Коррозия строительных конструкций. Факторы, определяющие скорость коррозионного процесса

Коррозия строительных конструкций

Коррозия остается врагом номер один для металлических конструкций. Ежегодные потери от нее составляют около 3 % от общего объема металла в строительных конструкциях. Около 20 млн т металла ежегодно идет в лом, и хотя значительная часть его используется после переплавки, большая доля затрат не окупается. С учетом косвенных убытков (расходы на ремонты, затраты на защитные мероприятия, расходы, связанные с простоями предприятий, снижениями производительности труда в период ремонта и т.д.) ежегодные потери от коррозии в промышленно развитых странах составляют в среднем 4 % от национального дохода. Масштабность борьбы с коррозией подтверждается созданием специальной комиссии при ООН, и тем не менее на сегодняшний день для значительной части металлоконструкций срок службы определяется сроком коррозионного износа.

Практически все строительные стали корродируют, поэтому ставить задачу создания абсолютно стойкой против коррозии конструкции неправомерно. Речь должна идти о путях и мерах существенного уменьшения коррозионного износа.

Коррозионные реакции на поверхности металла обусловлены термодинамической неустойчивостью: металл стремится перейти в ионное состояние. Большинство металлических конструкций подвержено атмосферной коррозии, протекающей по электрохимическому механизму, когда на увлажненной поверхности металла идет электрохимическая реакция, аналогичная реакции, происходящей в гальваническом элементе. При этом образуются коррозионные пары, поверхность корродирующего металла делится на катодные и анодные участки. Разрушение металла проявляется на анодных участках.

Разделение поверхности металла на анодные и катодные участки связано с электрохимической неоднородностью поверхности, возникающей из-за различного физического состояния и структуры поверхности. Причинами этого могут быть структурная неоднородность металла (зерно и граница зерна, макро- и микровключения), различная деформация, загрязнение поверхности, несплошность и неоднородность защитных пленок, наличие оксидных пленок (ржавчины). Анодными участками становятся более деформированные, напряженные или нагретые участки.

Одним из главных внешних факторов, определяющих скорость коррозионного процесса, является влажность воздуха, которая способствует образованию пленки влаги на поверхности металла. Величина критической влажности , при которой резко возрастает скорость коррозии, зависит от состава атмосферы и состояния самой поверхности. Так, для чистой, не тронутой коррозией поверхности в атмосфере, загрязненной сернистым газом с концентрацией 0,01 %, критическая влажность , а для предварительно прокорродированной поверхности при тех же условиях .

Другим фактором, определяющим скорость коррозии, является наличие в атмосфере различных агрессивных газов или аэрозолей морских солей (на побережьях). Наиболее часто встречающиеся примеси: сернистый газ, двуокись серы, сероводород, двуокись углерода, аммиак, хлористый водород, хлор. Попадая в пленку влаги, большинство из них увеличивают ее электропроводность.

Важным фактором, влияющим на скорость коррозии металла в атмосфере,  является пыль, осаждающаяся на поверхности элементов. Частицы пыли могут быть либо коррозионно-активными, например увеличивающими электропроводность пленки электролита и гигроскопичность продуктов коррозии, либо адсорбентами (частицы угля), облегчающими адсорбцию различных газов и влаги из воздуха и конденсацию влаги.

В зависимости от влажности атмосферы и загрязненности ее примесями нормы проектирования разделяют эксплуатационные среды по степени агрессивности на слабоагрессивную, среднеагрессивную и сильноагрессивную. Именно степень агрессивности среды во многом определяет комплекс мер по повышению коррозионной стойкости и долговечности конструкций.

Контактная коррозия возникает на границе контакта двух различных металлов, например стали и алюминия, алюминия и меди, и обусловлена разностью потенциалов контактирующих металлов. Сочетание алюминия с медью, никелем, латунью, сталью недопустимо, оно возможно с кадмием и цинком. Наиболее надежная защита соединения алюминиевых элементов со стальными состоит в оксидировании деталей и крепежа из алюминия* и в оцинковании и кадмировании деталей из стали с последующей окраской (рис. 16.1). В качестве изоляционных прокладок могут быть применены тиоколовая лента, фибровые материалы, цинковая фольга, текстолит, винипласт, а также ткани, пропитанные грунтовкой.

Краткая характеристика коррозионной стойкости

строительных сталей и алюминиевых сплавов

Хорошо известно, что подавляющее большинство металлических конструкций имеют защитные покрытия, однако это совсем не значит, что коррозионные характеристики металла, из которого изготовлена конструкция, не оказывают влияния на ее долговечность.  Экспериментальные  исследования показали, что срок службы защитного покрытия зависит от коррозионной стойкости металла конструкции. Чем более коррозионно-стойкий металл, тем дольше служит защитное покрытие. Следовательно, от правильного выбора материала будут зависить и срок