Скорость коррозии и классификация агрессивных сред
Скорость коррозии металлов и металлических
покрытий в атмосферных условиях определяется комплексным воздействием
ряда факторов: наличием на поверхности фазовых и адсорбционных пленок
влаги, загрязненностью воздуха коррозионноагрессивными веществами,
изменением температуры воздуха и металла, образованием продуктов
коррозии и др.
Оценка и расчет скорости коррозии должны
основываться на учете продолжительности и материальном коррозионном
эффекте действия на металл наиболее агрессивных факторов.
В
зависимости от факторов, влияющих на скорость коррозии, целесообразно
следующее подразделение условий эксплуатации металлов, подвергаемых
атмосферной коррозии:
1. Закрытые помещения с внутренними источниками тепла и влаги (отапливаемые помещения);
2. Закрытые помещения без внутренних источников тепла и влаги (неотапливаемые помещения);
3. Открытая атмосфера.
По
степени воздействия на металлы коррозионные среды целесообразно
разделить на неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные и
сильноагрессивные.
Для определения степени агрессивности cреды
при атмосферной коррозии необходимо учитывать условия эксплуатации
металлических конструкций зданий и сооружений. Степень агрессивности
среды по отношению к конструкциям внутри отапливаемых и неотапливаемых
зданий, зданий без стен и постоянно аэрируемых зданий определяется
возможностью конденсации влаги, а также температурно-влажностным
режимом и концентрацией газов и пыли внутри здания. Степень
агрессивности среды по отношению к конструкциям на открытом воздухе, не
защищенным от непосредственного попадания атмосферных осадков,
определяется климатической зоной и концентрацией газов и пыли в
воздухе. С учетом влияния метеорологических факторов и агрессивности
газов разработана классификация степени агрессивности сред по отношению
к строительным металлическим конструкциям, которые представлены в
таблице 1.
Таким образом, защита металлических конструкций от
коррозии определяется агрессивностью условий их эксплуатациию. Наиболее
надежными защитными системами металлических конструкций являются
алюминиевые и цинковые покрытия.
Наиболее широкое
распространение в промышленности получили методы защиты металлических
конструкций с помощью лакокрасочных покрытий и полимерных пленок. В
металлостроительстве широко применяется низколегированная сталь, не
требующая дополнительных методов защиты. В отапливаемых помещениях
основными факторами, определяющими скорость коррозии, являются
относительная влажность и загрязненность воздуха, а для ограждающих
конструкций и искусственно охлаждаемого оборудования - также и
температурный перепад между металлом и воздухом.
Величина
коррозии К, г/м , в помещениях с относительной влажностью воздуха выше
критической, условно принятой нами равной 70%, и загрязненностью
сернистым газом или хлором рассчитывается по формуле:
К= (algC+b)xe x b , где
С - концентрация SO или Cl , мг/м ;
j
- относительная влажность воздуха вблизи конструкций с учетом D t
температурного перепада между металлом и воздухом помещения;
a, b, - постоянные (для каждого металла и вида загрязненности имеют индивидуальное значение);
b - коэффициент регрессии;
x - время эксплуатации, ч.
В
неотапливаемых помещениях основными факторами, определяющими скорость
коррозии, являются относительная влажность и загрязненность воздуха. В
зависимости от герметизации и теплоизоляции ограждающих конструкций
относительная влажность воздуха и температура в помещениях изменяются
либо идентично изменению влажности в открытой атмосфере, либо с
некоторым отставанием и сглаживанием амплитуды. Наибольшей коррозия
будеет в первом случае. При расчете нужно учитывать фактическое время
коррозии, т.е. нахождение металла при влажности выше критической.
Величина коррозии рассчитывается по формуле:
К=(algC+b)е e xb , где
- продолжительность градаций влажности воздуха (65-74, 75-84, 85-94, 95-100).
При
оценке величины коррозии металлов в различных районах продолжительность
действия на металлы основных факторов желательно определять по данным,
фиксируемым на метеостанциях. Метеостанции достаточно равномерно
расположены на поверхности земного шара. Они накопили множество данных,
которые дают возможность оценить скорость коррозии металлов в любом
пункте Земли, не проводя длительные экспериментальные исследования
коррозии металлов в естественных условиях.
По данным
относительной влажности воздуха на было рассчитано фактическое время
коррозии металлов под адсорбционными пленками влаги за один усредненный
год и продолжительности вышеуказанных градаций влажности. Установлено,
что фактическое время коррозии металлов под адсорбционными пленками
влаги колеблется от 2500 до 8500 ч в год.
В открытой атмосфере
коррозия металлов определяется в основном временем пребывания на
поверхности металла фазовых пленок влаги, которые изменяются от 750 до
3500 ч, адсорбционных пленок влаги, загрязненностью воздуха и
продуктами коррозии. Время воздействия фазовых пленок влаги
складывается из продолжительности дождя, тумана, росы, измороси,
оттепели (для конструкций с удерживающимся снежным покровом) и времени
высыхания влаги после каждого явления. В общем случае величина коррозии
металлов расчитывается по формуле:
К=[ ( - )К + К ] , где
К - скорость коррозии под адсорбционной пленкой влаги;
- продолжительность пребывания фазовых пленок влаги;
К - скорость коррозии под фазовыми пленками влаги;
- коэффициент, учитывающий влияние загрязненности воздуха и образующихся продуктов коррозии.
Учитывая
тот факт, что продолжительность пребывания фазовых пленок влаги в
основном пропорциональна фактическому времени коррозии, а К значительно
больше К , для практических расчетов можно использовать формулу:
К= К’ , где
К
- скорость коррозии под фазовой и адсорбционной пленкой влаги,
рассчитывается на основании данных натурных исследований, когда
величина коррозии относится к времени пребывания фазовых пленок влаги.