100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
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:
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 факторы определяют 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:
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 .
Что называют коррозийной стойкостью материалов? Какие существуют способы повышения коррозионной стойкости
Разрушение изделий из различных материалов под действием физико-химических и биологических факторов получило название коррозии (от лат. слова, что означает разъедать).
Способность материалов сопротивляться коррозионному воздействию внешней среды называют коррозионной стойкостью.
В результате коррозионного разрушения машин и аппаратов, строительных конструкций, разнообразных металлических изделий около 12% выплавляемого металла безвозвратно теряется в различных отраслях народного хозяйства. Продление жизни изделий, оборудования сэкономит миллионы тонн металла и сократит при этом расходы на его производство.
Способы повышения коррозионной стойкости:
ѕ Использование коррозионностойких металлов. Наиболее распространенные из этой группы хромистые (13--30%), хромоникелевые (до 10-12%, так называемая «нержавейка»), хромоникельмолибденовые и другие стали. Эти стали сохраняют коррозионную стойкость при температуре до 300--400 °С. Применяют такие материалы во влажной атмосфере, в водопроводной и речной воде, азотной и органических кислотах. Легирование молибденом Мо, цирконием 2г, бериллием Ве, марганцем Мп также повышает коррозионную стойкость.
ѕ Применение пассивирующих материалов, у которых на поверхности образуется защитная пленка. К таким материалам относятся: титан и их сплавы.
ѕ Бронзы и латуни стойки к кавитационной коррозии (разрушение при совместном действии ударных нагрузок и электрохимического воздействия).
Использование неметаллических коррозионностойких материалов:
ѕ Силикатные материалы -- соединения кремния, получаемые методом плавления или спекания горных пород. Расплавы горных пород (базальта), кварцевое и силикатное стекло, кислоупорные керамические материалы, цементы и бетоны.
ѕ Пластические массы (полипропилен, пвх, текстолит, эпоксидная смола).
ѕ Резина (каучук).
Применение металлических покрытий:
ѕ Гальванические покрытия (цинкование, лужение, кадмирование, никелерование, серебрение, покрытие золотом).
ѕ Плакирование -- процесс защиты от коррозии основного металла или сплава другим металлом, устойчивым к агрессивной среде.
ѕ Наибольшее применение нашел способ совместной прокатки двух металлов. В качестве плакирующего материала используются нержавеющие стали, алюминий, никель, титан, тантал и др.
ѕ Металлизация распылением. Применяют для защиты от коррозии емкостей крупных габаритов: железнодорожных мостов, свай, корабельных труб. Распыляют цинк, алюминий, свинцом, вольфрамом.
Применение неметаллических покрытий:
Лакокрасочные покрытия (олифы, лаки, краски, эмали, грунты, шпаклевки, синтетические смолы). Лакокрасочные материалы наносят на поверхность изделий вальцеванием, распылением, окунанием, обливанием, с помощью кисти, электростатическим методом.
Пример: На обшивку морских судов для защиты их от обрастания раковинами морских организмов наносят специальные необрастающую краску. За один год слой обрастания в южных морях достигает 0,5 м, т.е. 100--150кг/м. Это увеличивает сопротивление движению судна, на что затрачивается до 8% мощности двигателей, повышается расход топлива. Удалить такой слой с поверхности представляет большую трудность. Поэтому подводную часть судна покрывают необрастающей краской, в состав которой входят оксид ртути, смолы, соединения мышьяка.
Покрытия полимерами (полиэтилен, полипропилен, фторопласты, полистирол, эпоксидные смолы и др.). Смолу наносят в виде расплава или суспензии кистью, окунанием, напылением. Фторопластья устойчивы к воздействию морской воды, неорганическим кислотам, кроме олеума и азотной кислоты, обладают высокими электроизоляционными свойствами.
Гуммирование -- покрытие резиной и эбонитом химических аппаратов, трубопроводов, цистерн, емкостей для перевозки и хранения химических продуктов и т.п. Мягкими резинами гуммируют аппараты, подвергающиеся ударам, колебаниям температур или содержащие суспензии, а для аппаратов, работающих при постоянной температуре и не подвергающихся механическим воздействиям, применяют твердые резины (эбониты).
Покрытия силикатными эмалями (стеклообразное вещество). Эмалированию подвергается аппаратура, работающая при повышенных температурах, давлениях и в сильно агрессивных средах.
Покрытия смазками и пастами. Антикоррозионные смазки готовят на основе минеральных масел (машинное, вазелиновое) и воскообразных веществ (парафина, мыла, жирных кислот).
Использование электрохимической защиты (катодная и анодная). К металлическим конструкциям присоединяется извне посторонний сильный анод (источник постоянного тока), который вызывает на поверхности защищаемого металла катодную поляризацию электродов, в результате чего анодные участки металла превращаются в катодные. А № означает, что разрушаться будет не металл конструкции, а присоединенный анод.
Таблица. Коррозионная стойкость металлов и сплавов при нормальных условиях
Таблица. Коррозионная стойкость металлов и сплавов при нормальных условиях
Данная таблица коррозионной стойкости предназначена для составления общего представления о том, как различные металлы и сплавы реагируют с определенными средами. Рекомендации не являются абсолютными, поскольку концентрация среды, ее температура, давление и другие параметры могут влиять на применимость конкретного металла и сплава. На выбор металла или сплава также могут оказывать влияние экономические соображения.
КОДЫ : А — обычно не корродирует, В — коррозия от минимальной до незначительной, С — не подходит
| № | Среда | Алюминий | Латунь | Чугун и углеродистая сталь |
Нержавеющая сталь | Alloy | Титан | Цирконий | |||||||||
| 416 и 440С | 17-4 | 304, соотв. 08Х18Н10 | 316, соотв. 03Х17Н142 | Дуплексная | 254 SMO | 20 | 400 | C276 | B2 | 6 | |||||||
| 1 | Ацетатальдегид | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 2 | Ацетатная кислота, без воздуха | C | C | C | C | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 3 | Ацетатная кислота, насыщенная воздухом | C | C | C | C | B | B | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A |
| 4 | Ацетон | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 5 | Ацетилен | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 6 | Спирты | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 7 | Сульфат алюминия | C | C | C | C | B | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A |
| 8 | Аммиак | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 9 | Нашатырь | C | C | C | C | C | C | B | A | A | A | B | A | A | B | A | A |
| 10 | Аммиак едкий | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | C | A | A | A | A | B |
| 11 | Аммиачная селитра | B | C | B | B | A | A | A | A | A | A | C | A | A | A | C | A |
| 12 | Фосфат аммония | B | B | C | B | B | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A |
| 13 | Сульфат аммония | C | C | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 14 | Сульфит аммония | C | C | C | C | A | A | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A |
| 15 | Анилин | C | C | C | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A |
| 16 | Асфальт, битум | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 17 | Пиво | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 18 | Бензол | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 19 | Бензойная кислота | A | A | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 20 | Борная кислота | C | B | C | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A |
| 21 | Бром сухой | C | C | C | C | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | C |
| 22 | Бром влажный | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | A | A | A | C | C | C |
| 23 | Бутан | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 24 | Хлорид кальция | C | C | B | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 25 | Гипохлорит кальция | C | C | C | C | C | C | C | A | A | A | C | A | B | B | A | A |
| 26 | Диоксид углерода сухой | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 27 | Диоксид углерода влажный | A | B | C | C | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A |
| 28 | Дисульфид углерода | C | C | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 29 | Угольная кислота | A | B | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 30 | Тетрахлорид углерода | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 31 | Хлор сухой | C | C | A | C | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | A |
| 32 | Хлор влажный | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | B | B | B | C | A | A |
| 33 | Хромовая кислота | C | C | C | C | C | C | C | B | A | C | C | A | B | C | A | A |
| 34 | Лимонная кислота | B | C | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 35 | Коксовая кислота | C | B | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | A | A |
| 36 | Сульфат меди | C | C | C | C | C | C | B | A | A | A | C | A | A | C | A | A |
| 37 | Хлопковое масло | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 38 | Креозот | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 39 | Даутерм | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 40 | Этан | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 41 | Эфир | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 42 | Этилхлорид | C | B | C | C | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 43 | Этилен | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 44 | Этиленгликоль | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 45 | Хлорид железа | C | C | C | C | C | C | C | C | B | C | C | A | C | C | A | A |
| 46 | Фтор сухой | B | B | A | C | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | C | C |
| 47 | Фтор влажный | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | B | B | B | C | C | C |
| 48 | Формальдегид | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 49 | Муравьиная кислота | B | C | C | C | C | C | B | A | A | A | C | A | B | B | C | A |
| 50 | Фреон влажный | C | C | B | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 51 | Фреон сухой | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 52 | Фурфурал | A | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 53 | Бензин стабильный | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 54 | Глюкоза | A | A | A | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 55 | Соляная кислота, насыщенная воздухом | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | B | A | C | С | A |
| 56 | Соляная кислота, без воздуха | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | B | A | C | С | A |
| 57 | Плавиковая кислота, насыщенная воздухом | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | B | B | B | C | С | C |
| 58 | Плавиковая кислота, без воздуха | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | A | B | B | C | С | C |
| 59 | Водород | A | A | A | C | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | С | A |
| 60 | Перекись водорода | A | C | C | C | B | A | A | A | A | A | C | A | C | A | A | A |
| 61 | Сероводород | C | C | C | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 62 | Йод | C | C | C | C | C | A | A | A | A | A | C | A | A | A | С | B |
| 63 | Гидроксид магния | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 64 | Ртуть | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A | A | A | С | A |
| 65 | Метанол | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 66 | Метилэтилгликоль | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 67 | Молоко | A | A | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 68 | Природный газ | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 69 | Азотная кислота | C | C | C | C | A | A | A | A | A | A | C | B | C | С | A | A |
| 70 | Олеиновая кислота | C | C | C | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 71 | Щавелевая кислота | C | C | C | C | B | B | B | A | A | A | B | A | A | B | С | A |
| 72 | Кислород | C | A | C | C | B | B | B | B | B | B | A | B | B | B | С | C |
| 73 | Минеральное масло | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | |
| 74 | Фосфорная кислота, насыщенная воздухом | C | C | C | C | B | A | A | A | A | A | C | A | A | A | С | A |
| 75 | Фосфорная кислота, без воздуха | C | C | C | C | B | B | B | A | A | A | B | A | A | B | С | A |
| 76 | Пикриновая кислота | C | C | C | C | B | B | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A |
| 77 | Углекислый калий/ карбонат калия | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 78 | Хлорид калия | C | C | B | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 79 | Гидроксид калия | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 80 | Пропан | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 81 | Канифоль, смола | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 82 | Нитрат серебра | C | C | C | C | B | A | A | A | A | A | C | A | A | A | A | A |
| 83 | Ацетат натрия | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 84 | Карбонат натрия | C | C | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 85 | Хлорид натрия | С | A | C | C | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 86 | Декагидрат хромата натрия | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 87 | Гидроксид натрия | С | С | A | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 88 | Гипохлорит натрия | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | C | A | B | C | A | A |
| 89 | Тиосульфат натрия | C | C | C | C | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 90 | Хлорид олова | C | C | C | C | C | C | B | A | A | A | C | A | A | B | A | A |
| 91 | Водяной пар | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 92 | Стеариновая (октадекановая) кислота | C | B | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | B | A | A |
| 93 | Сера | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 94 | Диоксид серы сухой | C | C | C | C | C | C | B | A | A | A | C | A | A | B | A | A |
| 95 | Триоксид серы сухой | C | C | C | C | C | C | B | A | A | A | B | A | A | B | A | A |
| 96 | Серная кислота, насыщенная воздухом | C | C | C | C | C | C | C | A | A | A | C | A | C | B | С | A |
| 97 | Серная кислота, без воздуха | C | C | C | C | C | C | C | A | A | A | B | A | A | B | С | A |
| 98 | Сернистая кислота | C | C | C | C | C | B | B | A | A | A | C | A | A | B | A | A |
| 99 | Деготь | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 100 | Трихлорэтилен | B | B | B | B | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 101 | Скипидар | A | A | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 102 | Уксус | B | B | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 103 | Вода химочищенная | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | C | A | A |
| 104 | Вода дистиллированная | A | A | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 105 | Вода морская — в сухпутной РФ малоизвестно, но исключительно малоприятная среда, применимость — «относительная» |
С | A | C | C | C | C | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 106 | Виски, водка, вино | A | A | C | C | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 107 | Хлорид цинка | C | C | C | C | C | C | C | B | B | B | A | A | A | B | A | A |
| 108 | Сульфат цинка | С | С | С | С | А | А | А | А | А | А | А | А | А | А | А | А |
Оценка статьи:
Что такое коррозийная стойкость
Способность того или иного металла сопротивляться коррозии, называется коррозийной стойкостью. Эта способность определяется скоростью протекания коррозии в определенных условиях. Чтобы оценить скорость коррозии, используют количественные и качественные характеристики.
Качественные характеристики - это:
изменение внешнего вида поверхности металла;
изменение микроструктуры металла.
Количественные характеристики - это:
время до появления первого очага коррозии;
количество очагов коррозии, образовавшихся за некоторый промежуток времени;
утончение металла за единицу времени;
изменение массы металла на единицу площади поверхности за единицу времени;
объем поглощенного или выделившегося газа в процессе коррозии на единице поверхности за единицу времени;
плотность электрического тока для данной скорости коррозии;
изменение того или иного свойства за определенный промежуток времени (механические свойства, отражательная способность, электрическое сопротивление).
Для разных металлов характерна разная стойкость к коррозии. Чтобы устойчивость к коррозии повысить, используют специальные методы: легирование для стали, хромирование, алитирование, никелирование, окраска, цинкование, пассивация и т.д.
Железо и сталь
В присутствии кислорода и чистой воды, железо быстро корродирует, реакция идет по формуле:
В процессе коррозии, рыхлый слой ржавчины покрывает металл, и этот слой отнюдь не защищает его от дальнейшего разрушения, коррозия идет до полного уничтожения металла. Более активную коррозию железа вызывают растворы солей: если в воздухе присутствует даже немного хлорида аммония (NH4Cl), коррозийный процесс пойдет значительно быстрее. В слабом растворе соляной кислоты (HСl) реакция тоже активно пойдет.
Азотная кислота (HNO3) в концентрации более 50% вызовет пассивацию металла, - он покроется хоть и хрупким, но все же защитным слоем. Дымящая азотная кислота безопасна для железа.
Серная кислота (H2SO4) в концентрации более 70% пассивирует железо, а если сталь марки Ст3 держать в 90% серной кислоте при температуре 40°С, то в данных условиях скорость ее коррозии не превысит 140 мкм в год. Если же температура составит 90°С, то коррозия пойдет с в 10 раз большей скоростью. Серная кислота концентрацией 50% железо растворит.
Ортофосфорная кислота (H3PO4) не вызовет коррозии железа, как и безводные органические растворители, как растворы щелочей, водный аммиак, сухие Вr2 и Сl2.
Если к воде добавить тысячную долю хромовокислого натрия, то он станет отличным ингибитором коррозии железа, как и натрия гексаметафосфат. А вот ионы хлора (Cl-) снимают с железа защитную пленку и усиливают коррозию. Железо технически чистое, в котором содержится примерно 0,16% примесей, отличается высокой устойчивости к коррозии.
Стали среднелегированные и низколегированные
Легирующие добавки хрома, никеля или меди в низколегированных и среднелегированных сталях повышают их устойчивость к водной и атмосферной коррозии. Чем больше хрома - тем выше устойчивость стали к окислению. Но если хрома меньше 12%, то химически активные среды подействуют на такую сталь разрушительно.
Высоколегированные стали
В высоколегированных сталях легирующих компонентов больше 10%. Если в стали содержится от 12 до 18% хрома, то такая сталь выдержит контакт почти с любой из органических кислот, с пищевыми продуктами, окажется стойкой к азотной кислоте (HNO3), к щелочам, ко многим растворам солей. В 25% муравьиной кислоте (CH2O2) коррозия высоколегированной стали пойдет со скоростью порядка 2 мм в год. Однако сильные восстановители, соляная кислота, хлориды и галогены разрушат высоколегированную сталь.
Стали нержавеющие, в которых содержится от 8 до 11% никеля и от 17 до 19% хрома более стойки к коррозии чем просто высокохромистые стали. Такие стали выдерживают кислые окислительные среды, как то хромовокислая или азотокислая, а также сильные щелочные.
Никель в качестве добавки усилит стойкость стали к неокислительным средам, к атмосферным факторам. Но среды кислые восстановительные и кислые с ионами галогенов, - разрушат пассивирующий оксидный слой, в результате сталь потеряет устойчивость к кислотам.
Более высокую коррозийную устойчивость, чем хромоникелевые стали, имеют стали нержавеющие с добавлением молибдена в количестве от 1 до 4%. Молибден даст стойкость к сернистой и серной кислотам, к органическим кислотам, к морской воде и галогенидам.
Ферросилиций (железо с добавлением от 13 до 17% кремния), так называемое железокремнистое литье, обладает коррозийной стойкостью благодаря наличию оксидной пленки SiO2, и которую не способны разрушить ни серная, ни азотная, ни хромовая кислоты, они лишь усиливают эту защитную пленку. А вот соляная кислота (HCl) легко приведет к коррозии ферросилиция.
Сплавы никеля и чистый никель
Никель стоек ко многим факторам, как к атмосферным, так и к лабораторным, к чистой и соленой воде, к щелочным и нейтральным солям, таким как карбонаты, ацетаты, хлориды, нитраты и сульфаты. Не насыщенные кислородом и не горячие органические кислоты не причинят вреда никелю, как и кипящая концентрированная щелочь гидроксид калия (KOH) в концентрации до 60%.
Коррозию вызовут восстановительные и окислительные среды, окислительные щелочные или кислые соли, окислительные кислоты, такие как азотная, влажные газообразные галогены, оксиды азота и диоксид серы.
Монель-металл (до 67 % никеля и до 38 % меди) более стоек к действию кислот, чем чистый никель, но действие сильных окисляющих кислот не выдержит. Отличается довольно высокой стойкостью к кислотам органическим, к значительному количеству растворов солей. Атмосферная и водная коррозия не грозят монель-металлу, безопасен для него также фтор. Монель-металл безопасно выдержит действие кипящего фтороводорода (HF) концентрацией 40%, как его выдерживает платина.
Сплавы алюминия и чистый алюминий
Защитная оксидная пленка алюминия делает его устойчивым к обычным окислителям, к уксусной кислоте, к фтору, просто к атмосфере, и к значительному количеству органических жидкостей. Технически чистый алюминий, в котором примесей меньше 0,5%, очень стоек к действию перекиси водорода (H2O2).
Разрушается под действием едких щелочей сильных восстановительных сред. Разбавленная серная кислота и олеум не страшны алюминию, но серная кислота средней концентрации его разрушит, как и горячая азотная кислота.
Защитную оксидную пленку алюминия способна разрушить соляная кислота. Контакт алюминия со ртутью или с солями ртути разрушителен для первого.
Чистый алюминий более устойчив к коррозии, чем например сплав дюралюминий (в котором до 5,5% меди, 0,5% магния и до 1% марганца), который менее стоек к коррозии. Силумин (добавка от 11 до 14% кремния) в этом отношении более устойчив.
Сплавы меди и чистая медь
Чистая медь и ее сплавы не корродируют ни в соленой воде, ни на воздухе. Не страшны меди в плане коррозии: разбавленные щелочи, сухой NH3, нейтральные соли, сухие газы и большинство органических растворителей.
Такие сплавы как бронза, в которых содержится много меди, выдерживают нахождение в кислотах, даже в холодной концентрированной или в горячей разбавленной серной кислоте, либо в концентрированной или разбавленной соляной кислоте при обычной температуре (25°С).
В отсутствие кислорода медь не корродирует при контакте с органическими кислотами. Не оказывают разрушительного действия на медь ни фтор, ни сухой фтороводород.
Но медные сплавы и чистая медь корродируют от различных кислот если есть кислород, а также при контакте с влажным NH3, некоторыми кислыми солями, влажными газами, типа ацетилена, CO2, Cl2, SO2. Медь легко взаимодействует со ртутью. Латунь (цинк и медь) не отличается высокой устойчивостью к коррозии.
Чистый цинк
Чистая вода, ровно как и чистый воздух, не приводит к коррозии цинка. Но если в воде или в воздухе присутствуют соли, углекислый газ или аммиак, то начнется коррозия цинка. Цинк растворяется в щелочах, особенно быстро - в азотной кислоте (HNO3), медленнее - в соляной и серной кислотах.
Органические растворители и нефтепродукты в принципе не оказывают корродирующего действия на цинк, но если контакт будет длительным, с крекинг-бензином, например, то кислотность бензина повысится при окислении его на воздухе, и начнется коррозия цинка.
Чистый свинец
Высокая устойчивость свинца к водной и атмосферной коррозии - известный факт. Не корродирует и при нахождении в почве. Но если в воде содержится много углекислого газа, то свинец в ней растворится, поскольку образуется гидрокарбонат свинца, который уже будет растворим.
В целом свинец очень стоек к растворам нейтральным, умеренно стоек к щелочным, а также к некоторым кислотам: серной, фосфорной, хромовой и сернистой. Концентрированной серной кислотой (от 98%) при температуре в 25°С, свинец можно медленно растворить.
Фтороводород при концентрации 48% растворит свинец при нагревании. Сильно взаимодействует свинец с соляной и азотной кислотами, с муравьиной и уксусной кислотой. Серная кислота покроет свинец труднорастворимым слоем хлорида свинца (PbCl2), и дальше растворение уже не пойдет. В концентрированной азотной кислоте свинец также покроется слоем соли, но разбавленная азотная кислота растворит свинец. Хлориды, карбонаты и сульфаты к свинцу не агрессивны, а растворы нитратов - наоборот.
Чистый титан
Хорошая коррозийная устойчивость - отличительная черта титана. Он не окисляется сильными окислителями, выдерживает растворы солей, FeCl3 и т.д. Концентрированные минеральные кислоты вызовут коррозию, однако даже кипящая азотная кислота в концентрации менее 65%, серная - до 5%, соляная - до 5% - коррозии титана не вызовут. Нормальная коррозийная устойчивость к щелочам, к щелочным солям и органическим кислотам выделяет титан в ряду других металлов.
Чистый цирконий
Цирконий более устойчив к серной и соляной кислотам чем титан, однако к царской водке и влажному хлору - устойчив менее. Обладает высокой химической стойкостью к большинству щелочей и кислот, устойчив к перекиси водорода (H2O2).
Действие некоторых хлоридов, кипящая концентрированная соляная кислота, царская водка (смесь концентрированных азотной HNO3 (65-68 % масс.) и соляной HCl (32-35 % масс.), горячая концентрированная серная кислота и дымящая азотная - вызывают коррозию. Очень значимым в плане коррозии является такое свойство циркония, как гидрофобность, то есть этот металл не смачивается ни водой, ни водными растворами.
Чистый тантал
Превосходная химическая стойкость тантала подобна стеклу. Его плотная оксидная пленка защищает металл при температурах до 150°С от действия хлора, брома, йода. Большинство кислот в нормальных условиях не действуют на тантал, даже царская водка и концентрированная азотная кислота не вызывают коррозии. Растворы щелочей практически не действуют на тантал, но на него действуют фтороводород и концентрированные горячие растворы щелочей, чтобы растворить тантал, применяют расплавы щелочей.
Скорость коррозионного разрушения металла характеризуется весовым или глубинным показателем. Первый выражает изменение веса образца за счет коррозии, отнесенное к единице поверхности металла и единице времени. Второй -- показывает глубину коррозионного разрушения металлического образца, выраженную в линейных единицах и отнесенную к единице времени.
Пользование только одним из этих показателей зачастую не дает правильного представления об опасности коррозии для сооружения. Так, например, при развитии местной коррозии весовой показатель может быть незначительным, а сооружение может находиться в аварийном состоянии; наоборот, при равномерной коррозии общие коррозионные потери могут оказаться большими, а в то же время опасность аварии сооружения от коррозии при медленном ее развитии вглубь и достаточной толщине изделия будет меньшей. Поэтому для более полного представления о скорости и характере коррозии следует пользоваться обоими показателями.
Опасность разрушения сооружения в почве тем больше, чем менее равномерно распределена коррозия по поверхности конструкции. В случае развития местной коррозии наиболее опасными будут те из коррозионных поражений, которые имеют наименьшую площадь, так как они быстрее других развиваются вглубь стенки конструкции вследствие сосредоточения анодного растворения металла на ограниченной площади.
Характер, скорость коррозии и особенности ее распределения по поверхности сооружения определяются как свойствами самого металла, так и внешними условиями. В зависимости от комбинации внешних условий количественные показатели коррозии для одного и того же металла могут изменяться в значительных пределах.
Поэтому реальная коррозионная стойкость того или иного металла является относительной. Она не может быть выражена абсолютной мерой без всестороннего учета условий, в которых развивается процесс коррозии. Следовательно, в идеальном случае определение объема и вида защитных мероприятий должно базироваться на тщательном изучении и анализе всей совокупности внешних и внутренних факторов коррозии.
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:
- · время, истекшее до появления первого коррозионного очага;
- · число коррозионных очагов, образовавшихся за определённый промежуток времени;
- · уменьшение толщины материала в единицу времени;
- · изменение массы металла на единице поверхности в единицу времени;
- · объём газа, выделившегося (или поглощённого) в ходе коррозии единицы поверхности за единицу времени;
- · плотность тока, соответствующая скорости данного коррозионного процесса;
- · изменение какого-либо свойства за определённое время коррозии (например, и др. электросопротивления, отражательной способности материала, механических свойств).
Разные материалы имеют различную коррозионную стойкость, для повышения которой используются специальные методы. Так, повышение коррозионной стойкости возможно при помощи легирования (например, нержавеющие стали), нанесением защитных покрытий (хромирование, никелирование, окраска изделий), пассивацией