0
0
0
Москва +7(495) 626-95-20
Москва +7(916) 930-65-19
Крым +7(978) 834-74-77

0
0
0

Корзина

X

Избранное

X

Список сравнения

X
МЕНЮ

Коррозия в системах отопления: факторы риска

Коррозия – это процесс, который носит электрохимический характер и может возникать в результате окисления поверхностей (сухая коррозия) или их увлажнения (влажная коррозия). В санитарно-техническом оборудовании зданий большинство проблем вызвано влажной коррозией, для которой требуется, во-первых, присутствие электролита, способного проводить электрический ток, во-вторых, наличие какого-либо воздействия, создающего разность потенциалов. Многие коррозионные процессы требуют также присутствия кислорода. Явления коррозии носят весьма сложный характер и зависят от многих факторов.

Потенциал

Если поместить металл в электролит, может возникнуть коррозия в форме химической реакции, сопровождаемая прохождением электрического тока. Часть системы, изготовленная из металла, откуда положительные заряды в форме ионов поступают в раствор, называется анодом. Отрицательные заряды (электроны) перемещаются в зону с более высоким потенциалом – к катоду, где вступают в реакцию с другими ионами или кислородом. В процессе коррозии всегда разрушается именно анод. Разность потенциалов анода и катода зависит от условий.

Температура

Скорость протекания химической реакции, а значит, и скорость коррозии возрастают с повышением температуры. Однако некоторые коррозионные реакции, например, коррозия стали в аэрируемом растворе, могут зависеть от растворимости и скорости диффузии растворенных газов, ибо эти показатели заметно меняются с температурой.
Скорость коррозии стали частично зависит от наличия кислорода на поверхности. Установлено, что она достигает максимума в диапазоне температур 75–85°С, и коррозия происходит вчетверо быстрее, чем при комнатной температуре.
У других металлов, например, цинка, колебания скорости коррозии в зависимости от температуры связаны с видом продуктов коррозии. При температурах, под действием которых на поверхности металла образуется плотный слой, скорость коррозии низкая. Однако, если при коррозии образуется рыхлый или пористый продукт, скорость коррозии значительно возрастает.
Различия в температурах поверхности одного и того же металлического компонента могут привести к образованию участков с различными потенциалами, в результате чего коррозия усиливается.

Аэрация

В условиях недостатка кислорода одни участки металла становятся анодными по отношению к другим, куда поступает больше кислорода, что приводит к возникновению местной коррозии, особенно в щелях и под слоем отложений на поверхности металла, например, под вторичной окалиной. Коррозия подобного типа называется неравномерной аэрацией.

Растворенные соли

Влияние на коррозию солей, растворенных в воде, зависит как от концентрации этих солей, так и (что гораздо важнее) от типа иона, образующегося в растворе. Однако необходимо под- черкнуть, что одни ионы, например, карбонаты, могут защищать металл от коррозии ввиду их способности образовывать накипь на металлических поверхностях, а другие ионы, напри- мер, хлорид и сульфат, агрессивны, поскольку они препятствуют образованию защитных пленок, а пассивные пленки быстрее разрушаются под их воздействием. Ионы сульфата способствуют также размножению анаэробных бактерий.
Поскольку карбонатные отложения способны подавить коррозию, часто можно услышать мнение, будто жесткая вода менее агрессивна, чем та, в которой растворяется карбонат кальция. Однако поведение карбонатных отложений в коррозионном отношении в значительной мере зависит от формы, в которой происходит отложение накипи: пористый слой обладает относительно низкими защитными свойствами.

Поверхностные эффекты

Некоторые поверхностные покрытия являются катодными по отношению к стали, и в условиях высокой влажности, когда в пленке имеются разрывы, подстилающая стальная поверхность становится анодной и будет корродировать избирательно.

Концентрация ионов
кор 1.png

Как уже упоминалось выше, потенциал растворения зависит от концентрации ионов в электролите. Чем выше концентрация, тем более катодным становится металл. Отсюда следует, что, если металлическая поверхность контактирует с электролитом, концентрация которого неодинакова, участки металла, находящиеся в контакте с разбавленным раствором, будут становиться анодными по отношению к участкам, находящимся в контакте с более концентрированным раствором, и скорость коррозии возрастет.

Значение рН

Вода с низким значением рН растворяет большинство металлов в довольно заметной степени. Это не обязательно приводит к серьезным повреждениям элементов, изготовленных из металла, однако может послужить причиной образования нежелательного количества растворенных металлов в воде.
Рисунок 1 демонстрирует влияние величины рН на скорость коррозии железа. Если вода кислая (рН < 4), пленка из оксидов железа непрерывно растворяется. Возросшая интенсивность отложения карбоната кальция с более высокими значениями рН несколько уменьшает скорость коррозии при диапазоне значений рН от 4 до 10. В случае если рН > 10, железо становится все более пассивным.

Растворенные газы

Важнейшими из растворенных газов являются кислород и диоксид углерода. Кислород – основная «движущая сила» коррозии стали в воде. Увеличение интенсивности коррозии с повышением температуры при данной концентрации растворенного кислорода (рис. 2) объясняется более быстрой диффузией атомов кислорода под действием более высоких температур.
Диоксид углерода присутствует в некоторых видах подаваемой по магистрали воды, особенно если вода добывается из глубоких скважин и способна уменьшать величину рН. В результате может произойти растворение любых защитных отложений.


кор 2.png
Контакт между разнородными материалами

Если различные металлы погрузить в электролит, спустя некоторое время каждый из них приобретет характерный для него электрический потенциал. Подобным образом можно расположить металлы в той последовательности, которая называется электрохимическим рядом напряжений, однако точный порядок их расположения может быть несколько иным в зависимости от металла, состава сплава или от свойств электролита. На рисунке 3 показан ряд напряжений для металлов и сплавов, контактирующих с природными водами.
Коррозия, которая возникает, когда два разных металла/сплава находятся между собой в электрическом контакте, называется биметаллической коррозией. Существуют три главных фактора, влияющих на коррозию в месте соединения двух металлов.
Первый из них – соотношение между поверхностями соприкасающихся металлов. Если поверхность катодного металла велика по сравнению с поверхностью анодного (корродирующего) металла, коррозия будет сосредоточена на небольшом участке, что приведет к ее интенсивному развитию. Напротив, если поверхность анодного металла больше поверхности катодного, коррозия распространится почти на весь анод, хотя частично будет локализована на участке, примыкающем к зоне контакта.
Второй фактор – проводимость электролита. В электролите, обладающем низкой проводимостью, коррозионное воздействие будет происходить лишь на участке, примыкающем к поверхности контакта, и коррозия может оказаться довольно интенсивной. Если проводимость электролита высока, коррозионное воздействие распространится на более обширный участок, и в этом случае уровень общей коррозии будет выше.
Третий фактор имеет отношение к электрическому контакту между разнородными металлами. Некоторые металлы, в частности алюминий и нержавеющая сталь, образуют на воздухе оксидные пленки, не проводящие электрический ток. Если эти пленки воспрепятствуют протеканию тока между металлами, биметаллическая коррозия будет предотвращена. В условиях, когда отсутствует растворенный кислород, контакт двух металлов не вызовет коррозию железных и стальных поверхностей.
Если природная вода протекает по металлической поверхности, она может увлечь с собой некоторое количество этого металла, которое затем оседает на поверхности другого металла. В результате может образоваться биметаллическая пара, и, если оседающий металл является катодом по отношению к металлу основы, возникнет интенсивная коррозия. Типичные примеры – медный трубопровод, находящийся выше по потоку от оцинкованных резервуаров, и дождевая вода, стекающая с медных крыш в алюминиевые желоба.
Многие неметаллические материалы, находящиеся внутри зданий либо вокруг них, также могут послужить причиной коррозионного разрушения металлов. Например, свежеприготовленная бетонная смесь характеризуется очень высоким значением рН (12,6–13,5), и, хотя бетон должен защищать от коррозии стальную арматуру, другие металлы, например, цинк, алюминий и свинец, подвергнутся коррозионному воздействию.
Деятельность бактерий
В бескислородной среде коррозия может продолжаться из-за катодного восстановления сульфата, который содержится в большинстве почв и природных вод. Этот процесс происходит еще более интенсивно в результате жизнедеятельности анаэробных бактерий, называемых сульфатредуцирующими (desulfovibrio desulfuricans), которые способны использовать катодный водород и превращать сульфат в сульфид. Подобным типом коррозии можно объяснить запах тухлых яиц, который иногда ощущается при спуске воды из радиаторов.

Движение воды, ударная коррозия, кавитациякор 3.png

На усиление коррозии может повлиять характер потока воды, омывающей металлическую поверхность. Общая скорость коррозии зависит как от скорости протекания реакции, так и от того, насколько быстро реагирующие вещества и продукты коррозии смогут приближаться к металлической поверхности и покидать ее. Лимитирующая стадия процесса, соответственно, – либо химическая, либо диффузионная. Поток воды может иметь застойную зону, быть ламинарным или турбулентным, и это влияет на скорость доставки.
Если поток турбулентный, соударение мельчайших пузырьков газа, водяного пара и твердых частиц (либо тех и других вместе) с поверхностью металла может вызвать механические повреждения поверхности, разрушить защитную пленку или воспрепятствовать ее образованию. Если металл или сплав корродирует в этой среде, возникает местная коррозия поверхности.
Кавитация — особый тип разрушающего воздействия. Кавитация возникает, когда металлическая поверхность граничит с жидкостью, которая движется с большой скоростью и давление которой низкое.
На участках, где давление жидкости ниже некоторого критического значения, образуются пузырьки газа или пара; попадая в зону более высокого давления, они могут внезапно «схлопываться». Ударной волны, которая при этом возникает, вполне достаточно для того, чтобы вызвать механические повреждения поверхности металла.

Действие блуждающих токов

Блуждающие земные токи, в особенности постоянный ток, могут привести к тому, что места, в которых они входят из почвы в подземный металлический трубопровод, становятся катодным пространством, а места, где ток переходит из металла в почву, – анодным. В результате возникает интенсивная коррозия.


Органические вещества

Органические вещества, которые поступают из природных или техногенных источников, могут уменьшить величину рН и повысить скорость коррозии, а также предотвратить отложения накипи. Кроме того, в органических веществах часто присутствуют бактерии, что может вызвать обрастание поверхностей и усиление коррозии в условиях как аэробных, так и анаэробных.

Возврат к списку