Процес корозії заліза

Процес корозії заліза найчастіше зводиться до його окислення киснем повітря або кислотами, що містяться в розчинах, і перетворенню його в оксиди. Корозія металів (іржавіння) викликається окислювально-відновними реакціями, що протікають на кордоні металу і навколишнього середовища. Залежно від механізму виникнення, розрізняють такі види корозії заліза, як: хімічна, електрохімічна і електрична.

Процес хімічної корозії заліза

Окислювально-відновні реакції в даному випадку проходять через перехід електронів на окислювач. У процесі корозії такого типу кисень повітря взаємодіє з поверхнею заліза. При цьому утворюється оксидна плівка, яка називається іржею:

На відміну від щільно прилягають оксидних плівок, які утворюються в процесі корозії на лужних металах, алюмінії, цинку, пухка оксидна плівка на залозі вільно пропускає до поверхні металу кисень повітря, а також інші гази і пари води. Це сприяє подальшій корозії заліза.

Процес електрохімічної корозії

Цей вид корозії проходить в середовищі, яка проводить електричний струм. Метал в грунті піддається, переважно, електрохімічної корозії. Процес корозії такого типу - це результат хімічних реакцій за участю компонентів довкілля. Також електрохімічна корозія виникає в разі контакту металів, що знаходяться в ряді напруг на деякій відстані один від одного, в результаті чого виникає гальванічна пара катод-анод.

Атмосферне і грунтовий процес корозії виражається схемою:

В результаті утворюється іржа різного забарвлення, що зумовлено тим, що утворюються різні оксиди заліза. Яка саме речовина утворюється в процесі корозії заліза, залежить від тиску кисню, вологості повітря, температури, тривалості процесу, складу залізного сплаву, стану поверхні виробу і т. Д. Швидкість руйнування різних металів різна.

Процес корозії металу в розчинах електролітів - це результат роботи великої кількості мікроскопічних гальванічних елементів, у яких в якості катода виступають домішки в металі, а в якості анода - сам метал. В результаті чого виникають мікроскопічні гальванічні елементи.

Також атоми заліза на різних ділянках мають різну здатність віддавати електрони (окислюватися). Ділянки металу, на якому протікає цей процес, виступають в ролі анода. Решта ділянок - катодні, на яких відбуваються процеси відновлення води і кисню:

H2 O + 2 e - = 2OH - + H2 ↑

O2 + 2H2 O + 4e - = 4OH -

Результат - з іонів заліза (II) і гідроксид-іонів утворюється гідроксид заліза (II). Далі йде його окислення до гідроксиду заліза (III) - основного компонента іржі:

Для того щоб гальванічний елемент працював, необхідна наявність двох металів різної хімічної активності і середовища, яка проводить електричний струм, - електроліту. При контакті заліза і інших металів (наприклад, цинку) корозія заліза сповільнюється, а більш активного металу (цинку) - прискорюється. Це обумовлено тим, що потік електронів йде від більш активного металу (анода) до менш активного металу (катода). Так, при контакті заліза з менш активним металом, корозія заліза прискорюється.

Процес електричної корозії

Такий вид руйнування металевих підземних конструкцій, кабелів і споруд можуть викликати блукаючі струми, які виходять від трамваїв, метро, ​​електричних залізниць і різних електроустановок з постійним струмом.

Струм з металевих конструкцій виходить в грунт у вигляді позитивних іонів металу - відбувається електроліз металу. Ділянка виходу струмів - це анодні зони. Саме в них і протікають активні процеси електричної корозії заліза. Блукаючі струми можуть досягати 300 А і діяти в радіусі декількох десятків кілометрів.

Грунту та блукаючих струмів, що виходять від джерел змінного струму, викликається слабка корозія підземних сталевих конструкцій, і сильна - конструкцій з кольорових металів. Захист металевих конструкцій від корозії є дуже важливим завданням, тому що вона заподіює величезні збитки.