Щелевая коррозия

Если в щели, образовавшейся между двумя плотно прилегающими алюминиевыми поверхностями или между поверхностью алюминия и неметаллическим материалом, например уплотнителем, присутствует электролит, то может происходить коррозия в виде питтингов или растрава. Кислород, содержащийся в электролите, находящемся в щели, расходуется на образование оксидной пленки на поверхности алюминия, и коррозия прекращается, поскольку восполнение кислорода путем диффузии в щели происходит медленно. На входе в полость щели независимо от того, погружена ли она в раствор или открыта доступу воздуха, количество кислорода больше. Это создает локальную ячейку: вода с кислородом — вода без кислорода, и коррозионные потенциалы таковы, что локализованная коррозия происходит в зоне, обедненной кислородом (анодной), непосредственно соседствующей с зоной, обогащенной кислородом (катодной) вблизи входа в полость щели. Такая ячейка иногда называется концентрационной или ячейкой дифференциальной аэрации. По мере развития щелевой коррозии анодный участок становится кислотным, а катодный щелочным. Такие изменения в дальнейшем усиливают действие локальной ячейки.

Важным фактором в щелевой коррозии является величина раскрытия щели, поскольку это определяет возможность диффузии кислорода в щель, а также влияет на удельное электросопротивление раствора в щели. Щелевая коррозия алюминия в пресной воде незначительна.

Щелевая коррозия при погружении в электролит. Розенфельд показал, что в случае погруженной в электролит щели важную роль играет отношение площади активно корродирующей поверхности щели к эффективной площади внешнего катода. Скорость щелевой коррозии алюминия возрастает по мере сужения полости щели и увеличения площади катода.

Розенфельд исследовал также влияние состава сплава на скорость щелевой коррозии; результаты этой работы представлены на рис. 7.2. Сплавы систем Al-Cu и Al-Zn-Mg-Cu корродируют во много раз быстрее, чем сплавы 1100, 3ХХХ и 5ХХХ. Большое значение имеет ширина щели, поскольку скорость коррозии мала при величине раскрытия щели более 254 мкм.

Щелевая коррозия в атмосфере. При проектировании алюминиевых конструкций, предназначаемых для эксплуатации в условиях морской атмосферы в течение пяти лет, никакие специальные меры против щелевой коррозии не предусматриваются, кроме случаев, когда толщина поперечного сечения менее 1016 мкм. Для увеличения срока службы контактирующие поверхности должны быть покрыты системой лакокрасочных покрытий с ингибитором, а там, где это возможно, щели необходимо заполнять эластичными герметиками во избежание попадания влаги. В случае больших сечений нет необходимости в таких мерах предосторожности.

Щелевая коррозия в различных водных средах. В большинстве пресных вод щелевая коррозия алюминия незначительна. В морской воде она проявляется в виде питтингов, при этом скорость коррозии мала. Установлено, что сопротивление щелевой коррозии в морской воде аналогично сопротивлению питтинговой коррозии, и оно выше для Al-Mg сплавов, чем для сплавов системы Al-Mg-Si.

Потускнение поверхности при попадании влаги (водяные пятна). Щелевая коррозия алюминия наиболее часто встречается тогда, когда вода присутствует в ограниченном пространстве между слоями алюминия, находящимися в тесном контакте, например в стопах листов или круглых листовых заготовок или в бухтах проволоки или фольги. Это возможно при хранении или перевозке из-за недостаточной защиты от дождя, а также при конденсации воды в этих же случаях, когда температура поверхности металла ниже точки росы. На контактирующих поверхностях образуются пятна неправильной формы с продуктами коррозии, при этом цвет пятен может быть от серого до коричневого или черного. При очень сильном поражении продукты коррозии настолько сильно сцепляют две поверхности, что их трудно разделить.

В некоторых случаях образующиеся при попадании влаги коррозионные пятна выглядят как окружности неправильной формы, похожие на линии контурной карты. Считается, что эти пятна представляют собой контуры скоплений воды на разных стадиях испарения. Пятна от воды портят блестящую поверхность и затрудняют использование листов в тех случаях, когда важен внешний вид поверхности, хотя коррозионные повреждения очень неглубоки и сквозная коррозия встречается редко даже на тонких листах. Водяных пятен можно избежать, если принять необходимые меры против попадания дождя и конденсации влаги. Температура металла должна поддерживаться выше точки росы, при этом необходимо либо снижать уровень относительной влажности, либо не допускать охлаждения металла.

Капиллярная коррозия. Это особый случай щелевой коррозии, которая может происходить на поверхности алюминия под органическим покрытием. Коррозия этого типа имеет вид беспорядочно расположенных нитевидных волокон; иногда такую разновидность коррозии называют червеобразной. Продукты коррозии образуют выпуклости на поверхности покрытия, очень похожие на кротовые кочки на лужайке. Червеобразные следы коррозии исходят из одной или нескольких точек, в которых повреждено покрытие. Поверхностная оксидная пленка сама не участвует в процессе, однако на ней имеются участки с недостаточной адгезией, благодаря чему образуются щели, в которых происходит процесс коррозии при наличии влаги и при ограниченном доступе кислорода. Капиллярная коррозия наблюдается на алюминиевых поверхностях самолетов, которые покрыты пленкой лака и эксплуатируются в морской атмосфере или в средах с высокой относительной влажностью. Коррозию этого типа можно регулировать путем использования химических конверсионных покрытий, анодирования и применения перед окраской грунтовок, содержащих хроматные ингибиторы.

Количество алюминия, расходуемого при капиллярной коррозии, мало и имеет практическое значение только при тонких сечениях или в случаях, когда важен внешний вид поверхности. Гораздо большую опасность представляет разрушительная сила продуктов коррозии, сосредоточенных в ограниченном пространстве. Их объем в пять раз больше объема металла, израсходованного на их образование (вдвое больше объема ржавчины на стали), и они могут покоробить металл даже в толстых сечениях.