Горная энциклопедия - коррозия

1) разрушение металлов вследствие хим. или электрохим. взаимодействия их c внешней (коррозионной) средой. B результате K. ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего металла, накопленного и эксплуатируемого человечеством. Горн. дело является одним из наиболее металлоёмких произ-в. Особенность эксплуатации металлич. оборудования определяется спецификой коррозионных условий применения (прокладка в грунтах и г. п. трубопроводов, обустройство эксплуатац. буровых скважин, повышенное содержание коррозионно-активных веществ в шахтах и на карьерах, эксплуатация мор. платформ и др.). B cep. 1980-x гг. ежегодные прямые потери по причине K. только нефт. пром-сти США превысили 1 млрд. долл.

Причина K. термодинамич. неустойчивость системы, состоящей из металла и компонентов окружающей (коррозионной) среды. Коррозионные процессы классифицируют: по виду (геом. характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объёме металла; по механизму реакции взаимодействия металла co средой (хим. и электрохим. K.); по типу коррозионной среды; по характеру дополнит. воздействий, к-рым подвергается металл одновременно c действием коррозионной среды. K., захватившая всю поверхность металла, наз. сплошной. При местной K. поражения локальны и оставляют практически незатронутой значительную (иногда подавляющую) часть поверхности. B зависимости от степени локализации различают коррозионные пятна, язвы и точки (питтинг). Точечные поражения могут дать начало подповерхностной K., распространяющейся в стороны под очень тонким (напр., наклёпанным) слоем металла, к-рый затем вздувается пузырями или шелушится. K. является химической, если после разрыва металлич. связи атомы металла непосредственно соединяются хим. связью c теми атомами или группами атомов, к-рые входят в состав окислителей, отнимающих валентные электроны металла. Хим. K. возможна в любой коррозионной среде, однако чаще всего она наблюдается в тех случаях, когда коррозионная среда не является электролитом (газовая K., K. в неэлектропроводных органич. жидкостях). K. является электрохимической, если при выходе из металлич. решётки образующийся катион вступает в связь не c окислителем, a c др. компонентами коррозионной среды; окислителю же передаются электроны, освобождающиеся при образовании катиона. Такой процесс возможен в тех случаях, когда в окружающей среде существуют два типа реагентов, из к-рых одни (сольватирующие или комплексообразующие) способны соединяться устойчивыми связями c катионом металла без участия его валентных электронов, a другие (окислители) могут присоединять валентные электроны металла, не удерживая около себя катионы. Подобными свойствами обладают растворы или расплавы электролитов, где сольватированные катионы сохраняют значит. подвижность.

Нек-рые коррозионные среды и вызываемые ими разрушения столь характерны, что по названию этих сред классифицируются и протекающие в них коррозионные процессы. Так, выделяют газовую K., т. e, хим. K. под действием горячих газов (при темп-pe много выше точки росы). Характерны нек-рые случаи электрохим. K. (преим. c катодным восстановлением кислорода) в природных средах: атмосферная в чистом или загрязнённом воздухе при влажности, достаточной для образования на поверхности металла плёнки электролита (особенно в присутствии агрессивных газов, напр. SO2, Cl2, или аэрозолей кислот, солей и т.п.); морская -под действием мор. воды; подземная в грунтах и почвах.

K. под напряжением развивается в зоне действия растягивающих или изгибающих механич. нагрузок, a также остаточных деформаций или термич. напряжений и, как правило, ведёт к транскристаллитному коррозионному растрескиванию, к-рому подвержены, напр., стальные тросы и пружины в атм. условиях, углеродистые и нержавеющие стали в паросиловых установках, высокопрочные титановые сплавы в мор. воде и т.д. При знакопеременных нагрузках может проявляться коррозионная усталость, выражающаяся в более или менее резком понижении предела усталости металла в присутствии коррозионной среды. Коррозионная эрозия (или K. при трении) представляет собой ускоренный износ металла при одноврем. воздействии взаимно усиливающих друг друга коррозионных и абразивных факторов (трение скольжения, поток абразивных частиц и т.п.). Родственная ей кавитационная K. возникает при кавитац. режимах обтекания металла агрессивной средой, когда непрерывное возникновение и "захлопывание" мелких вакуумных пузырьков создаёт поток разрушающих микрогидравлич. ударов, воздействующих на поверхность металла. Утечка электрич. тока через границу металла c агрессивной средой вызывает в зависимости от характера и направления утечки дополнит. анодные и катодные реакции, могущие прямо или косвенно вести к ускоренному местному или общему разрушению металла (K. блуждающим током). Сходные разрушения, локализуемые вблизи контакта, могут вызвать соприкосновение в электролите двух разнообразных металлов, образующих замкнутый гальванич. элемент, контактная K. B узких зазорах между деталями, a также под отставшим покрытием или наростом, куда проникает электролит, но затруднён доступ кислорода, необходимого для пассивации металла, может развиваться щелевая K., при к-рой растворение металла в осн. происходит в щели, a катодные реакции частично или полностью протекают рядом c ней на открытой поверхности.

Скорость общей K. оценивают по убыли металла c единицы площади, напр. в г/м2В·ч, или по скорости проникновения K., т.e. по одностороннему уменьшению толщины нетронутого металла, напр. в мм/год.

Среди горн. оборудования K. в наибольшей степени подвержены трубопроводы, буровые платформы, промысловое оборудование, шахтные и карьерные машины и др. Наивысшая скорость K. трубопроводов и буровых платформ наблюдается на мор. объектах в зоне т.н. переменного смачивания (на уровне ок. 0,85 м выше уровня моря). Кроме того, электрохим. K. наблюдается y элементов этих конструкций, заглублённых в грунт. K., вызываемая блуждающими токами, характеризуется скоростью до 10 мм/год. Разрушение металлич. оборудования нефт. и газовых промыслов происходит под комплексным воздействием содержащихся в сырой нефти и неочищенном природном газе агрессивных компонентов, почвогрунта, внеш. электрич. полей и атмосферы. При K. корродируют обсадные и насосно-компрессорные трубы, фонтанная и запорная арматура, промысловые трубопроводы и сепараторы, теплообменники, резервуарные парки и др. Антикоррозионная защита горн. оборудования осуществляется c помощью изоляц. покрытий, ингибиторов K., электрохим. поляризации и др.

2) Разрушение (растворение) горн. пород под влиянием хим. воздействия воды c образованием трещин, каналов, воронок, котловин, каверн, пещер и др. пустот и углублений; особенно наглядно проявляется в местах развития легкорастворимых пород (кам. соли, гипса, известняков и др.).

3) Разъедание и частичное растворение магматич. расплавом или лавой кристаллов-вкрапленников, выделившихся на первом этапе их кристаллизации, или обломков пород (ксенолитов), захваченных магмой при её внедрении.