К вопросу о проблеме атмосферной коррозии стальных конструкций

№79-1,

технические науки

В данной статье пойдет речь о причинах низкой коррозионной стойкости углеродистых сталей под воздействием негативных факторов окружающей среды.

Похожие материалы

Известный человечеству не одно тысячелетие процесс разрушения металлов под воздействием окружающей воздушной среды принято называть атмосферной коррозией. Атмосферная коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Это наиболее распространенный вид коррозии и её проявления весьма многочисленны и разнообразны. Ржавление железа входящего в состав стали является самым распространенным видом коррозии см. рис.1.

Ржавчина — продукт коррозии железа.
Рисунок 1. Ржавчина — продукт коррозии железа.

В настоящее время строительство металлоконструкций пользуется все более возрастающим спросом. Металлоконструкция обладает множеством существенных преимуществ по сравнению с другими способами возведения зданий: меньшей массой (если сравнить с железобетонными изделиями), простотой и серийностью изготовления, легкостью монтажа и демонтажа, удобством и быстротой возведения, возможностью осуществления монтажа крупными блоками, транспортабельностью, прочностью и долговечностью, надежностью в эксплуатации. Несмотря на ряд достоинств металлоконструкций перед другими строительными конструкциями (кирпичными, железобетонными и т.д.), у них есть существенный недостаток — конструкционные стали обладают низкой коррозионной стойкостью.

Атмосферной коррозии подвержены все металлоконструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе (около 50 % от всего имеющегося металлофонда), а именно: трубопроводы и емкостное оборудование надземного расположения, металлические части строений, опор, мостов, транспортные и погрузочно-разгрузочные средства. Поверхности конструкций при эксплуатации неизбежно подвергаются увлажнению и загрязнению, что является первопричиной возникновения и развития коррозионных процессов.

Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

Так как сталь является неоднородным материалом, то на поверхности стали при попадании на поверхность электролита, роль которого выполняет пленка влаги (толщиной от нескольких молекулярных слоев до одного миллиметра), постоянно присутствующая на поверхности металла, возникает местная коррозия.

К местной коррозии относятся так называемые точечная, пятнистая или язвенная её разновидности. В свою очередь очаги местной коррозии являются концентраторами напряжений и приводят к ослаблению сечения металлоконструкций.

По механизму протекания данный вид коррозии в большинстве случаев является электрохимическим процессом, за исключением «сухой» коррозии, протекающей по химическому механизму. Электрохимический процесс подразумевает возникновение гальванических элементов

«катод — анод» на основных конструкционных материалах — углеродистых сталях происходит из-за дифференциации их поверхности на участки с различными электродными потенциалами (теория локальных коррозионных элементов).

Также установлено, что коррозии сталей способствует наличие в ней такой вредной примеси как сера.

Основные причины дифференциации поверхности стали на анодные и катодные участки могут быть различны: неоднородность структуры металла (в углеродистых сталях присутствуют фазы — феррит и цементит, структурные составляющие — перлит, цементит и феррит, имеющие различные электродные потенциалы); наличие на поверхности сталей оксидных пленок, загрязнений, неметаллических включений и т.п.; неравномерное распределение окислителя на границе «металл-электролит», например, различные влажность и аэрация на различных участках поверхности металла; неравномерность распределения температуры; контакт разнородных металлов.

В настоящее время известно более тридцати пяти факторов, влияющих на скорость атмосферной коррозии, основными из которых являются: степень увлажнения металла, состояние поверхности конструкции (пористость, загрязненность), химический состав атмосферы (наличие гигроскопичных и агрессивных продуктов) и т.д.

Следует отметить, что процесс коррозии невозможно остановить полностью, его можно только замедлить. Коррозионные процессы наносят огромный материальный ущерб экономике и приводят к медленному разрушению металлоконструкций.

Основная целью решения многовековой проблемы коррозии металлов является продление сроков эксплуатации различных металлоконструкций до их морального износа. Защита от коррозии в целом представляет комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и ингибирование коррозионных процессов, сохранение и поддержание работоспособности узлов и агрегатов машин, оборудования и сооружений в требуемый период эксплуатации.

Методы защиты металлоконструкций от коррозии основаны на целенаправленном воздействии, приводящем к полному или частичному снижению активности факторов, способствующих развитию коррозионных процессов, и условно подразделяются на методы воздействия на металл, окружающую среду, а также комбинированные методы.

Список литературы

  1. Иванов А.В., Пучков П.В., Тимофеева С.В. Причины коррозионного разрушения деталей пожарной и аварийно-спасательной техники Сборник материалов III Межвузовского научно-практического семинара «Надёжность и долговечность машин и механизмов» (25 апреля 2012 года)/Сост. В.В. Киселёв. – Иваново: ООНИ ЭКО ИвИ ГПС МЧС России, 2012. –с. 77-80.
  2. Пучков П.В., Акулов А.Е., Паранин И.С. Протекторная защита от коррозии сварных швов пенобаков пожарных автоцистерн. Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций: сб. ст. по материалам всерос. науч.-практ. конф. с междунар.уч., 19 апр.2013 г. / ФГБОУ ВПО Воронежский институт ГПС МЧС России. —Воронеж, 2013. с.92 – 94.