ПИТТИНГОВАЯ КОРРОЗИЯ

Питтинговая коррозия алюминия

ПИТТИНГОВАЯ КОРРОЗИЯ

Питтинговая коррозия является наиболее часто встречающимся видом коррозии алюминия и алюминиевых сплавов. Часто ее называют точечной коррозией.

Язвы образуются в оксидной пленке алюминия, подверженной воздействию атмосферы, пресной или соленой воды и других нейтральных электролитов.

Поскольку в растворах с высокой кислотностью или высокой щелочностью оксидная пленка обычно не устойчива, то питтинговая коррозия бывает только при интервале величины рН от 4,5 до 9,0.

Язвы могут быть мельчайшими и концентрированными или широко разбросанными и различными по размерам в зависимости от химического состава алюминиевого сплава, качества оксидной пленки и свойств корродирующей среды. Явление питтинга может усиливаться наличием щелей и контактов алюминия с другими металлами.

Морфология питтинговой коррозии алюминия

Известно, что хлоридные ионы способны «прорывать» оксидную пленку. Хлорид алюминия (AlCl3) обычно присутствуют в растворе внутри язвы и его концентрация увеличивается при развитии коррозии или при снижении влажности окружающего воздуха.

Насыщенный раствор хлорида алюминия имеет величину рН около 3,5, поэтому на дне коррозионных язв коррозия продолжается до тех пор, пока туда еще могут мигрировать кислород и корродирующий электролит. Форма коррозионных язв может меняться от мелких блюдцеобразных до полусферических и далее – до глубоких круглых цилиндрических отверстий.

Это отличает питтинговую коррозию от межкристаллитной коррозии, при которой образуются подповерхностные «туннели» вдоль границ зерен, обычно видимые только в микроскоп.

Рисунок — Гальваническая химия точечной коррозии

стойкости к питтинговой коррозии

Сопротивление алюминиевых сплавов питтинговой коррозии существенно зависит от степени их чистоты. Чистый алюминий имеет максимальное сопротивление питтинговой коррозии, а сплавы различных серий по стойкости к питтинговой коррозии располагаются в следующем порядке (в европейских и международных обозначениях): 1ххх – 5ххх – 3ххх – 6ххх – 7ххх – 2ххх.

Технический алюминий

Чистый алюминий (99,00 % и чище) является более стойким к питтинговой коррозии, чем любой из алюминиевых сплавов. Быстрое растворение оксидной пленки происходит только в высоко кислотных или высоко щелочных растворах.

В интервале величины рН от 4 до 9 на оксидной пленке могут лишь возникать пятна и легкая локальная питтинговая коррозия.

Сверхчистый алюминий (99,999 % и чище) сопротивляется питтинговой коррозии намного более успешно, чем алюминий промышленной чистоты.

Алюминиево-магниевые сплавы

Из всех промышленных алюминиевых сплавов сплавы 5ххх (Al-Mg) с содержанием магния не более 3 % имеют наилучшее сопротивление питтинговой коррозии и самую низкую скорость распространения язв, особенно в морской воде и водных растворах с содержанием хлоридов. Повышение содержания меди всего лишь до 0,2 % резко снижает стойкость этих сплавов к питтинговой коррозии.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Следующими по сопротивлению питтинговой коррозии стоят алюминиевые сплавы 3ххх (Al-Mn), такие как 3003 (АМц) и 3004 (Д12). Алюминиево-марганцевые частицы в этих сплавах имеют электрохимический потенциал аналогичный потенциалу алюминия.

Поэтому при низком содержании меди (до 0,05 %) сплавы 3003 и 3004  имеют сопротивление питтинговой коррозии почти такое же как у чистого алюминия.

Повышение содержания меди повышает склонность к питтинговой коррозии в хлоридных растворах и при содержании меди около 0,15 % это влияние становится явным.

Медь и железо для питтинговой коррозии алюминия

Медь и железо оказывают наибольшее влияние на склонность к питтинговой коррозии всех алюминиевых сплавов.

Хотя сплавы 6ххх (Al-Mg-Si), например, сплав АД31, в целом являются умеренно склонными к питтинговой коррозии, их сопротивление к ней может резко снижаться при повышенном содержании меди и железа, например, сплав АД33 (сплав 6061).

 Алюминиевые сплавы 7ххх (Al-Zn-Mg) и сплавы 2ххх (Al-Cu-Mg и Al-Cu-Mn), особенно те, что содержат много меди, имеют наименьшее сопротивление питтиниговой коррозии.

Поэтому поверхность листов из этих сплавов обычно плакируют — покрывают  тонким слоем технического алюминия, например, алюминий марки АД1пл (99,30 %) по ГОСТ 4784-97 или специального алюминиевого сплава с содержанием около 1 % цинка (АЦпл) по тому же стандарту. Сплавы 7ххх без меди (с марганцем или без него) показывают лучшее сопротивление питтинговой коррозии из всех высокопрочных сплавов.

Предотвращение питтинговой коррозии алюминия

Типичные подходы к снижению или минимизации питтинговой коррозии основаны на следующих принципах:

  • Снижать агрессивность окружающей среды, например, содержание хлоридных ионов, понижать уровень температуры, кислотности и активных окисляющих веществ.
  • Тщательно подбирать материалы алюминиевых конструкций. Например, применять по возможности алюминиевые сплавы 5ххх и 3ххх. Высокопрочные алюминиевые сплавы применять только плакированными.
  • Тщательно проектировать конструкции: избегать образования щелей, применять циркуляцию и перемешивание жидкостей для предотвращения их застоя, обеспечивать эффективный дренаж жидкостей из конструкций.

Питтинговая коррозия: причины. Методы защиты металлов от коррозии

ПИТТИНГОВАЯ КОРРОЗИЯ
Бизнес 15 февраля 2017

Коррозией называют разрушение поверхности материалов в результате активно проходящих окислительно-восстановительных процессов. Разрушение слоев материала приводит к снижению прочности, электрической проводимости, повышению хрупкости и угнетению других свойств металла.

В процессе эксплуатации металлических изделий они подвергаются разрушающим воздействиям различных видов и типов, среди которых выделяется питтинговая коррозия. Она наиболее опасная и непредсказуемая.

Питтинговая коррозия

На поверхности металлических изделий довольно часто можно заметить небольшие углубления, точки бурого или коричневого цвета. Такие точки ученые называют питтингами, а процесс их появления – питтинговой коррозией. Она возникает на поверхности материалов, контактирующих с морской водой, растворами различных солей, химически агрессивными средами и воспринимающих другие негативные факторы.

Питтинговая коррозия поражает только пассивные металлы и сплавы, развивается преимущественно в антикоррозионном слое или по местам разнообразных дефектов.

«Точечные язвы» могут нарушать работу различных изделий: от тонких мембран и микросхем, до толстостенных агрегатов.

Кроме того, их появление способствует образованию коррозионных трещин, существенно снижающих заданные характеристики материала.

Схема разрушения металла

Для активации питтинговой коррозии необходимо присутствие двух реагентов – активаторов и пассиваторов. В качестве активаторов чаще всего выступают анионы хлора, брома, йода – они содержатся в большинстве сред, в которых эксплуатируются металлические изделия. Они адсорбируются на поверхности металла и образуют с его компонентами растворимые комплексы.

В качестве пассиваторов чаще всего выступает вода или гидроксильная группа. Непосредственно процесс разрушения протекает по следующей схеме:

  1. Ионы-активаторы адсорбируются на поверхности защитной (оксидной) пленки.
  2. Происходит процесс замещения ионов кислорода на ионы активатора процесса.
  3. Образуется большое количество растворимых ионов, в результате чего пленка разрушается.

В результате этого возникает разность потенциалов на поверхности материала, что ведет к появлению локальных токов, активизируется бурный анодный процесс. Ионы-активаторы при этом перемещаются к очагам разрушения, из-за чего питтинговая коррозия прогрессирует.

Разновидности питтинговой коррозии

Вид питтинговой коррозии варьируется в зависимости от окружающих условий, главным образом от температуры, кислотности, химического состава веществ. Под действием этих факторов меняется форма, размер питтингов и их расположение. Так, согласно размеру выделяют точечное разрушение:

  • микроскопическое – размер точек менее 0,1 мм;
  • обычное – диаметр питтингов варьируется от 0,1 до 1 мм;
  • язвенное, когда образования превышают 1 мм в диаметре.

В зависимости от расположения питтинговая коррозия может быть открытого или закрытого типа. В первом случае обнаружить следы разрушения практически невозможно – необходимо применение специальных приборов. Этот вид коррозии очень часто ведет к появлению пробоев.

Открытое ржавление заметно невооруженным взглядом. Нередко питтинги сливаются в единое образование. При этом разрушение материала происходит не вглубь, а в ширину, из-за чего возникают большие по площади дефекты.

Форма питтингов

Форма питтингов зависит от пустот внутри кристаллической решетки, которые образуются на первых этапах коррозионного процесса. Чаще всего встречаются образования неправильной формы – они возникают на поверхности нержавеющей, низколегированной и углеродистой сталей, алюминиевых, хромовых, никелевых сплавов, железа.

Полусферические язвы образуются в результате изотропного растворения. Этот процесс схож с электрополировкой. Отчасти этим и объясняется блестящее дно полукруглых углублений. Наиболее подвержены подобному разрушению титановые, алюминиевые, никелевые и кобальтовые изделия, а также конструкции из тантала. Приблизительно такой же вид имеет питтинговая коррозия нержавеющих сталей.

Кроме того, питтинги могут быть полиэдрическими и ограненными. «Язвы» последнего типа очень часто объединяются друг с другом, что приводит к возникновению крупных полусферических разрушений.

Причины появления

Основными причинами появления питтинговой коррозии являются нарушение технологии производства и механическое воздействие на материал. В результате нарушения технологии отливки в металле появляются разнообразные микровключения, которые нарушают его структуру. Наиболее распространенным включением можно назвать прокатную окалину.

Из-за механического воздействия очень часто на поверхности изделий начинает развиваться питтинговая коррозия. Причины этого кроются в разрушении верхней защитной пленки, нарушении внутренней структуры, выходе на поверхность границ зерен. Наиболее распространенным активизирующим процесс фактором можно назвать динамическое воздействие, что ведет к появлению микротрещин.

Питтинговая коррозия металлов развивается быстрее на шероховатых поверхностях, а также под воздействием агрессивных сред – морской воды, кислотных растворов.

Методы защиты металла от питтинговой коррозии

Для защиты металлических изделий от питтинговой коррозии используют три основных способа:

  1. Ликвидация замкнутых систем при помощи растворов щелочных соединений, сульфатов, хроматов.
  2. Введение в состав материала компонентов с высокой сопротивляемостью точечному ржавлению – молибдена, хрома, кремния.
  3. Использование катодной и анодной технологии создания защитного слоя.

Все представленные методы защиты металлов от коррозии применимы лишь на производстве, ибо требуют высокотехнологичного оборудования и больших капиталовложений. В быту же полностью исключить риск появления питтингов невозможно. Удается лишь ослабить влияние негативно действующих факторов посредством:

  • нанесения антикоррозионных покрытий;
  • улучшения условий эксплуатации изделий;
  • снижения уровня кислотности среды, с которой соприкасается материал.

Но самым действенным и доступным методом является тщательная полировка: уменьшая шероховатость поверхности, вы одновременно повышаете ее антикоррозионную стойкость. Но для лучшего эффекта лучше использовать все методы защиты металлов от коррозии одновременно.

Виды коррозии нержавеющей стали

ПИТТИНГОВАЯ КОРРОЗИЯ

Как и все металлы, нержавеющие стали в некоторых случаях могут подвергаться коррозии равномерно по всей поверхности.

Если среда не обладает значительными окислительными свойствами, защитная пленка на поверхности металла может в конце концов исчезнуть, что приводит к общей коррозии (неустойчивая пассивность).

Более того, состояние поверхности металла влияет на природу его пассивности; коррозионная стойкость максимальна, если поверхность металла не загрязнена частицами железа или различными отложениями.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия нержавеющей стали происходит в основном возле сварных швов. Она может возникнуть также в результате горячей штамповки или термической обработки металла.

Это явление обусловлено локальным снижением содержания хрома при анодном растворении карбида хрома, который выделяется по границам зерен возле сварных швов при температурах 400—800 °С.

В кислой среде сцепление зерен при этом нарушается и металл становится хрупким.

Развитие межкристаллитной коррозии, которая характерна для аустенитных сталей, можно предотвратить двумя способами: снижением содержания углерода в стали до 0,03% (чтобы ограничить образование карбида хрома) и применением стали, стабилизированной ниобием или титаном, которые с углеродом образуют устойчивые карбиды.

Питтинг

Растворенный кислород обычно способствует пассивации нержавеющей стали за исключением случаев, когда происходит питтинговая коррозия (при наличии в среде хлоридов и бромидов.

Этот очень распространенный и очень опасный вид коррозии приводит к образованию сквозных изъязвлений, которые могут быть почти невидимы на поверхности. Вероятность питтинговой коррозии нержавеющей стали под действием растворов, содержащих хлориды, возрастает с увеличением количества воздуха в растворе.

Молибденсодержащие нержавеющие стали с высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода (например, Z2CND13) относительно стойки к этому виду коррозии.

Общие закономерности возникновения питтинговой коррозии трудно установить, так как они зависят от многих факторов: pH среды, концентрации кислорода, температуры, солесодержа-ния, количества взвешенных веществ и т. д. В некоторых случаях для предотвращения питтинговой коррозии могут быть применены высокосортные сплавы, такие как уранус (Uranus).

Язвенная коррозия

Существует очень мало металлов, не подвергающихся этой разновидности коррозии. Она развивается в застойных зонах, где затруднена или полностью отсутствует диффузия кислорода. Особенно часто язвенная коррозия обнаруживается под слоем отложений, оксидов, биологических обрастаний, под неметаллическими, негерметичными соединениями и т. д.

Язвенная коррозия нержавеющих сталей представляет собой сложный процесс. Он инициируется дифференциальной аэрацией, ведущей к образованию маленьких ячеек, в которых удерживаются продукты коррозии.

Если коррозионной средой является, например, вода, содержащая кислород, которая практически нейтральна, но содержит хлориды, гидролиз первичных продуктов коррозии в ячейках приведет к образованию соляной кислоты, которая, достигнув некоторой критической концентрации, вызовет развитие язвенной коррозии. Поэтому язвенная коррозия характеризуется инкубационным периодом, который может продолжаться несколько месяцев. Но если процесс коррозии начался, он развивается очень быстро. В таких случаях коррозия усиливается образованием локальных электрохимических элементов между пассивным и активным металлом, которые быстро разрушают пассивирующую пленку.

Если продукты коррозии смываются водой во время инкубационного периода, процесс язвенной коррозии прекращается полностью.

Наличие никеля и молибдена в стали увеличивает продолжительность инкубационного периода и, таким образом, повышается бероятность того, что процесс будет приостановлен на этот период.

Однако, если инкубационный период закончился и начался процесс язвенной коррозии, его скорость для стали с высоким содержанием никеля и молибдена будет столь же велика, как и для стали с меньшим содержанием этих компонентов.

Чтобы предотвратить возникновение язвенной коррозии, необходимо исключить условия, которые способствуют развитию дифференциальной аэрации. Для этой цели должны быть исключены все изменения концентрации кислорода в среде. Однако было бы неправильно предполагать, что путем насыщения среды кислородом и перемешиванием можно добиться состояния насыщения кислородом в трудно доступных зонах.

Для предотвращения образования отложений следует поддерживать достаточно высокие скорости движения воды, если возможно более 3 м/с, а сооружения должны быть запроектированы таким образом, чтобы при эксплуатации не возникали застойные зоны. Если это не удается осуществить, следует предусмотреть возможность периодического дренирования и очистки таких зон.

Коррозия под напряжением

Коррозия под напряжением может происходить в аустенитных сталях, подвергающихся механическим напряжениям, которые или являются остаточными после предварительной обработки (штамповки, сварки), или возникают в процессе эксплуатации.

Коррозия под напряжением может развиваться и в некоррозионной среде, но активизируется в присутствии горячих растворов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов.

После инкубационного периода различной продолжительности коррозия под напряжением проявляется в виде быстро распространяющихся глубоких трещин.

Чтобы предотвратить развитие коррозии под напряжением, в некоторых случаях необходимо снять напряжения соответствующей термической обработкой.

Специальные виды коррозии нержавеющей стали

Как и при коррозий обычной стали, высокая скорость потока коррозионной жидкости может помешать образованию пассивирующей пленки и в результате будет развиваться локальная коррозия. Защитная пленка также может быть разрушена механическим абразивным воздействием твердых частиц, находящихся в жидкости.

Коррозия, вызванная образованием микропар, возникает в местах соединений различных металлов, например, в местах сварки между нержавеющей и мягкой сталью. В этом случае мягкая сталь становится анодом по отношению к нержавеющей стали и подвергается коррозии. С другой стороны, такое соединение может предотвратить питтинговую или язвенную коррозию нержавеющей стали 18—10 Мо.

Процесс холодной штамповки может привести к образовав нию механически упрочненного мартенсита, который является анодом по отношению к аустениту, составляющему остальную структуру, и поэтому становится преобладающей зоной коррозии. Этого явления можно избежать, используя низкоуглеродистые стали с высоким содержанием никеля, в которых аустениты очень стабильны.

Представители дочерней компании российской государственной корпорации Росатом United Corporation for Innovation LLC и Ассоциации 11.10.

2016 года, на реакторном здании энергоблока № 2 Нововоронежской АЭС-2, ООО «СТС», завершило работы Специалисты Росэнергоатома установили первые шпунтовые сваи на строительной площадке береговой инфраструктуры для плавучей тепловой Второй энергоблок атомной электростанции Heysham побил ранее установленный почти 22-летний рекорд непрерывной работы, проработав Корпорация по атомной энергии Индии (NPCIL) подключила в сеть энергоблок со станционным номером 2 Правительство Франции согласилось выплатить компенсацию государственной энергетической компании Electricite de France (EDF), чтобы закрыть В рамках усилий Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) по содействию информированности в области Сильная национальная приверженность к ядерной энергии идет рука об руку со слабой производительностью по Третий энергоблок японской АЭС Ikata префектуры Эхимэ достиг 100% рабочей мощности, сообщил представитель владельца Первая атомная электростанция Иордании может начать функционировать к 2025 году, если будет обеспечено достаточное На сайте правительства РФ был опубликован указ подписанный премьер-министром РФ Дмитрием Медведевым о строительстве На Нововоронежской АЭС включили в сеть шестой энергоблок, первый в мире энергоблок АЭС, построенный Чешская энергетическая компания ČEZ попросила Министерство охраны окружающей среды провести оценку воздействия на окружающую 19 июля в 18-58 на Кольской АЭС (филиал АО «Концерн Росэнергоатом» -«Кольская АЭС») действием Китайская цифровая аппаратура и система управления для атомных электростанций прошла независимую аттестацию Международным агентством Доля ядерной энергии от общей мировой установленной мощности снизится с 5% в 2015 году Болгария подписала соглашение с консорциумом из нескольких компаний о строительстве хранилища радиоактивных отходов для Шведский комитет по радиационной безопасности дал предварительное одобрение строительства на территории страны интегрированной системы Ядерный регулирующий орган Южной Кореи сегодня одобрил строительство энергоблоков со станционными номерами 5 и Шведская энергетическая компания Vattenfall утвердила инвестиции в модернизацию систем безопасности трех ядерных реакторов на Энергетический гигант Росэнергоатом, компания, управляющая всеми атомными электростанциями в России, приступил к строительству Курской В японской префектуре Фукусима, где в 2011 году произошла катастрофа на атомной электростанции, официально Ядерный регулирующий орган Испании одобрил продление еще на десять лет операционных лицензий для завода Выпускников Томского политехнического университета (ТПУ) будут готовить к работе на зарубежных атомных электростанциях. Соответствующее Второй энергоблок тайваньской АЭС Нью-Тайпей, которая принадлежит энергетической компании Taiwan Power Company’s (Taipower), отключился Первый энергоблок Курской АЭС в понедельник утром отключился из-за срабатывания автоматической защиты электрического генератора, Электрическая мощность ядерных реакторов Франции снизился примерно на 6 процентов в четверг и пятницу Участившиеся отклонения в работе АЭС на Украине происходят из-за снижения электрических нагрузок, которые возникли Министр исследований, технологии и высшего образования Индонезии Мохаммад Насир сказал, что Индонезия должна немедленно Желание Поднебесной стать главным игроком в атомной энергетике планеты может отрицательно отразиться на надежности

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть