ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Состояние вопроса и сущность процесса коррозии стали в бетоне Основные сведения из теории коррозии металлов из "Коррозия и защита арматуры в бетоне " Коррозия арматуры в бетоне является частным случаем многообразного явления коррозии металлов. [c.6] Под понятием коррозии металлов подразумевается процесс постепенного разрушения их поверхности в результате химического или электрохимического взаимодействия металла с окружающей средой. Непосредственное химическое взаимодействие металлов со средой встречается несравненно реже, чем электрохимическое. Коррозия стальной арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Поэтому ниже будут кратко изложены основные положения электрохимической теории коррозии металлов, необходимые для понимания сущности процесса коррозии арматуры в бетоне и выбора способов ее защиты. [c.6] Электрохимическая коррозия, или коррозия в электролитах, является результатом работы множества микроскопических короткозамкнутых гальванических элементов, возникающих на поверхности металла при контакте с электролитом. Их возникновение обусловлено неоднородностью металла или окружающей среды. Таким образом, электрохимическая коррозия предполагает наличие электрического тока, который возникает в процессе коррозии и не нуждается во внешней причине. При наличии внешней причины в виде блуждающих токов обычно наблюдается усиление явления коррозии. [c.6] Известно, что при погружении в электролит двух электродов мз разных металлов они приобретают различные по величине электрические потенциалы. При замыкании электродов между ними возникает ток. Прохождение тока сопровождается растворением электрода с более электроотрицательным потенциалом — анода. [c.6] На величину потенциала металла влияют и многие другие факторы, такие, например, как состав электролита, скорость его движения, концентрация растворенных газов. Поэтому практически всегда при соприкосновении с электролитом на поверхности металла возникают короткозамкнутые гальванические элементы, которые называют коррозийными микро- и макроэлементами. [c.7] Процесс электрохимической коррозии, т. е. деятельности коррозийных гальванических пар, довольно сложен и может быть разбит на ряд элементарных процессов. [c.7] Огромное число происходящих в природе и технике кор-1розийных процессов связано с поглощением кислорода. Такому виду разрушения металлы подвергаются при коррозии в воде, атмосфере, почве. Коррозия стали в бетоне, как будет показано ниже, также идет с кислородной деполяризацией. [c.7] Катодный и анодный процессы идут на разных участках поверхности металла, и электроны, избыточные у анодов, передвигаются в металле к катодам. Соответственно в растворе происходит направленное перемещение ионов. Возникает электрический ток, называемый током коррозии. При таком механизме коррозии разрушению подвергаются лишь анодные участки поверхности металла. [c.7] Перечисленные выше процессы взаимозависимы и эквивалентны, т. е. скорость процесса коррозии в целом будет определяться (контролироваться) скоростью того процесса, который в данных условиях протекает медленнее. При коррозии металла в нейтральных и щелочных средах таким контролирующим фактором чаще всего является поступление кислорода к корродирующей поверхности. [c.8] Скорость коррозии, выраженшя в весовых потерях металла на единицу поверхности в единицу времени, зависит от величины тока коррозии, т. е. от разности потенциалов анодных и катодных участков и омического сопротивления внутренней цепи коррозийного элемента. [c.8] Однако начальные значения электродных потенциалов катодных и анодных участков микропар не определяют величину коррозийного тока и скорость коррозии. Вследствие целого ряда причин значения этих потенциалов с самого начала работы коррозийного элемента начинают изменяться в сторону уменьшения первоначальной разности потенциалов. Фактическая величина тока коррозии, таким образом, определяется не первоначальной, а значительно меньшей величиной разности потенциалов, как это показано на рис. 1. [c.8] Это явление, т. е. изменение потенциалов электродов, называют поляризацией. Различают анодную и катодную поляризацию. [c.8] Анодная поляризация вызывается главным образом увеличением концентрации ионов растворяющегося металла в прилегающем слое электролита, что приводит к сдвигу потенциала анода в сторону катодного потенциала. Движение электролита, уносящего от поверхности анода ионы металла, уменьшает анодную поляризацию. Аналогично действует связывание ионов металла и растворенных веществ с образованием продуктов коррозии. Другой причиной анодной поляризации является образование на аноде нерастворимых соединений — пассивирование. [c.8] Катодная поляризация вызывается недостаточно быстрым связыванием электронов, поступающих с анодных участков, т. е. накоплением электронов. [c.8] Как уже говорилось, катодный процесс может идти либо с выделением водорода, либо с поглощением кислорода, что зависит от концентрации ионов водорода в электролите. В кислых средах коррозия идет с выделением на катоде газообразного водорода, в нейтральных и щелочных — с поглощением кислорода. [c.9] Факторы разного рода, уменьшающие поляризацию электродов, называются деполяризующими факторами. [c.9] Выше говорилось о влиянии концентрации водородных ионов в растворе на характер катодного процесса. Она влияет и на скорость коррозии. Как видно из диаграммы на рис. 2, железо очень интенсивно корродирует при pH менее 5 (при этом процесс коррозии идет с выделением водорода) при pH от 5 до 10 коррозийный эффект небольшой и почти постоянный, при pH, равном 10 и выше, скорость коррозии быстро падает, а при pH около 14 коррозии при нормальной температуре не наблюдается. Это объясняется тем, что в кислых средах на железе не может образоваться защитная пленка, в слабокислых и нейтральных — эта пленка неустойчива, в щелочных средах пленка нерастворима и хорошо предохраняет металл от коррозии. [c.9] Кислород играет в коррозийных явлениях двоякую роль с одной стороны, как деполяризатор, он может усиливать коррозийный процесс, а с другой — тормозить его за счет образования и поддержания в стабильном состоянии защитных окисных пленок на поверхности металла. [c.9] Вещества, повышающие скорость коррозии, обычно называют стимуляторами, вещества, которые снижают скорость коррозии, называют ингибиторами. Кислород, например, является одновременно и стимулятором и ингибитором. Он способствует улучшению защитной окисной пленки, т. е. действует как ингибитор, уменьшает вероятность коррозии, сокращает число очагов, в которых может возникнуть коррозийный процесс. Вместе с тем кислород повышает скорость коррозии в начавших корродировать точках — коррозийных центрах, действует стимулирующе, поскольку является сильным катодным деполяризатором. [c.9] Температура среды влияет на скорость коррозии двояко. Наряду с обычным ускоряющим действием повышенной температуры может быть и замедляющее. Последнее связано с влиянием температуры на другие факторы коррозии. В частности, при кислородной деполяризации повышение температуры сверх определенного предела существенно замедляет коррозийный процесс, что происходит вследствие уменьшения растворимости кислорода. Недостаток его у катода тормозит катодный процесс. [c.10] Вернуться к основной статье