Биметаллическая - гальваническая - контактная коррозия может возникнуть когда два разнородных металла находятся в «электрическом» контакте и соединены электропроводящей жидкостью. Образовавшаяся «ячейка» может привести к коррозии одного из парных металлов. В зависимости от обстоятельств, это может быть проблемой, когда нержавеющая сталь контактирует с другими металлами.
Контактная коррозия - тип коррозионного разрушения, который наблюдается при контакте двух разнородных металлов, то есть металлов, обладающих различными электрохимическими свойствами.
При неправильной компоновке металлов и сплавов этот тип (вид) коррозионного разрушения выводит из строя множество сложных конструкций из нержавеющей стали. Контактная коррозия также может наблюдаться при контакте изделий из одного и того же нержавеющего металла, но соединенных с помощью сварки. Сварной шов будет отличаться электрохимическими свойствами от основного металла. Различная механическая обработка нержавеющей стали (металла) также может вызвать контактную коррозию даже у одного и того же металла.
При контакте двух разнородных металлов на их поверхности реализуется компромиссный потенциал, отличающийся по своему значению от потенциалов каждого металла отдельно. Компромиссный потенциал определяется пересечением суммарных поляризационных кривых: анодной и катодной.
При контактной коррозии анодом будет металл, имеющий электроотрицательный потенциал, катод при этом имеет более электроположительный. Скорость растворения катода может быть выше, ниже или равна его скорости растворения в том же электролите.
Скорость растворения анода много зависит от разности потенциалов между катодом и анодом. Процессы вторичного осаждения продуктов растворения анода, ионизации кислорода играют при этом не последнюю роль и могут оказать существенное влияние на течение и скорость процесса.
Величина компромиссного потенциала зависит не только от природы контактирующих металлов, но и от характеристик окружающей среды: температура, аэрация, состав окружающей среды, влажность и т.д.
При протекании коррозионных процессов в почве часто возникают пары дифференциальной аэрации. Это связано с неравномерным подводом кислорода - окислительного элемента среды к поверхности металлоконструкции. Катодная реакция протекает с трудом. При этом на участках конструкции с разной аэрацией наблюдается разный потенциал свободной коррозии. Это чаще всего обусловлено пролеганием подземной металлоконструкции в грунтах с разными характеристиками.
Какие причины появления биметаллической - гальванической - контактной коррозии ?
Для того чтобы началась коррозия такого типа, необходимы три элемента:
- Два металла с разным потенциалом коррозии.
- Прямой электрический контакт металл-металл.
- Проводящий раствор электролита (например, вода) должен регулярно соединять два металла. Раствор электролита создает «проводящий путь». Это может произойти при регулярном погружении в воду, конденсации, дожде, тумане или других источниках влаги, которые увлажняют и соединяют два металла.
Чем дальше друг от друга металлы с точки зрения относительных потенциалов, тем больше движущая сила в "ячейке". Так, например, нержавеющая сталь при контакте с медью представляет меньшую опасность возникновения ржавчины, чем при контакте с алюминием или оцинкованной сталью.
Чтобы завершить "ячейку", проводящая жидкость должна соединить контактные металлы. Чем больше электропроводной является жидкость, тем выше опасность коррозии. Морская вода или влажный воздух, насыщенный солью, представляют больший риск, чем контакт с дождевой водой в условиях города.
Если металлы постоянно сухие, биметаллическая (гальваническая, контактная) коррозия не может возникнуть.
Коррозия при контакте оцинкованной и нержавеющей стали
Оцинкованная сталь, контактирующая с нержавеющей сталью, обычно не считается серьезным риском коррозии, за исключением, возможно, тяжелых условий (морского типа) и при условии если цинковый слой цельный на всей поверхности. В таких ситуациях такие меры предосторожности, как изоляционные барьеры, обычно считаются достаточными, чтобы избежать биметаллической коррозии в большинстве практических ситуаций.
Но все равно риск есть. У оцинкованной и нержавеющей стали разные сроки долговечности. Рано или поздно оцинкованная сталь все равно начнет ржаветь и риск опрокидывания ржавчины на нержавеющую сталь все равно останется. Кроме того, идеально сухой среды в нормальных условиях почти не бывает. В воздухе всегда есть какой-то процент влаги. Поэтому лучше перестраховаться и по возможности производить конструкции только из нержавеющей стали. К примеру часто к стойкам перил производители приваривают оцинкованные фланцы из обычного металла. Впоследствии такое сочетание приводит к образованию ржавчины "с подтеком ее снаружи".
Коррозия при контакте алюминия и нержавеющей стали
Алюминий и нержавеющая сталь вместе также являются риском биметаллической коррозии. При такой комбинации важно влияние относительной площади поверхности на коррозию.
Большая площадь "катода" по отношению к "аноду" ускорит анодную коррозию. Хотя алюминий является анодным по отношению к нержавеющей стали, большие относительные площади поверхности алюминия по отношению к нержавеющей стали могут быть приемлемы в зависимости от местных условий.
Крепления из нержавеющей стали в алюминиевых пластинах или листах обычно считаются безопасными, тогда как алюминиевые заклепки или болты, скрепляющие детали из нержавеющей стали, являются неразумной комбинацией, поскольку существует практический риск коррозии.
Примером безопасного совместного использования нержавеющей стали и алюминия является использование крепежа и прижимных болтов из нержавеющей стали для крепления алюминиевых изгородей проезжей части или моста. Даже при отсутствии изоляции между металлами риск коррозии должен быть невелик.
Напротив, в морской среде наблюдалась серьезная локальная точечная коррозия алюминиевых ступеней, когда для фиксации лестницы на месте использовались неизолированные болты из нержавеющей стали. Однако на той же лестнице болты со звукоизоляционными шайбами не имели никаких пятен на окружающем алюминии. Это иллюстрирует положительный эффект разрушения коррозионного очага путем изоляции двух "разнородных" металлов в крайних случаях.
Изменение цвета нержавеющей стали продуктами коррозии
Проблемой может быть появление пятен на нержавеющих сталях от продуктов коррозии связанного металла. Свинец и медь достаточно близки по рейтингу к нержавеющей стали, поэтому риск биметаллической коррозии должен быть невелик. Однако любой продукт коррозии, если его смыть на нержавеющую сталь, может привести к проблемам, не связанным с биметаллическим эффектом, поэтому их невозможно предугадать.
Итак, гальваническая коррозия нержавеющей стали - это коррозионное повреждение, возникающее, когда два разнородных металла образуют электропроводное соединение и сталкиваются с общим коррозионным электролитом. Менее благородный из двух металлов растворится (анодная реакция растворения металла), а более благородный металл не будет подвержен коррозии (он выступает только как катод для восстановления кислорода).
При гальванической коррозии скорость коррозии менее благородного металла будет выше, чем у такого же металла в свободной коррозионной среде при отсутствии контакта с другим металлом.
Используя термодинамические данные и учитывая общий опыт, полученный в аналогичных ситуациях, можно прогнозировать, какие сочетания материалов с нержавеющей сталью будут подвержены гальванической коррозии.
В монтажных и строительных работах, к сожалению, часто допускаются всяческие ошибки и промахи. Последствия некоторых из них могут выявляться с течением небольшого количества времени. Что касается темы нержавеющего крепежа и такелажа, то самой распространенной ошибкой в его применении несомненно является попытка «совместить несовместимое», а именно смонтировать в один узел, нержавеющий и элементы из обычной стали.
И в таких ситуациях мы можем наглядно наблюдать скорую и беспощадную контактную коррозию. Данный вид коррозии развивается при контакте металлов, обладающих разными электрохимическими свойствами. Если выражаться научным языком, то при контактной коррозии на поверхности обеих составляющих системы реализуется компромиссный потенциал, определяемый сечением суммарных анодной и катодной поляризационных кривых. Скорости растворения обеих составляющих системы при этом потенциале будут отличаться от индивидуальных скоростей растворения каждой из составляющих того же раствора. Если же проще говорить, то место соединения нержавеющего и углеродного сплавов сразу начнет распространять от себя ржавчину по обоим изделиям, и скорость этой коррозии будет существенно превышать обычные показатели ржавения каждого из металлов.
Способы защиты от контактной - биметаллической - гальванической коррозии
Появление контактной - биметаллической - гальванической коррозии можно предотвратить применением изоляции между двумя металлами, с помощью лакокрасочных или металлических покрытий, а также применением нейтральных к такой коррозии промежуточных деталей.
Коррозионно-стойкие нержавеющие стали и сплавы при эксплуатации в средних и жестких условиях хорошо сочетаются с такими же сталями, с титаном и их сплавами, с хромистыми коррозионно-стойкими сталями, с никелем и его покрытиями, с медью и ее сплавами, с хромом и его покрытием, с серебром и его покрытием по меди, с золотом, платиной, палладием и родием (металл и покрытие).
Лучшая защита - это делать, по возможности, всю конструкцию только из нержавеющей стали и одной марки.
Как удалить биметаллическую - гальваническую - контактную коррозию / ржавчину и уберечь нержавеющий металл от разрушения ?
Когда коррозия возникает на изделиях из нержавеющего сплава, это нехороший признак. Ведь ржавчина не только имеет безобразный внешний вид, но и разрушает сам нержавеющий металл. Поэтому нужно принять своевременные меры, чтобы избежать этой ошибки и ее последствий.
Биметаллическая - гальваническая - контактная коррозия на начальном этапе своего развития не так страшна как другие типы коррозии нержавеющей стали. И пока она достаточно глубоко не проникла в металл - ее можно с легкостью удалить с помощью обычных традиционных методов и способов обработки и очистки нержавеющей стали:
- Химический способ: травильная паста, кислоты, специальные гели, жидкости, гелеобразные средства или аэрозоли для удаления ржавчины на поверхности нержавейки.
- Механическая очистка: шлифовка, полировка, стеклоструйная очистка, водоструйное удаление и т.д.
- Электрохимическая очистка: Поверхностная ржавчина достаточно легко удаляется с помощью электрического тока и электролитических жидкостей. Электрохимическая полировка: делают в ваннах, заполненных электролитом.
Самым эффективным способом очищения будет использование нескольких методов. Так механическая полировка покажет наилучший результат, если ее применить после химической или электрохимической очистки.
Биметаллическая - гальваническая - контактная коррозия, даже после удаления ржавчины с поверхности нержавеющего металла, может проявить себя снова и снова если полностью не были устранены причины ее проявления. Если поверхность была некачественно очищена от ржавчины (остались остатки ржавчины на поверхности), то при благоприятных коррозионных условиях (например, попадание влаги) ржавчина может проявиться снова. Поэтому очищение следует провести очень тщательно с соблюдением всех установленных норм и правил того или иного средства для удаления. А причину появления такого типа ржавчины нужно устранить полностью.