Классификация коррозионных процессов.

Поскольку коррозионный процесс – система взаимосвязанных явлений (электрохимических и химических реакций и процессов переноса), то их классифицируют по признакам, которые определяют коррозионные процессы и особенности их протекания.

Коррозионные процессы различают по:

а) механизму реакций взаимодействия металла со средой;

б) виду коррозионной среды;

в) виду (геометрическому характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объеме металла;

г) характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.

По механизму реакции взаимодействия различают два основных типа коррозии металлов: химическую и электрохимическую. Особо выделяют микробиологическую и радиационную коррозию.

При появлении на поверхности металла макро- или микрогальванических элементов на тех участках, где он соприкасается с растворами электролитов и влажным паром, протекает электрохимическая коррозия, которая наиболее часто встречается в практике эксплутации тепловых электростанций. Поверхность любого металла (сплава) гетерогенна (неоднородна) и состоит из множества короткозамкнутых микроэлектродных элементов. При контакте с раствором электролита микрокоррозионные системы элементов начинают функционировать, что приводит к разрушению (коррозии) поверхности металла. Причины, создающие гетерогенность (неоднородность) в системе металл – электролит различны. Среди них можно выделить три основные: неоднородность металлической фазы, неоднородность жидкой фазы и неоднородность наложения внешних условий. Этому виду коррозии подвержены водоподготовительное оборудование; все элементы тракта питательной воды и трубопроводы, возвращающие конденсат с производства, парогенераторы; атомные реакторы; конденсаторы паровых турбин и тепловые сети.

При эксплуатации указанного паросилового оборудования всегда существуют условия для протекания электрохимической коррозии, в том числе: контакт различных металлов, неоднородность поверхности, нарушение кристаллической решетки металла, неравномерность температурного поля, различие концентрации примесей в слоях раствора, контактирующих с металлом, и ряд других факторов.

Химическая коррозия – процесс разрушения металлов под действием внешней среды, вступающей с ним в химическое взаимодействие. Такие процессы не сопровождаются образованием электрического тока. К химической коррозии относят:

а) коррозию в жидкостях-неэлектролитах. К жидкостям-неэлектролитам относят жидкости органического происхождения – спирты, бензол, фенол, хлороформ, нефть, керосин, бензин, а также ряд жидкостей неорганического происхождения – расплавленная сера, жидкий бром.

б) газовую коррозию – коррозию при контакте металла с сухими газами (когда невозможна конденсация влаги на поверхности металла) при высоких температурах (например, коррозия материалов двигателей внутреннего сгорания, камер сгорания, реактивных сопл под действием газовых продуктов горения топлива). Наблюдается при работе металлических конструкций, контактных и других аппаратов, арматуры обжиговых и нагревательных печей, деталей двигателей внутреннего сгорания и др.

В практике эксплуатации энергоустановок наблюдаются также комбинированные случаи разрушений металла, т.е. совместное протекание химической и электрохимической коррозии. В результате коррозионного воздействия агрессивных агентов на металл непосредственно на его поверхности и в тесном контакте с ним образуется защитная микропористая окисная пленка, которая представляет собой продукт коррозии металла и тормозит дальнейшее развитие коррозионного процесса. Чем полнее и равномернее окисная пленка покрывает поверхность металла, чем меньше в ней трещин, тем более высокими защитными свойствами она обладает.

По виду агрессивной среды, принимающей участие в процессе разрушения металлов, различают газовую, атмосферную, в растворах электролитов, подземную и коррозию в жидкостях - неэлектролитах и др.

По характеру изменения поверхности металла или его физико-химических свойств, независимо от того, какое происходило взаимодействие со средой, коррозионные разрушения подразделяются на следующие виды:

1. Если коррозией охвачена вся поверхность металла, такой вид разрушения называют общей или сплошной коррозией. Сплошную коррозию делят на равномерную и неравномерную в зависимости от глубины коррозионного разрушения металлической поверхности. Сплошная коррозия – наименее опасный вид коррозии, так как материал, из которого выполнен аппарат или отдельный его узел, лишь незначительно теряет свои прочностные свойства (около 5%).

2. При местной коррозии разрушаются отдельные участки поверхности металла. Местная коррозия имеет неодинаковая степень разрушения. Наиболее характерными видами местной коррозии являются коррозия в виде пятен, язв, точечная и подповерхностная, межкристаллитная и ножевая.

Коррозия в виде пятен – разрушение отдельных участков поверхности металла на сравнительно небольшую глубину (например коррозия латуни в морской воде).

Коррозия в виде язв отличается от коррозии в виде пятен большей глубиной проникновения в слой металла (например, коррозия стали в грунте).

Точечная коррозия (питтинг) связана с разрушением металла в виде точечных поражений, перерастающих в сквозные (коррозия нержавеющей стали в морской воде).

Подповерхностная коррозия возникает, как правило, в тех случаях, когда защитные покрытия (пленки, лаки) разрушены на отдельных участках. Поэтому металл разрушается преимущественно под поверхностью, и продукты коррозии оказываются сосредоточенными внутри металла.

Один из наиболее опасных видов местной коррозии – межкристаллитная коррозия (МКК), которая, не разрушая зерен металла, продвигается вглубь по их менее стойким границам. Для зоны сплавления сварных швов характерна, локализованная в виде специфичных надрезов – ножевая коррозия.

Местная коррозия более опасна, чем сплошная, так как может значительно снизить прочностные свойства стенок аппарата (трубопровода, резервуара) либо привести к сквозным поражениям и нарушению герметичности аппарата.

3. Избирательной коррозии подвержены сплавы, содержащие несколько структурных составляющих, и сплавы типа твердых растворов. В первом случае коррозия называется структурно-избирательной, а во втором – компонентно-избирательной.

Среди случаев коррозии, отличающихся по характеру дополнительных воздействий, следует выделить:

1) коррозионное растрескивание – коррозия металла, развивающаяся в зоне действия механических напряжений;

2) коррозия при трении (эрозионная коррозия) – разрушение металла при одновременном воздействии коррозионной среды и сил трения;

3) кавитационная коррозия – разрушение металла при одновременном коррозионном и ударном воздействии агрессивной среды (коррозия лопастей гребных винтов).

Особое место занимают повреждения, возникающие при явлении коррозионной усталости, когда агрессивное действие внешней среды сочетается с переменными по величине и знаку механическими напряжениями металла.

Пароводяная коррозия котельных труб и пароперегревателей, возникающая под действием высокоперегретого пара, обычно имеет равномерный характер и приводит к уменьшению толщины стенки трубы.

Скорость различных коррозионных процессов по времени характеризуется следующими типичными случаями:

1) коррозионный процесс протекает с постоянной скоростью, что имеет место при отсутствии защитных окисных пленок на поверхности металла;

2) коррозионный процесс характеризуется замедлением коррозии с течением времени в результате появления в ходе коррозионного процесса защитных пленок или усиления ранее существовавших;

3) коррозионный процесс характеризуется ускорением коррозии с течением времени в тех случаях, когда в самом ходе коррозии возникают причины, увеличивающие скорость коррозии.

Скорость коррозии выражают весом металла (г), разрушенного за единицу времени (час, год) на единице поверхности его (м2), соприкасающейся с агрессивной средой, либо глубиной проницания коррозионных разрушений (мм) в глубину металлической стенки за единицу времени (год).