Корозія: що це таке і чому метал іржавіє

Іржа на старому велосипеді, що стирчить у гаражі після дощу, — знайомий образ для багатьох. Корозія це самопливний процес руйнування металів і сплавів через їхню хімічну чи електрохімічну взаємодію з навколишнім середовищем, коли блискучий метал перетворюється на крихкий оксид чи сіль. Цей невидимий ворог щороку “з’їдає” мільярди тонн сталі, перетворюючи міцні конструкції на пил. Уявіть, як міст тримається на волосині від іржі — ось чому інженери не сплять ночами.

На молекулярному рівні корозія нагадує повільний бунт атомів: метал прагне повернутися до стабільної форми руди, з якої його витягли з надр. Залізо реагує з киснем і вологою, утворюючи Fe₂O₃·nH₂O — ту саму червону іржу, яка розшаровує поверхню. Щороку глобальні втрати від корозії сягають 2,5 трильйона доларів — це близько 3-4% світового ВВП. А в Україні до 10% виробленого металу йде нанівець через іржу, за даними uk.wikipedia.org.

Але не тільки залізо страждає: алюміній, мідь, навіть пластики піддаються подібним процесам. Корозія прискорюється в солоній воді, кислотах чи під напругою, перетворюючи надійні труби на протіканки. Тепер розберемося, як це працює насправді, бо поверхневе знання не врятує ваш гараж від повільного краху.

Механізм корозії: як метал перетворюється на іржу

Уявіть метал як спокійну фортецю, а кисень з вологою — як армію, що пробиває стіни. Корозія починається з окислення: атоми металу віддають електрони, стаючи іонами, а кисень їх приймає. Для заліза реакція проста: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃, що зневоднюється до іржі. Цей процес гетерогенний — відбувається на межі фаз, де поверхня металу контактує з агресивним середовищем.

Електрохімічна корозія домінує в 90% випадків: метал ділиться на анод (де руйнується) і катод (де відновлюється кисень). Мікроелементи в сплаві створюють “гальванічні пари”, прискорюючи атаку. У сухому газі це чисто хімічна реакція, як у турбінах, де гарячий кисень “прожигає” лопатки. Волга діє як електроліт, перетворюючи краплю роси на міні-батарейку.

Температура прискорює все: кожні 10°C швидкість корозії подвоюється. Кислотність (pH нижче 5) або солі (Cl⁻) руйнують захисні оксидні плівки, оголюючи свіжий метал. Результат? Об’єм продукту корозії в 2-6 разів більший за метал, що викликає тріщини й деформації — класичний “набряк іржі”.

Причини корозії: від природи до людської недбалості

Повітря з 21% кисню — головний каталізатор, але без вологи процес сповільнюється. Атмосферна корозія вражає 70% металу: у вологому кліматі сталь втрачає 0,1-0,5 мм/рік. Морська сіль прискорює вдесятеро, перетворюючи кораблі на решето. Підземні води з сульфатами годують бактерії, що виробляють H₂S — біокорозія в дії.

Людський фактор додає жару: забруднення SO₂ у промислових зонах підвищує кислотність дощем. Різні метали в контакті — мідь з алюмінієм — створюють гальванічний ефект, де “благородніший” пожирає сусіда. Стрес від навантажень відкриває мікротріщини, впускаючи агресорів. Навіть бактерії, як Desulfovibrio, роз’їдають труби нафто-газу, викликаючи 20% аварій.

У сучасному світі причини еволюціонували: електромобілі страждають від солі на дорогах, вітряки — від солоного вітру. Кліматичні зміни з більшою вологістю обіцяють +20% втрат до 2030-х.

Види корозії: від рівномірної до підступної піттингової

Корозія не завжди чесна — іноді вона рівномірно “гризе” всю поверхню, а часом пробиває дірки непомітно. Рівномірна вражає труби в океані, знімаючи шар за шаром, легко прогнозуючи термін служби. Локальна ж — підступна: піттингова створює ямки до 1 мм/рік, де сталь товщиною 5 мм пробивається за місяці.

Перед таблицею варто зазначити: класифікація за механізмом і формою руйнування допомагає обрати захист. Ось ключові види з прикладами.

Таблиця базується на даних з uk.wikipedia.org та наукових джерел. Після неї ясно: локальні види небезпечніші, бо непередбачувані — ямка може пробити бак.

Гальванічна корозія виникає при контакті металів: цинк жертвує собою за сталь, як у оцинкованих дахах. Фретинг — тертя + корозія в підшипниках, де пил з іржею шліфує деталі. Кожен вид має нюанси, але всі ведуть до одного — передчасної смерті металу.

Наслідки корозії: від аварій до трильйонних втрат

Іржа не просто брудна — вона вбиває. Аварія на Piper Alpha 1988-го через корозію коштувала 167 життів і мільярди. Сьогодні Tesla відкликала авто через іржу болтів, а мости в США закривають щороку. В Україні корозія газопроводів спричиняє 15-20% інцидентів.

Економіка стогне: прямі втрати — заміна, непрямі — простої, аварії. Глобально 2,5 трлн дол., в США — 276 млрд (NACE). Уявіть: сталь дорожчає, бо половина йде на “відновлення іржі”. Екологія страждає — протіканки отруюють ґрунт.

Методи захисту від корозії: від фарби до нанотехнологій

Боротьба починається з бар’єру: фарби з епоксидкою блокують кисень, але дряпина — і все заново. Цинкування — король: гаряче занурення дає 50-100 мкм Zn, що жертвує собою за сталь. Гальванічне — тонше, для деталей.

Електрохімічний захист

Катодний: аноди-жертви (Mg, Zn) або струм перетворюють конструкцію на катод. Анодний — для алюмінію, де плівка пасивує. Інгібітори, як NaNO₂, поглинають на поверхні.

1. Оцініть середовище (C1-C5 за ISO 12944).
2. Оберіть покриття: поліуретан для атмосферы.
3. Легування: Cr у нержавійці блокує дифузію.
4. Моніторинг: датчики для реального часу.

Сучасне: нано-покриття з графеном — непробивні, самовідновлювальні. У 2025-му тести показують +300% стійкості.

Легування Ni-Cr-Mo робить Inconel для турбін. Полімери доповнюють: тефлон для клапанів. Головне — комплекс: бар’єр + жертва + моніторинг.

Корозія — вічний виклик, але з розумінням ви її приборкаєте. Метал служитиме довго, якщо не дати іржі шансу. А ви вже перевірили свій дах?

About the Author

Ярослав Стаценко

Administrator

Володимир — контент-менеджер блогу з 5-річним досвідом у створенні захопливого контенту. Експерт у digital-маркетингу, фанат технологій.

Visit Website View All Posts