В предыдущем посте мы обсудили основы коррозии — от фундаментальной химической реакции до типов сред, в которых может возникнуть коррозия. Поскольку коррозия чаще всего возникает в водной среде, мы теперь исследуем различные типы деградации металла, которые могут возникнуть в таких условиях:
Равномерная коррозия
Равномерная коррозия считается равномерным воздействием на поверхность материала и является наиболее распространенным типом коррозии. Он также является наиболее безобидным, поскольку степень атаки относительно легко оценить, а результирующее влияние на характеристики материала довольно легко оценить благодаря способности последовательно воспроизводить и тестировать явление. Этот тип коррозии обычно возникает на относительно больших участках поверхности материала.
Точечная коррозия
Точечная коррозия является одним из наиболее разрушительных видов коррозии, поскольку ее трудно предсказать, обнаружить и охарактеризовать. Точечная коррозия представляет собой локализованную форму коррозии, при которой либо локальная анодная точка, либо, чаще, катодная точка образуют небольшую коррозионную ячейку с окружающей нормальной поверхностью. После образования ямы она превращается в «дыру» или «полость», которая принимает одну из множества различных форм. Ямы обычно проникают с поверхности вниз в вертикальном направлении. Питтинговая коррозия может быть вызвана локальным разрывом или повреждением защитной оксидной пленки или защитного покрытия; это также может быть вызвано неоднородностью самой структуры металла. Точечная коррозия опасна тем, что может привести к разрушению конструкции при относительно небольших общих потерях металла.
Щелевая коррозия
Щелевая коррозия также является локализованной формой коррозии и обычно является результатом застойной микросреды, в которой существует разница в концентрации ионов между двумя участками металла. Щелевая коррозия возникает в защищенных зонах, например, под шайбами, головками болтов, прокладками и т. д., где доступ кислорода ограничен. Эти меньшие площади позволяют проникнуть коррозионному агенту, но не обеспечивают достаточной циркуляции внутри, истощая содержание кислорода, что предотвращает повторную пассивацию. По мере образования застойного раствора pH сдвигается от нейтрального. Этот растущий дисбаланс между щелью (микросреда) и внешней поверхностью (объемная среда) способствует более высокой скорости коррозии. Щелевая коррозия часто может возникать при более низких температурах, чем точечная коррозия. Правильная конструкция соединения помогает свести к минимуму щелевую коррозию.
Межзерновая Коррозия
Исследование микроструктуры металла позволяет выявить зерна, образующиеся при затвердевании сплава, а также границы зерен между ними. Межкристаллитная коррозия может быть вызвана примесями, присутствующими на этих границах зерен, или истощением или обогащением легирующим элементом на границах зерен. Межкристаллитная коррозия происходит вдоль этих зерен или рядом с ними, серьезно влияя на механические свойства металла, в то время как основная часть металла остается неповрежденной.
Примером межкристаллитной коррозии является осаждение карбида, химическая реакция, которая может происходить, когда металл подвергается воздействию очень высоких температур (например, 800–1650°F) и/или локальным горячим работам, таким как сварка. В нержавеющих сталях во время этих реакций углерод «поглощает» хром, образуя карбиды и вызывая падение уровня хрома, оставшегося в сплаве, ниже 11%, необходимых для поддержания спонтанно формирующегося пассивного оксидного слоя. 304L и 316L представляют собой улучшенный химический состав нержавеющей стали 304 и 316, который содержит меньше углерода и обеспечивает наилучшую коррозионную стойкость к осаждению карбида.
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) является результатом сочетания напряжения растяжения и агрессивной среды, часто при повышенных температурах. Коррозия под напряжением может возникнуть в результате внешнего напряжения, такого как фактические растягивающие нагрузки на металл или расширение/сжатие из-за быстрых изменений температуры. Это также может быть результатом остаточного напряжения, возникающего в процессе производства, например, при холодной штамповке, сварке, механической обработке, шлифовке и т. Д. При коррозии под напряжением большая часть поверхности обычно остается неповрежденной; однако в микроструктуре появляются мелкие трещины, из-за чего коррозию трудно обнаружить. Трещины обычно имеют хрупкий вид, формируются и распространяются в направлении, перпендикулярном местонахождению напряжения. Выбор подходящих материалов для данной среды (включая температуру и управление внешними нагрузками) может снизить вероятность катастрофического отказа из-за SCC.
Гальваническая коррозия
Гальваническая коррозия — это разрушение одного металла вблизи стыка или соединения, которое происходит, когда два электрохимически разнородных металла находятся в электрическом контакте в электролитической среде; например, когда медь находится в контакте со сталью в морской среде. Однако даже при выполнении этих трех условий существует множество других факторов, влияющих на вероятность и степень коррозии, например, температура и качество поверхности металлов. Крупные инженерные системы, в конструкции которых используются различные типы металлов, в том числе различные типы крепежных изделий и материалы, подвержены гальванической коррозии, если не соблюдать осторожность на этапе проектирования. Выбор металлов, которые находятся как можно ближе друг к другу в гальванической серии, помогает снизить риск гальванической коррозии.
Заключение
В водных средах металлы могут подвергаться не только равномерной коррозии, но и различным видам локальной коррозии, включая точечную, щелевую, межкристаллитную, стрессовую и гальваническую коррозию. В областях, где коррозия вызывает беспокойство, изделия из нержавеющей стали предлагают ценность и защиту от этих угроз. Благоприятный химический состав нержавеющей стали делает ее устойчивой ко многим распространенным коррозионным веществам, оставаясь при этом значительно более доступным по цене, чем специальные сплавы, такие как титан и сплавы Inconel®.
Нержавеющая сталь представляет собой высоколегированную низкоуглеродистую сталь с высоким (не менее 11%) содержанием хрома. Под воздействием насыщенной кислородом среды хром вступает в реакцию, образуя пассивный оксидный слой на поверхности металла, замедляя дальнейшее окисление и обеспечивая качество самовосстановления, что помогает противостоять равномерной и локальной коррозии. Никель помогает стабилизировать микроструктуру, повышая устойчивость к SCC. Марганец в умеренных количествах и в сочетании с никелем будет выполнять многие функции, присущие никелю, и помогает предотвратить точечную коррозию. Добавление молибдена (дополнительный элемент в нержавеющей стали типа 316, повышающий ее характеристики по сравнению с нержавеющей сталью типа 304) помогает повысить стойкость к точечной и щелевой коррозии. Пониженное содержание углерода, например, в стали 304L и 316L, поможет предотвратить межкристаллитную коррозию. Наконец, азот, хотя и не является основным элементом в составе нержавеющей стали, повышает устойчивость к точечной коррозии. Выбор нержавеющей стали может помочь значительно снизить риск коррозии и обеспечить долгосрочную экономию, избегая затрат, связанных с повторной установкой некачественных продуктов.
По вопросам о различных типах коррозии или о нашем предложении из нержавеющей стали, пожалуйста, обращайтесь к нам.
Устойчивость к коррозии
Коррозионная стойкость определяется как присущая материалу (металлическому или неметаллическому) способность противостоять коррозионным повреждениям, вызванным либо окислением, либо другими химическими реакциями. Устойчивость к коррозии может быть достигнута либо за счет присущих материалу стойких свойств, либо за счет использования устойчивых к коррозии продуктов/веществ, таких как краски, покрытия или ингибиторы коррозии.
Коррозионная стойкость определяет график технического обслуживания канализационных трубопроводов и является важным фактором при определении временных рамок, в которые это должно быть выполнено. Это делает ее похожей на скорость коррозии. Некоторые металлы не очень устойчивы к коррозии, такие как сталь и железобетон. Это особенно верно, когда коррозия вызвана серной кислотой, вырабатываемой бактериями.
Коррозия — это процесс, при котором материал окисляется веществами в окружающей среде, которые вызывают потерю электронов материалом. Коррозионная стойкость — это способность удерживать энергию связи металла и противостоять износу и химическому разрушению, которые в противном случае произошли бы, когда материал подвергается воздействию такой среды.
Коррозионная стойкость является важным фактором, который следует учитывать при выборе материалов для защиты от коррозии. Наиболее устойчивы к коррозии материалы, для которых коррозия термодинамически неблагоприятна. Некоторые металлы имеют естественную медленную кинетику реакции, даже если их коррозия термодинамически благоприятна. К ним относятся такие металлы, как цинк, магний и кадмий. Таким образом, как собственная стойкость материала к коррозии, так и методы защиты от коррозии подпадают под категорию коррозионной стойкости.
Corrosionpedia объясняет коррозионную стойкость
Коррозия представляет собой потерю металла из-за реакции с окружающей средой и измеряется процентом потери веса или скоростью проникновения коррозии, обычно измеряемой в дюймах в год.
Обычно стойкость к коррозии выражается в терминах скорости коррозии и измеряется в миллиметрах в год или «милях». Эти измерения устойчивости к коррозии проводятся в конкретной среде при определенных условиях эксплуатации, давлении, температуре и скорости жидкости.
Помимо собственной коррозионной стойкости, коррозионную стойкость металла можно повысить, применяя различные методы, такие как катодная защита, покрытие, покраска и применение ингибитора коррозии. Не существует материалов, устойчивых ко всей коррозии во всех средах. Материалы должны соответствовать среде, в которой они будут находиться.
Коррозия может развиваться в присутствии жидкостей или газов. Это может произойти при любой температуре, хотя обычно скорость коррозии увеличивается с повышением температуры. Коррозия, связанная с жидкостями, часто вызывается примесями или микроэлементами в жидкости. Примерами этого может быть присутствие хлора, что приводит к образованию соляной кислоты, или серы, которая впоследствии образует серную кислоту.
Важно помнить, что любой сплав, нержавеющая сталь или любой другой сплав, может подвергаться коррозии при определенных условиях. Наличие коррозии не может указывать на неисправность продукта; вместо этого это может указывать на неправильное применение этого продукта — возможно, мы используем материал, который не подходит для данной среды,
Оценивается коррозионная стойкость металлов, и данные используются для проверки устойчивости металла в конкретной среде.
Коррозионностойкие металлы, особенно нержавеющие стали, образуют очень тонкий слой оксида хрома, который защищает следующий слой металла от кислорода. Это важно, потому что кислород необходим вместе с железом для образования ржавчины/оксида железа. В общем, если нет кислорода, нет и ржавчины. Слой является пассивным — этот процесс известен как пассивация — и самовосстановлением; если поверхность поцарапана, оксидный слой восстанавливается, если присутствует кислород.
Защитные покрытия являются наиболее широко используемым методом защиты от коррозии. По сути, материалы защитных покрытий являются средством разделения поверхностей, подверженных коррозионному воздействию. Другой метод, катодная защита, препятствует естественному действию электрохимических элементов, ответственных за коррозию. Катодная защита может быть эффективно использована для защиты от коррозии поверхностей, погруженных в воду или контактирующих с почвой.
Помимо защитных покрытий, существует множество других способов обеспечения коррозионной стойкости металла. Одним из них в машиностроении является проектирование металлической детали. В случае, когда рассматриваемая деталь предназначена для использования в среде, которая может подвергнуть ее коррозии, она должна быть спроектирована с учетом этого.
Контроль окружающей среды помогает защитить используемые материалы от коррозии, принимая простые меры для обеспечения их чистоты и сухости. Контролируя эти факторы окружающей среды, также снижается вероятность возникновения коррозии.
Катодная защита – это возможный способ предотвращения коррозии путем подачи противоположного электрического тока на поверхность металлов. Существуют различные методы катодной защиты. Один из них заключается в использовании приложенного тока, при котором при использовании внешнего электрического тока коррозионный ток подавляется в детали. Другой метод заключается в использовании расходуемого анода. В этом методе ионы металла будут перетекать из реактивного металла в менее активную часть, тем самым уменьшая коррозию в одном за счет другого.
Общее техническое обслуживание является наиболее эффективным способом предотвращения коррозии металлов и других материалов, подверженных износу и коррозии.
