Коррозия металлов

Выполнил:
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ – физико-химическое или
химическое взаимодействие между металлом
(сплавом) и средой, приводящее к ухудшению
функциональных свойств металла (сплава), среды или
включающей их технической системы.
Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» –
«грызу» (позднелатинское «corrosio» означает
«разъедание»).
Коррозия вызывается химической реакцией металла с
веществами окружающей среды, протекающей на
границе металла и среды. Чаще всего это окисление
металла, например, кислородом воздуха или
кислотами, содержащимися в растворах, с которыми
контактирует металл. Особенно подвержены этому
металлы, расположенные в ряду напряжений (ряду
активности) левее водорода, в том числе железо.

В результате коррозии железо ржавеет. Этот процесс очень
сложен и включает несколько стадий. Его можно описать
суммарным уравнением:
4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух)=4Fe(OH)3

Гидроксид железа(III) очень неустойчив, быстро теряет воду и
превращается в оксид железа(III). Это соединение не защищает
поверхность железа от дальнейшего окисления. В результате
железный предмет может быть полностью разрушен.

Многие металлы, в том
числе и довольно
активные (например,
алюминий) при коррозии
покрываются плотной,
хорошо скрепленной с
металлами оксидной
пленкой, которая не
позволяет окислителям
проникнуть в более
глубокие слои и потому
предохраняет металл от
коррозии. При удалении
этой пленки металл
начинает
взаимодействовать с
влагой и кислородом
воздуха.

Коррозии подвергаются и
некоторые довольно мало
активные металлы. Во
влажном воздухе
поверхность меди
покрывается зеленоватым
налетом (патиной) в
результате образования
смеси основных солей.
Разрушение металлов в
присутствии водорода
обнаружили в середине
девятнадцатого века.
Французский инженер
Сент Клэр Девиль изучал
причины неожиданных разрывов
орудийных стволов. При их
химическом анализе он нашел в
металле водород. Девиль решил,
что именно водородное
насыщение явилось причиной
внезапного падения прочности
стали.

Во время строительства метромоста и станции
«Ленинские горы» в Москве в бетон добавляли большое
количество хлорида натрия, чтобы не допустить
замерзания еще не схватившегося бетона. Станция была
сооружена в кратчайшие сроки (всего за 15 месяцев) и
открыта 12 января 1959. Однако присутствие хлорида
натрия в бетоне вызвало разрушение стальной
арматуры. Коррозии оказались подвергнуты 60%
железобетонных конструкций, поэтому станция была
закрыта на реконструкцию, продолжавшуюся почти 10
лет. Лишь 14 января 2002 состоялось повторное
открытие метромоста и станции, получившей название
«Воробьевы горы».
Электрохимическая коррозия приводит к быстрому
разрушению более активных металлов, которые в
различных механизмах и устройствах контактируют с
менее активными металлами, расположенными в
электрохимическом ряду напряжений правее.
Использование медных или латунных деталей в
железных или алюминиевых конструкциях, которые
работают в морской воде, существенно усиливает
коррозию. Известны случаи разрушения и затопления
кораблей, железная обшивка которых была
скреплена медными заклепками.

Коррозия приводит к огромным безвозвратным потерям металлов,
ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа.
По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в
России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается
в ржавчину. Разрушение металлических конструкций,
сельскохозяйственных и транспортных машин, промышленной
аппаратуры становится причиной простоев, аварий, ухудшения
качества продукции. Учет возможной коррозии приводит к
повышенным затратам металла при изготовлении аппаратов высокого
давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных
и радиоактивных веществ и т.д. Это увеличивает общие убытки от
коррозии. Немалые средства приходится тратить на
противокоррозионную защиту. Соотношение прямых убытков,
косвенных убытков и расходов на защиту от коррозии оценивают как
(3–4):1:1. В промышленно развитых странах ущерб от коррозии
достигает 4% национального дохода. В нашей стране он исчисляется
миллиардами рублей в год.
1.Разработка новых материалов,
обладающих более высокой
коррозионной стойкостью.
2.Постоянно ведутся поиски заменителей
коррозирующих металлов. Пластмассы,
керамика, стекло, резина, асбест и
бетон более устойчивы к воздействию
окружающей среды, однако по многим
другим свойствам они уступают
металлам, которые по-прежнему
служат основными конструкционными
материалами.
3.Для противостояния атмосферной коррозии
на стальные изделия наносятся тонкие
покрытия из других металлов, более
устойчивых к воздействию влаги и кислорода
воздуха. Часто используются покрытия из
хрома и никеля. Поскольку хромовые
покрытия нередко содержат трещины, их
обычно наносят поверх менее декоративных
никелевых покрытий.
4.На защиту жестяных консервных банок от
коррозии в органических кислотах,
содержащихся в пищевых продуктах,
расходуется значительное количество олова.
Долгое время для покрытия кухонной утвари
использовали кадмий, однако теперь
известно, что этот металл опасен для
здоровья и кадмиевые покрытия
используются только в технике.
5.Защита одного металла другим, более
активным металлом, расположенным в ряду
напряжений левее, эффективна и без
наложения разности потенциалов. Более
активный металл (например, цинк на
поверхности железа) защищает от
разрушения менее активный металл.
6.К электрохимическим методам борьбы с
коррозией можно отнести и защиту от
разрушения конструкций блуждающими
токами. Одним из способов устранения такой
коррозии является соединение
металлическим проводником участка
конструкции, с которого стекает блуждающий
ток, с рельсом, по которому движется
трамвай или электропоезд