что такое питтинг коррозия
Питтинговая коррозия – коварный вид разрушения пассивных металлов и сплавов
Питтинговая коррозия, называемая также точечной, поражает только пассивные сплавы и металлы. Обычно она разрушает алюминиевые, циркониевые, хромистые, никелевые, хромоникелевые композиции, а также нержавеющие стали.
1 Как происходит питтинговое ржавление металлических изделий?
Под такой коррозией понимают локальное разрушение металлоконструкций и разнообразных металлоизделий, работающих в морских и нейтральных водах и в других средах. Она чаще всего формируется тогда, когда основной металл характеризуется пассивным состоянием. Питтинговая коррозия (смотрите фото) описывается очень быстрым течением. Поэтому она нередко становится причиной возникновения точечного сквозного разрушения нержавеющих сталей.
Схема обычной питтинг-коррозии выглядит следующим образом:
В результате всех описанных процессов появляются локальные токи. Они приводят к заполяризовыванию нержавеющих сталей (при условии малого омического сопротивления пассивной пленки), которое запускает бурный анодный процесс в зонах образования питтингов. Анионы-активаторы при этом мигрируют к точкам коррозии, а восстановительный катодный процесс окислителя протекает на металлической пассивной поверхности.
Склонность сплавов и металлов к питтинг-коррозии обуславливается такими основными факторами:
Кроме того, число питтингов повышается при увеличении температуры рабочей среды, в которой эксплуатируется металлическая конструкция.
2 Разновидности питтингов – какими они бывают?
По величине точечные поражения бывают обычными (размер питтингов – от 0,1 до 1 мм), микроскопическими (не выше 0,1 мм) и язвенными (свыше 1 мм), по форме:
Неправильные по форме и ограненные питтинги, которые вы видите на фото, часто встречаются на поверхности нержавеющих сталей, на хромовых, алюминиевых и никелевых изделиях, на низколегированных и углеродистых сталях, а также на железе. Такие точечные разрушения имеют форму сложных многогранников, призм и пирамид. Конкретный же вид их огранки зависит от пустот решетки (кристаллической), которые формируются на первых этапах зарождения коррозионных проявлений.
Полированные питтинги, как правило, характеризуются полусферической конфигурацией. Изнутри подобные разрушения описываются блестящей поверхностью. Она говорит о том, что растворение в оксидной пленке идет по схеме, примерно идентичной процессу электрополировки (то есть мы имеем дело с изотропным растворением, на течение которого структура материала не оказывает никакого влияния).
Чаще всего полированные питтинги отмечаются на изделиях из тантала, алюминия, железа, на нержавеющих сталях и конструкциях из кобальтовых, титановых, никелевых сплавов. В некоторых случаях слияние множества небольших по размерам ограненных питтингов приводит к появлению полусферических крупных разрушений точечного характера.
Питтинговая коррозия закрытого типа считается самым тяжелым типом ржавления пассивных металлов. Их практически невозможно разглядеть не вооруженным специальными увеличительными приборами глазом. Подобные разрушения углубляются в стали и сплавы и нередко приводят к образованию пробоев в них.
Открытая точечная коррозия видна при незначительном увеличении при помощи стандартного оптического оборудования либо невооруженным глазом. Она может приобрести характер сплошной, когда питтингов на поверхности углеродистых или нержавеющих сталей очень много. При таком ржавлении функцию катода выполняет пассивная пленка.
Питтинги поверхностной группы проникают не вглубь основного металла, они развиваются в ширину. Это приводит к появлению выбоин (хорошо различимых) на поверхности металлоизделий.
3 Как защитить металл от точечной коррозии?
На сегодняшний день питтинговая коррозия предотвращается тремя основными способами:
Катодная методика показывает хорошие результаты в строго определенных условиях. Ее сложно и зачастую нерентабельно реализовывать в металлоконструкциях сложного типа. Это связно с тем, что невозможно обеспечить требуемый показатель электродного потенциала на всей поверхности таких конструкций.
Электрохимическая защита хорошо подходит для защиты «нержавейки». При смещении в отрицательную сторону ее потенциала точечная коррозия не получает ни малейшего шанса на развитие. Практика продемонстрировала – эффективность анодной и катодной поляризации изделий из нержавеющих сталей очень высока. Поэтому данную методику антикоррозионной защиты используют чаще всего.
Годится катодная технология и для предотвращения образования питтингов на алюминиевых поверхностях. В данном случае необходимо поддерживать потенциал электрода в системе «среда-алюминий» меньше потенциала точечного ржавления. При этом следует контролировать процесс выделения водорода, так как он способен существенно увеличивать значение рН (явление «перезащиты» металла), повышая тем самым риск появления питтингов.
Нередко алюминиевые конструкции защищаются посредством жертвенных анодных элементов. Для изделий с нанесенным на них слоем краски, которые работают под землей, «жертвой» выступают цинковые аноды, для неокрашенных конструкций и металлов, эксплуатируемых под землей, в соленой либо пресной воде – магниевые. А вот конструкции, работающие в жесткой морской воде, как правило, предохраняют от ржавления посредством цинк-алюминиевых жертвенных элементов.
Питтинговая коррозия
Питтинговая коррозия – это процесс повреждения металла, при котором на поверхности образуются питтинги. Повреждения могут появляться на разных типах сплавов, в том числе, на железных, медных, алюминиевых.
Даже содержание хрома не дает обеспечить достаточного уровня защиты – нержавейка может постепенно разрушаться.
Распространена проблема там, где есть контакт с агрессивными средами. К ним относится и соленая вода – потому в прибрежных районах так быстро портится незащищенный металл.
Чтобы реакция началась, нужно чтобы на поверхности материала появилось много ионов, выступающих в качестве активаторов. В такой ситуации происходит стремительное вытеснение кислорода.
В ряде случаев, даже когда на металл нанесены специальные защитные средства для появления пленки, есть риск возникновения питтингов.
Причины возникновения коррозии
Есть несколько факторов, которые влияют на распространение питтинговой коррозии. Чем сильнее они воздействуют на поверхность металла, тем больше вероятность возникновения обширных повреждений.
Среди распространенных причин появления есть такие, как:
Этапы развития питтинговой коррозии
В отличие от многих других типов коррозии, питтинговая может распространяться быстро. В короткие сроки, ржавчина начинает разъедать внешний слой металла.
Пятно начинает быстро расползаться и остановить его оказывается сложно.
Опасность появляется даже в том случае, если на поверхности металла возникает повреждение.
Оно начинает быстро распространяться – металл начинает терять прочность и становится опасным в использовании.
Важно еще на раннем этапе понять, что процесс запущен и стремительно распространяется по материалу.
Можно выделить следующие этапы развития проблемы:
В ряде случаев при питтинговой коррозии может возникать явление произвольной пассивации металла.
В таком случае ржавчина будет распространяться намного медленнее. Но это не слишком распространенное явление.
Виды питтинговой коррозии
Среди параметров классификации питтинговой коррозии металла – тип питтинга, который появляется на поверхности металла:
Необходимо обратить внимание на то, какой тип коррозии появился на металле, какая площадь была затронута. В такой случае можно будет понять, как решить проблему возникновения повреждений.
Как защитить металл
Мы рассмотрели вопрос о том, из-за чего возникает питтинговая коррозия. При понимании особенности такого процесса, можно будет определить, как с ней бороться и обеспечить процесс защиты.
Чтобы бороться с такой проблемой, можно будет использовать процесс пассивации.
Он основан на применении специального раствора, в состав которого входят две кислоты – лимонная и азотная. Также для сильного усиления процесса, можно использовать добавки.
Цель, которая ставится при применении пассивации, процесс коррозии может стать медленнее или же прекратиться.
Есть 3 метода, позволяющие защититься от причин возникновения питтинговой коррозии.
Наша компания всегда готова создать защиту от повреждений любых видов металлоконструкций и стальных изделий.
Обеспечим защиту от питтинговой коррозии
Наша компания занимается профессиональным горячим цинкованием разных типов металлоконструкций. Мы предлагаем свои услуги с 2007 года. Есть сразу несколько причин обратиться к нам.
К ним относятся такие, как:
На предприятии используется современное оборудование от KVK KOERNER и EKOMOR. Работаем с разными категориями клиентов, готовы выполнить даже срочные заказы с минимальными затратами времени.
Чтобы рассчитать стоимость и оформить заказ, звоните по телефону или оставьте заявку на сайте.
Основные причины образования питтинговой коррозии
Многие считают, что любой металл можно защитить с помощью специального оксидного покрытия, которое будет препятствовать возникновению коррозии. Однако существует особый тип коррозии под названием питтинг, который затрагивает металлы с защитным покрытием. В большинстве случаев питтинговая коррозия затрагивает лишь верхний оксидный слой металла, а вглубь проникает достаточно медленно.
Но как именно возникает питтинг-ржавчина? Правда ли то, что существует коррозия нержавеющих сталей? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы.
Что такое питтинговая коррозия?
Питтинговая коррозия — такая разновидность, при которой на поверхности металла образуются так называемые питтинги.
Подобная коррозия затрагивает железные сплавы, медные, алюминиевые, на основе хрома и так далее. Питтинговая коррозия возможна даже на нержавеющей стали.
Питтинг обычно затрагивает различные металлоконструкции, которые контактируют с соленой водой (обычно это различные прибрежные участки). Связано это с тем, что для запуска реакции питтинга нужен избыток так называемых ионов-активаторов, которые будут вытеснять кислород из оксидной защитной пленки — а подобные вещества в обильных количествах содержатся именно в воде.
Обратите внимание, что сперва питтинг обычно затрагивает внешние слои оксидной пленки металла, однако по мере распространения ржавчины он может захватывать весь металл целиком. Питтинговая коррозия нержавеющих сталей возникает обычно в случае комбинации сразу нескольких факторов.
Причины
Основные причины появления питтинг-коррозии:
Механическая деформация
Это может быть вмятина, царапина, растрескивание в области удара и прочее. Этот фактор является ключевым, поскольку на многих металлических сплавах на поверхности есть достаточно тонкий защитный слой, который предотвращает коррозию. Соответственно при повреждении этого слоя металл становится беззащитным перед ржавчиной.
Неоднородность структуры
Этот фактор тоже является очень важным, поскольку неоднородности часто создают небольшие очаги, где со временем заводится ржавчина. Неопытному инженеру может показаться, что этот фактор опасен только для низкокачественного металла и стали, однако это не совсем так.
Действительно, низкокачественные сплавы имеют неоднородную структуру и ржавеют значительно чаще, однако неоднородная структура может появиться также у обработанных деталей, на которые забыли нанести защитное покрытие. Простой пример: при сверлении отверстия была нарушена целостность внешней антикоррозийной пленки — это привело к появлению ржавчины.
Высокая шероховатость поверхности
Если поверхность какого-либо объект является очень шероховатой, то в таком случае на ней вряд ли сможет удержаться антикоррозийное покрытие. Поэтому появление на такой поверхности ржавчины — лишь дело времени.
Также обратите внимание, что здесь действует одно простое правило — чем более шероховатая поверхность будет у металла, тем скорее она начнет покрываться питтинг-коррозией. Однородный гладкий металл обладает большой устойчивостью к коррозии.
Агрессивные среды
Контакт с агрессивными средами (кислоты, вода с большим содержанием солей, щелочи и так далее). Агрессивные среды также могут повреждать внешний антикоррозийный слой, что со временем приведет к образованию питтинга.
Обратите внимание, что разные вещества влияют на металл по-разному — если морская вода при краткосрочном контакте не наносит каких-либо повреждений, то при контакте с сильными кислотами повреждение стали может возникнуть моментально. Поэтому нужно соблюдать правила хранения и обработки металлов.
Этапы образования питтинговой коррозии
Главной опасностью питтинг-коррозии является быстрое распространение. Дело все в том, что по мере образования ржавчины разрушается внешний защитный слой, поэтому питтинг-коррозию не удается локализовать на каком-либо участке.
Даже самый маленький питтинг-фрагмент растет и увеличивается в размерах, а при отсутствии своевременной обработки коррозия очень быстро захватывает весь металл целиком, что делает его бесполезным и даже опасным (скажем, когда речь идет о навесной металлической конструкции).
Обратите внимание, что иногда может происходить самопроизвольная пассивация металла, что приводит к замедлению образования ржавчины. На практике подобный сценарий встречается достаточно редко, хотя подобные случаи и встречаются. Обратите внимание, что в случае перехода питтинга на диффузный этап пассивация невозможна по физическим причинам.
Классификация питтинговой коррозии
Защита металлических объектов
Главным способом защиты нержавеющей стали и металла от питтинг-коррозии является пассивация. Для обработки обычно используется специальный раствор на основании азотной и лимонной кислот. При необходимости кислотный раствор для пассивации может усиливаться различными вспомогательными добавками. Некоторые инженеры добавляют в раствор ферроцианид калия в концентрации 2-3%.
Цель пассивации — это замедление коррозии вплоть до полного прекращения образования новой ржавчины. Пассивирующий кислотный раствор в данном случае выполняет роль новой защитной пленки, которая образуется на поверхности во время пассивации.
Заключение
Питтингом называют особую форму ржавчины, которая захватывает защитный оксидный слой металла. В большинстве случаев ржавчина распространяется в виде небольших точек и длинных полос. На позднем этапе могут образовываться большие пятна неровной формы и длинные полосы-язвы.
Главные причины образования питтинга — механические дефекты, химические повреждения, наличие неровностей и так далее. В зависимости от характера ржавчины различают несколько видов питтинга — открытый, закрытый, поверхностный и так далее. Основным методом защиты металла от питтинга является пассивация, а также своевременная обработка локальных дефектов.
Описание того, что такое питтинг
Под такой коррозией понимают локальное разрушение металлоконструкций и разнообразных металлоизделий, работающих в морских и нейтральных водах и в других средах.
Она чаще всего формируется тогда, когда основной металл характеризуется пассивным состоянием. Питтинговая коррозия описывается очень быстрым течением.
Питтинговая коррозия – коварный вид разрушения пассивных металлов и сплавов
Поэтому она нередко становится причиной возникновения точечного сквозного разрушения нержавеющих сталей.
Схема обычной питтинг-коррозии выглядит следующим образом:
В результате всех описанных процессов появляются локальные токи.
Они приводят к заполяризовыванию нержавеющих сталей (при условии малого омического сопротивления пассивной пленки), которое запускает бурный анодный процесс в зонах образования питтингов.
Анионы-активаторы при этом мигрируют к точкам коррозии, а восстановительный катодный процесс окислителя протекает на металлической пассивной поверхности.
Склонность сплавов и металлов к питтинг-коррозии обуславливается такими основными факторами:
Кроме того, число питтингов повышается при увеличении температуры рабочей среды, в которой эксплуатируется металлическая конструкция.
По величине точечные поражения бывают обычными (размер питтингов – от 0,1 до 1 мм), микроскопическими (не выше 0,1 мм) и язвенными (свыше 1 мм), по форме:
Неправильные по форме и ограненные питтинги, которые вы видите на фото, часто встречаются на поверхности нержавеющих сталей, на хромовых, алюминиевых и никелевых изделиях, на низколегированных и углеродистых сталях, а также на железе.
Такие точечные разрушения имеют форму сложных многогранников, призм и пирамид. Конкретный же вид их огранки зависит от пустот решетки (кристаллической), которые формируются на первых этапах зарождения коррозионных проявлений.
Полированные питтинги, как правило, характеризуются полусферической конфигурацией. Изнутри подобные разрушения описываются блестящей поверхностью. Она говорит о том, что растворение в оксидной пленке идет по схеме, примерно идентичной процессу электрополировки (то есть мы имеем дело с изотропным растворением, на течение которого структура материала не оказывает никакого влияния).
Чаще всего полированные питтинги отмечаются на изделиях из тантала, алюминия, железа, на нержавеющих сталях и конструкциях из кобальтовых, титановых, никелевых сплавов. В некоторых случаях слияние множества небольших по размерам ограненных питтингов приводит к появлению полусферических крупных разрушений точечного характера.
Питтинговая коррозия закрытого типа считается самым тяжелым типом ржавления пассивных металлов. Их практически невозможно разглядеть не вооруженным специальными увеличительными приборами глазом. Подобные разрушения углубляются в стали и сплавы и нередко приводят к образованию пробоев в них.
Открытая точечная коррозия видна при незначительном увеличении при помощи стандартного оптического оборудования либо невооруженным глазом. Она может приобрести характер сплошной, когда питтингов на поверхности углеродистых или нержавеющих сталей очень много. При таком ржавлении функцию катода выполняет пассивная пленка.
Питтинги поверхностной группы проникают не вглубь основного металла, они развиваются в ширину. Это приводит к появлению выбоин (хорошо различимых) на поверхности металлоизделий.
На сегодняшний день питтинговая коррозия предотвращается тремя основными способами:
Катодная методика показывает хорошие результаты в строго определенных условиях. Ее сложно и зачастую нерентабельно реализовывать в металлоконструкциях сложного типа. Это связно с тем, что невозможно обеспечить требуемый показатель электродного потенциала на всей поверхности таких конструкций.
Электрохимическая защита хорошо подходит для защиты «нержавейки». При смещении в отрицательную сторону ее потенциала точечная коррозия не получает ни малейшего шанса на развитие.
Практика продемонстрировала – эффективность анодной и катодной поляризации изделий из нержавеющих сталей очень высока. Поэтому данную методику антикоррозионной защиты используют чаще всего.
Годится катодная технология и для предотвращения образования питтингов на алюминиевых поверхностях.
В данном случае необходимо поддерживать потенциал электрода в системе «среда-алюминий» меньше потенциала точечного ржавления.
При этом следует контролировать процесс выделения водорода, так как он способен существенно увеличивать значение рН (явление «перезащиты» металла), повышая тем самым риск появления питтингов.
Нередко алюминиевые конструкции защищаются посредством жертвенных анодных элементов.
Для изделий с нанесенным на них слоем краски, которые работают под землей, «жертвой» выступают цинковые аноды, для неокрашенных конструкций и металлов, эксплуатируемых под землей, в соленой либо пресной воде – магниевые.
А вот конструкции, работающие в жесткой морской воде, как правило, предохраняют от ржавления посредством цинк-алюминиевых жертвенных элементов.
Что такое питтинговая коррозия нержавеющих сталей — виды и способы защиты
ГОСТ № 5272 от 1968 года дает определения различным видам разрушения металлов (сплавов) и классифицирует их по типам и видам. Питтинговая коррозия – название не совсем верное, если ориентироваться не на распространенную в обиходе терминологию, а на стандарт.
Ее правильное название – точечная. В нормативном документе дается пояснение, что питтинг – это разновидность местной (локальной) коррозии.
Нержавеющая сталь – общее определение сплавов, которые подразделяются на 3 группы. Они отличаются спецификой применения и превалированием тех характеристик, которые являются наиболее важными в каждом конкретном случае. Далее речь пойдет в основном о наиболее распространенной модификации продукции – стали коррозийностойкой.
Внешнее проявление питтинговой коррозии
Выражается в точечных поражениях сплавов (в том числе, нержавеющих сталей) и металлов. Питтинговая коррозия начинается с поверхности образца и постепенно распространяется вглубь структуры, вызывая появление в материале полостей (язв). Чаще всего проявляется в местах различных дефектов нержавеющей стали.
Причины, инициирующие питтинг:
Особенности питтинговой коррозии:
Классификация питтинга
По размерам (в мм):
Причины нарушения качества гальванических покрытий
Брак при нанесении гальванических покрытий, который вызывает затруднения в производстве, можно предотвратить, если внимательно относиться к ряду вопросов: выбор оборудования для подготовки и нанесения гальванических покрытий, надлежащий уход за оборудованием, периодический анализ электролитов, входной контроль деталей, подлежащих покрытию.
Наиболее серьезными видами брака являются:
Недостаточная адгезия гальванического покрытия
При нарушении адгезии гальванических покрытий к основному металлу, деталь, как правило, приходится перепокрывать или изготавливать заново (при многослойном покрытии), что требует значительных материальных затрат. Поэтому бракованное изделие необходимо тщательно проанализировать и выяснить вид отслоения: от основного металла или от металла подслоя.
Если недостаточное сцепление наблюдается между основным металлом и покрытием, то логичнее всего искать причину брака в процессе подготовки поверхности (см. «Как подготовить поверхность детали под покрытие»), предварительно убедившись в марке основного металла на соответствие КД.
Качество операции обезжиривания следует проверить на опытной партии деталей, которые очистить вручную, добившись полной смачиваемости поверхности, после чего провести последующие операции – травления и активации, предварительно проверив чистоту этих растворов на наличие загрязнений (возможно заменить).
Если адгезия покрытия на опытной партии недостаточная, провести анализ основного электролита на наличие примесей. Очистку электролита от примесей производить в соответствии с имеющимся техпроцессом.
Отслаивание основного покрытия от подслоя (например, никеля от меди) возможно в следующих случаях:
Питтинг на поверхности гальванического покрытия
Питтинг можно охарактеризовать как небольшие углубления в покрытии, которые вызваны экранирующим действием пузырьков водорода, выделяющихся на катоде в электролитах цинкования и никелирования, где выход по току менее 100%. Этот дефект требует повторного нанесения покрытия или окончательной забраковки детали.
Образованию питтинга на гальваническом покрытии, в первую очередь, способствует наличие в электролите посторонних примесей. Для электролита никелирования – это железо и органические вещества.
Питтинг также может возникать при завышенной плотности тока, недостаточном перемешивании, заниженной температуре и рН.
Устранить питтинг на покрытии можно проработкой электролита, введением смачивателя, дополнительного перемешивания, снижением плотности тока, повышением рабочей температуры и рН.
Шероховатость гальванического покрытия
Шероховатость гальванических покрытий является обычным видом брака, который встречается при большинстве операций по нанесению гальванических покрытий.
Причины шероховатости можно разделить на две категории: те, которые возникают на подготовительных операциях и те, которые образуются при нанесении гальванического покрытия.
В ходе подготовки деталей к покрытию причиной шероховатости может быть:
Шероховатость, возникающая при нанесении гальванического покрытия, образуется, чаще всего, из-за наличия в электролите твердых частиц, которые устраняются путем фильтрации электролита. Твердые частицы могут являться продуктами растворения анодов и образования шлама.
В кислых электролитах этот недостаток можно устранить, применяя чехлы для анодов, в щелочных электролитах чехлы на анодах могут вызывать трудности, связанные с поляризацией.
Причиной шероховатости покрытия в щелочных электролитах может быть наличие в их составе примесей железа, кальция, алюминия.
Любые твердые частицы, попадающие в электролит, могут вызывать не только шероховатость, но и химическое загрязнение, вызывающее отслоение покрытия.
Шероховатость гальванического покрытия часто бывает при нарушении технологических режимов процесса (рН, превышении плотности тока, недостаточной электропроводности электролита). В этом случае требуется коррекция электролита по результатам анализа.
Неоднородность внешнего вида гальванического покрытия
Неоднородность внешнего вида гальванического покрытия чаще появляется на деталях с блестящим покрытием и может быть выражена в наличии матовых пятнистых участков неправильной формы.
Причины неоднородности могут быть различные:
Белые участки на хромовом покрытии вызваны влиянием промежуточного электрода, в то время как обычная белизна – это результат прерванного электрического контакта в процессе нанесения покрытия.
Пятнистость матовых покрытий, представляющих собой небольшие темные пятна произвольных размеров, хаотически распределенные на поверхности изделия, возникает из-за повышенной пористости покрытия.
Захваченный в поры электролит при сушке отдает влагу, а оставшиеся соли вступают в реакцию с участками поверхности гальванического покрытия, вызывая пятна.
Средство борьбы с таким браком – устранение пористости гальванического покрытия. Если это неосуществимо, то необходимо провести дополнительную промывку попеременно в горячей и холодной воде или с использованием ультразвукового перемешивания.
Следовательно, причины возникновения всех видов брака гальванического покрытия, прежде всего, в нарушении технологических режимов процесса. Будьте бдительны, ужесточайте контроль на всех операциях, и у вас всегда будет гальваническое покрытие отличного качества.