5.2.5. Влияние внутренних факторов на скорость коррозии

Термодинамическая устойчивость того или иного металла характеризуется величиной его стандартного потенциала. Однако алюминий устойчив, а железо неустойчиво в разбавленной серной кислоте; магний не корродирует, а олово корродирует в плавиковой кислоте. Следовательно, соотношение стандартных потенциалов не позволяет безоговорочно судить о коррозионной стойкости металлов. Причиной этого явления служит то, что условия протекания реального процесса всегда отличаются от стандартных условий, и все заключения о термодинамической возможности того или иного процесса коррозии следует делать на основе данных, полученных в определенных условиях. Другая причина невозможности однозначного прогнозирования коррозионной стойкости заключается в наличии многих кинетических факторов, а также того, что в реальных условиях химически чистые металлы используются крайне редко.

Как и термодинамическая устойчивость, положение металла в периодической системе не позволяет во всех случаях охарактеризовать коррозионную стойкость металла. Однако наблюдается достаточно определенная закономерность, аналогичная закономерности химических свойств.

Наиболее коррозионно-неустойчивые металлы находятся в левых подгруппах I и II групп. В правых подгруппах I и II групп, как и в других группах, коррозионная стойкость растет по мере возрастания атомного номера.

В левых подгруппах IV и VI групп, в VIII группе находятся легко пассивирующие металлы, причем с ростом атомного номера склонность к пассивации падает.

В многофазовых сплавах типа «сплав-механическая смесь» скорость коррозии определяется весовым соотношением и взаимным расположением фаз. Если фазы распределены равномерно, а доля анодной составляющей невелика, то коррозия будет сплошной, но не продолжительной. При неравномерном распределении анодной фазы коррозия будет местной и длительной, при этом очаги коррозии могут распространяться в глубину, что особенно опасно.

Измельчение зерна в сплавах в общем случае снижает скорость коррозии.

Механический фактор увеличивает термодинамическую неравновесность металла, а также может вызвать нарушение сплошности защитных пленок. Коррозия под напряжением поражает наиболее механически напряженные участки металла, вызывая его растрескивание. Этому типу коррозии подвержены малоуглеродистые и нержавеющие стали, алюминий, никель. В случаях периодических или знакопеременных нагрузок наблюдается так называемая усталость металлов, которая проявляется в резком уменьшении его механической прочности.

5.2.6. Атмосферная коррозия

Атмосферной называется коррозия металлов во влажном воздухе при температуре окружающей среды. Этот вид коррозии наиболее распространенный. Подчиняясь всем закономерностям электрохимической коррозии, атмосферная коррозия имеет ряд особенностей.

Коррозионной средой во всех случаях является пленка влаги, в которой растворены кислород и двуокись углерода, а в промышленной атмосфере – также двуокись серы, окислы азота, сероводород и другие газы. Толщина пленки может быть от 1,0 нм до 0,1 мм.

Пленки образуются или после непосредственного смачивания металла дождевой водой, или в результате конденсации влаги на поверхности. При относительной 100 %-ной влажности происходит капельная конденсация, при влажности ниже 100% возможно протекание капиллярной, химической и адсорбционной конденсации.

Капиллярная конденсация связана с микрорельефом металла и протекает тем интенсивнее, чем больше микронеровностей. Химическая конденсация проявляется в гигроскопичности химических соединений, попадающих на поверхность металла или образующихся в результате коррозионного процесса. При низкой относительной влажности пленка воды может образоваться за счет адсорбционной конденсации.

Механизм атмосферной коррозии во многом определяется толщиной слоя электролита. При толщине пленки меньше 1,0 нм наблюдается так называемая сухая атмосферная коррозия (химическая коррозия); при толщине пленки до 0,1 мк – область влажной коррозии; до 1,0 мм – область мокрой коррозии. Влажная и мокрая коррозия характеризуется электрохимическим протеканием процесса с кислородной деполяризацией. Утолщение пленки снижает скорость коррозии из-за возрастающей концентрационной поляризации катодного процесса восстановления кислорода.

На скорость коррозии специфически влияет ряд факторов: состав атмосферы, состав и свойства продуктов коррозии, влажность, температура, географический фактор, климатические условия, время года.

Примеси в атмосфере, растворяясь, превращают чистый конденсат в раствор сильных электролитов. Наиболее вредными являются двуокись серы, NO₂, Cl₂, NH₃, CO₂, H₂S.

Рыхлые и порошкообразные осадки ускоряют коррозию, увеличивая химическую и капиллярную конденсацию. Влажность атмосферы существенно влияет на скорость коррозии в присутствии примесей. Повышение температуры, как правило, тормозит коррозию. Географическое положение определяет такие важные обстоятельства, как степень удаления от моря, количество солнечных и дождевых дней, роза ветров, изменение температуры и влажности.