют вещества, выделяемые живыми организмами (прежде всего, бактериями). В некоторых узлах работающих электрических устройств возникают благоприятные условия для развития микроорганизмов, жизнедеятельность некоторых из которых может привести к преждевременному выходу из строя данного устройства.