Скорость коррозии — VECFORT — Огнезащита, антикоррозионная защита, гидроизоляция, усиление строительных конструкций, промышленная очистка

• Главная
• »
• О компании
• »
• Публикации
• »
• Скорость коррозии

Скорость коррозии — это результат воздействия коррозии на поверхность металлической конструкции за определенный промежуток времени. Скорость коррозии зависит от ее разновидности. Кроме того, скорость коррозии можно представить в виде скорости проникновения коррозии в виде увеличения её глубины за определенный промежуток времени.

Скорость коррозии зависит от большого количества факторов:

• температурных колебаний;
• образования продуктов коррозии;
• фазовой и адсорбционной влаги на поверхности;
• коррозийных веществ и отложений в атмосфере.

Для того чтобы измерить показатель скорости коррозии, ведут наблюдение за изменениями определенной величины, отражающей изменения характеристик металлических конструкций. Скорость коррозии измеряется при помощи формулы:

V = dy/dt

Где y — это величина, изменяющаяся под действием коррозии, а t — временной промежуток коррозии. Чтобы количественно определить скорость коррозии используют средние показатели коррозии.

Среди прямых показателей коррозии выделяют:

• изменение массы в соотношении с размером коррозии;
• показатель сопротивления;
• токовый, механический, глубинный показатель;
• механический показатель;
• часть поверхности, подверженная коррозии;
• очаги коррозии;
• мощность коррозионного тока;
• объем выделявшегося водорода и поглощенного кислорода;

Косвенные показатели коррозионных процессов:

• изменения сопротивления;
• деформация металла.

Существуют следующие коррозийные среды:

• слабоагрессивные;
• неагрессивные;
• среднеагрессивные;
• сильноагрессивные.

На скорость коррозии влияет несколько факторов окружающей среды. В помещениях с отоплением — это загрязненность и влажность воздуха. Значение коррозии в помещениях с влажностью выше критической, загрязненных хлором или сернистым газом, определяется по такой формуле:

К= (algC+b)xe x

В помещениях, которые не отапливаются, влажность воздуха изменяется в зависимости от влажности атмосферы, либо со сглаживанием и отставанием амплитуды. В таком случае применяется формула:

К=(algC+b) e x

В условиях открытой атмосферы скорость коррозии вычисляется промежутком нахождения на поверхности металла фазовых пленок влаги. В этом случае значение коррозии рассчитывается по такой формуле:

К=[( — )К + К]

Чтобы предотвратить распространение коррозийных процессов, необходимо проводить оценку и расчет скорости коррозии, учитывая при этом все вышеперечисленные факторы.

Скорость коррозии металла | В каком случае возрастает скорость коррозии

Содержание

1. Что влияет на скорость коррозии
2. Методы определения скорости коррозии металла

Коррозия – это процесс физического разрушения металла в результате воздействия разных факторов окружающей среды. Есть другое понятие – эрозия. Она происходит только по физическим причинам. А в основе процесса коррозии лежат и химические действия. Скорость коррозии учитывают при строительстве объектов из различных металлов. Знание этого параметра позволяет продлить срок службы конструкции и защитить её от воздействия окружающей среды. Далее расскажем, что влияет на скорость коррозии, как её определить и как этот процесс происходит.

Что влияет на скорость коррозии

Коррозия происходит во всех средах, считающихся коррозийными. К ним относятся газы и жидкости, в которых обычно находятся металлоконструкции. Поэтому избежать этого процесса не получится. Строители замедляют образование ржавчины, используя оцинкованные металлы и обрабатывая их специальными средствами.  Но со временем признаки этого процесса начинают проявляться.
Иногда расчёт интенсивности по показателю веса металла не даёт нужных результатов. Тогда используются другие показатели коррозии:

• Глубина проникновения;
• Время, нужное для появления первого очага ржавчины;
• Изменение массы относительно площади конструкции;
• Соотношение поражённой поверхности с чистой;
• Сила тока коррозии;
• Количество кислорода, который поглощается заданной площадью, или объем водорода, который она выделяет;
• Время, необходимое, чтобы металл полностью разрушился или дал трещины из-за влияния коррозийной среды;
• Число разрушающих очагов на заданную единицы площади.

Эти факторы помогают установить, какие меры защиты нужны, чтобы гарантировать зданию или изделию заявленный срок службы. Скорость процесса позволяет выявить, насколько быстро негативное воздействие среды станет заметным, принесёт значительные разрушения. Поэтому от этого параметра отталкиваются при расчёте срока эксплуатации здания.
Интенсивность, с которой происходит разрушение металлических компонентов, зависит от нескольких факторов:

• Внешние. К ним относятся условия среды, в которую помещён металл: нагрев, скорость движения веществ в помещении, присутствие веществ, ускоряющих или замедляющих процесс разъедания, химические особенности среды и т.д.;
• Внутренние. К этой группе факторов относят физико-химические свойства и характеристики материала. А также: качество механической обработки металла, его внутреннее строение или напряжение и т.д.;
• Конфигурация и форма строения/изделия;
• Механические. К этой группе факторов относится механическое воздействие среды на металл: циклические нагрузки, приводящие к его разрушению, оксидная плёнка, образующаяся при трении коррозии, образовании трещин и т. д.

Наибольшее влияние на скорость разъедания средой металла влияет 4 свойства последнего:

• Атомный номер. Он обозначает количество протонов в ядре вещества. Чем их меньше, тем быстрее будет происходить окисление. Меньше всего устойчивость к коррозии у щелочноземельных и щелочных металлов;
• Энергия атомов в структуре вещества. Если по углам граней в молекулярной структуре располагаются частицы, энергетический потенциал которых выше, чем у остальных, то они будут активнее участвовать в химических реакциях. Поэтому очаги ржавчины будут в первую очередь появляться в этих зонах, постепенно распространяясь по остальному металлу. Чтобы не допустить этого, проводят механическую обработку металлических изделий/конструкций: доводка, шлифовка и полировка. Благодаря этому, поверхность материала становится более гладкой и однородной, а сильные очаги коррозии не образуются так быстро;
• Термодинамическая устойчивость. Этот показатель определяется по диаграмме Пурбе при помещении металла в водный раствор. Это позволяет установить окислительно-восстановительный потенциал вещества. Чем он больше, тем выше устойчивость материала к коррозии;
• Кристаллическая структура. Чем равномернее будут находиться фазы, тем равномернее будет образовываться ржавчина. Это позволит избежать появления сильных очагов коррозии, ускоряющих процесс разрушения. Также, если в кристаллической структуре есть крупное зерно, оно приведёт к избирательной коррозии, но не ускорить процесс разъедания материала.

Также выделим условия окружающей среды, ускоряющие процесс разъедания металла:

• Продукты коррозии, уже образовавшиеся на материале;
• Коррозийные отложения и вещества в воздухе;
• Температурные колебания в помещении;
• Влажность;
• Адсорбционная и фазовая влага, попадающая на поверхность материала.

Методы определения скорости коррозии металла

Формула V = Δm / S × t позволяет вычислить скорость, с которой будет происходить корродирование металла. В этой формуле:

• V. Скорость, выраженная в граммах на метр квадратный в час;
• S. Площадь;
• m. Величина массы, на которую изменилось количество металла;
• t. Время.

Это универсальная формула, позволяющая провести расчет скорости коррозии металла в лабораторных условиях. Для этого материал помещают в коррозийную среду, оставляя на определённый промежуток времени. После этого проводят замеры снова, чтобы установить, какие изменения произошли. Из-за того, что эта формула предполагает скорость в час, использовать её результат при строительных расчётах нельзя.
Для них используется другая формула: ∏ = 8,76 × V/ρ. Она позволяет узнать, с какой скоростью будет происходит разрушение в год. В ней:

• ∏. Скорость коррозии в год;
• V. Скорость, выраженная в граммах на метр квадратный в час;
• p. Плотность металла, выраженная в граммах на сантиметр кубический;
• 8,76. Универсальный коэффициент, позволяющий пересчитывать весовой показатель разрушения в глубинный.

Разрушение вещества может происходить избирательным и сплошным способом. Второй вариант предпочтительнее, потому что тогда ржавчина образуется равномерно. В первом случае образуются глубокие очаги разрушения, ускоряющие процесс.
Есть прямые показатели, позволяющие понять, в каком случае коррозия уже поразила материал и развивается дальше. К ним относят:

• Глубина поражения;
• Время, прошедшее до появления первого очага;
• Изменение массы изделия, соотнесённое с площадью, которую занимает поражённая часть;
• Объём водорода, который выделился с поверхности металла;
• Количество точек и язв ржавчины на поверхности.

Отталкиваясь от этих показателей  на опытных образцах, можно определить скорость коррозии. Существует 3 способа определить, как быстро материал будет разрушаться в агрессивной среде:

• В полевых условиях. Изделие испытывается во время эксплуатации, в реальных условиях. Для такого исследования требуется много времени, зато полученная информация о свойствах и показателях будет максимально приближена к реальной;
• В лабораторных условиях. Искусственно создаются условия агрессивной среды, в которую будет помещён металл. Метод позволяет быстро получить результаты;
• Натуральный. Анализ проводится в естественной среде.

Осмотр без специального оборудования в большинстве случаях не даёт возможности получить необходимую информацию. Без него понять, насколько глубоко образец был разъеден ржавчиной, не получится. А именно этот показатель важен, когда происходит расчёт скорости.
В определении точных характеристик помогают различные устройства, например, ультразвуковой толщиномер. При помощи ультразвуковых волн это оборудование проверяет, сколько металла в образце осталось чистым, а сколько было поражено ржавчиной. Таким образом, определяется глубина. Отталкиваясь только от размеров поверхностного разрушения, не получится учесть возможность избирательного разъедания. При нём скорость будет гораздо выше. Поэтому реальная продолжительной эксплуатации существенно снизится по сравнению с той, которая была получена во время исследования.
Поэтому глубину важно учитывать, чтобы найти слабые места изделий/сооружений. Их подвергают механической обработке, делая поверхность гладкой и ровной. Благодаря этому, процесс разрушения будет равномерным, а глубинные очаги не будут образовываться.
Также существуют универсальные устройства, позволяющие быстро и точно определять устойчивость материала к ржавчине. Например, установка, использующая гравиметрический метод, позволяет исследовать защитную способность ингибиторов коррозийного процесса. Они наносятся на металлоконструкции, чтобы замедлить процесс. Подобное оборудование позволяет проверить эффективность обработки, скорректировать технические процессы, чтобы повысить защиту материала.
Примером такой установки служит ГЕ-УЭК-07, установка для оценки защитной способности ингибиторов коррозии гравиметрическим методом. Получить подробные характеристики этого аппарата можно у нас на сайте.

Перед вводом строительного объекта в эксплуатацию или началом промышленного производства металлических изделий, их характеристики исследуется. Скорость разрушения в агрессивной среде позволяет выявить срок службы материала. Таким образом, становится понятно, когда изделие придёт в негодность, а здание потребует ремонта или сноса.

Скорость коррозии — Ассоциация гальванистов

Когда большинство металлов вступают в контакт с определенными веществами в воздухе или воде, они претерпевают химические изменения, которые снижают целостность металла. Этот процесс называется коррозией. Кислород, сера, соль и другие материалы могут привести к коррозии.

Когда металл подвергается коррозии или изнашивается, он не может выдерживать те же нагрузки, что и до начала коррозии. В определенный момент коррозия может привести к опасным условиям.

Весь металл, используемый в строительстве, подвержен коррозии. Из-за этого важно контролировать коррозию и управлять ею, чтобы избежать разрушения конструкции.

Какова скорость коррозии?

Скорость коррозии — это скорость, с которой любой металл изнашивается в определенной среде. Скорость или скорость зависят от условий окружающей среды, а также от типа и состояния металла.

Скорость коррозии обычно рассчитывается с использованием µpy (микрон в год). Другими словами, скорость коррозии зависит от количества микрон (тысяч миллиметров), которые она проходит каждый год.

Для расчета скорости коррозии необходимо собрать следующую информацию:

• Потеря веса (уменьшение веса металла за отчетный период времени)
• Плотность (плотность металла)
• Площадь (общая начальная площадь поверхности металлической детали)
• Время (продолжительность базового периода времени)

Почему скорость коррозии имеет значение

Скорость коррозии определяет срок службы металлоконструкций. Это диктует выбор металлов, используемых для разных целей и в разных средах.

Он также определяет требования к обслуживанию конструкций: металлическая конструкция во влажной и/или загрязненной среде может требовать более частого обслуживания, чем аналогичная конструкция в более сухой или незагрязненной среде.

Графики технического обслуживания разрабатываются на основе типов расчетов, описанных выше.

Что такое коррозионная техника?

Коррозионная инженерия — относительно новая профессия, посвященная замедлению, обращению вспять и предотвращению воздействия коррозии на материалы и конструкции. Они несут ответственность за разработку покрытий и обработок, которые можно использовать на металлах для повышения устойчивости металлов к коррозии. Они также участвуют в разработке материалов, менее подверженных коррозии.

Скорости коррозии по категориям

Отапливаемые здания с чистой атмосферой, такие как офисы, магазины, школы и гостиницы, представляют собой низкую категорию коррозионной активности и риска, с очень малоуглеродистой стальной потерей толщины – менее 1,3 мкм/год.

Также к категории низкого риска и риска с годовой скоростью коррозии от 1,3 мкм до 25 мкм относятся сельские районы, районы с низким уровнем загрязнения и неотапливаемые внутренние помещения зданий, где может образовываться конденсат (например, склады, спортивные залы).

Степень коррозии в категории среднего риска будет составлять от 25 до 50 мкм для городской и промышленной атмосферы с умеренным загрязнением двуокисью серы, прибрежных районов с низкой соленостью или внутренней части производственных помещений с высокой влажностью и некоторым загрязнением воздуха (например, предприятия пищевой промышленности). , прачечные, пивоварни, молокозаводы).

Степень коррозии от 80 до 200 мкм встречается в промышленных зонах с повышенной влажностью и агрессивной атмосферой, а также внутри зданий с постоянной конденсацией и высоким уровнем загрязнения (категория C5-I).

Прибрежные и морские районы с высокой соленостью будут иметь очень высокую скорость коррозии от 80 до 200 мкм.

Категория коррозионной активности и риск	Низкоуглеродистая сталь Потеря толщины (мкм)*	Примеры типичных условий в умеренном климате (только для информации)
		Внешний вид	Интерьер
C1 очень низкий	≤ 1,3	–	Отапливаемые здания с чистой атмосферой, напр. офисы, школы, магазины, гостиницы.
C2 низкий	> 1,3 до 25	Атмосферы с низким уровнем загрязнения. В основном сельские районы.	Неотапливаемые здания, где может образовываться конденсат, напр. склады, спортивные залы.
C3 средний	>25 до 50	Городская и промышленная атмосфера, умеренное загрязнение двуокисью серы. Прибрежная зона без засоления.	Производственные помещения с повышенной влажностью и некоторым загрязнением воздуха, напр. предприятия пищевой промышленности, пивоварни, прачечные, молочные заводы.
C4 высокий	> 50 до 80	Промышленные зоны и прибрежные районы с умеренным уровнем засоления.	Химические заводы, плавательные бассейны, прибрежные суда и верфи.
C5-I очень высокий (промышленный)	> 80 до 200	Промышленные помещения с повышенной влажностью и агрессивной атмосферой.	Здания или зоны с почти постоянной конденсацией и высоким уровнем загрязнения.
C5-M очень высокий (морской)	> 80 до 200	Прибрежные и морские районы с повышенной соленостью.	Здания или зоны с почти постоянной конденсацией и высоким уровнем загрязнения.
CX экстремальный	> 200 до 700	Морские районы с высокой соленостью и промышленные районы с экстремальной влажностью и агрессивной атмосферой, субтропической и тропической атмосферой.	Промышленные зоны с повышенной влажностью и агрессивной атмосферой.

* 1 мкм (1 микрон) = 0,001 мм
** Значения потери толщины после года воздействия. Убытки могут уменьшиться в последующие годы.
*** Значения потерь, используемые для категорий коррозионной активности, идентичны значениям, указанным в BS EN ISO 9223.
**** В прибрежных зонах в жарких и влажных зонах потери массы или толщины могут превышать пределы категории С5-М. Поэтому необходимо соблюдать особые меры предосторожности при выборе систем защитной окраски конструкций в таких зонах.

Скорость коррозии стали в… | Американская ассоциация гальванистов

Дом » Коррозия » Процесс коррозии металла » Скорость коррозии

Приблизительно 85% всей производимой стали представляет собой углеродистую сталь и поэтому подвержена естественному окислению и гальванической коррозии.

Скорость коррозии хорошо известна в типичных атмосферных условиях, но инженер-конструктор должен хорошо понимать точные локальные условия или условия микроокружения, чтобы быть уверенным в конечной долговечности конструкции. Другие микросреды включают воздействие пресной и соленой воды (в или очень близко) или в почве.

Коррозия углеродистой стали и даже легированных сталей в микросреде может быть очень сложной. Например, pH, содержание влаги и уровень хлоридов — это всего лишь три переменных, определяющих скорость коррозии оцинкованной стали в почве.

Карты коррозии трудно разработать из-за множества переменных, присутствующих в любой данной микросреде. Например, коррозия в воде должна учитывать такие факторы, как содержание кислорода, степень волнения, воздействие волн, температура, уровень хлоридов и многое другое. Это делает разработку диаграммы, предсказывающей скорость коррозии для любого конкретного места, обширной и иногда дорогостоящей, и поэтому существует множество диаграмм скорости коррозии, но только для уникальных мест и условий.

Немного подробнее о скорости коррозии стали в различных средах.

Атмосферная среда

Наиболее распространенной средой для коррозии металлов является атмосферная среда. Когда сталь, медь, магний, алюминий и др. подвергаются воздействию атмосферы, они вступают в реакцию со свободно текущим воздухом и влагой с образованием оксидов. Характеристики металлов, подвергающихся воздействию атмосферы, зависят от пяти основных факторов: температуры, влажности, количества осадков, концентрации диоксида серы (загрязнения) в воздухе и солености воздуха. Ни один из этих факторов нельзя выделить в качестве основного фактора коррозии. Были проведены обширные исследования этих металлов, и для каждого доступна предсказуемая скорость коррозии.

Коррозия углеродистой стали возникает при относительной влажности воздуха от 70% до 80% и температуре воздуха выше 32 F. Скорость коррозии может быть ускорена примесями воздуха, которые растворяются в конденсированной воде или дождевой воде, а также пылью и грязью. оседание на металлическую поверхность.

Общие скорости коррозии углеродистой стали в различных атмосферах, и следует отметить, что скорости коррозии в микросредах могут значительно превышать эти скорости коррозии.

В почве

Сталь в почве подвергается целому ряду коррозионных воздействий, совершенно не похожих на те, которые испытываются в атмосферных условиях, и характеристики стали в земле не так хорошо изучены, как долговечность в наземных условиях. Поскольку в Северной Америке выявлено более 200 различных типов почв, скорость коррозии в почвах различна и ее трудно предсказать. Для коррозии стали требуются кислород, влага и присутствие растворенных солей. Если какой-либо из них отсутствует, коррозионная реакция прекратится или будет протекать очень медленно. Сталь быстро корродирует в кислой среде и медленно или совсем не корродирует при увеличении щелочности. Скорость коррозии стали в почве может варьироваться от менее 0,2 микрон в год в благоприятных условиях до 20 микрон в год и более в очень агрессивных почвах.

Коррозия металлов в почве чрезвычайно изменчива, и хотя почвенная среда сложна, можно сделать некоторые обобщения о типах почвы и коррозии. Основными факторами, определяющими коррозионную активность почвы, являются влажность, уровень pH и хлориды. На эти почвенные условия влияют дополнительные характеристики, такие как аэрация, температура, удельное сопротивление и текстура или размер частиц. Любая почва представляет собой очень неоднородный материал, состоящий из трех фаз: твердой, газообразной и водной.

Твердая фаза состоит из частиц почвы, которые различаются по размеру, химическому составу и уровню вовлеченного органического материала. Твердая фаза почв классифицируется по среднему размеру частиц и химическому составу. Традиционно частицы от 0,07 мм до 2 мм считаются песком, частицы от 0,0005 мм до 0,07 мм — илами, а 0,005 мм и меньше — глинами. Из-за меньшего размера частиц и их способности легко поглощать воду глинистые почвы имеют более высокую скорость коррозии, чем песчаные почвы.

Газообразная фаза состоит из воздуха, вовлеченного в поры почвы. Доступ газа (воздуха) в почву зависит от ее водопроницаемости. Более сухие почвы или более крупнозернистые почвы обеспечат больший доступ кислорода к недрам и увеличат скорость коррозии стали по сравнению с областями с меньшим содержанием кислорода.

Водная фаза, или почвенная влага, является средством, способствующим развитию коррозии. Относительная кислотность водного раствора является наиболее важным фактором скорости коррозии. При низком pH выделение водорода имеет тенденцию исключать возможность образования защитной пленки, поэтому коррозия стали продолжается, но в щелочных растворах образуются защитные пленки и снижают скорость коррозии. Чем выше щелочность, тем медленнее становится скорость атаки. В нейтральных растворах другие факторы, такие как аэрация, становятся более важными, поэтому делать обобщения труднее.

Менее распространенной средой для металла является погружение в воду или воздействие воды. Влага вызывает сильную коррозию большинства металлов, включая сталь, алюминий и цинк. Существует множество различных типов воды (чистая вода, природная пресная вода, питьевая вода (очищенная питьевая вода) и морская вода), и каждый из них имеет различные механизмы, определяющие скорость коррозии. Параметры, влияющие на коррозию металлов в воде, включают уровень pH, содержание кислорода, температуру воды, волнение, наличие ингибиторов и приливные условия.

Береговые зоны морской коррозии включают доки, гавани, военно-морские верфи, где могут использоваться расходуемые аноды, обеспечивающие катодную защиту, а также защитные покрытия, такие как судовые краски и цинкование. Морские нефтяные и газовые платформы подвергаются особенно агрессивной коррозии от брызг морской соли и погружения.

Трубопровод

В зависимости от характера перевозимого продукта, условий воздействия, условий эксплуатации (24 часа в сутки, 7 дней в неделю, а не спорадически) и обязательности технического обслуживания коррозия трубопровода может означать срок службы от одного года до более 50 лет. Северная Америка стоимость коррозии трубопровода составляет приблизительно 9 долларов США.миллиардов в год, при этом 10 % приходится на затраты в связи с отказом, 38 % — на требования к капиталу и 52 % — на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Несмотря на то, что инвестиции в технологии и контрольное оборудование значительно выросли за последние несколько лет, включая программы оценки рисков и управления целостностью трубопроводов, несколько громких отказов ставят под сомнение эффективность такой приверженности безопасности.

Одной из проблем, связанных с коррозией трубопровода, является то, что она обычно не начинается внутри трубы, что затрудняет ее обнаружение. В отрасли трубопроводов широко распространено менталитет ожидания, пока не произойдет сбой, чтобы исправить его. Это связано с тем, что стоимость внедрения эффективной инспекции, такой как умные свиньи, очень высока. Эта близорукая стратегия может сэкономить деньги в краткосрочной перспективе, но, безусловно, будет иметь более высокие издержки для окружающей среды и будущих требований к капиталу.