Біметалева - Гальванічна - Контактна корозія нержавіючої сталі

Біметалева - Гальванічна - Контактна корозія може виникнути коли два різнорідні метали знаходяться в «електричному» контакті і з'єднані електропровідною рідиною. Утворена «комірка» може призвести до корозії одного з парних металів. Залежно від обставин це може бути проблемою, коли нержавіюча сталь контактує з іншими металами.

Контактна корозія - тип корозійної руйнації, який спостерігається під час контакту двох різнорідних металів, тобто металів які мають різні електрохімічні властивості.

При неправильному компонуванні металів і сплавів цей тип (вид) корозійного руйнування виводить з ладу безліч складних конструкцій з нержавіючої сталі. Контактна корозія також може спостерігатися при контакті виробів з одного й того ж нержавіючого металу, але з'єднаних з допомогою зварювання. Зварний шов відрізнятиметься електрохімічними властивостями від основного металу. Різна механічна обробка нержавіючої сталі (металу) також може викликати контактну корозію навіть у одного й того ж металу.

При контакті двох різнорідних металів на їхній поверхні реалізується компромісний потенціал, який за своїм значенням відрізняється від потенціалів кожного металу окремо. Компромісний потенціал визначається перетином сумарних поляризаційних кривих: анодної та катодної.

При контактній корозії анодом буде той метал, який має електронегативний потенціал, катод при цьому має більш електропозитивний. Швидкість розчинення катода може бути вище, нижче або дорівнювати його швидкості розчинення в тому ж електроліті.

Швидкість розчинення анода багато залежить від різниці потенціалів між катодом і анодом. Процеси вторинного осадження продуктів розчинення анода, іонізації кисню відіграють при цьому не останню роль і можуть суттєво вплинути на перебіг та швидкість процесу.

Величина компромісного потенціалу залежить не лише від природи металів що контактують, а й від характеристик довкілля: температура, аерація, склад довкілля, вологість тощо.

При протіканні корозійних процесів у ґрунті досить часто виникають пари диференціальної аерації. Це пов'язано з нерівномірним підведенням кисню - окислювального елемента середовища до поверхні металоконструкції. Катодна реакція проходить із труднощами. При цьому на ділянках конструкції з різною аерацією спостерігається різний потенціал вільної корозії. Це найчастіше обумовлено проляганням підземної металоконструкції у ґрунтах із різними характеристиками.

Які причини появи біметалевої - гальванічної - контактної корозії ?

Для того, щоб почалася корозія такого типу, необхідні три елементи:

1. Два метали з різним потенціалом корозії.
2. Прямий електричний контакт метал-метал.
3. Провідний розчин електроліту (наприклад, вода) повинен регулярно з'єднувати два метали. Розчин електроліту створює «провідний шлях». Це може статися при регулярному зануренні у воду, конденсації, дощі, тумані або інших джерелах вологи, які зволожують та з'єднують два метали. 

Чим далі один від одного метали з погляду відносних потенціалів, тим більша рушійна сила у "комірці". Так, наприклад, нержавіюча сталь при контакті з міддю становить меншу небезпеку виникнення іржі, ніж при контакті з алюмінієм або оцинкованою сталлю.

Щоб завершити "комірку", рідина, що проводить, повинна з'єднати контактні метали. Чим більше електропровідною є рідина, тим вищою є небезпека корозії. Морська вода або вологе повітря, насичене сіллю, становлять більший ризик, ніж контакт із дощовою водою водою в умовах міста.

Якщо метали постійно сухі, біметалева (гальванічна, контактна) корозія не може виникнути.

Корозія при контакті оцинкованої та нержавіючої сталі

Оцинкована сталь, що контактує з нержавіючою сталлю, зазвичай не вважається серйозним ризиком виникнення корозії, за винятком, можливо, важких умов (морського типу) та за умови якщо цинковий шар є цілісним на усій поверхні. У таких ситуаціях такі запобіжні заходи, як ізоляційні бар’єри, зазвичай вважаються достатніми, щоб уникнути біметалевої корозії в більшості практичних ситуацій.

Але все одно ризик є. У оцинкованої і нержавіючої сталі різні терміни довговічності. Рано чи пізно оцинкована сталь все-одно почне іржавіти і ризик перекидання іржі на нержавіючу сталь все одно залишиться. Крім того ідеально сухого середовища в нормальних умовах майже не буває. В повітрі завжди є якийсь відсоток вологи. Тому краще перестрахуватися і по можливості робити конструкції тільки з нержавіючої сталі. Наприклад часто до стійок перил виробники приварюють оцинковані фланці зі звичайного металу. Згодом таке поєднання призводить до утворення іржі "з підтіканням її на зовні".

Корозія при контакті алюмінію та нержавіючої сталі

Алюміній і нержавіюча сталь разом також є ризиком біметалевої корозії. При такій комбінації важливим є вплив відносної площі поверхні на корозію.

Велика площа "катода" щодо "анода" прискорить анодну корозію. Хоча алюміній є анодним по відношенню до нержавіючої сталі, великі відносні площі поверхні алюмінію по відношенню до нержавіючої сталі можуть бути прийнятними залежно від місцевих умов.

Кріплення з нержавіючої сталі в алюмінієвих пластинах або листах зазвичай вважаються безпечними, тоді як алюмінієві заклепки або болти, що скріплюють деталі з нержавіючої сталі, є нерозумною комбінацією, оскільки існує практичний ризик корозії.

Прикладом безпечного спільного використання нержавіючої сталі та алюмінію є використання кріплення та притискних болтів із нержавіючої сталі для кріплення алюмінієвих огорож проїжджої частини або мосту. Навіть за відсутності ізоляції між металами ризик корозії має бути невеликим.

Навпаки, у морському середовищі спостерігалася серйозна локальна точкова корозія алюмінієвих щаблів, коли для фіксації сходів на місці використовувалися неізольовані болти з нержавіючої сталі. Однак на тій же драбині болти зі звукоізоляційними шайбами не мали жодних плям на навколишньому алюмінію. Це ілюструє позитивний ефект руйнування корозійного осередку шляхом ізоляції двох "різнорідних" металів у крайніх випадках.

Зміна кольору нержавіючої сталі продуктами корозії

Проблемою також може бути поява плям на нержавіючих сталях від продуктів корозії зв'язаного металу. Свинець та мідь досить близькі за рейтингом до нержавіючої сталі, тому ризик біметалевої корозії має бути невеликим. Однак будь-який продукт корозії, якщо його змити на нержавіючу сталь, може призвести до проблем, не пов'язаних з біметалевим ефектом, тому їх неможливо передбачити.

Отже, гальванічна корозія нержавіючої сталі - це корозійне ушкодження, що виникає, коли два різнорідних метали утворюють електропровідне з'єднання і стикаються із загальним корозійним електролітом. Менш шляхетний із двох металів розчиниться (анодна реакція розчинення металу), а більш благородний метал не буде схильний до корозії (він виступає тільки як катод для відновлення кисню).

При гальванічній корозії швидкість корозії менш благородного металу буде вище, ніж у такого ж металу у вільному корозійному середовищі за відсутності контакту з іншим металом.

Використовуючи термодинамічні дані та враховуючи загальний досвід, отриманий в аналогічних ситуаціях можна прогнозувати, які поєднання матеріалів з нержавіючою сталлю будуть схильні до гальванічної корозії.

У монтажних і будівельних роботах, на жаль, часто допускаються всілякі помилки і промахи. Наслідки деяких з них можуть виявлятися через невелику кількість часу. Що стосується теми нержавіючого кріплення і такелажу, то найпоширенішою помилкою в його застосуванні безперечно є спроба «поєднати несумісне», а саме змонтувати в один вузол, нержавіючий та елементи зі звичайної сталі.

І в таких ситуаціях ми можемо наочно спостерігати швидку і нещадну контактну корозію. Даний вид корозії розвивається при контакті металів, що мають різні електрохімічні властивості. Якщо виражатися науковою мовою, то при контактній корозії на поверхні обох складових системи реалізується компромісний потенціал, який визначається перетином сумарних анодної та катодної поляризаційних кривих. Швидкості розчинення обох складових системи при цьому потенціалі відрізнятимуться від індивідуальних швидкостей розчинення кожної зі складових того самого розчину. Якщо ж простіше говорити, то місце з'єднання нержавіючого і вуглецевого сплавів відразу почне поширювати від себе іржу по обох виробах, і швидкість цієї корозії істотно перевищуватиме звичайні показники іржавіння кожного з металів.

Способи захисту від контактної - біметалевої - гальванічної корозії

Появі контактної - біметалевої - гальванічної корозії можна запобігти застосуванням ізоляції між двома металами, за допомогою лакофарбових або металевих покриттів, а також застосуванням нейтральних до такої корозії проміжних деталей.

Корозійно-стійкі нержавіючі сталі і сплави при експлуатації в середніх і жорстких умовах добре поєднуються з такими ж сталями, з титаном та його сплавами, з хромистими корозійно-стійкими сталями, з нікелем та його покриттями, з міддю та її сплавами, із хромом та його покриттями, зі сріблом та його покриттями по міді, із золотом, платиною, паладієм та родієм (метал та покриття).

Найкращий захист - це робити, по-можливості, всю конструкцію тільки із нержавіючої сталі і однієї марки.

Як видалити біметалеву - гальванічну - контактну корозію / іржу та уберегти нержавіючий метал від руйнування ?

Коли корозія з'являється на виробах з нержавіючого металу, це погана ознака. Адже іржа не тільки має потворний зовнішній вигляд, а й руйнує сам нержавіючий метал. Тому потрібно вжити своєчасних заходів, щоб уникнути цієї помилки та її наслідків.

Біметалева - гальванічна - контактна корозія на початковому етапі свого розвитку не така страшна як інші типи корозії нержавіючої сталі. І поки вона достатньо глибоко не поникла в метал її можна з легкістю видалити за допомогою звичайних традиційних методів і способів обробки та очищення нержавіючої сталі:

1. Хімічний спосіб: травильна паста, кислоти, спеціальні гелі, рідини, гелеподібні засоби чи аерозолі для видалення іржі на поверхні нержавійки.
2. Механічне очищення: шліфування, полірування, склоструминне очищення, водоструминне видалення та ін.
3. Електрохімічне очищення: поверхнева іржа досить легко видаляється за допомогою електричного струму і електролітичних рідин. Електрохімічне полірування: ведуть у ваннах, заповнених електролітом.

Найефективнішим способом очищення буде використання декількох методів. Так механічне полірування покаже найкращий результат якщо його застосувати після хімічного чи електрохімічного очищення.

Біметалева - гальванічна - контактна корозія, навіть після видалення іржі з поверхні нержавіючого металу, може проявити себе знову і знову якщо повністю не були усунуті причини її прояву. Якщо поверхня була неякісно очищена від іржі (залишились залишки іржі на поверхні) то при сприятливих корозійних умов (наприклад потрапляння вологи) іржа може проявитись знову. Тому очищення слід провести дуже ретельно з дотриманням усіх встановлених норм і правил того чи іншого засобу для видалення. А причину появи такого типу іржі треба усунути повністю.