Извлечения из классической книги 

И.Л.Розенфельд, В.П.Персианцева "Ингибиторы атмосферной коррозии", М., "ХИМИЯ", 1985г.

Факторы, влияющие на скорость атмосферной коррозии

Наиболее важными факторами, определяющими скорость атмосферной коррозии являются: влажность атмосферы; состав атмосферы; суммарная длительность пребывания пленки влаги, образовавшейся на поверхности металла; ее химический состав; температура воздуха.

Влажность атмосферы. Абсолютная влажность воздуха (количество водяного пара в единице объема воздуха) при неизменных других условиях определяет толщину адсорбционной пленки, образующейся на поверхности металла. Так, например, толщина слоя влаги, образующейся на поверхности железа при относительной влажности воздуха 55%, составляет 15 молекулярных слоев, а при относительной влажности 100% - 90 – 100 молекулярных слоев... 

От относительной влажности зависит и количество воды, которое сконденсируется на поверхности металла при охлаждении изделия, однако и в этом случае при последующем ее испарении коррозия при меньших относительных влажностях, например при 76%, может оказаться выше, чем при 100% влажности. Сказывается эффект саморазмешивания… Малые скорости коррозии наблюдаются лишь при относительных влажностях до 60%. Превышение этой влажности при любом количестве сконденсированной на поверхности металла влаги приводит к резкому возрастанию скорости коррозии. Однако при большом количестве сконденсированной влаги коррозия при 80%-ной относительной влажности выше, чем при 100%. 

Количество же сконденсированной на поверхности металла влаги зависит от температурного перепада: чем он выше, тем больше конденсируется воды при заданной влажности... 

Количество сконденсированной влаги может изменяться также от присутствия на поверхности металла посторонних веществ. Их влияние сказывается на капиллярной конденсации. Кроме того, они способны стать центрами кристаллизации. Особенно опасны вещества, отличающиеся высокой гигроскопичостью. В их присутствии изменяются значения относительной влажности воздуха, при которой наблюдается резкое возрастание скорости коррозии металлов (Hk - критическая влажность)... Так, например, при наличии на поверхности железа аммонийных солей скорость коррозии резко возрастает, а влажность воздуха спускается с 80 до 50% ... 

Природа продуктов коррозии железа оказывает также сильное влияние на критическую влажность; для железа, покрытого продуктами коррозии, образованными в дистиллированной воде, критическая влажность равна 65%, а для морской воды критическая влажность снижается до 50% [194]... 

Помимо снижения критической влажности посторонние частицы, осаждающиеся на поверхности металла, могут повышать скорость разрушения металлов вследствие изменения структуры защитных пленок, а также их адгезии с поверхностью металла. 

Возникновение поверхностного натяжения между твердыми частицами и продуктами коррозии может приводить к тому, что последние будут прилипать к твердой частичке, а не к поверхности металла, ослабляя этим защитные свойства образующихся продуктов коррозии. Это наблюдается также в том случае, если природа частичек такова, что они могут взаимодействовать с переходящими в раствор ионами металла с образованием растворимых продуктов коррозии вместо нерастворимых гидроокисей металлов. 

Отсюда следует весьма важный вывод: возникшие по каким-либо причинам продукты коррозии даже в виде мелких очагов должны быть возможно быстрее удалены, чтобы они не способствовали дальнейшему развитию коррозии. Следует также избегать попадания посторонних частиц на поверхность изделия.

Состав атмосферы. Агрессивные свойства атмосферы по отношению к металлам определяются не только влажностью, но и теми загрязнениями, которые в нее попадают. Самыми неблагоприятными видами загрязнений являются сернистый газ и хлористый натрий. Первый попадает в атмосферу вместе с продуктами, образующимися при сжигании сернистого топлива, второй – за счет соли, уносимой ветром с поверхности океанов и морей.

Сернистый газ. С некоторой критической концентрации сернистый газ сильно увеличивает скорость коррозии таких металлов, как железо, алюминий, цинк, медь и другие... При постоянной концентрации сернистого газа в атмосфере скорость коррозии металлов возрастает с повышением относительной влажности атмосферы... Возрастание скорости коррозии металлов наблюдается и в том случае, когда в атмосфере нет сернистого газа, но поверхность металла предварительно подвергалась его воздействию. Коррозия при этом протекает так, как будто атмосфера содержит сернистый газ ... такой отрицательный эффект связан с тем, что сернистый газ в присутствии адсорбированной влаги на металле образует кристаллогидраты, которые не удаляются с поверхности металла даже при откачке и способствуют возникновению и развитию коррозионного процесса. Наиболее опасными в промышленной атмосфере являются оседания на поверхности конструкции частичек угольной пыли... 

Хлористый натрий. Хлористый натрий, подобно сернистому газу, весьма заметно усиливает коррозию ряда металлов в атмосферных условиях... Основной причиной ускорения коррозии хлористым натрием является образование в его присутствии растворимых продуктов коррозии вместо нерастворимых гидроокисей, возникающих под чистой пленкой влаги. Кроме того, ионы хлора препятствуют образованию пассивирующих пленок. Агрессивное действие хлористого натрия в условиях атмосферы следует также связывать с его способностью адсорбировать влагу из относительно сухих атмосфер. Уже при относительной влажности воздуха, равной 70%, хлористый атрий адсорбирует влагу, что сопровождается сильным увеличением скорости коррозии... 

Из других загрязнений воздуха наиболее агрессивными являются хлор, аммиак, сероводород и углекислый газ… Не останавливаясь подробно на рассмотрении влияния этих загрязнений атмосферы на механизм и скорость коррозионных процессов, отметим то общее, что есть в действии этих соединений, а также их некоторые отличительные особенности. 

Отличительной особенностью хлора является его агрессивность как во влажных, так и в относительно сухих атмосферах (Н = 42%)... При высоких относительных влажностях наступает резкое возрастание скорости коррозии. Последнее связано с тем, что хлор является сильным катодным деполяризатором при высоких относительных влажностях. Кроме того, в результате образования хлористых соединений он сдвигает критическую влажность к более низким значениям. 

Коррозионная активность сероводорода, подобно сернистому газу, наступает лишь при достижении определенного значения относительной влажности атмосферы... В сухой атмосфере в присутствии сероводорода коррозия цинка, кадмия, олова, алюминия, сурьмы, висмута, хрома, железа, чугуна, легированных сталей, кобальта и никеля ничтожна... Общим для рассматриваемых видов загрязнений является их более низкая (в большинстве случаев) агрессивность по сравнению с сернистым газом и хлористым натрием. Аммиак сам по себе для железа и сплавов на его основе не опасен. Однако для медных сплавов он представляет большую опасность, вызывая коррозионное растрескивание. 

Продолжительность пребывания пленки влаги на поверхности металла... в атмосферах, не загрязненных заметными количествами специфических коррозионно-активных примесей, процесс атмосферной коррозии возникает и развивается лишь в том случае, если на поверхности металла присутствует пленка влаги определенной толщины (10-20 молекулярных слоев), приобретающая свойства электролита. Продолжительность развития коррозионного процесса и количество металла, превратившегося в продукты коррозии, зависит от длительности пребывания пленки электролита на поверхности металла. Чем дольше не высыхает пленка, образовавшаяся на металле, или чем чаще она возобновляется, тем дольше протекает процесс коррозии, а следовательно, при всех прочих равных условиях тем большему коррозионному разрушению подвергается металл... 

Существенное значение длительности общего времени пребывания пленки влаги для коррозионного разрушения подтверждается также тем, что, например, в Батуми, где выпадает максимальное по Союзу количество осадков (число дней с росой – 68) и где, казалось бы, коррозия должна быть наибольшей, она оказывается ниже, чем, скажем, в приморских условиях Мурманска, где количество осадков значительно меньше число дней с росой – 25). Это объясняется тем, что в Батуми, где много солнечных дней, условия для удаления пленки с поверхности металла более благоприятны, чем в Мурманске. Поэтому общее время контакта металла с электролитом в Батуми значительно меньше, чем в Мурманске, а следовательно, и коррозия там меньше. Этим же эффектом можно объяснить, почему сильнее корродирует та сторона образца или конструкции, которая обращена к земле, а не та, на которую непосредственно выпадают атмосферные осадки.

Температура воздуха. Скорость коррозии с температурой обычно возрастает, поскольку с ростом температуры увеличивается кинетика электрохимических реакций, обусловливающих коррозионный процесс. 

При атмосферной коррозии, протекающей ... в видимых слоях электролитов, чаще всего с катодным ограничением, температура изменяет скорость процесса главным образом благодаря изменению кинетики катодной реакции восстановления кислорода, скорость которой определяется скоростью диффузии кислорода к электроду. 

Поскольку коэффициент диффузии кислорода с температурой растет (коэффициент диффузии изменяется по закону D = RT / (6p r h), 

где R – постоянная Больцмана; r – радиус диффундирующей частицы; h – вязкость среды), а толщина диффузионного слоя уменьшается (вследствие усиления саморазмешивания, обусловленного конвекцией), то повышение температуры должно привести к росту предельного диффузионного тока и, следовательно, скорости коррозии. Необходимо, однако, иметь в виду, что при коррозии металлов в атмосфере с изменением температуры меняется длительность контакта электролита с металлом. Поэтому общий коррозионный эффект зависит от изменения кинетики электродных реакций и от изменения времени пребывания электролита на поверхности металла. 

Ввиду наличия двух факторов, действующих в прямо противоположном направлении (длительность контакта металла с электролитом уменьшается с повышением температуры, а скорость реакций, обусловливающих коррозионный процесс, увеличивается), зависимость скорости атмосферной коррозии от температуры является весьма сложной и ее не всегда легко предсказать. Если эффекты, возникающие от длительного пребывания металла в контакте с электролитом, превышают эффекты, возникающие за счет более интенсивного протекания процесса при более высокой температуре, то коррозия в районах, характеризующихся относительно низкой температурой, может быть больше, чем в районах, отличающихся высокими температурами. Однако высокие температуры, сочетающиеся с длительным пребыванием металла в контакте с электролитом, что, например, наблюдается во влажном тропическом климате, способствуют усиленной коррозии