Атмосферная коррозия – наиболее распространенный вид разрушения металлов. Изменения происходят под воздействием влажного воздуха как в помещениях, так и на открытых пространствах. Несмотря на то, что этот вид не так опасен как почвенная или морская коррозия, поиск методов для защиты трубопроводов и металлоконструкций не теряет актуальности.
В различных условиях толщина водной пленки на металлических поверхностях составляет от 0,01 до 1000 мкм. На скорость разрушения влияет ряд факторов:
- Влажность воздуха. В одних районах воздух содержит больше влаги, чем в других, градации наблюдаются и в рамках одного географического объекта. Показатель влажности увеличивается в низинах, вблизи водоемов. Ключевое значение несет не периодичность осадков, а время за которое водная пленка полностью высохнет.
- Состав атмосферы. В загрязненном воздухе присутствует большое количество примесей, например: HCl, H₂S, Cl₂, NH₃, SO₂, SO₃. Ряд веществ из состава атмосферных выбросов крупных предприятий относят к особо агрессивным. Даже в незначительных концентрациях они способны изменять эксплуатационные свойства металлов.
- Твердые частицы в воздухе. Некоторые вещества оказывают воздействие на электропроводность водной пленки и гигроскопичность поверхностных слоев металлоконструкций. Например: сульфаты и соли аммония, продукты горения, оксиды металлов.
- Катодные включения. Медь, палладий, платина и другие катоды повышают сопротивляемость сталей.
Схема атмосферной коррозии трубопроводов
Еще одна особенность атмосферной коррозии заключается в том, что в первые часы на открытом воздухе формируется слой окислов, впоследствии выполняющий защитную функцию. С появлением ржавчины происходят структурные изменения, продукты коррозии удерживают жидкость даже при относительной влажности воздуха 30-40%. Постепенное разрушение внешних слоев приводит к образованию капилляров, микротрещин. В таких местах атмосферная влага задерживается дольше, а благодаря химическим примесям, скорость реакций возрастает.
Виды атмосферной коррозии
В воздушных массах всегда находится некоторое количество водяного пара, при переходе через точку росы выпадает конденсат. Для обозначения скорости процессов применяют показатели влажности воздуха и примерную толщину водной пленки. Всего выделено три типа:
- Сухая атмосферная коррозия. При влажности 30-60% происходит поверхностное окисление с формированием оксидной пленки. После небольшого углубления внутрь процесс останавливается. Изменения заметны невооруженным глазом, металл тускнеет, становится матовым. В промышленности применяют сходный механизм защиты – пассивацию.
- Влажная атмосферная коррозия.Когда относительная влажность достигает 70% на металлических поверхностях формируется пленка толщиной 0,01-1 мкм. Влага скапливается в микротрещинах и запускает электролитические процессы. Происходит активное насыщение кислородом, химическое взаимодействие с веществами, содержащимися в пыли и атмосфере.
- Мокрая атмосферная коррозия. Водный слой принимает вид хорошо заметных капель, толщина пленки колеблется от 1 до 1000 мкм. Основные причины: выпадение осадков, конденсат. Мокрую коррозию наблюдают у конструкций, постоянно находящихся под воздействием воды (части опор мостов и пирсов, оборудование автомойки). Если вода загрязнена, то использование незащищенных металлов недопустимо ввиду быстрого разрушения.
Атмосферная коррозия трубопровода
В расчетах применяют общую продолжительность дождей, туманов, оттепелей, характерных для климатической зоны. Скорость испарения зависит от средней относительной влажности, колебаний температур, наличия воздушных течений. Кроме этого, городская атмосфера насыщена аэрозолями, агрессивными газами. Пробы воздуха дают исчерпывающую информацию о составе загрязнений в разных районах.
Методы защиты от атмосферной коррозии
Перед проектированием или реконструкцией трубопроводной системы разрабатывают проект защиты, в котором приводят данные о степени коррозионного воздействия окружающей среды. ГОСТ Р 51164-98 “Трубопроводы магистральные. Общие требования к защите от коррозии” предусматривает зоны повышенной опасности: вблизи водоемов, населенных пунктов, предприятий, загруженных трасс, крупных свалок, на обводненных и орошаемых участках.
В зависимости от условий прокладки трубопровода, предусматривают следующие методы:
- Специальные покрытия: для сталей разработано более 20 типов составов на основе ЛКМ, полимеров, металлов (цинк и никель);
- Ингибиторы: вещества, способные замедлить коррозию, применяются в рамках программ ингибирования в промышленных отраслях и при транспортировке элементов металлоконструкций;
- Легирование: изменение химического состава сталей с помощью хрома, никеля, марганца и других металлов снижает скорость коррозионного разрушения путем связывания железа на молекулярном уровне, что делает его неактивным;
- Контроль уровня влажности. В помещениях поддерживают микроклимат пригодный для жилья и сохранности оборудования.
При выборе методов защиты используют отраслевые стандарты, требования безопасности, нормы СНиП. Общая информация приведена в документах:
- ГОСТ ISO 9223 – оценка агрессивности атмосферы;
- ГОСТ 34667.1-2020 (ISO 12944-1:2017) – защита стальных конструкций с помощью ЛКМ;
- ГОСТ 9.905-2007 – Единая система защиты от коррозии.
Применение коррозионно-стойких составов при транспортировке веществ на большие расстояния сегодня наиболее перспективный и экономически-целесообразный метод. Углеродистые и низколегированные сплавы обладают высокими механическими характеристиками. Благодаря ЛКМ срок службы можно значительно увеличить даже в особо агрессивных условиях. Кроме этого, покрытия защищают от блуждающих токов, биологических факторов.
