Электрохимическая коррозия

Теория коррозии

Коррозия в воде всегда имеет электрохимическую природу. Это означает, что каждый раз, когда происходит химическая реакция, возникает слабый электрический ток. Для коррозии металла необходимы две химических реакции – реакция окисления (растворение металла) и реакция восстановления (обычно с потреблением кислорода). Окисление – анодная реакция, восстановление – катодная реакция. При реакции окисления высвобождающиеся свободные электроны перемещаются в металле к некоторой точке, где они участвуют в катодной реакции.

Таким образом электроны переносятся от анода к катоду. Этот процесс приводит к возникновению слабого постоянного тока, протекающего в противоположном направлении. Электрическая цепь должна быть замкнута. Это достигается перемещением ионов в воде.

Анодная и катодная реакция должны всегда уравновешивать друг друга, т. е. освободившиеся электроны на аноде связываются на катоде. В том случае, когда анодные и катодные реакции равномерно распределены по всей поверхности металла, происходит общая коррозия. При этом глубина коррозии одинакова по всей поверхности. Таким образом процесс протекает у стали и бронзы.

Общая коррозия

Общая коррозия – самый распространённый вид коррозии. Она характеризуется равномерной коррозией по всей поверхности металла или на больших ее участках.

В морской воде общей коррозии подвержены мягкие малоуглеродистые стали и бронза. Это не относится к нержавеющей стали. В стоячей морской воде скорость коррозии мягких сталей составляет примерно 0,1 мм/год (0,3 мм/год у ватерлинии) при отсутствии катодной защиты. Бронза корродирует со скоростью 0,05 мм/год, но через некторое время скорость коррозии заметно снижается, поскольку продукты коррозии (черные и коричневые) обладают защитным действием. Зеленые и (или) голубые продукты коррозии указывают на высокую скорость коррозии и отсутствие защитного слоя.

Алюминий может в определенной степени подвергаться действию общей коррозии в быстром потоке воды, но не в стоячей воде.

Щелевая коррозия

Разрушение в зоне между двумя металлическими поверхностями, или одной металлической поверхностью и поверхностью из другого материала называется "щелевой" коррозией. При этом формируется так называемая "ячейка с недостатком кислорода", в которой поступление кислорода в зону коррозии ниже, чем вынос кислорода из этой зоны. Формируются отдельно расположенные поверхности анодного и катодного процессов.

Катодный процесс, требующий наличия кислорода, формируется снаружи щели, а анодный процесс, растворение металла, протекает внутри неё. Щелевая коррозия может возникать у многих металлов, но наибольшему риску подвергаются пассивируемые металлы, такие как нержавеющая сталь и алюминий.

Гальваническая коррозия

Электрохимическая коррозия – вероятно, самый распространённый вид коррозии. Коррозия возникает при электрическом контакте двух металлов с разной активностью, которые одновременно погружены в воду. Металл с большей активностью начинает при этом корродировать.

Сведения об активности различных металлов можно получить из таблиц электрохимических потенциалов, рассчитанных для металлов, погруженных в различные жидкости, например, в морскую воду.

В каждом отдельном случае на величину электрохимической коррозии влияют четыре фактора. К ним относятся:

• Отношение площадей анода (более активный металл) и катода (менее активный металл). Если размер анода по сравнению с катодом мал, глубина коррозии будет больше, чем в случае большого анода и небольшого катода.
  

• Электропроводимость воды. Морская вода проводит электричество лучше пресной. Коррозия протекает в ней быстрее.
  

• Разница электрохимических потенциалов пары металлов. Чем больше разница в потенциалах, тем сильнее процесс коррозии.
  

• Понизить скорость коррозии можно пассивированием металла с меньшим электрохимическим потенциалом. То есть, нержавеющая сталь менее активна, чем медь. Однако электрохимическая коррозия будет интенсивней у пары медь–алюминий, чем у пары алюминий-нержавеющая сталь.
  

В морской воде суммарная электрохимическая коррозия, измеряемая в граммах металла, будет сильнее, чем в пресной воде с меньшим содержанием солей (см. рис. справа). Максимальная же глубина коррозии металла может оказаться одинаковой в солоноватой и пресной воде. Лучшая электропроводность морской воды повлияет на то, что разрушение металла будет равномерно разнесено по всей поверхности.

Коррозия от блуждающих токов

Как уже сообщалось в разделе с описанием теории коррозии, она возникает при протекании постоянного тока в цепи вода–металлическая поверхность. Аналогичные токи утечки могут появиться при дефектах в электрической системе катера, среди которых: грязь и влага на разъемах, неправильный монтаж электрических компонентов, их повреждение. Эти токи могут возникать и от береговых сооружений или от другиъ близко находящихся катеров. Все металлы, за исключением некоторых благородных металлов, корродируют под воздействием токов утечки. Скорость коррозии при этом может быть очень высока.

Размеры защитных анодов для привода не рассчитываются на защиту от токов утечки. При появлении токов утечки аноды очень быстро срабатываются и привод начинает корродировать.

Особенно подвержен воздействию токов утечки алюминий. Если плотность тока на поверхности велика, то может возникать коррозия и при направленных внутрь паразитных токах. Переменные токи тоже могут наносить ущерб. Скорость коррозии под воздействием переменного тока составляет 30% от скорости коррозии постоянного тока. Соответствующие цифры для стали, меди и цинка гораздо меньше, примерно на уровне 1% (см. диаграмму справа).