Краткий ответ: Коррозия — это широкий термин для любого электрохимического разрушения металла под воздействием окружающей среды; ржавчина — один конкретный её вид: красновато-коричневые оксиды железа, образующиеся на железе и стали под действием кислорода и воды. Всякая ржавчина — это коррозия, но не всякая коррозия — ржавчина. Различие важно, потому что каждому виду коррозии требуется свой подход к защите и подготовке поверхности.
Ржавчину и коррозию часто употребляют как синонимы, но это не одно и то же. В этой статье объясняется различие, основные виды коррозии, поражающие стальные конструкции, степени ржавости по ISO 8501-1, которые используются для описания состояния стали до подготовки, и что каждая из них означает для подготовки поверхности перед нанесением покрытия.
Что такое коррозия?
Коррозия — это химическая или электрохимическая реакция между металлом и окружающей средой, ухудшающая свойства металла. Окружающая среда поставляет окислитель, чаще всего кислород, растворённый в воде, либо воду вместе с атмосферным кислородом. Металл окисляется (теряет электроны) на анодном участке, тогда как окислитель восстанавливается на катодном. При наличии электролита, то есть, по сути, любой влаги с растворёнными ионами, реакция идёт непрерывно.
Коррозия поражает практически все конструкционные металлы, применяемые в промышленности: углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь, цинк и в особых средах даже титан. Каждый из них корродирует по механизмам, присущим его химии и среде.
Что такое ржавчина?
Ржавчина — обиходное название красновато-коричневых соединений оксида железа, которые образуются при реакции железа или стали с кислородом в присутствии воды. Основные составляющие — гидратированный оксид железа(III) (Fe₂O₃·nH₂O) и оксид-гидроксид железа(III) (FeOOH). Ржавчина химически отличается от исходного металла: она пористая, хрупкая и, как правило, плохо защищает. В отличие от плотных, прочно сцепленных пассивных плёнок, защищающих нержавеющую сталь и алюминий, ржавчина не останавливает дальнейшую коррозию. По мере её образования и отслаивания открывается свежая сталь, подвергающаяся дальнейшему разрушению.
Основные свойства ржавчины:
- Ржавеют только железо и сплавы на его основе; другие распространённые конструкционные металлы образуют иные продукты коррозии
- Ржавчина занимает объём, в несколько раз превышающий объём замещаемого железа, в зависимости от образующихся оксидов, поэтому корродирующая арматура растрескивает и скалывает окружающий бетон
- Ржавчина гигроскопична: она впитывает влагу, что ускоряет дальнейшую коррозию
- Ржавчина в язвинах и щелях удерживает загрязнения хлоридами и сульфатами — одну из главных причин разрушения покрытия, когда ржавая сталь перед повторным нанесением подготовлена не полностью
Какие виды коррозии поражают стальные конструкции?
Ржавчина — наиболее заметная форма коррозии стали, но на промышленные стальные конструкции действует несколько различных механизмов. Знание того, какие из них присутствуют, определяет стратегию защиты:
| Вид коррозии | Механизм | Типичные места | Значение для подготовки поверхности |
|---|---|---|---|
| Равномерная (общая) коррозия | Равномерное электрохимическое разрушение по всей поверхности; классическое ржавление незащищённой стали | Непокрытая или лишённая покрытия сталь в атмосферных условиях | Готовить до степени, указанной в техническом паспорте покрытия; рекомендуется испытание на растворимые соли |
| Питтинговая (язвенная) коррозия | Локальное разрушение, часто вызываемое хлоридами; создаёт глубокие полости при относительно сохранной общей поверхности | Морские и шельфовые сооружения; среды, богатые хлоридами | Внутренние части язв трудно очистить любым методом; один из вариантов — двухэтапный подход (Tercoo® для удаления основной массы, затем Bristle Blaster® для чистоты и профиля); строгий контроль солей |
| Гальваническая коррозия | Ускоренная коррозия более активного металла в месте соединения двух разнородных металлов в электролите | Соединения стали с нержавеющей сталью и стали с медью; алюминий, закреплённый стальным крепежом | Изолировать металлы; покрывать катод или оба металла, но никогда только анод; готовить согласно TDS покрытия |
| Щелевая коррозия | Ускоренное разрушение в замкнутых пространствах (нахлёсточные соединения, под прокладками, у крепежа) | Конструктивные соединения, фланцевые соединения, нахлёстки листов | Тщательно очищать щели; наносить полосовое покрытие на соединения, образующие щели; рассмотреть изменения конструкции для устранения щелей |
| Эрозионная коррозия | Сочетание механического и электрохимического воздействия в потоке жидкости; защитная плёнка непрерывно удаляется | Отводы труб, рабочие колёса насосов, трубки теплообменников, зоны заплеска | Износостойкие системы покрытий, как правило по стали после струйной очистки; степень очистки и профиль шероховатости (анкерный профиль) — по TDS |
| Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) | Растрескивание при совместном действии растягивающего напряжения и определённой коррозионной среды (например, хлориды для нержавеющей стали, H₂S для высокопрочной стали) | Оборудование для эксплуатации в сероводородной среде; нержавеющая сталь в горячих хлоридных средах | Покрытия изолируют от среды; подготовка и выбор грунтовки — по спецификации для данных условий эксплуатации |
| Микробиологически вызванная коррозия (MIC) | Бактерии (например, сульфатвосстанавливающие или образующие кислоты) создают локально коррозионные микросреды | Внутренние поверхности трубопроводов, погружённые зоны, водная инфраструктура | Полностью удалить биоплёнку и отложения перед подготовкой; строгий контроль загрязнений |
Каковы степени ржавости по ISO 8501-1?
ISO 8501-1 определяет четыре степени ржавости (A, B, C и D), описывающие исходное состояние непокрытой стали до подготовки поверхности:
- Степень A: стальная поверхность в основном покрыта плотно сцепленной прокатной окалиной, ржавчины мало или нет совсем. Прокатная окалина — оксидный слой, образующийся при горячей прокатке. По отношению к стальной основе она катодна, поэтому если её оставить и покрытие будет повреждено, оголённая сталь корродирует преимущественно в месте разрыва.
- Степень B: стальная поверхность, которая начала ржаветь и с которой начала отслаиваться прокатная окалина.
- Степень C: стальная поверхность, на которой прокатная окалина проржавела или может быть соскоблена, при этом при нормальном зрении видны небольшие язвины.
- Степень D: стальная поверхность, на которой прокатная окалина проржавела и при нормальном зрении видна сплошная язвенная коррозия. Это самое сложное исходное состояние.
Степени подготовки (степени Sa для струйной очистки, St 2 и St 3 для очистки ручным и механизированным инструментом) оцениваются относительно этих исходных состояний. Требуемая степень подготовки зависит от системы покрытия: многие высокоэффективные промышленные системы предписывают Sa 2½ (SSPC-SP 10), тогда как обслуживающие покрытия, нетребовательные к поверхности, могут допускать меньшее. Определяющим является технический паспорт покрытия. Достижение заданной степени на стали степени D с глубокими язвинами требует значительно больше усилий и времени, чем на стали степени B.
Что степень ржавости говорит о подготовке поверхности?
Степень ржавости даёт практическую информацию до подготовки поверхности под нанесение или повторное нанесение покрытия:
- Сталь степени A: для большинства высокоэффективных систем покрытий прокатную окалину необходимо удалять, так как любое нарушение окалины создаёт гальванический элемент. Стандартный путь — абразивоструйная очистка. Очистка ручным и механизированным инструментом по SSPC-SP 2 / SP 3 (St 2 / St 3) плотно сцепленную прокатную окалину не удаляет; ударные механизированные инструменты, работающие по SSPC-SP 11, например bristle blasting, — удаляют.
- Сталь степени B–C: ржавая, но без сильных язвин. Стандартом является струйная очистка до Sa 2½; при обслуживании Bristle Blaster® обеспечивает степень очистки, сопоставимую с Sa 2½ / SSPC-SP 10, с профилем Rz 65–85 µm на стандартной стали в документированных испытаниях, в зависимости от марки стали, степени ржавости, ленты и техники работы.
- Сталь степени D: присутствуют глубокие язвины. Используйте струйную очистку или двухэтапный механический подход (удаление основной массы коррозии, затем окончательная очистка и профилирование), уделяйте особое внимание дну язв и контролируйте растворимые соли.
Основные выводы
- Ржавчина — конкретная форма коррозии: оксидный продукт реакции стали с кислородом и водой. Коррозия — более широкая категория электрохимического разрушения металлов, поражающая все конструкционные металлы.
- На стальные конструкции действует несколько видов коррозии: равномерное ржавление, питтинговая, гальваническая, щелевая, эрозионная, коррозионное растрескивание под напряжением и MIC. У каждого свои причины, места и значение для подготовки.
- Степени ржавости A–D по ISO 8501-1 описывают исходное состояние стали — от плотно сцепленной прокатной окалины (A) до сплошной язвенной коррозии (D). Степень ржавости определяет усилия, необходимые для достижения заданной степени очистки.
- Многие высокоэффективные системы промышленных покрытий предписывают Sa 2½ (SSPC-SP 10); фактический минимум задаёт технический паспорт покрытия.
- Сталь с язвинами удерживает продукты коррозии и растворимые соли, которые трудно удалить любым одним методом. Тщательная подготовка и испытание на растворимые соли обязательны перед нанесением покрытия.
Связанные статьи
- Защита стальных конструкций от коррозии: практическое руководство
- Питтинговая коррозия: что это такое и как с ней бороться
- Полное руководство по стандартам подготовки поверхности SSPC
- Как защитить сталь от коррозии
Часто задаваемые вопросы
Ржавчина и коррозия — это одно и то же?
Нет. Коррозия — общий термин для разрушения металла в результате реакции с окружающей средой, и она поражает сталь, алюминий, медь, цинк и другие металлы. Ржавчина — конкретный продукт коррозии железа и стали: гидратированные оксиды и оксид-гидроксиды железа. Всякая ржавчина — это коррозия, но коррозия алюминия или меди ржавчиной не является.
Может ли нержавеющая сталь ржаветь?
Да, при неблагоприятных условиях. Нержавеющая сталь опирается на тонкую пассивную плёнку оксида хрома. Хлориды, щели, загрязнение частицами углеродистой стали или повреждение плёнки могут вызвать питтинг, щелевую коррозию или поверхностные ржавые пятна. Поэтому поверхности из нержавеющей стали следует готовить инструментом из нержавеющей стали, а не щётками или лентами из углеродистой стали.
Каковы степени ржавости по ISO 8501-1?
ISO 8501-1 описывает четыре исходных состояния непокрытой стали: A — плотно сцепленная прокатная окалина с малым количеством ржавчины или без неё; B — начало ржавления с отслаиванием прокатной окалины; C — прокатная окалина проржавела или удаляется соскабливанием, с небольшими язвинами; и D — прокатная окалина проржавела, видна сплошная язвенная коррозия. Степени подготовки затем оцениваются относительно этих исходных состояний.
Почему ржавую сталь с язвинами труднее подготовить под покрытие?
Язвины удерживают продукты коррозии и растворимые соли, такие как хлориды и сульфаты. Если они остаются под новым покрытием, они могут вызвать осмотическое вспучивание и повторную коррозию. Поэтому сталь с язвинами требует более тщательной подготовки, внимания к дну язв и испытания на растворимые соли перед нанесением покрытия, каким бы методом подготовка ни выполнялась.
Источники
- Corrosion Alliance, Principles of corrosion. corrosionalliance.com
- Fitz Coatings, Blast it! ISO 8501-1 (степени ржавости A–D, степени Sa и St) (2021). fitz-coatings.com
- TWI, What is galvanic corrosion and how can it be avoided? twi-global.com
- SSPC, SSPC-SP 3, Power Tool Cleaning. Копия стандарта
- KTA-Tator, Industry Standards for Surface Preparation. kta.com
