10. Корозия на металите

10. Корозия на металите

Корозията на металите е процес на разрушаване на металите следствие на физикохимичното им взаимодействие с обкръжаващата ги среда.

Причината за спонтанното протичане на корозионните процеси е термодинамичната способност на метала, когато той се намира в кондензирано състояние. В това си състояние металите изграждат метална кристална решетка. Йоните включени в решетката носят по-голямо количество свободна енергия в сравнение със състоянието, в което се намират, когато са свързани в молекула или кристална решетка на друго химично съединение. Показателен в този смисъл е фактора, че металите се срещат в природата под формата на течни химични съединения.

Тяхното свободно състояние е неустановено и у тях остава стремежа да се освободят от излишната свободна енергия, като се свържат с агресивния елемент на средата. И по този начин преминават в по-изгодно състояние за тях.

В зависимост от характера на корозион......корозията бива повърхностна или обемна, или обща /когато засяга целия обем/, или локална.

В зависимост от условията, при които протичат крозионните процеси те могат да бъдат : електрична, биохимична, корозия под напрежение при механична и др.

По механизма, по който протичат корозионните процеси се разделят на химична и електрохимична корозия. Разрушаването на металите по химичния механизъм е резултат от прякото или неетерогенно химично взаимодействие на метала с агресините компоненти на средата.

По своята същност те са окислителни процеси. Особено значение за антикорозионната практика са процесите протичащи в среда на сухи газове и тези протичащи в среда на неелектролити. Газовата корозия е характерна за горещите технологии на металургията и машиностроенето. В тези случай нагретия до високи температури метал е в контакт с земната атмосфера. При вискотемпературното окисляване на стоманите продуктите на окислителния процес формират по повърхността на метала оксиден слой, който се нарича окалина. Слой включващ и 3те оксида на желязото – FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ . Слоят няма защитно действие спрямо стоманата поради дифузията на кислород пред него.

Освен окисляването на метала при темп. >570 кислорода взаимодейства и една от фазите сплавта – циментит.

Като резултат от това взаимодействие, стоманата обеднява на въглерод, което влошава механичните показатели. 2Fe₃C + 0₂ → 2CO + 6Fe

Окисляването на металите по уравнението , не винаги, води до изграждане на оксиден слой по тяхната повърхност. Например волфрам, чийто оксид е летлив. Когато продуктите на корозията остават на металната повърхност, от значение е отношението между обема на получил се оксид и обема на изразходвания за получаването му метал, оксидния слой покрива частично металната повърхност. В обратния случай, когато обема на оксида е значително по-голям от обема на изразходвания метал, оксидния слой е силно корозен и също няма защитно действие.

Най-благоприятно отношение между двата обема е приблизително 1.

Частен случай на химична корозия е взаимодействието на стоманите с водна пара. В резултат от това взаимодействие се отделя газ водород. Fe + H₂O → FeO +H₂ , който дифузира през образуващия се оксиден слой и се разтваря в метала /оклюзия/.

Оклюзиралия в стоманата водород причинява така наречената водоодна крехкост на метала.

Към не електролитите се отнасят нефта и всичките му производни. Агресивен компонент на всички тези среди е сярата. Тя е постоянен спътник на нефта и при дълбочинната му преработка преминава във фракциите на нефта.

В този случай продуктите на корозията нямат защитно действие.

Факторите, които влияят върху скоростта на корозионните процеси протичащи п химичен механизъм са от физичните /налягане, температура/, от химичните /концентрация на агресивния компонент и присъствието или отсъствието на в-ва променящи скоростта на взаимодействеито/.

По отношение на налягането от решаващо значение е парциалното налягане на кислорода при фазова корозия.

За повечето метали парциалното налягане на газа е достатъчно ниско и взаимодействието на металите с кислорода протича облекчено. Повишаването на налягането повишава скоростта на корозия. В същата посока влияе и температурата. При повишаване концентрацията на агресивния компонент в работната среда, съгласно законите на химичната синтетика повишава скоростта на корозията.