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.

Группа стойкости	Скорость коррозии, мм/год	Балл
1. Совершенно стойкие	Менее 0,0001
2. Весьма стойкие	0,0001…0,005 0,005…0,010
3. Стойкие	0,01…0,1 0,05…0,01
4. Понижено стойкие	0,1…0,5 0,5…1,0
5. Малостойкие	1,0…5,0 5,0…10,0
6. Нестойкие	Более 10,0

 

Глубина проникновения коррозии и потеря массы для железа в разных средах

Табл.№2.

Среда	Скорость коррозии
Глубина проникновения, мм/год	Потеря массы, г/(м2×год)
Воздух: сельский, промышленный	0,001…0,010 0,01…0,05	7…70 70…350
Грунт: нейтральный, высококоррозионноактивный, неаэробный	0,01…0,05 0,05…0,02 0,2…0,4	70…350 350…1400 700…2800
Вода пресная холодная, пресная горячая, морская спокойная, морская неспокойная	0,02…0,05 0,05…0,1 0,05…0,2 0,2…0,5	140…350 350…700 700…1400 1400…3000

 

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.