Коррозионные и другие повреждения поверхностей металлических и неметаллических судов и способы борьбы с этими явлениями

Общие сведения о коррозии металлических судов

Под коррозией понимают самопроизвольно возникающие процессы разрушения металлов и сплавов в результате взаимодействия их с окружающей средой. Под влиянием коррозионных процессов состав металлов и сплавов изменяется, а сами они, без должных мер защиты, превращаются в окислы или соли.

В процессе постройки и эксплуатации суда и судовые конструкции чаще всего подвергаются двум основным видам коррозии — химической и электрохимической.

При химической коррозии внешней средой, вызывающей разрушение металлов, могут быть жидкости, не проводящие электрического тока, например бензины, бензол, сернистые нефти, растворители, остатки патоки, а также газы в виде окислов азота, сероводорода, сернистого газа, хлористого водорода и т. п.

Электрохимическая коррозия, сопровождающаяся протеканием электрического тока, возникает при появлении на металле тонкой пленки атмосферной влаги и наличии электролитов: морской воды, растворов кислот, солей, щелочей, а также газообразных продуктов кислого или щелочного характера.

В морских условиях быстрое развитие коррозии вызывается насыщенностью воздуха солями, попаданием морской воды на изделие, скоростью перемещения в ней изделий и рядом других факторов.

Появившиеся на поверхности металла коррозионные разрушения имеют неравномерный характер или наблюдаются в виде отдельных пятен. Равномерная коррозия на всей поверхности корпуса судна или конструкции отмечается редко. В некоторых случаях коррозия сосредоточивается на очень малой поверхности, вызывая сквозные или глубокие разрушения в виде язв или точек. При неправильном выборе металлов разрушения, мало заметные с поверхности, происходят вдоль границ кристаллов, нарушая между ними связь и вызывая межкристаллитную коррозию, что часто сопровождается полной потерей прочности. При определенных условиях коррозия этого вида может превратиться в не менее опасную внутрикристаллитную. Различают также структурно-избирательную и подповерхностную коррозию, характеризующуюся вспучиванием или расслаиванием металла.

Коррозия наружных конструкций судов вызывается действием электролита на подводную часть корпуса судна, район переменной ватерлинии, надводный борт, палубы, надстройки, рубки, механизмы и оборудование, расположенное на палубах, куда попадает морская вода. Во внутренних помещениях коррозия является следствием воздействия воздуха, насыщенного мелко раздробленными частицами воды, содержащей растворенные газы и соли. Коррозия сухогрузных трюмов — результат действия морской воды или остатков перевозимых грузов. Особенно интенсивной коррозия бывает при транспортировании гигроскопичных грузов. В балластируемых танках наблюдается интенсивная электрокоррозия, вызванная действием морской воды; в грузовых танках интенсивность коррозионных разрушений зависит от агрессивности перевозимых грузов, частоты мойки трюмов или танков горячей морской водой и других условий эксплуатации. В результате коррозии поверхность металла становится шероховатой, изменяются его цвет и прочность.

В зависимости от того, с какой скоростью металлы подвергаются коррозионным разрушениям, их располагают в последовательный ряд. В этом ряду металлы, расположенные выше водорода, электроположительные, а ниже — элекроотрицательные. Чем более электроотрицателен металл, тем быстрее он разрушается и легче переходит в раствор. В судовых условиях при контактах стальной конструкции с конструкциями, изготовленными из алюминия, алюминиево-магниевых и аналогичных сплавов, обязательно будут наблюдаться разрушения последних. По этой же причине на судах происходит сильное разрушение стального вала, на котором укреплен гребной винт из бронзы, латуни или нержавеющей стали; рулей; насадок, расположенных вблизи винта, и т. п.

Технические металлы, используемые для постройки судов, всегда бывают неоднородными. Это связано с химическим составом металла, термической и механической обработкой, которым он подвергался при изготовлении корпуса или судовых деталей и конструкций. На скорость коррозии листов обшивки корпуса значительное влияние оказывает оставшаяся прокатная окалина, образовавшаяся при горячей прокатке металла.

Неоднородность металлов — основная причина того, что при наличии электролита на их поверхности образуются многочисленные гальванические элементы (рис. 2.1). На анодных участках (ими является сталь) происходит интенсивное растворение металла, окалина остается неизменной, в прианодной зоне раствора образуются ионы Fe++ , в прикатодной зоне — ионы гидроокисла ОН. Соединяясь с ионами гидроксила, ионы Fe++ образуют ржавчину Fe(OH)2, выпадающую в осадок. В присутствии кислорода, растворенного в морской воде, это соединение превращается в Fe(OH)3. Процесс сопровождается подкислением раствора в прианодной зоне и образованием растворов щелочного характера на катоде. В прианодной зоне происходит интенсивное разрушение металла, на прокатной окалине выделяются гидроксидные соединения железа. В отдельных случаях неудаленная окалина может в 30—40 раз увеличить обычную для морских условий скорость коррозии металлов. Особенно интенсивная коррозия при появлении окалины развивается вблизи ватерлинии. Это объясняется более легким доступом кислорода воздуха к данному району корпуса.


Рис. 2.1. Коррозионное разрушение судостроительной стали при частичном повреждении прокатной окалины.

1 — образовавшаяся язва; 2 — вода, содержащая кислород; 3 — бугорок ржавчины, пропитанной водой и насыщенной кислородом; 4 — область подщелоченного и богатого кислородом электролита; 5 — прианодная область.