Что такое коррозия металлов?
Коррозия — это разрушительный процесс, при котором металлические изделия теряют свои прочностные и эксплуатационные характеристики под воздействием окружающей среды. Чаще всего он возникает из-за химических или электрохимических реакций между металлом и внешними веществами. Подобные процессы особенно активно протекают в условиях высокой влажности, при наличии кислорода, солей, кислот и других агрессивных соединений.
Для чёрных металлов (например, железа, стали или чугуна) типичной является реакция окисления: при взаимодействии с водой и кислородом образуются оксиды и гидроксиды железа. Один из вариантов реакции: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃. Со временем металл теряет свои качества, превращаясь в рыхлое вещество — ржавчину.
Причины коррозии
Металлы, особенно железосодержащие, подвержены окислению при соприкосновении с кислородом и влагой. Однако скорость и характер разрушения зависят от среды. Ниже приведены типы агрессивных условий, в которых металл подвергается разрушению:
- Атмосферная — длительный контакт с воздухом, содержащим влагу, газы и загрязнения;
- Почвенная — разрушение из-за химических свойств почвы (особенно при низком pH);
- Аэрационная — неравномерное воздействие воздуха на участки конструкции;
- Электрическая — влияние блуждающих токов;
- Биологическая — воздействие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (сероводород, CO₂);
- Химическая — действие кислот, щелочей, солей и других активных соединений, включая воду.
Разновидности коррозии металлов
Коррозия может иметь разную природу. Основные виды включают:
Химическая коррозия
Этот тип разрушения обусловлен прямым химическим взаимодействием металла с веществами, присутствующими в среде. Часто наблюдается в кислотных или щелочных условиях. Так, железо в таких условиях образует оксидную ржавчину (Fe₂O₃), а алюминий — оксид алюминия (Al₂O₃). Потеря массы и изменение структуры материала — ключевые признаки химической коррозии.
Защитные меры включают выбор устойчивых к среде сплавов, нанесение антикоррозийных слоёв и использование специальных добавок.
Электрохимическая коррозия
Происходит при наличии гальванических пар на поверхности металла: анод (подвержен разрушению) отдает электроны катоду. В присутствии влаги и кислорода этот процесс активизируется. Кислород принимает электроны, а металл окисляется, образуя ржавчину. Морская вода, как электропроводная среда, значительно ускоряет коррозию.
Предотвратить её помогают методы, такие как катодная защита (жертвенные аноды) и нанесение специальных покрытий, препятствующих образованию гальванической ячейки.
Как защитить металл от коррозии
Существует несколько подходов к защите металлических изделий:
Нанесение защитных покрытий
Один из самых популярных способов — использование лакокрасочных материалов, полимеров и эмалей, изолирующих металл от кислорода и влаги. Для повышения эффективности применяются грунтовки и преобразователи ржавчины. В домашних условиях часто используется трёхслойная схема: грунт, эмаль, лак. Без грунтовочного слоя покрытие может отслаиваться, снижая защиту.
Гальванические методы (цинкование, хромирование) также формируют защитный слой, выступающий анодом, и защищают металл от окисления.
Электрохимическая защита
Катодная защита основана на применении более активных металлов-анодов, которые «жертвуют» собой, сохраняя основной металл. Пример — цинковые или алюминиевые аноды для защиты стали в морской воде.
Также возможно создание защитного поля с помощью источников постоянного тока и инертных анодов. Это снижает скорость электрохимических процессов.
Применение ингибиторов коррозии — ещё один путь: это химические вещества, которые замедляют разрушение, блокируя анодные и катодные процессы на поверхности металла.
Вывод
Проблема коррозии металлов остаётся актуальной для всех отраслей, где используются металлические конструкции и оборудование. Эффективная защита достигается только при комплексном подходе: правильный выбор материалов, грамотное проектирование, применение современных методов обработки и регулярный контроль состояния. Всё это способствует увеличению срока службы металлических элементов и снижает затраты на ремонт и замену.