Питтинговая коррозия: причины, этапы и защита

Питтинговая (точечная) коррозия листа металла Борьба со ржавчиной

Процесс, при котором металлы и сплавы разрушаются под воздействием химических или электрохимических реакций с окружающей средой называется коррозией. Коррозия может быть разной по типу, виду и характеру, в зависимости от условий и среды, в которых она протекает.

Питтинговая коррозия — это разрушение металла избирательного характера, которое приводит к образованию питтингов, то есть маленьких ямок на поверхности металла. Питтинги могут привести к протечкам и разрывам трубопроводов, баков и других конструкций, которые работают в агрессивных средах. Поэтому питтинговая коррозия является одной из самых опасных форм коррозии.

Причины возникновения питтингов

Питтинги возникают главным образом в защитном слое (нанесенном или образовавшемся естественным образом) по местам различных дефектов (трещин, пор, микровключений, выхода на поверхность границ зёрен, дислокаций и т. п.). Прокатная окалина или её остатки на стальных поверхностях — одна из причин язвенной коррозии.

Питтинговая коррозия наблюдается в растворах хлорного железа, смеси соляной и азотной кислот, морской воде и многих других агрессивных средах. Разрушение наблюдается при наличии в коррозионной среде ионов-активаторов процесса (Cl -, Br -, I -) и пассиваторов. Активаторы способствуют разрушению защитного слоя и увеличению скорости коррозии внутри питтинга. Пассиваторы уменьшают скорость коррозии вне питтинга и поддерживают разность потенциалов между анодной (питтинг) и катодной (поверхность) зонами.

Кроме того, на возникновение и развитие питтингов влияют такие факторы, как температура, рН, концентрация кислорода, скорость потока среды, напряжение в металле и др..

Этапы роста питтингов

Питтинговая коррозия проходит три основных этапа: начальный период, период ускоренного роста и период замедления роста.

Начальный период

На этом этапе происходит образование первичных питтингов на поверхности металла по местам дефектов защитного слоя. Первичные питтинги имеют небольшую глубину и диаметр. Их рост может быть остановлен или замедлен при повышении рН или концентрации кислорода в среде.

Период ускоренного роста

На этом этапе питтинги достигают критического размера, при котором они становятся стабильными и не подвержены самозаращиванию. Питтинги начинают расти в глубину и ширину с высокой скоростью. Внутри питтингов образуется концентрированный раствор с низким рН и высоким содержанием металлических ионов. Это создает условия для усиления анодной реакции растворения металла. Кроме того, внутри питтингов может происходить дополнительная коррозия под влиянием сероводорода, бактерий или гальванических элементов.

Период замедления роста

На этом этапе скорость роста питтингов снижается из-за различных факторов, таких как ограничение доступа кислорода или агрессивных анионов, увеличение электрического сопротивления питтингов, нарушение гидродинамики потока среды, образование твердых продуктов коррозии или механических препятствий. В некоторых случаях питтинги могут полностью зарасти или соединиться с другими питтингами, образуя трещины или полости.

Способы защиты от питтингообразования

Для предотвращения или замедления питтингообразования можно использовать различные способы защиты, такие как:

  • Выбор стойких материалов. Некоторые сплавы имеют повышенную устойчивость к питтингообразованию за счет добавок хрома, молибдена, никеля и других элементов, которые улучшают свойства пассивной пленки или образуют специальные фазы.
  • Использование ингибиторов коррозии. Ингибиторы — это вещества, которые добавляются в коррозионную среду для уменьшения скорости коррозии. Ингибиторы могут действовать по разным механизмам: адсорбция на поверхности металла, образование защитных пленок или комплексов, нейтрализация агрессивных анионов или кислотности среды и т.д.
  • Анодная защита. Анодная защита — это метод защиты металла от коррозии путем приложения внешнего электрического тока, который поддерживает потенциал металла в области пассивации. Анодная защита эффективна для металлов, которые имеют узкий диапазон потенциалов пассивации и высокую скорость пассивации.
  • Покрытия. Покрытия — это материалы, которые наносятся на поверхность металла для создания защитного барьера между металлом и коррозионной средой. Покрытия могут быть разных типов: металлические (например, цинк, никель, хром), органические (например, лаки, краски, полимеры), неорганические (например, оксиды, фосфаты, силикаты) или композитные (например, керамика, стекло). Покрытия должны иметь хорошую адгезию к металлу, высокую твердость и устойчивость к механическим повреждениям, химическую инертность и низкую пористость.
  • Пассивация. Пассивация — это процесс образования тонкой пленки оксида или другого соединения на поверхности металла, которая предотвращает дальнейшее растворение металла в коррозионной среде. Пассивация может происходить естественным образом или искусственно при помощи химического или электрохимического воздействия. Пассивная пленка должна быть прочной, однородной и способной к самовосстановлению при микроповреждениях.

Заключение

В заключение можно сказать, что питтинговая коррозия — это серьезная проблема для многих металлов и сплавов, которая может привести к значительному снижению их прочности и долговечности. Для предотвращения или минимизации питтингообразования необходимо учитывать причины и факторы, влияющие на этот процесс, а также использовать различные способы защиты, такие как выбор стойких материалов, использование ингибиторов коррозии, анодной защиты, покрытий и пассивации.

Питтинговая коррозия: причины, этапы и защита

В ассортименте нашей компании есть эффективный удалитель ржавчины с металлов «РжавоМед-У»

Официальный блог компании "ПЕРХИМ"