Залізо — стійкість до іржі.
Види корозії заліза: безперервна, тутешня, межкристаллитная, підводний, підземна, атмосферна, біокоррозія, корозійна втома.
Стійкість до іржі заліза.
Найвідомішими видами корозії заліза і його сплавів є безперервна, тутешня, межкристаллитная, підводний, підземна, атмосферна, біокоррозія, корозійна втома і ін.
Безперервна корозія заліза. У розведеної H 2 SO 4 даний процес протікає за рівнянням
Fe = Fe 2+ + 2e, 2Н + + 2e = Н 2
Fe + 2H + = Fe 2+ + Н 2 .
У лужних розчинах залізо кородує по реакції
Fe + 2NaOH + 2Н 2 O = Na [Fe (OH) 4] + Н 2 O.
В наявності кисню в нейтральних або близьких до них розчинах руйнування заліза протікає по реакції
При цьому утворюється Fe 3+, а в разі дефіциту кисню виходить змішаний оксид ферроферріт (Fe 3 O 4 x Н 2 O). Вода (1 л), насичена повітрям, може викликати корозію на поверхні (1 см 2) заліза на глибину => 0,022 мм. Якщо поряд з виділенням водню відбувається киснева деполяризація, то загальна корозія збільшується (корозія заліза у воді з-під крана, що містить СО 2, небезпечна виключно в наявності кисню).
Тутешня або наскрізна корозія заліза призводить до появи кратероподібної заглиблень і наскрізних отворів якщо є наявність окисної середовища і речовини, здатного роз’їдати окисні плівки (іони Cl, брому, йоду з концентрацією >3 * 10 -4 г — іон / л).
Стали, леговані кремнієм, молібденом і міддю, мають менше наскрізних виразок, ніж нелегіровані. Так, у аустенітних хромонікелевих сталей в 4% -ому розчині NaCl (90 ° С) найбільша глибина виразок досягається при рН = 5? 7, а з введенням NaOH зменшується від 0,4 до 0,1 г / (м 2 • сут.), А їх число зменшується від 14 до 2.
Межкристаллитная корозія заліза призводить до руйнування металу (сплаву) по межах зерен і до відриву останніх від всієї маси металу (тим більше в розчинах хлоридів). Варіацією цієї корозії вважається ниткоподібна корозія (поява вузьких розрізів поблизу швів зварювання, легованих ніобієм або титаном). Для усунення корозії вуглець в сталях потрібно пов’язувати в карбіди.
До міжкристалітної корозії заліза схильні аустенітні сталі (при вмісті Ni більше 45% вони стійки). Марганець і молібден набирають швидкість корозії, а бор (навіть
0,4%) робить менше її. Межкристаллитная корозія фактично можлива в сірчаної кислоти при потенціалах від 0 до + 0,3 У і має максимум при + 0,15 В. Вона викликана збіднінням гранул зерен хромом. З цієї причини стали, схильні до міжкристалітної корозії, можна використовувати, якщо їх стаціонарний потенціал лежить в області стійкого пасивного стану.
Графитизация чавуну форми не змінює деталей і виникає під шарами іржі. При цьому металева зв’язок чавуну в уражених ділянках пропадає і залишається лише грати графітових або цементітових прожилок, занурених у чорно-коричневі продукти корозії губчастої структури. Така корозія відбувається під дією сольових розчинів або слабких кислот, а ще кислих грунтів.
Підземна корозія заліза. На рівні ґрунтових вод і при невисокому значенні рН в грунті відбувається роз’їдання заліза. Чим вище рН грунту, тим вище його електроопір і тим слабкіше корозія. Корозія арматури зі сталі в бетоні носить електрохімічний характер. Утворювались пори і тріщини в бетоні заповнює вода, насичена гидроокисью кальцію з бетону. При цьому корозія арматури збільшується через різного доступу атмосферного кисню до найрізноманітніших ділянках її поверхні, а ще присутності хлоридів в повітрі і вологи.
Прокатна окалина, що має катодні функції, прискорює корозію. Найкращою захистом арматури зі сталі в бетоні від іржі вважається захисне покриття з цинку з хроматних пасивацією. Вуглецеві сталі в контакті з міддю корродируют зі швидкістю 0,43 — 1,52 мм / рік, з нікелем — 0,05 — 0,15 мм / рік.
Атмосферна корозія заліза. Механізм корозії вуглецевих і низьколегованих сталей спочатку відрізняється наступними реакціями:
Коррозия металла (часть 2). Химия – Просто
Якщо середовище, що містить нони Fe 2+, вважається лужної, то гідроксіліони, отримані по катодного реакції, потрапляючи на анодний ділянку, у вигляді початкового продукту дають білу гідроокис:
Fe 2+ + 2OH — -> Fe (OH) 2 .
Заміщення міді залізом
У розчинах, присутніх в повітряній атмосфері, Fe (OH) 2 легко окислюється до FeO (OH) або Fe 3 O 4 в залежності від рН розчину. У сільнощелочних розчинах утворюється 4Fe (OH) 2 + О 2 -> 4FeO (OH) + 2Н 2 O, в слаболужних 6Fe (OH) 2 + O 2 -> 2Fe 3 O 4 + 6Н 2 O. Коли розчин води на металеві поверхні нейтральний або має слабокислу реакцію, з’являються тільки гідроксильних-кисневі комплекси Fe (II). В атмосфері заводських районів, що містить сірчистий газ, на металеві поверхні утворюється корозія в зеленому кольорі (Fe-II), яка після окислюється, перетворюючись у чорний оксид Fe 3 O 4 .
Погружная корозія заліза. За концентрації солей океанська вода рівноцінна
3,5% -ному розчину NaCl, а її рН може коливатися в межах 8,1 -8,3. Швидкість корозії вуглецевих сталей в ній
Роль кисню в процесі корозії заліза
У водоохолоджуваних системах корозія заліза протікає з катодним відновленням розчиненого кисню. Анодами служать ділянки з обмеженим доступом O 2 (продукти корозії, різні покриття для захисту і т. Д.). Корозія відбувається з утворенням виразок і призводить до наскрізним руйнувань металу. Швидкість корозії стали контролюють по рН води. При великих швидкостях руху води відбуваються корозія при терті і кавітація. У першому варіанті на стали з’являються підковоподібні пошкодження (в теплообмінних апаратах і інших апаратах). Кавітація приводить до локальних руйнувань внаслідок ударів в результаті різкого наповнення порожніх місць, що утворюються у воді в зонах невисоких тисків. У подібних умовах біхромати і нітрати збільшують потенціали заліза і переводять його в пасивний стан.
корозія заліза
Процес електрохімічної корозійності це результат непростих гетерогенних хім. реакцій, в яких беруть участь компоненти зовнішнього середовища. Дуже часто ми зустрічаємося з атмосферним корозією ,
викликаної присутністю кисню і парів води. В даному випадку процес корозії умовно можна виразити наступною сумарною схемою:
Продукт процесу корозії заліза — корозія — не має стехіометріче-ського складу. Говорячи з усією строгістю, в кожному конкретному випадку (тиск кисню, вологість повітря, температура, тривалість процесу, склад залізного сплаву, стан поверхні виробу і т. Д.) З’являються різні за складом речовини або суміш речовин. Тому насправді можна спостерігати іржу з великою палітрою кольорів — від світло-жовтого до темно-коричневого або майже чорного кольору.
Непереоценімую роль в процесі корозії грає неоднорідність (на мікрорівні) поверхні виробу. Насправді ця неоднорідність викликається домішками (легуючі добавки), включеннями (цементит Fe3C), межами зерен мікрокристалів заліза, маленькими тріщинами, різним ступенем шорсткості поверхні і т. Д. Завдяки цьому атоми заліза на різних ділянках мають різну здатність віддавати електрони, т . е. окислюватися, і в результаті з’являються гальванічні деталі дуже і дуже маленьких розмірів (малюнок нижче):
" data-medium-file ="https://abouthist.net/wp-content/uploads/2012/04/03-04-2012-13-30-05-300×177.gif" data-large-file ="https://abouthist.net/wp-content/uploads/2012/04/03-04-2012-13-30-05.gif" title ="Схема електрохімічної корозійності заліза" src ="http://abouthist.net/wp-content/uploads/2012/04/03-04-2012-13-30-05.gif" alt ="Схема електрохімічної корозійності заліза" width ="308" height ="182" srcset ="https://abouthist.net/wp-content/uploads/2012/04/03-04-2012-13-30-05.gif 308w, https://abouthist.net/wp-content/uploads/2012/04 /03-04-2012-13-30-05-300×177.gif 300w" sizes ="(Max-width: 308px) 100vw, 308px" />
Схема електрохімічної корозійності заліза
Ділянка металу, на якому протікає даний процес, грає роль анода.
Суміжні ділянки металу, що володіють іншими якостями, виконують роль катода. Електрони, віддані атомами заліза, по металу переходять на дані ділянки та викликають процес відновлення. На катоді одночасно протікають процеси відновлення води і розчинених у воді кисневих молекул:
У фінішному результаті з іонів заліза (II) і гідроксид-іонів утворюється гідроксид заліза (II), який далі окислюється до гідроксиду заліза (III) змінного складу, що є ключовим елементом іржі. Спрощено дані процеси можна висловити так:
Якщо сталеве виріб привести в контакт з іншим металом, то в залежності від його активності процес корозії або прискорюється, або сповільнюється.
Так, якщо другий метал вважається більш активним, то процес корозії заліза сповільнюється за рахунок корозії більш активного металу. Наприклад, залізо в контакті з цинком стане піддаватися корозії істотно дуже повільно до того часу, поки не зламається весь цинк.
Якщо залізо знаходиться в контакті з менш активним металом, то його корозія різко збільшується. Наприклад, залізо в контакті з оловом піддається корозії набагато швидше, ніж чисте залізо.
