Скорость коррозии – это важный показатель, используемый для расчёта срока эксплуатации здания или изделия.
Также он позволяет определить устойчивость материала к агрессивной среде, в которой он будет находиться. Знание этого параметра позволит улучшить конструкцию, методы обработки металла и принять меры по предотвращению процесса разрушения материала. Поэтому исследование скорости важно для снижения риска аварии и продления срока службы металлических зданий/изделий. Для этого используют лабораторное оборудование, например, испытательные установки или образцы свидетели. Далее расскажем, как происходит процесс коррозии, от чего зависит его скорость, а также, какие приборы используются для определения этого показателя.
Коррозия металлов
На границе металла и окружающей среды постоянно происходит химическая реакция, которая и называется коррозией. Чаще всего, процесс происходит из-за окисления металла при взаимодействии с воздухом, щёлочью или кислотой. Если ржавчина проникает в глубокие слои материала, он начинает трескаться, разрушаться, на его поверхности проявляются другие дефекты. Со временем изделие может полностью разрушиться.
Некоторые металлы, например, алюминий, во время коррозийного разрушения покрывается плотной оксидной плёнкой. Она хорошо скрепляется с его поверхностью, герметизируя глубинные слои. Благодаря этому, ржавчина не поражает материал глубоко, а значит, он не разрушается. Другие металлы, например, железо или сталь, наоборот подвержены разъеданию глубинных слоёв. Обычно для строительства используются именно они. Поэтому для защиты от влияния агрессивной среде их подвергают физической, механической и химической обработке. Большинство металлов, подверженных окислению под влиянием воздуха, находятся левее водорода, если смотреть по таблице напряжений.
Скорость протекания зависит не только от самого металла. На неё влияют и другие факторы. Поэтому при подготовке к строительству здания проводятся расчёты с учётом условий эксплуатации и прочего. Время, которое требуется ржавчине, чтобы поразить определённую часть изделия, зависит от четырёх групп факторов:
- Внешние. Это все факторы, которые относятся к условиям окружающей материал агрессивной коррозийной среде. Например, температурный режим, наличие и частота перепадов температуры, скорость движения частиц в воздухе, применение стимуляторов или ингибиторов, составом воздуха в помещении и т.д.;
- Конструкционные. К этой группе относятся: зазоры между компонентами, марку металла, форму/конфигурацию изделия, шероховатость, а также возможный брак;
- Внутренние. Эта группа включает в себя все физико-химические свойства металла, лежащего в основе конструкции: состав, рабочее/остаточное напряжение в частицах, шероховатость, фазовая структура и т.д.;
- Механические. Сюда относятся воздействия среды, происходящие в результате механических действий, способных вызвать коррозийное растрескивание. Например: циклические нагрузки, фреттинг и кавитационная коррозия.
Как определяют скорость коррозии
Для определения скорости коррозии используют различные методы, лабораторные оборудование и инструменты. Материал обязательно проверяется в близких к эксплуатационным условиям. Существует три способа узнать скорость разрушения металла в агрессивной среде:
- Натуральный. Проверка устойчивости изделия в естественной среде;
- Лабораторный. Условия создаются искусственно при помощи лабораторного оборудования. Они близки к реальным, но немного от них отличаются. Преимущество метода – скорость. Проверка занимает меньше времени, а значит, этап планирования завершается быстрее;
- Полевой. Исследования производятся в реальных условиях. То есть, металл помещается в эксплуатационную среду на длительное время. Там над ним устанавливается наблюдение, позволяющее установить скорость распространения ржавчины. Этот способ позволяет получать максимально точные результаты. Основной его недостаток – нужно много времени, чтобы провести исследование.
Строения из металла подвержены разъеданию коррозией из-за того, что они относятся к термодинамически не устойчивым веществам. Есть несколько признаков, позволяющих выявить наличие коррозии и узнать её характеристики:
- Глубина очагов;
- Сила тока в коррозии;
- Объём водорода, который выделился с поверхности материала;
- Объём кислорода, который поглотили образцы для тестов;
- Насколько образцы свидетели уменьшили или увеличили свою массу;
- Процент поражённой поверхности;
- Время, спустя которое проявились первые признаки разрушения;
- Количество очагов ржавчины на образцах.
Также есть два косвенных признаков, указывающих на начало образования ржавчины. Во-первых, сопротивление металла в таком случае изменится. Во-вторых, меняются физико-механические характеристики испытуемого материала, а именно:
- Относительное удлинение;
- Предел прочности на разрыв и сжатие во время испытаний;
- Отражательная способность.
Это конкретные характеристики, которые выявляются в результате испытаний, реализуя прямой метод оценки. Для этого в лаборатории создаются приближенные к эксплуатационным условия, делаются замеры основных характеристик изделия. После этого развитие коррозии стимулируется. Через какое-то время проводятся повторные замеры. Их результаты сравниваются с изначальными. Таким образом, получается определить, как сильно материал изменился под воздействием ржавчины. А значит, можно рассчитать скорость протекания коррозии.
Какие приборы используют
Для измерений используют разнообразные приборы, чтобы точно установить характеристики образца. Осмотр и обычные измерительные инструменты не дают нужного результата. Поэтому используют специальное оборудование. Например, ультразвуковой толщиномер позволяет установить глубину поражения образца.
Для замедления разрушения используют ингибиторы. Это вещества, противодействующие коррозии. Чтобы оценить их эффективность, используются купоны для испытаний и установки. Последние используют методы, позволяющие узнать, какой защитной способностью обладают ингибиторы. Это позволяет корректировать их состав, используя разные вещества. Под каждый случай подбирается наиболее эффективный способ защиты от агрессивной среды, вызывающей ржавчину.
Наш завод производит специальные установки ГЕ-УЭК-07 для оценки защитной способности ингибиторов коррозии гравиметрическим методом. Узнать подробные характеристики установки вы можете у нас на сайте.
