Коррозия стали и методы её предотвращения

Сталь, находясь на открытом воздухе или в воде, а также находясь под воздействием влажной или химически агрессивной среды и повышенной температуры, подвергается коррозии (ржавеет). Потери от коррозии существенны. До 10 % возводимого металла уничтожается коррозией.

Коррозия металла ? это разрушение его поверхностного слоя вследствие электрохимического или химического воздействия окружающей среды [3].

Коррозия металла ? это разрушение его поверхности вследствие химического, электрохимического и биологического воздействия окружающей среды

Для строительных конструкций характерен электохимический  процесс коррозии. Более точно электохимические и химические процессы, происходящие при коррозии, описаны в работе [6].

Коррозия уменьшает рабочее сечение элементов конструкций, при этом в них повышаются напряжения и снижается несущая способность. Коррозия приводит к снижению прочности прокатной стали, т.к. корродируют более прочные (внешние) слои проката (рис. 4.7).

По условиям протекания различают следующие виды коррозии: почвенная, газовая, электрокоррозия, контактная, щелевая, под напряжением, межкристаллитная, биокоррозия.

Строительные стальные конструкции подвержены в основном атмосферной коррозии, которая происходит на поверхности стали и определяется электрохимическими и химическими процессами в стали во влажной и, следовательно, агрессивной среде.

Коррозия может иметь общий характер и равномерно распространяться по всей поверхности металла (рис. 4.8, а), или местный характер и сосредотачиваться на отдельных участках конструкции (рис. 4.8, б, в, г).

Местная коррозия может быть:

• точечная (язвенная, кавернами) (рис. 4.8, б);
• питтинговая (рис. 4.8, в). При питтинговой коррозии разрушение может быть глубоким и даже перейти в сквозное.
• подповерхностная, когда очаг коррозии развивается на поверхности металла, но в дальнейшем распространяется под поверхностью металла (рис. 4.8, г).
• избирательная, воздействующая на отдельные структурные составляющие или отдельные компоненты стали.

Виды коррозии стали:

• равномерная;
• язвенная;
• питтинговая;
• подповерхностная.
• межкристаллитная вызывающая разрушение по стыкам зерен и межкристаллическим прослойкам. В строительных сталях практически не возникает;
• внутрикристаллитная при которой разрушение распространяется вглубь металла по телу зерен. В строительных конструкциях встречается редко.

Общая сплошная коррозия приводит к ослаблению сечения элемента конструкции (рис. 4.8, а) и повышению уровня напряжений. Местная коррозия помимо ослабления сечения вызывает концентрацию напряжений, что повышает вероятность хрупкого разрушения стали. Поэтому местные коррозионные повреждения представляют особую опасность для конструкций, эксплуатируемых при пониженных температурах.

Скорость коррозии ? это уменьшение толщины элементов конструкций (мм) в течение одного года.

Скорость коррозии зависит:

• от температурно-влажностного состояния эксплуатационной среды;
• от степени агрессивности эксплуатационной среды (наличия в атмосфере сернистых или хлористых  соединений– SO2, SO3, NO2);
• от наличия пылевых отложений. Они адсорбируют влагу или, растворяясь в воде, образуют электролит ? NaCl; KCl.
• от состояния поверхности металла (в трещинах и шероховатостях возможно скопление пыли);
• от химического состава стали. Стали, в состав которых входит большое число вредных примесей имеют пониженную коррозионную стойкость, Низколегированные стали, единственной легирующей добавкой является марганец, также имеют пониженную коррозионную стойкость, их не следует применять в агрессивных средах.

Стали с повышенным содержанием меди, хрома, никеля имеют наоборот повышенную коррозионную стойкость.

Показатель скорости коррозии – мм/год. Скорость коррозии для малоуглеродистой стали в обычных условиях – 0,05-0,1 мм/год. Скорость коррозии низколегированных сталей меньше.

Показатель интенсивности коррозии – мг/м².

Обеспечение долговечности стальных конструкций возможно только при надежной защите их от разрушающего воздействия агрессивных сред [6].

Способы защиты конструкций от коррозии можно разделить на три группы:

1. защита самого металла;
2. конструктивные мероприятия;
3. снижение степени агрессивности среды.

Защита самого металла К мероприятиям защиты от коррозии самого металла [6] относятся:

• нанесение защитных лакокрасочных покрытий;
• горячее цинкование (в ваннах при t = 430°- 465°С);
• горячее цинкование + лакокрасочные покрытия;
• гальванические покрытия (только для ограждающих конструкций, переплетов и метизов);
• металлизация распылением;
• пластмассовые, полимерные покрытия;
• введение в состав стали легирующих добавок, улучшающих коррозионную стойкость.

Для строительных конструкций в настоящее время наиболее распространенными, доступными и достаточно эффективными являются лакокрасочные защитные покрытия, а в ряде случаев горячее цинкование.

Наиболее распространенными, доступными и эффективными способами защиты от коррозии являются лакокрасочные защитные покрытия, а в ряде случаев горячее цинкование.

Конструктивные мероприятия  К конструктивным мероприятиям по защите от коррозии, проводимым на стадии проектирования относится:

• создание сечений элементов конструкций, в которых исключается или уменьшается возможность скопления пыли или застоя газов и жидкостей на поверхности элемента. Скопление пыли, застой жидкостей может привести к образованию очагов коррозии. Самой высокой стойкостью против коррозии обладают элементы трубчатого сечения. Двутавры, поставленные вертикально, корродируют на 30%, а двутавры, поставленные горизонтально на 80% более интенсивно, чем трубы.
• элементы конструкций должны проектироваться с учетом доступности осмотра и возможности в дальнейшем возобновления антикоррозионной защиты их поверхностей.
• при выборе стали для строительных конструкций необходимо учитывать степень агрессивности среды.
• Снижение степени агрессивности среды  Для снижения степени агрессивности среды на металлические конструкции следует
• при проектировании следует предусмотреть решения генерального плана, объемно-планировочные и конструктивные решения в зависимости от вида вредного воздействия;
• выбирать технологическое оборудование с максимально возможной герметизацией;
• предусматривать уплотнение стыков и соединений в технологическом оборудовании и трубопроводах;
• применять приточно-вытяжную вентиляцию и отсосы [8] в местах наибольшего выделения агрессивных газов, которые обеспечивают их удаление из зоны конструкций;
• уменьшение концентрации агрессивных газов.