Коррозионная стойкость металлов и сплавов.Углеродистые и низколегированные стали

Сплавы на основе железа обладают рядом высоких механических свойств и сравнительно недороги в производстве, поэтому они получили наиболее широкое применение во всех отраслях промышленности. Производство углеродистых и низколегированных сталей составляет около 70% от выпуска всех вместе взятых металлических материалов.

Однако эти материалы обладают невысокой коррозионной стойкостью в большинстве природных и промышленных сред и требуют применения соответствующих мер по защите от коррозии. 

Объясняется это тем, что на железе, углеродистых и низколегированных сталях анодный процесс протекает без существенного торможения и практически без возникновения пассивного состояния. Катодный процесс характеризуется малым торможением реакции восстановления кислорода и существенным торможением за счет ограниченной доставки кислорода в зону катодной реакции. 

К тому же продукты коррозии железа также слабо тормозят коррозионный процесс вследствие непрочности сцепления с основным металлом и их частичной растворимости в воде.

Содержание в углеродистой стали таких компонентов как углерод, марганец, кремний, фосфор, медь не имеет существенного влияния на скорость коррозии. Примеси серы и азота выше допустимых концентраций могут ускорять коррозионный процесс. 

В последние годы наблюдается тенденция к увеличению использования низколегированных сталей с небольшим (2-3% в совокупности) содержанием хрома, никеля, марганца, меди и кремния. Применение таких сталей позволяет существенно уменьшить металлоемкость конструкций и сооружений, трудоемкость, потребление энергии, улучшить технические характеристики объектов техники. Однако использование легирующих добавок в таких количествах практически не влияет на коррозионную стойкость сталей. 

Большое влияние на скорость коррозии оказывает прокатная окалина. Она имеет высокую электропроводность, а ее стационарный потенциал в морской воде на 0,3-0,5 В более положителен, чем потенциал стали, причем эта разница наибольшая для сталей, легированных хромом и медью. Поэтому обязательным является удаление окалины в процессе подготовки поверхности перед окрашиванием. 

Наличие окалины, остатков краски, условия дифференциальной аэрации в потоке воды, механические нагружения и пр. способствуют развитию язвенной коррозии, скорость которой может составлять до 0,4-1,0 мм/год.

Различие в коррозионном поведении различных марок сталей проявляется главным образом в сварных соединениях. Это определяется разностью электродных потенциалов трех элементов сварного соединения: основной металл, сварной шов, околошовная зона (зона термического влияния). Поэтому выбор сварочных электродов и технологии сварки производится с таким расчетом, чтобы три указанных элемента имели приблизительно одинаковые потенциалы. Это достигается применением соответствующих сварочных материалов.