Façons de réduire l'intensité et le taux de corrosion des produits métalliques

La corrosion est la destruction spontanée de surfaces métalliques sous l'influence de l'interaction du métal avec l'environnement. Se manifestant particulièrement à des contraintes mécaniques et thermiques élevées, les processus de corrosion causent de grands dommages aux structures en acier. Une évaluation correcte du taux de corrosion signifie une augmentation de la durabilité du produit.

Contenu:

• Classification des types de rouille
• Mécanismes d'apparition et de développement des phénomènes de corrosion
• Électrolytique
• En présence d'acides
• En présence de charges
• Méthodes d'évaluation des processus de corrosion
• Détermination de la vitesse des processus de corrosion
• La pratique des tests de corrosion des métaux
• Façons de réduire la corrosion: mécanisme et efficacité
• Revêtement métallique
• Teinture

Classification des types de rouille

La corrosion est classée selon les critères suivants:

1. Par l'uniformité du flux. Il y a une corrosion de surface plus uniforme (à laquelle l'épaisseur de la paroi du produit diminue avec le même degré) et une corrosion focale inégale, qui se caractérise par l'apparition de points endommagés ou d'ulcères sur la surface de l'acier.
2. Dans le sens de l'action. La corrosion sélective se produit dans laquelle seuls certains composants de la structure métallique sont affectés, et le contact, qui détruit un certain métal (pour les composés bimétalliques).
3. Par l'ampleur de son action, ces types de corrosion sont connus comme intergranulaires, agissant de manière destructrice le long des joints de grains de l'acier (avec une propagation progressive vers l'intérieur), et en vrac, affectant la surface entière en même temps.

L'intensité de la corrosion augmente considérablement si, en plus des changements / fluctuations défavorables de la température et de l'humidité, des contraintes de traction, ainsi qu'un milieu chimiquement agressif, affectent en outre la surface de contact du métal.

L'intensité de la corrosion augmente plusieurs fois en raison de la fissuration entre les cristallites adjacentes et leurs blocs. Les contraintes externes de traction-compression sont encore plus agressives sur l'acier.

Mécanismes d'apparition et de développement des phénomènes de corrosion

Étant donné que la plupart des surfaces en acier fonctionnent dans un environnement d'une certaine humidité, ainsi que dans l'eau, les solutions aqueuses de sels, d'acides et d'alcalis, le mécanisme électrolytique est le mécanisme prédominant pour l'apparition de la rouille. La seule exception est la corrosion des fours, qui se produit dans les structures métalliques des appareils de chauffage: il y a des dommages de surface dus à la formation de rouille à haute température.

Électrolytique

Lors de la corrosion électrolytique en présence d'oxygène, la réaction d'hydratation du fer se produit dans l'acier dont le produit final est l'oxyde de fer hydraté Fe (OH) 2. Ce phénomène est appelé corrosion de type anode. Mais le processus ne s'arrête pas là. L'hydrate d'oxyde de fer est une substance instable et, en présence d'eau (ou de vapeur d'eau), se décompose assez rapidement en divers oxydes de fer:

• à des températures élevées, il se forme principalement de l'oxyde de fer FeO;
• à température ambiante ou légèrement supérieure - oxyde de fer Fe2O3;
• à intermédiaire (dans la plage de température + 250 ... + 450 ° C) - oxyde de fer magnétique-Fe3O4.

Dans tous les cas, la surface des rouilles d'acier, seuls les indicateurs de ce phénomène peuvent être soit brun rougeâtre soit jaune grisâtre.

En présence d'acides

Un mécanisme légèrement différent de formation de rouille se produit en présence d'acides, de solutions acides ou de milieux liquides qui ne contiennent pas d'oxygène. Ici, la dissolution anodique de l'acier se produit avec la formation d'hydrures - composés de fer et d'hydrogène. Mais ces derniers sont des substances chimiquement instables, s'oxydent rapidement dans l'air et dans un environnement humide et forment également de la rouille, mais plus lâche. Les hydrures de fer se décomposent particulièrement rapidement lorsque des composés soufrés sont présents dans l'atmosphère ou l'environnement.

En présence de charges

Selon le troisième schéma, la corrosion se produit lorsque des charges externes sont appliquées aux surfaces de contact. Ici, en plus de deux composants traditionnels, un troisième composant est nécessairement présent - le lubrifiant. Étant donné que tous les composés organiques contiennent toujours de l'oxygène et de l'hydrogène, des réactions mécanochimiques d'oxydation du lubrifiant commencent à se produire avec l'augmentation de la température au contact. Ils se retrouvent avec le fait qu'au lieu de réduire les frottements, le lubrifiant utilisé et partiellement déjà détruit commence à oxyder activement la surface, formant de la rouille.

Méthodes d'évaluation des processus de corrosion

L'intensité de la corrosion par rapport à l'acier est déterminée en fonction de la nature des phénomènes de corrosion. Commence généralement par une détection visuelle de la rouille en surface.

En utilisant un microscope conventionnel ou même une loupe, on peut évaluer assez précisément l'intensité des processus de corrosion et le degré d'endommagement d'une surface métallique.

Les soi-disant indicateurs de corrosion sont déterminés plus précisément par le degré d'endommagement. Avec leur aide, vous pouvez découvrir:

• perte de poids due à la corrosion;
• réduction de la taille linéaire de la pièce ou de la structure;
• intensité des dommages en fonction du temps de séjour de la pièce dans un environnement corrosif.

En plus d'une évaluation quantitative de la présence de rouille, une évaluation qualitative est également possible. Ses indicateurs sont des changements identifiés dans la microstructure de l'acier. Ainsi, une corrosion intergranulaire ou sélective est détectée. Beaucoup moins souvent, l'intensité et le taux de corrosion sont déterminés par un changement dans la composition chimique de l'environnement entourant le métal ou par la quantité d'hydrogène libéré.

Les indicateurs de corrosion spécifiques qui affectent le taux de corrosion comprennent:

1. Caractéristique de corrosion intégrale. Elle est calculée comme la perte de masse du produit sidérurgique au cours de l'année divisée par la surface sur laquelle la rouille est apparue. Dans ce cas, la surface de l'acier corrodé est considérée comme une surface sur laquelle il y a même des points endommagés uniques.
2. Corrosion linéaire. Il est calculé en fonction de la densité de la pièce et de l'épaisseur de la couche de produit corrodée au cours de l'année.

Quelle est la meilleure valeur à utiliser? S'il est possible de peser avec précision une pièce avant et après son fonctionnement, ou d'évaluer les changements dans la composition chimique de la solution dans laquelle cette pièce a fonctionné, alors une évaluation intégrale des processus de corrosion est préférable. En particulier, les performances de la graisse de contact sont évaluées. Si la pièce n'est vérifiée que plusieurs fois par an ou si l'évaluation de l'intensité des phénomènes de corrosion doit être effectuée rapidement, il est préférable d'utiliser le deuxième paramètre.

Détermination de la vitesse des processus de corrosion

Les indicateurs de corrosion aident également à déterminer l'intensité des changements défavorables. Pour ce faire, utilisez le concept de «taux de corrosion des métaux». Il peut être estimé par deux caractéristiques différentes qui varient dans le temps.

Les indicateurs de corrosion peuvent être définis par les caractéristiques quantitatives suivantes:

• par zone de la surface corrodée;
• perte de poids totale;
• par des changements de densité;
• par le temps de séjour de la pièce ou de la structure dans un environnement corrosif (jour);
• pour réduire l'épaisseur.

Dans ce cas, les critères quantitatifs pour évaluer la nature de la corrosion de l'acier sur une certaine période peuvent être:

• perte de corrosion absolue sur la zone;
• changer les dimensions linéaires du produit;
• résistance à la corrosion linéaire;
• taux de corrosion;
• taux de corrosion linéaire (millimètres par an);
• résistance à la corrosion ou durabilité totale.

En pratique, l'application d'un critère ou d'un autre dépend de la méthode de protection de la surface métallique. Il peut être peint peintures résistantes aux intempérieset vous pouvez utiliser du métal avec des revêtements protecteurs. Si la corrosion se déroule uniformément, l'efficacité de la protection peut être évaluée plus précisément.

Si l'intensité de la formation de rouille à différents endroits du produit est différente, la méthode de protection la plus appropriée ne peut être sélectionnée que lorsque la pièce est chargée de contraintes de traction externes. Puis, au fil du temps, non seulement l'apparence de la surface change, mais aussi certaines de ses caractéristiques physiques, notamment la conductivité thermique et la résistance électrique.

La pratique des tests de corrosion des métaux

Les indicateurs de corrosion sont des facteurs climatiques - température, composition et humidité relative de l'environnement, nature de la répartition des charges externes. Il est également nécessaire de prendre en compte le changement d'éclairement selon l'heure de la journée, la quantité de précipitations, la pollution de l'air possible. Par exemple, dans les zones d'émissions de fumées à proximité des usines chimiques et métallurgiques, accompagnées d'une forte augmentation du pourcentage de SO2, les processus de corrosion sont fortement activés.

Comme indicateurs d'activité de corrosion, vous pouvez utiliser la dépendance quantitative de la corrosion au temps:

1. Linéaire - le plus souvent, cela est typique des surfaces métalliques qui n'ont pas de revêtement protecteur.
2. Décroissance exponentielle - trouvée dans la corrosion acide des métaux et alliages conventionnels.
3. Augmentation exponentielle - lorsqu'il y a un revêtement protecteur sur la surface de la pièce.

L'intensité de la formation de rouille dans de telles conditions réduit:

• faible vitesse du vent;
• réduction des changements cycliques dans le temps des indicateurs d'humidité relative;
• la nature de l'effet d'un milieu corrosif sur la surface.

Avec un vent faible ou son absence, il n'y a pas de conditions pour mélanger le flux lavant la surface de contact de l'acier. Avec des phases prolongées d'humidité faible et élevée au cours de l'année, un film de rouille de surface a le temps de se former, de gonfler et de se séparer du métal de base. L'épaisseur de la surface diminuera, mais les processus de corrosion sont obligés de «commencer» d'abord, ce qui nécessite non seulement du temps, mais aussi des conditions appropriées - du vent ou des changements dans la composition chimique de l'air, ce qui n'est pas toujours le cas.

L'humidité, l'acide ou l'alcali peuvent atteindre la surface de l'acier sous forme de gouttelettes ou par pulvérisation. La première méthode est typique pour les zones à pluviométrie accrue et la seconde pour les environnements défavorables dans lesquels la pièce ou la structure métallique fonctionne.

Façons de réduire la corrosion: mécanisme et efficacité

La capacité d'une surface peinte à résister aux processus de corrosion dépend du mécanisme de corrosion qui prévaut. Par exemple, avec une exposition constante à un milieu chimiquement actif, la différence de potentiel de la surface externe du produit métallique et de ses volumes internes change considérablement. Dans ce cas, des courants corrosifs se produisent qui renforcent le processus de corrosion (un phénomène provoquant souvent la destruction des tuyaux en acier dans les pipelines souterrains). Ici, la coloration ne donne aucun effet, car la composition chimique de la surface recouverte d'une couche de peinture ne change pas avec le temps.

Revêtement métallique

C'est une autre affaire lorsque la surface est revêtue d'un métal ayant un potentiel électrolytique négatif par rapport aux processus redox. Avec la prédominance des réactions oxydatives, il est plus efficace de protéger l'acier en appliquant un revêtement de surface contenant de l'aluminium et du zinc - des métaux qui sont «laissés» du fer dans leur activité d'oxygène.

De tels procédés - galvanisation et aluminisation - sont largement utilisés dans la pratique de la protection anticorrosion des unités en acier et des pièces individuelles situées dans un environnement oxydant. La coloration dans ces situations est de nature auxiliaire, pour augmenter les caractéristiques décoratives de la surface.

Dans un environnement réducteur, le processus de formation d'hydrures de fer peut être efficacement bloqué par la création de revêtements de surface de métaux situés «à droite» de l'hydrogène: c'est le cuivre et tous les métaux précieux. Le placage de cuivre, bien qu'utilisé dans la pratique, est généralement effectué pour des surfaces relativement petites, car il s'agit d'un processus très coûteux en termes de finances. C'est pour de telles situations que la coloration peut et doit être appliquée.

Teinture

Le rôle protecteur des peintures consiste dans le fait que les inhibiteurs de corrosion sont toujours présents dans leur composition - des composants qui ralentissent le taux de formation de tartre au fil du temps. Les formules chimiques des substances inhibitrices sont conçues de telle sorte que, par conséquent, l'apparition de rouille est stoppée. L'élasticité des composés colorants modernes permet aux revêtements de résister avec succès aux contraintes de surface qui provoquent le début des processus de corrosion.

Les propriétés anticorrosives des peintures augmentent si elles contiennent des polymères organosiliciés qui augmentent la capacité de la surface peinte à résister aux changements d'humidité et de température, quelle que soit la période de l'année. Cependant, ces peintures présentent deux inconvénients importants:

• toxique;
• inefficace dans les conditions du mécanisme de corrosion électrolytique.

Ainsi, des composés colorants correctement sélectionnés peuvent bloquer très efficacement les processus de corrosion. Pour ce faire, ils doivent contenir des inhibiteurs de corrosion, avoir une élasticité et une résistance mécanique suffisantes, évoluant légèrement dans le temps.