Как и любой другой металл, алюминий подвергается коррозии, одним из проявлений которой является ржавчина. В отличие от стали, на которой коррозия оставляет характерные следы, алюминий ржавеет иначе. Он обладает высокой коррозионной стойкостью, гибкостью, нетоксичностью, серебристым цветом, благодаря чему его используют во многих отраслях промышленности и в домашнем хозяйстве.
19 сентября 2016
Ржавеет ли аллюминий: причины
Если сплавы железа ржавеют относительно быстро, то при нормальных условиях алюминий практически не разрушается. На его поверхности появляется защитная пленка из оксида алюминия. Она имеет тонкий слой примерно 5−10 мм, но обладает высокой прочностью. Этот слой не позволяет влаге, воздуху разрушать структуру металла.
Как только нарушается целостность оксидной пленки, металл корродирует. Причинами повреждения защитного слоя может являться взаимодействие с кислотами, растворителями и щелочами, механическое воздействие (например, силы трения).
В промышленных районах и в городской среде оксидная пленка нарушается за счет продуктов распада топлива, взаимодействия с серой и с окислами углерода.
Интенсивно растворяют пассирующий слой такие элементы, как фтор, хлор, натрий, и соединения брома. Строительные растворы с добавлением цемента также приводят к быстрой порче металла. Морская вода также вызывает интенсивное разрушение чистого алюминия, поэтому на практике используют сплав с медью и марганцем, получивший название дюралюминия.
Гальванические пары способны вызывать электрохимическую коррозию. В местах соединений двух разнородных металлов ржавчина выступает наиболее заметно. При этом коррозии подвергается только один металл, а второй выступает в роли источника. Поэтому не рекомендуют использовать алюминиевые кузова при контакте с железом.
Источник: www.wday.ru
Ржавеет ли алюминий: свойства материала, причины коррозии и способы защиты
Алюминий является материалом, который люди часто используют в промышленности и для собственных нужд. Подобный металл отличается гибкостью, а также устойчивостью к внешним воздействиям. Он не токсичен и безопасен для здоровья человека. Серебряный цвет позволяет применять металл для различных целей. Это промышленность и бытовая сфера.
При работе в промышленности люди часто задаются вопросом, ржавеет ли алюминий. Всем известно, что если на листе появляется повреждение, то может развиться коррозия. Следует узнать, почему алюминий ржавеет иначе, чем другие сплавы. Необходимо выяснить причины, по которым он подвергается коррозии. Обо всем этом и не только — читайте в нашей сегодняшней статье.
Свойства
Вам будет интересно: Кругом полымя! Значения слова не знаю, но чувствую — припекает
Давайте изучим характеристики алюминия. Описываемый металл плавится при температуре 659 градусов Цельсия. Плотность вещества составляет 2,69*103 кг/см3. Алюминий относят в группу активных металлов. Устойчивость к коррозионным процессам зависит от ряда факторов:
Как алюминий защищен от коррозии?
Вам будет интересно: Что такое «патриции»? Исторические сведения
Сплавы других металлов подвержены появлению ржавчины. Она проявляется достаточно быстро. Если создать для алюминия определенные условия, то он не будет разрушаться долгие годы. Для защиты алюминия от коррозии на нем образуется специальная пленка. Она ложится тонким слоем, который составляет от 5 до 10 миллиметров.
Состоит подобное покрытие из оксида алюминия.
Пленка является прочной и дает металлу дополнительную защиту от внешних негативных воздействий. Благодаря такому слою воздух и влага не попадают в структуру материала. Если целостность оксидного покрытия нарушается, то начинается процесс коррозии алюминия. Металл теряет свои свойства.
Вам будет интересно: Альтернативность — это наличие выбора возможностей
Причины появления коррозии
Когда встает вопрос о том, ржавеет ли алюминий, необходимо задуматься о причинах, приводящих к коррозии. Различные внешние факторы могут ускорять этот процесс. Причины появления ржавчины на алюминии могут быть следующими:
Что такое электрохимическая коррозия и может ли она быть на листе алюминия?
Чаще всего появление электрохимической коррозии провоцируют гальванические пары. Повреждение появляется в месте соединения двух разных сплавов. В таком случае ржавчина будет явно бросаться в глаза. Важным моментом является то, что портится только один металл, а второй является источником запуска коррозионного процесса.
Чтобы не бояться электрохимической коррозии, нужно использовать магниевый сплав. Специалисты из-за электрохимической ржавчины не рекомендуют использовать обычное железо при контакте с кузовом из алюминия.
Какие факторы могут замедлить процесс?
Существует ряд факторов, которые замедляют процессы коррозии алюминия, а некоторые из них останавливают подобное явление. Выделяют следующие:
При каких условиях начинается разрушение алюминия на воздухе
Некоторые интересуются, ржавеет ли алюминий на воздухе. Если будет разрушена оксидная пленка на верхнем слое металла, то может начаться процесс коррозии. В результате может проявиться ржавчина. Рост пленки, как правило, замедляется на свежем воздухе. Следует помнить, что оксид алюминия отличается хорошей сцепкой с поверхностью металла.
Если лист хранится на складе, то пленка будет от 0,01 до 0,02 мкм. Если металл соприкасается с сухим кислородом, то толщина оксидной пленки на поверхности будет от 0,02 до 0,04 мкм. Если алюминий подвергают термической обработке, то толщина пленки изменяется. Она будет равна 0,1 мкм.
Считается, что алюминий обладает достаточной стойкостью, чтобы использовать его на свежем воздухе. Например, его применяют в сельской местности, а также в удаленных промышленных зонах.
Как вода воздействует на описываемый металл?
Коррозия алюминия в воде может наступить от повреждения верхнего слоя и защитной пленки. Высокая температура жидкости способствует скорейшему разрушению металла. Если алюминий поместить в пресную воду, то коррозионные процессы практически не будут наблюдаться. Если повысить температуру воды, то изменений можно не заметить. Когда жидкость нагревается до температуры 80 градусов и выше, то металл начинает портиться.
Скорость коррозии алюминия увеличивается, если в воду попадает щелочь. Описываемый металл обладает повышенной чувствительностью к соли. Именно поэтому морская вода для него губительна. Чтобы использовать этот металл в морской воде, необходимо в жидкость добавлять магний или кремний. Если использовать лист алюминия, в составе которого есть медь, то коррозия сплава будет протекать гораздо быстрее, чем у чистого вещества.
Опасна ли для алюминия серная кислота?
Люди интересуются, ржавеет ли алюминий в серной кислоте. Подобная кислота является потенциально опасной для сплавов. Она обладает ярко выраженными окислительными свойствами. Они разрушают оксидную пленку и ускоряют коррозию металла.
Интересным моментом является то, что концентрированная холодная сера не влияет на алюминий. Если алюминий нагреть, тогда могут начаться процессы коррозии металла. В таком случае появляется соль, ее называют сульфатом алюминия. Она растворима в воде.
Стойкость алюминия в азотной кислоте
Описываемый металл отличается повышенной стойкостью при попадании в раствор азотной кислоты. Его часто синтезируют для того, чтобы получить концентрированную азотную кислоту.
Какие вещества не оказывают воздействия на алюминий?
Не стоит бояться коррозионных процессов, если алюминий соприкоснется с лимонной кислотой. Не изменят свойства его сплава также яблочная кислота и фруктовый сок. Масляная слабо влияет на сплавы, в состав которых входит алюминий.
Будет ли происходить коррозия металла при контакте со щелочью?
Не стоит допускать контакта алюминия с различными щелочами. Они легко разрушают защитную пленку на верхнем слое. Металл вступает в реакцию с водой, после чего начинает выделяться водород. Процесс коррозии происходит в данном случае быстро. Ртуть и медь также пагубно влияют за защитный слой алюминия.
Итак, мы выяснили, ржавеет ли алюминий. Как видите, не всегда он имеет хорошую коррозионную защиту.
Источник: 1ku.ru
Почему суда не делают из нержавеющей стали, чтобы изначально избежать проблем с коррозией?
Ржавчина — это намного более серьезная проблема, чем может показаться на первый взгляд. Ущерб, который наносит коррозия металлов, составляет в развитых странах от 2 до 4% ВНП. При этом каждый год общая масса вышедших из строя по причине коррозии конструкций, деталей и оборудования составляет от 10 до 20 % мирового производства стали.
Коррозии наиболее подвержены те объекты, что регулярно контактируют с водой, например, корпуса судов. Казалось бы, решить эту проблему можно было бы при помощи нержавеющей стали, однако она крайне редко применяется при строительстве корпусов кораблей. Получается, что у нержавейки есть какие-то серьезные недостатки, но какие именно? Давайте разбираться.
Сталь, которая (не) ржавеет
Нержавеющая сталь — это целое семейством сплавов, основу которых составляет железо и как минимум 11% хрома.В состав некоторых видов нержавейки входят кремний, титан, ниобий, никель, алюминий, селен, молибден, азот и другие элементы.
Независимо от сплава, нержавеющая сталь при определенных условиях будет ржаветь. Изначально на поверхности металла образуется тонкая оксидная пленка (преимущественно окись хрома), которая защищает его от дальнейшей коррозии. Очень важно, чтобы защитная пленка сохраняла свою целостность, не имела пор или трещин, иначе поврежденные участки начнут ржаветь. Для образования или восстановления оксидной пленки необходим кислород, его очень много в воздухе и недостаточно много в воде. Зато в морской воде содержится соль, которая служит катализатором коррозии.
Таким образом малейшее повреждение поверхности, которое неизбежно возникнет как результат естественного износа, даст старт коррозионным процессам у вроде бы «нержавеющей» стали. В частности, в подводной части наружной обшивки кораблей часто возникают трещины — это следствие усталости металла, который долгое время находится под воздействием вибраций. Конечно, нержавейка даже в таких условиях сможет дольше противостоять коррозии, чем обычная конструкционная сталь (если последняя ничем не защищена), но есть ещё несколько «но».
Сложности в работе
Построить корпус судна из нержавеющей стали намного сложнее, нежели из обычной стали. Нержавейка становится очень твердой и одновременно хрупкой при повторяющихся нагрузках. Из-за этого сверление нержавеющей стали должно выполняться медленно, под давлением и таким образом, чтобы режущая кромка сверла действительно аккуратно «срезала» металл.
Любое избыточное трение или отсутствие давления при сверлении приведет к потемнению стали, и она затвердеет до такой степени, что станет местами тверже, чем стандартное сверло из быстрорежущей стали. Про этот нюанс можно забыть, если использовать кобальтовые сверла, но последние в несколько раз дороже.
С нержавейкой существует также отдельная проблема с коррозионной стойкостью сварных швов из-за пористости. Впрочем, проблемы возникают не только при сварке: деформация крепежных элементов из нержавейки (особенно болтовых соединений) — не такое уж редкое явление.
Цена вопроса
Работы с нержавеющей сталью обходятся дороже, но что там со стоимостью самого материала? AISI 304 — это самая распространенная и одна из наиболее доступных марок нержавеющей стали в мире. Стоимость холоднокатаного листа AISI 304 находится в диапазоне от 300 до 400 рублей за кг. В то же время холоднокатаные листы стали без антикоррозионных свойств обходятся примерно в 65. 70 руб. за кг.
Получается, что нержавейка обходится ~ в 5 раз дороже. Разумеется, эта разница сильно скажется на конечной стоимости корабля, ведь согласно исследованиям затраты на оплату труда и материалы составляют примерно 70% от общих затрат на судостроение. 30% от этого приходится на сталь, и это сопоставимо со стоимостью главного судового двигателя.
Существующие суда
Да, несмотря на всё вышесказанное, всё-таки нашлись умельцы, которые в 2014 году решили строить суда из нержавеющей стали. Правда это вовсе не океанские лайнеры или нефтяные танкеры, а яхты для состоятельных господ и патрульные катера. Речь о шведской компании Stainless Steel Yachts.
Они использовали дорогую дуплексную нержавеющую сталь марок Super-Duplex 2507 и Hyper-Duplex 3207, чтобы обеспечить лучшие антикоррозионные свойства в условиях постоянного контакта с морской водой, чем у той же AISI 304, но всё равно столкнулись со множеством сложностей в процессе сборки. Их яхты оказались слишком дорогими по меркам класса, в итоге после нескольких лет миллионных убытков компания объявила о банкротстве в марте 2022 года.
Вывод
Хотя судно с корпусом из нержавеющей стали позволяет тратить меньше времени и денег на обслуживание, но сложность работы и высокая цена даже сравнительно доступных марок нержавеющей стали делает её применение нецелесообразным. В целом обычную сталь не так уж и сложно защитить от ржавчины. Эпоксидная грунтовка, смазка, обслуживание в сухом доке раз в ~ 5 лет, электрохимическая защита в виде расходуемых анодов из цинка или алюминия — всё это позволяет стальным панелям служить по 25 — 30 лет. К этому времени судно обычно устаревает морально и технически, и судовладельцу становится выгоднее приобрести новый корабль, а не использовать старый.
Источник: www.ixbt.com