Журнал: "Транспортная стратегия XXI век" статья: Коррозия металла под воздействием противогололедных средств. Мифы и реальность | Издательский дом
#

Коррозия металла под воздействием противогололедных средств. Мифы и реальность

 

Эксперт Центра химико-экологических экспертиз «ЭХО», к.х.н. Михаил Рейнов

 

Во всем мире для борьбы со снегом и льдом используют разные виды солей и их комбинации: хлориды, ацетаты,  нитраты, карбамиды и формиаты. В качестве фрикционных материалов  могут выступать мраморный или гранитный щебень, песок, различные  отсевы дробления горных пород.  Все эти вещества совершенно по-разному влияют и на людей, и на  окружающую  среду: растения, водоемы, металлы, обувь. Именно поэтому важно знать   их свойства и правильно комбинировать, уменьшая негативное  воздействие и увеличивая эффективность

 

 

Широкое применение противогололедных реагентов (сокращенно ПГР) стало любимым предметом критики среди некоторых экспертов и общественности. Химию большинство людей не любит с 7-го класса, и многие граждане любую идею запретить непонятные для них «реагенты» всегда готовы поддержать, при этом, как правило, не затрудняя себя изучением сути проблемы.

 

 

Коррозия металла

 

Одним из преувеличений стала уверенность в особо губительном коррозионном воздействии ПГР на металлические части автомобилей. Однако утверждение, что ржавление автомобильных кузовов и дорожных металлических конструкций возникает исключительно из-за реагентов, и если их отменить, то и ржаветь ничего не будет, является утопией.

 Скорость и интенсивность ржавления кузова главным образом зависят от качества металла и целостности лакокрасочного покрытия.

 

 Причиной коррозии является не реагенты, а кислород. При контакте железной поверхности с содержащей кислород водой неизбежно начинается реакция окисления железа с образованием ржавчины – гидрата окиси трехвалентного железа. Механизм коррозии электрохимический, это означает образование на поверхности металла пары катод – анод. Катод – это зона поверхности, заряженная отрицательно, с нее растворенный в воде кислород забирает электроны и переходит в восстановленную форму – воду или гидроксид-ионы. Анод – это зона, заряженная положительно, с нее катионы железа переходят в раствор, далее взаимодействуют с гидроксид-ионами, получается гидроокись двухвалентного железа, которая окисляется и образуется ржавчина.

 Поэтому ржавление происходит везде, где есть кислород и вода, – в водоемах, лужах, на дорогах, на влажном воздухе, даже в пустыне.

 

 Существует понятие атмосферной коррозии – эта коррозия, которая происходит на воздухе. Механизм этого вида коррозии и величина зависят от уровня влажности воздуха, причем для каждого сплава свои критические значения. Обычно при влажности более 60–70% атмосферная коррозия протекает по вышеупомянутому электрохимическому механизму, по которому происходит ржавление железных конструкций в воде. В этом случае на металлической поверхности образуется тонкая пленка воды, концентрация растворенного атмосферного кислорода в ней постоянно велика, и поэтому скорость коррозии значительна и возрастает с повышением влажности. При достаточной влажности скорость атмосферной коррозии оказывается намного выше, чем при полном погружении металлической поверхности в раствор электролита. Иначе говоря, при большой влажности, в пасмурную погоду, при тумане, ржавление происходит интенсивнее, чем если бы металлические конструкции были полностью погружены в лужи, реки и водоемы.

 

 

Факторы влияния

 

Ржавление может идти быстрее или медленнее. Одни факторы замедляют коррозию. В их числе добавление в железные сплавы специальных добавок, например хрома. У железа при электрохимической коррозии образуется рыхлая ржавчина, которая слабо экранирует металлическую поверхность от раствора. Хром, так же как и железо, окисляется растворенным в воде кислородом, но образующийся оксид хрома, в отличие от ржавчины, покрывает поверхность плотной защитной пленкой, через которую взаимодействие с раствором затруднено, и поэтому коррозия замедляется. Если в сплаве хрома более 10%, то мы имеем нержавеющую сталь. Добротные кузова автомобилей делают из устойчивых к коррозии сплавов. Другой способ защитить железо – оцинковка. Изделие покрывают тонким слоем цинка, который хоть и активно окисляется растворенным в воде кислородом, но при этом образуется прочная защитная пленка оксида цинка, останавливающая дальнейшее окисление. Еще есть способ защиты железных изделий – оксидирование: с помощью окислителей поверхность покрывается более-менее прочной пленкой оксида железа, препятствующей коррозии. Также замедляет коррозию добавление так называемых ингибиторов в контактирующие с металлом вещества, в том числе в противогололедные реагенты, они взаимодействуют с продуктами коррозии с образованием достаточно прочного защитного слоя на металлической поверхности, замедляя скорость коррозии.

 

 Наличие некоторых солей в воде действительно может ускорять коррозию. Некоторые анионы, особенно хлора, брома и йода, которые называют ионами-активаторами, взаимодействуют с металлической поверхностью, разрушают естественную защитную оксидную пленку и образуют растворимые в воде галогениды железа, которые отводятся от металлической поверхности, в результате чего контактирует с раствором оголенная металлическая поверхность, что увеличивает скорость коррозии.

Однако есть соли, воздействие на металл которых сопоставимо с водопроводной водой и снегом. И их также используют в качестве противогололедных реагентов.

 

 

Показатели коррозионной активности на сталь 3 для различных сред, измеренных в стандартных условиях

Среда

Водопроводная вода / снег

 Атмосфера крупного города (взято усредненное значение за год)

Водный раствор формиат натрия / калия

Водный раствор ацетата калия и магния

Водный раствор хлорида натрия – техническая соль, галит

Водный раствор хлоридов кальция и магния

Водный раствор карбамида

Водный раствор реагента НКММ (нитрат кальция, магния и мочевины)

Показатель коррозии, мг/см2•сут

0,15–0,25

0,08–0,11

0,1

0,2–0,3

0,8

0,8–1,3, в зависимости от качества сырья

0,7

1,2

 

 

Как видно из таблицы, использование чистых хлоридов действительно может увеличить скорость ржавления металла. Однако существуют противогололедные реагенты, коррозионная активность которых ниже, чем у водопроводной воды и снега.

Данные соли – формиаты и ацетаты – обладают в том числе хорошей плавящей способностью и низкой «рабочей» температурой. Так, например, формиат калия плавит лед до –50 °С. Из-за низкого воздействия на металл такие реагенты широко используют в аэропортах.

 

 При этом, обладая коррозионным воздействием в разы ниже, чем у хлоридов, формиаты и ацетаты могут значительно снижать активность всей противогололедной смеси к металлу.

 

 В последние годы производители реагентов делают ставку именно на многокомпонентные составы, представляющие собой смесь различных солей с ингибирующими добавками, в том числе с использованием низкокоррозионных веществ, таких как формиат натрия. В комбинированных реагентах недостатки компонентов минимизируются, а достоинства (плавящая способность, температура действия и пр.) нередко возрастают. Производителям удалось добиться смесей, коррозионная активность которых сопоставима с активностью воды. Таким образом, при использовании этих реагентов скорость коррозии кузова автомобиля не выше, чем от простого снега.

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Яндекс.Метрика