03.8. Воздействие примесей воздуха

Воздух представляет собой смесь составных частей (азот, кислород, аргон, углекислый газ, неон, гелий, криптон, ксенон), а также содержит некоторое количество различных примесей. Эти примеси образуются из морской воды, от песчаных бурь, от сжигания топлива. В воздухе имеются также бактерии, грибковые споры, космические частицы, неорганические соли и т.д.

Как следствие песчаных бурь, в воздухе периодически содержится значительное количество песка. Перемещаясь в воздухе, частицы твердых веществ (как правило, минералов) диаметром 0,1-2000 мкм при контакте с открытыми поверхностями материалов оказывают на них истирающее воздействие. Твердые частицы пыли и песка способны многократно увеличивать скорости абразивного изнашивания контактирующих поверхностей. Попадая в смазочные материалы, частицы пыли и песка прилипают к слоям защиты поверхности. В результате наблюдается заедание или увеличение "мертвого хода" в подшипниках.

Прочно спекаясь, пыль благоприятствует накоплению электропроводной влаги и снижает сопротивление изоляции. Осаждение пыли облегчает появление токов утечки у твердых изоляционных материалов.

Существенное влияние на конструкционные материалы оказывают содержащиеся в атмосфере коррозионные агенты. Основными повреждающими веществами являются катион водорода Н⁺, диоксид серы, оксиды азота, формальдегид, озон, пероксид водорода. Их повреждающее действие непосредственно обусловлено интенсивностью каталитических реакций с участием металлов, а также синергизмом.

Скорость коррозии металлов в атмосфере определяется продолжительностью увлажнения их поверхности и концентрацией коррозионно-активных компонентов. 

Чистый влажный воздух даже при относительной влажности, равной 100%, слабо действует на железо и медь, однако при наличии в атмосфере всего лишь 0,01% SO₂ скорость коррозии возрастает в 100 раз.

Сернистый газ образуется в основном в результате сгорания низкосортных топлив. После сгорания образуется сернистый ангидрид SO₂, который окисляется в воздухе, образуя в нем серный ангидрид SO₃, соединяясь с водой SO₃ образует сернистую кислоту H₂SO₃ и серную кислоту H₂SO₄, которые обладают разрушающим действием. Для определения условия воздействия загрязнений используют зависимость в координатах "концентрация-повреждение". Скорость старения материала, как правило, рассматривают во времени (рис.3.8.1).

Рис. 3.8.1. Разрушающее действие на материал и сокращение срока службы изделия t:
1 – уровень окончательного разрушения;
2 – суммарное повреждение от климатических факторов и кислотных дождей; 3 – повреждение в отсутствие кислотных дождей

Высокая эффективность сернистого газа, как катодного деполяризатора, способного конкурировать с кислородом и в сочетании с хорошей растворимостью в воде, обусловливает его высокую коррозионную активность.

Соли морского происхождения (большей частью хлориды натрия) в основном оказывают влияние на коррозионные разрушения наружных деталей объектов.

Высокая гигроскопичность хлористого натрия способствует наличию пленки электролита на поверхности даже при сравнительно низкой влажности воздуха. Растворяясь в пленке влаги, хлористый натрий повышает ее электропроводность. Кроме того, ион хлора обладает способностью активно разрушать защитные окисные пленки продуктов коррозии, замещая кислород.

Для процессов атмосферной коррозии характерно несколько основных видов взаимодействия:
–       сухая поверхность - газовые примеси; скорость процессов определяется кинетикой сорбции кислых газов и их последующим растворением с образованием кислот;
–       влажная поверхность - газовые примеси; скорость процесса лимитируется растворением газов в слое воды, образованием кислоты и скоростью ее взаимодействия с поверхностью металла;
–       сухая или влажная поверхность - мелкодисперсные частицы; особенности их действия связаны с осаждением твердых частиц кислотного характера на поверхности с последующим образованием кислот при взаимодействии с влагой;
–       прямое действие катионов H⁺, содержащихся в осадках.

При воздействии осадков и газов наиболее часто наблюдается равномерная коррозия, вследствие чего уменьшается толщина. Скорость коррозии можно охарактеризовать ее глубиной П, т.е. глубиной проникновения коррозионного разрушения в металл (в мм) за единицу времени (1 год)
П = (8,76 / g) К ,
где g - плотность металла;
К - массовый показатель коррозии.