Теоретические сведения.

Одними из основных рычагов интенсивного развития экономики страны является ресурсосбережение и энергоэффективность.

Потери, вызываемые коррозией металлических изделий, постоянно возрастают в результате непрерывного увеличения металлического фонда (подземные коммуникаций и сооружения). Ежегодно в промышленно развитых странах вследствие коррозии теряется примерно 1,5 – 2 % металла, находящегося в обращении, выходят из строя дорогостоящие сооружения, машины, оборудование.

По механизму протекания коррозионных процессов различают два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия является результатом непосредственной реакции металлов с неэлектролитами, при которой металл окисляется одновременно с восстановлением окислительной компоненты коррозионной среды.

В свою очередь химическая коррозия подразделяют: на газовую – окисление металла в сухих газах при высокой температуре (например, коррозия лопаток газовых турбин энергетических установок, при термической обработке металлов и пр.) и коррозию в жидких агрессивных средах, не обладающих электропроводностью (например, нефть, нефтепродукты и другие органические соединения).

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в результате электрохимического взаимодействия с электролитами, при котором ионизация металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекает раздельно. Этот процесс сопровождается протеканием электрического тока. Электрохимическая коррозия протекает так, что один участок поверхности металла служит анодом, а другой катодом. Разрушение корродирующего металла происходит в основном на анодных участках металлических сооружений.

По условиям протекания электрохимической коррозии различают ее основные виды: подземная (в грунтах); блуждающими токами; биологическая (под воздействием микроорганизмов); контактная (при контактах металлов, имеющих различные стационарные потенциалы в данной коррозионной среде); атмосферная (в воздухе или во влажных газах); внутренняя (трубопроводов и емкостей).

Основными показателями степени коррозии являются: потеря массы металла в граммах, отнесенная к единице поверхности; глубина коррозии в миллиметрах; количество коррозионных каверн, язв, точек или их общая площадь на единицу поверхности; время до появления первого очага (каверны, язвы и пр.).

Потеря массы металла в граммах с 1 м² поверхности или глубина коррозии в миллиметрах, отнесенные к единице времени, выражают скорость коррозии, г/(м²×год) или мм/год.

Коррозионная стойкость металлов и сплавов оценивается в зависимости от скорости коррозии по десятибалльной шкале.

Под скоростью коррозии в десятибалльной шкале понимают проникновение коррозии в глубину металла, которое рассчитывается из данных потери массы после удаления продуктов коррозии.

Оценка коррозионной стойкости металлов при скорости коррозии 0,5 мм/год и выше производится по группам стойкости, а при скорости коррозии ниже 0,5 мм/год – по баллам.

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов и сплавов.

Табл.№1.

Глубина проникновения коррозии и потеря массы для железа в разных средах

Табл.№2.

Скорость коррозии в различных средах определяется по справочникам коррозионной активности металлов и сплавов. По экономическим соображениям, в определенных случаях приходится применять металлы, принадлежащие не только к 1 и 2 группам, но и менее стойкие. В таких случаях при расчете конструкций на прочность учитываются увеличение их массы для компенсации потерь от коррозии или предусматриваются специальные меры защиты (защитные покрытия, электрохимическая защита и пр.).

Расчет глубины проникновения коррозии, мм/год, производится по формуле:

где – К- потеря массы, г/(м²×год); - плотность металла, г/см². Глубина проникновения и потеря массы железа в разных средах приведены в табл.№2 (Защита металлических сооружений от подземной коррозии/ И.В. Стрижевский, А.М. Зинкевич, К.К. Никольский и др.- М.: Недра, 1981.-292 с.).

Способы защиты сооружений и конструкций выбираются исходя из коррозионной активности среды по отношению к металлу, особенностей конструкций и условий эксплуатации.

Применяют следующие способы защиты: изоляция поверхности металла от агрессивной среды путем нанесения различных защитных покрытий; легирование металла для повышения его коррозионной стойкости; воздействие на окружающую коррозионную среду с целью снижен7ия ее агрессивности; поляризация конструкций и сооружений (электрохимическая защита).

Расчет и проектирование средств электрохимической защиты производят на основании результатов электрохимических изысканий и технических характеристик защищаемого сооружения.

Параметрами, характеризующими среду, в которой находится защищаемое сооружение, являются: удельное электрическое сопротивление , Ом×м; градиент потенциала , В; стационарный потенциал , В.

К электрическим параметрам, необходимым для расчета электрохимической защиты, относятся: продольное сопротивление сооружения , Ом/м; переходное сопротивление , Ом×м; входное сопротивление , Ом; постоянная распространения тока , 1/м; защитная плотность тока j , А/м.