Термин «коррозия», происходящий от позднелатинского слова, означающего «разъедание», в технике описывает процесс разрушения металлов под воздействием химических или электрохимических реакций с окружающей средой. Это явление наносит колоссальный экономический ущерб, ежегодно приводя в негодность миллионы тонн металлических конструкций и изделий.
Атмосферная коррозия: ржавчина и её ускорители
Наиболее знакомый каждому вид разрушения металлов — это атмосферная коррозия, или ржавление. Стальные предметы постепенно разрушаются на воздухе, а особенно активно — в присутствии влаги. Процесс начинается с образования на поверхности гидроксидов железа в результате реакции атомов металла с кислородом и водой. Изначально ржавление идёт медленно, но появление первых очагов коррозии резко ускоряет последующее разрушение.
Скорость коррозии многократно возрастает в загрязнённой среде. Выхлопные газы, промышленные выбросы, содержащие оксиды серы и азота, соединения хлора, приводят к образованию так называемых «кислотных дождей». Облака, формирующиеся над промышленными районами с недостаточной очисткой воздуха, несут эти осадки, которые постепенно, но неотвратимо разрушают мосты, архитектурные сооружения и памятники.
Промышленная коррозия: экстремальные условия
Помимо атмосферного воздействия, огромные проблемы создаёт коррозия в промышленности, особенно в химическом производстве. Аппараты и трубопроводы здесь работают в агрессивных средах (кислоты, щёлочи), при высоких давлениях и температурах. В таких условиях реакции разрушения протекают с катастрофической скоростью, и без специальной защиты стальное оборудование может выйти из строя за считанные часы.
Методы борьбы с коррозией
Борьба с этим «беспощадным врагом» металла ведётся по нескольким основным направлениям.
1. Защитные покрытия (изоляция). Наиболее распространённый метод — создание барьера между металлом и окружающей средой. Поверхность, чаще всего железных изделий, покрывают красками, лаками, эмалями или слоем другого металла (олово, цинк, никель, хром). Этот способ особенно эффективен против атмосферной коррозии, но требует периодического обновления покрытий, что делает его достаточно затратным. В современных условиях также применяют полиэтиленовую плёнку или специальные пасты для защиты, например, трубопроводов.
2. Использование ингибиторов. Для долгосрочного хранения металлических изделий используют ингибиторы коррозии — особые вещества, замедляющие процесс разрушения. Изделия заворачивают в бумагу, пропитанную такими составами, что надёжно защищает их от порчи.
3. Применение коррозионно-стойких материалов. Самый радикальный и надёжный способ — использование изначально устойчивых к коррозии материалов. Добавление в сталь легирующих элементов, таких как титан, хром или никель, кардинально повышает её антикоррозионные свойства, создавая «нержавеющую сталь» (подробнее см. Железо, сталь, чугун, Легирование). Однако высокая стоимость таких сплавов ограничивает их повсеместное применение. Поэтому в промышленности и строительстве всё чаще используют альтернативные, неметаллические материалы: различные пластмассы, стекло и керамику, которые не подвержены коррозии.