Известно несколько видов коррозии. В зависимости от характера происходящих при коррозии физико-химических процессов различают коррозию двух видов: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия – самопроизвольное взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. При химической коррозии коррозионный процесс (взаимодействие металла с коррозионной средой) происходит без возникновения электрического тока. Такие коррозионные процессы происходят в среде газов (кислород, углекислый газ, сернистый газ, сероводород и др.) и жидкостей (масло, смолы и др.), которые не проводят электрический ток. При таком процессе коррозионное разрушение металла заключается в том, что он, соединяясь с отдельными элементами среды, переходит в неметаллическое состояние. Например, химическая коррозия железа при обычной температуре и при высокой (нагрев в печи). Наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии металлов является газовая коррозия – коррозия металлов в газах при высоких температурах. Характерной особенностью процессов высокотемпературного окисления металлов и сплавов является образование и непрерывное нарастание на их поверхности слоя твердых продуктов реакции. Этот слой разделяет металл и окружающую среду, поэтому ход процесса окисления зависит от диффузии металла и окислителя. Практически самой распространенной газовой средой является воздух, единственный окисляющий компонент которого – кислород, поэтому продуктами газовой коррозии обычно бывают окислы.
Слой продуктов газовой коррозии называется – окалиной. Толщина слоя окалины обычно превышает 0,1 мкм. Пленки меньшей толщины, образующиеся на поверхности металлов и сплавов при обычной или несколько повышенной температуре, называются налетом.
При изучении газовой коррозии необходимо определить характер изменения толщины пленки во времени, а также изменение структуры образующейся пленки. Для определения толщины структуры и свойств оксидных пленок используют различные современные методы, в том числе интерференционные, электронографию, рентгенографию, электронную микроскопию.
Оксидные пленки могут быть сплошным или несплошными. Пиллинг и Бедвортс сформулировали условие, при котором образуются сплошные пленки, способные препятствовать дальнейшему окислению металла.
Условие сплошности состоит в том, что молекулярный объем оксида должен быть больше объема металла, израсходованного на образование молекулы оксида, иначе оксида не хватит, чтобы покрыть металл сплошным слоем.
Образование оксида может происходить на поверхности металла, на поверхности или внутри оксидной пленки. Первый случай имеет место, если превалирует скорость диффузии кислорода, второй - если превалирует скорость диффузии ионов или атомов металла. В большинстве случаев скорости диффузии соизмеримы и зона роста оксидной пленки находится внутри, несколько ближе к ее внешней поверхности. В силу того, что радиусы ионов металла значительно меньше радиуса иона кислорода, скорость диффузии первых несколько выше. Это и является основной причиной того, что образование оксида происходит в зоне, более близкой к внешней поверхности пленки.
Электрохимическая коррозия представляет собой самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие электрохимического взаимодействия их с окружающей электролитически проводящей средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла.
Этот тип коррозии наиболее распространен. Он имеет место при взаимодействии металлов с жидкими электролитами (водой, водными растворами солей, кислот и щелочей, расплавленными солями и щелочами) и является гетерогенной электрохимической реакцией электролитов с металлами.
Коррозионный процесс идет при возникновении электрического тока. Продуктами коррозии являются ионизированные атомы разрушающегося от коррозии металла. Электрохимической коррозии подвергаются металлы, работающие во влажной атмосфере и влажной почве, в речной и морской воде и других средах.
При взаимодействии всей поверхности металла с окружающей средой наблюдается общая, или сплошная коррозия, а при взаимодействии части поверхности - местная, или локальная.
Сплошная коррозия охватывает всю поверхность металла и может быть равномерной и неравномерной (Рисунок 1.1, а, б). Равномерная коррозия протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла.
Неравномерная коррозия протекает с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металлов. При общей неравномерной коррозии имеются более глубокие поражения – каверны. К этому же виду коррозии относится и структурно-избирательная коррозия, когда один из компонентов сплава растворяется с большей скоростью, чем другой.
Местная коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла и может быть подповерхностной, точечной, пятнами, (Рисунок 1.1, в, г, д). Подповерхностная коррозия начинается с поверхности, но распространяется преимущественно под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла. Точечная (питтинговая) коррозия, когда диаметр пораженного участка значительно меньше глубины проникновения. Точечная коррозия видна в виде отдельных точечных поражений. Коррозия пятнами, когда диаметр пятна значительно превышает глубину проникновения коррозии. Коррозия пятнами выражается в виде отдельных пятен. Межкристаллитная коррозия - это коррозия, распространяющаяся по границам зерен металла (Рисунок 1.1, е). Межкристаллитная коррозия охрупчивает металл, понижает его механические свойства, хотя его внешний вид при этом не изменяется. Местная коррозия более опасна, чем сплошная, так как при сравнительно небольших потерях металла полностью выходят из строя дорогостоящие конструкции.
а - сплошная равномерная, б - сплошная неравномерная, в -подповерхностная, г - точечная, д - пятнами, е –межкристаллитная
Рисунок 1.1 - Схема различных видов коррозии