Введение

Постепенное разрушение материалов химической реакцией с окружающей средой.

Коррозия – это естественный процесс, который превращает очищенный металл в более химически стабильный оксид. Это постепенное ухудшение свойств материалов (обычно металла) в результате химической или электрохимической реакции с окружающей средой. Инженерная коррозия – это область, посвященная контролю и предотвращению коррозии. В наиболее распространенном понимании, это электрохимическое окисление металла при взаимодействии с окислителем, таким как кислород, водород или гидроксид. Ржавление, образование красно-оранжевых оксидов железа, является хорошо известным примером электрохимической коррозии. Этот тип коррозии обычно приводит к образованию оксидов или солей исходного металла и характеризуется специфической окраской. Коррозия может происходить и в других материалах, помимо металлов, таких как керамика или полимеры, хотя в этом контексте чаще используется термин "деградация". Коррозия снижает эксплуатационные характеристики материалов и конструкций, включая механическую прочность, внешний вид и проницаемость для жидкостей и газов. Многие конструкционные сплавы подвергаются коррозии даже при простом воздействии влаги в воздухе, но на процесс могут сильно влиять определенные вещества. Коррозия может быть локализованной, приводя к образованию ям или трещин, или распространяться на большую площадь, более или менее равномерно разрушая поверхность. Поскольку коррозия – это процесс, контролируемый диффузией, она происходит на открытых поверхностях. Следовательно, методы снижения активности поверхности, такие как пассивация и хроматирование, могут повысить коррозионную стойкость материала. Однако некоторые механизмы коррозии менее заметны и менее предсказуемы. Химия коррозии сложна и может рассматриваться как электрохимическое явление. Во время коррозии в определенной точке на поверхности объекта из железа происходит окисление, и эта точка функционирует как анод. Электроны, высвобождаемые в этой анодной точке, перемещаются через металл к другой точке на объекте, где они восстанавливают кислород в присутствии H+ (который, как считается, поступает из угольной кислоты (H2CO3), образующейся при растворении углекислого газа из воздуха в воде во влажной атмосфере. Ионы водорода в воде также могут поступать из-за растворения других кислых оксидов из атмосферы). Эта точка функционирует как катод.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия возникает, когда два различных металла находятся в физическом или электрическом контакте друг с другом и погружены в общий электролит, или когда один и тот же металл подвергается воздействию электролита различной концентрации. В гальванической паре более активный металл (анод) корродирует с ускоренной скоростью, а более благородный металл (катод) – с замедленной. При отдельном погружении каждый металл корродирует со своей собственной скоростью. Выбор подходящего металла (металлов) легко определить, опираясь на гальванический ряд. Например, цинк часто используется в качестве жертвенного анода для защиты стальных конструкций. Гальваническая коррозия представляет значительный интерес для морской индустрии, а также для любых объектов, где вода (содержащая соли) контактирует с трубами или металлическими конструкциями. На гальваническую коррозию влияют такие факторы, как относительный размер анода, типы металлов и условия эксплуатации (температура, влажность, соленость и т.д.). Соотношение площади поверхности анода и катода напрямую влияет на скорость коррозии материалов. Часто гальваническую коррозию предотвращают, используя жертвенные аноды.

Гальванические серии

В любой среде (одна стандартная среда – аэрированная морская вода комнатной температуры) один металл будет либо более благородным, либо более активным по сравнению с другими, в зависимости от прочности связи его ионов с поверхностью. Два металла, находящиеся в электрическом контакте, совместно используют одни и те же электроны, поэтому "борьба" на каждой поверхности аналогична конкуренции за свободные электроны между этими двумя материалами. Используя электролит как среду для перемещения ионов в одном направлении, более благородный металл будет принимать электроны от более активного. Возникший поток массы или электрический ток можно измерить для определения иерархии материалов в рассматриваемой среде. Эта иерархия называется гальваническим рядом и используется для прогнозирования и понимания коррозии.

Удаление коррозии

Часто продукты коррозии можно удалить химическим способом. Например, фосфорная кислота в виде пасты для удаления ржавчины часто наносится на стальные инструменты или поверхности для удаления ржавчины. Удаление коррозии не следует путать с электрополировкой, которая удаляет некоторые слои основного металла для создания гладкой поверхности. Например, фосфорную кислоту можно также использовать для электрополировки меди, но она делает это, удаляя саму медь, а не продукты её коррозии.

Устойчивость к коррозии

Некоторые металлы обладают большей естественной устойчивостью к коррозии, чем другие (некоторые примеры можно найти в гальванических рядах). Существует множество способов защиты металлов от коррозии (окисления), включая покраску, горячее цинкование, катодную защиту и их сочетания.

Внутренняя химия

Наиболее устойчивыми к коррозии являются материалы, для которых коррозия термодинамически неблагоприятна. Любые продукты коррозии золота или платины склонны спонтанно разлагаться до чистого металла, поэтому эти элементы встречаются на Земле в металлическом виде и издавна ценятся. Более распространенные "неблагородные" металлы могут быть защищены лишь временными методами. Некоторые металлы обладают естественной медленной кинетикой реакции, даже если их коррозия термодинамически благоприятна. К ним относятся цинк, магний и кадмий. Хотя коррозия этих металлов происходит непрерывно, она протекает с достаточно медленной скоростью. Ярким примером является графит, который выделяет значительное количество энергии при окислении, но имеет настолько медленную кинетику, что практически не подвержен электрохимической коррозии в обычных условиях.

Пассивирование

Пассивирование – это спонтанное образование ультратонкой пленки продуктов коррозии, известной как пассивная пленка, на поверхности металла, которая служит барьером для дальнейшего окисления. Химический состав и микроструктура пассивной пленки отличаются от состава и структуры основного металла. Типичная толщина пассивной пленки на алюминии, нержавеющих сталях и сплавах составляет до 10 нанометров. Пассивная пленка отличается от оксидных слоев, образующихся при нагревании и достигающих микрометровой толщины – пассивная пленка восстанавливается после удаления или повреждения, в то время как оксидный слой – нет. Пассивирование в естественной среде, такой как воздух, вода и почва при умеренном pH, наблюдается для таких материалов, как алюминий, нержавеющая сталь, титан и кремний. Пассивация определяется главным образом металлургическими и факторами окружающей среды. Влияние pH обобщается с помощью диаграмм Пурбе, однако на процесс влияет множество других факторов. Условия, препятствующие пассивированию, включают высокую pH для алюминия и цинка, низкую pH или присутствие ионов хлора для нержавеющей стали, высокую температуру для титана (в этом случае оксид растворяется в металле, а не в электролите) и ионы фторида для кремния. С другой стороны, необычные условия могут приводить к пассивированию материалов, которые обычно не защищены, например, щелочная среда бетона для стальной арматуры. Воздействие жидких металлов, таких как ртуть или горячий припой, часто может нарушать механизмы пассивации.

Коррозия в пассивированных материалах

Пассивирование чрезвычайно эффективно для снижения коррозионных повреждений, однако даже высококачественный сплав будет подвержен коррозии, если его способность к формированию пассивирующей пленки нарушена. Правильный выбор марки материала, соответствующей конкретной среде, важен для обеспечения долговечной эксплуатации данной группы материалов. В случае разрушения пассивной пленки под воздействием химических или механических факторов, основными видами коррозии могут стать точечная коррозия, щелевая коррозия и коррозионное растрескивание под напряжением.

Коррозия в ямах

Некоторые условия, такие как низкая концентрация кислорода или высокая концентрация веществ, таких как хлориды, конкурирующих в качестве анионов, могут препятствовать способности данного сплава восстанавливать пассивирующую пленку. В худшем случае почти вся поверхность останется защищенной, но незначительные локальные колебания приведут к разрушению оксидной пленки в нескольких критических точках. Коррозия в этих точках будет значительно усиливаться и может вызывать коррозионные ямы различных типов, в зависимости от условий. Хотя коррозионные ямы образуются только при достаточно экстремальных условиях, они могут продолжать расти даже при возвращении к нормальным условиям, поскольку внутренняя часть ямы естественным образом лишена кислорода, а локальный pH снижается до очень низких значений, что приводит к увеличению скорости коррозии из-за автокаталитического процесса. В крайних случаях острые вершины чрезвычайно длинных и узких коррозионных ям могут создавать концентрацию напряжений, достаточную для разрушения даже прочных сплавов; тонкая пленка, проколотая невидимо малым отверстием, может скрывать от глаз яму размером с большой палец. Эти проблемы особенно опасны, поскольку их трудно обнаружить до выхода из строя детали или конструкции. Питинговая коррозия остается одной из наиболее распространенных и разрушительных форм коррозии в пассивированных сплавах, но ее можно предотвратить, контролируя окружающую среду сплава. Питинговая коррозия возникает при образовании небольшого отверстия или полости в металле, обычно в результате депассивации небольшой области. Эта область становится анодной, а часть оставшегося металла – катодной, что приводит к локальной гальванической реакции. Разрушение этой небольшой области проникает в металл и может привести к отказу. Эта форма коррозии часто трудно обнаруживается из-за того, что она обычно относительно небольшая и может быть покрыта и скрыта продуктами коррозии.

Распад сварки и удар ножом

Нержавеющая сталь может представлять особые проблемы коррозии, поскольку её пассивирующее поведение зависит от наличия основного легирующего компонента (хрома, не менее 11,5%). Из-за высоких температур сварки и термообработки карбиды хрома могут образовываться на границах зерен нержавеющих сплавов. Эта химическая реакция лишает материал хрома в приграничной зоне, делая эти участки значительно менее устойчивыми к коррозии. Это создает гальваническую пару с хорошо защищенным сплавом вблизи, что приводит к "коррозии сварных швов" (коррозия границ зерен в зонах термического влияния) в сильно коррозионных средах. Этот процесс может существенно снизить механическую прочность сварных соединений со временем. Нержавеющая сталь считается "сенсибилизированной", если в её микроструктуре образуются карбиды хрома. Типичная микроструктура нормализованной нержавеющей стали марки 304 не показывает признаков сенсибилизации, тогда как сильно сенсибилизированная сталь демонстрирует наличие осадков на границах зерен. Темные линии на сенсибилизированной микроструктуре – это сети карбидов хрома, образовавшиеся вдоль границ зерен. Специальные сплавы, либо с низким содержанием углерода, либо с добавками углеродных "поглотителей", таких как титан и ниобий (в марках 321 и 347 соответственно), могут предотвратить этот эффект, но последние требуют специальной термообработки после сварки для предотвращения аналогичного явления – "атаки по линии окалины". Как следует из названия, коррозия ограничивается очень узкой зоной, прилегающей к сварному шву, часто всего лишь несколько микрометров в ширину, что делает её ещё менее заметной.

Коррозия в щелях

Коррозия в щелях – это локализованная форма коррозии, возникающая в замкнутых пространствах (щелях), куда ограничен доступ рабочей среды из окружающей среды. Образование гальванической ячейки с разной концентрацией кислорода приводит к коррозии внутри щелей. Примерами щелей являются зазоры и области контакта между деталями, под прокладками или уплотнениями, внутри трещин и швов, пространства, заполненные отложениями, и под слоями осадка. На коррозию в щелях влияют тип щели (металл-металл, металл-неметалл), геометрия щели (размер, шероховатость поверхности), а также металлургические и факторы окружающей среды. Восприимчивость к коррозии в щелях может быть оценена с использованием стандартных методик ASTM. Критическая температура начала коррозии в щелях обычно используется для оценки стойкости материала к коррозии в щелях.

Водородные канавки

В химической промышленности водородное нарезание канавок – это коррозия трубопроводов в углублениях, образующихся в результате взаимодействия коррозионно-активного агента, продуктов коррозии металла трубы и пузырьков водорода. Например, при протекании серной кислоты (H2SO4) по стальным трубам железо в стали реагирует с кислотой, образуя пассивирующую пленку сульфата железа (FeSO4) и газообразного водорода (H2). Пленка сульфата железа защищает сталь от дальнейшей реакции; однако, при контакте пузырьков водорода с этой пленкой, она удаляется. Таким образом, движущийся пузырек может сформировать канавку, обнажая больше стали для воздействия кислоты и создавая замкнутый круг. Нарезание канавок усугубляется тем, что последующие пузырьки склонны следовать по тому же пути.

Коррозия при высоких температурах

Высокотемпературная коррозия – это химическое разрушение материала (обычно металла) в результате нагрева. Эта некальваническая форма коррозии возникает, когда металл подвергается воздействию горячей атмосферы, содержащей кислород, серу ("сульфидация") или другие соединения, способные окислять (или способствовать окислению) данный материал. Например, материалы, используемые в аэрокосмической отрасли, энергетике и даже в автомобильных двигателях, должны выдерживать длительное воздействие высоких температур, в течение которых они могут контактировать с атмосферой, содержащей потенциально сильно коррозионные продукты сгорания. Некоторые продукты высокотемпературной коррозии могут быть использованы в интересах инженера. Например, образование оксидов на нержавеющих сталях может создавать защитный слой, предотвращающий дальнейшее воздействие атмосферы, что позволяет использовать материал в течение длительного времени как при комнатной, так и при высоких температурах в агрессивных условиях. Эти продукты высокотемпературной коррозии, в виде компактных оксидных слоев, могут предотвращать или снижать износ при высокотемпературном скольжении металлических (или металлических и керамических) поверхностей. Термическое окисление также широко используется для получения контролируемых оксидных наноструктур, включая нанопроволоки и тонкие пленки.

Микробная коррозия

Микробиологическая коррозия, или обычно известная как микробиологически индуцированная коррозия (MIC), – это коррозия, вызываемая или ускоряемая микроорганизмами, как правило, химиоавтотрофами. Она может проявляться как в отношении металлических, так и неметаллических материалов, в присутствии или отсутствии кислорода. Сульфатредуцирующие бактерии активны в бескислородной среде (анаэробные); они производят сероводород, вызывая коррозионное растрескивание под напряжением. В присутствии кислорода (аэробные) некоторые бактерии могут непосредственно окислять железо до оксидов и гидроксидов железа, другие бактерии окисляют серу и образуют серную кислоту, вызывая биогенную сульфидную коррозию. Концентрационные элементы могут формироваться в отложениях продуктов коррозии, приводя к локализованной коррозии. Ускоренная коррозия в зоне прилива (ALWC) – это особенно агрессивная форма MIC, поражающая стальные сваи в морской воде вблизи линии минимального уровня воды. Она характеризуется оранжевым илом, который при обработке кислотой издает запах сероводорода. Скорость коррозии может быть очень высокой, и расчетные припуски на коррозию могут быть быстро превышены, что приводит к преждевременному разрушению стальной сваи. Сваи, которые были покрыты и оснащены катодной защитой во время строительства, не подвержены ALWC. Для незащищенных свай можно установить жертвенные аноды локально в пораженных участках для ингибирования коррозии или установить полноценную систему жертвенных анодов. Пораженные участки также можно обработать с помощью катодной защиты, используя либо жертвенные аноды, либо подавая ток на инертный анод для образования известкового отложения, которое поможет защитить металл от дальнейшего воздействия.

Опыливание металлов

Опыливание металла – это катастрофическая форма коррозии, возникающая при воздействии на подверженные ей материалы сред с высокой углеродной активностью, таких как синтез-газ и другие среды с высоким содержанием CO. Коррозия проявляется в распаде металла на металлический порошок. Считается, что механизм начинается с осаждения слоя графита на поверхности металла, обычно из монооксида углерода (CO) в паровой фазе. Затем предполагается, что этот графитовый слой образует метастабильные соединения M3C (где M – металл), которые мигрируют от поверхности металла. Однако в некоторых условиях соединения M3C не обнаруживаются, что указывает на прямой перенос атомов металла в слой графита.

Защита от коррозии

Различные методы обработки применяются для замедления коррозионного разрушения металлических объектов, подвергающихся воздействию атмосферных явлений, соленой воды, кислот или других агрессивных сред. Некоторые незащищенные металлические сплавы крайне восприимчивы к коррозии, например, сплавы, используемые в неодимовых магнитах, которые могут расслаиваться или превращаться в порошок даже в сухих, стабильных по температуре помещениях, если не подвергаются соответствующей обработке.

Обработка поверхностей

При использовании поверхностных покрытий для защиты от коррозии необходимо проявлять особую тщательность, чтобы обеспечить полное покрытие без пропусков, трещин или дефектов в виде точечных отверстий. Небольшие дефекты могут стать "ахиллесовой пятой", позволяя коррозии проникать внутрь и вызывать обширные повреждения, даже если внешний защитный слой на некоторое время остается внешне неповрежденным.

Приложенные покрытия

Наиболее распространенными методами антикоррозионной обработки являются нанесение покрытий, покраска и эмалирование. Они обеспечивают барьер из коррозионностойкого материала между агрессивной средой и конструкционным материалом. Помимо эстетических и технологических аспектов, может существовать компромисс между механической гибкостью и устойчивостью к истиранию и высоким температурам. Покрытия обычно разрушаются локально, но если покрытие более благородно, чем основной металл (например, хром на стали), то возникает гальваническая пара, которая приводит к ускоренной коррозии любого открытого участка по сравнению с непокрытой поверхностью. Поэтому часто целесообразно использовать покрытия из активных металлов, таких как цинк или кадмий. Если цинковое покрытие недостаточно толстое, поверхность быстро теряет внешний вид и становится заметной ржавчина. Срок службы напрямую связан с толщиной металлического покрытия. Покраска валиком или кистью предпочтительнее для труднодоступных мест, а распыление – для больших площадей, таких как стальные палубы и объекты на побережье. Гибкие полиуретановые покрытия, например Durabak M26, могут обеспечить антикоррозионное покрытие с высокопрочной, нескользкой мембраной. Покрытия на основе краски относительно легко наносятся и быстро сохнут, хотя температура и влажность могут влиять на время высыхания. В настоящее время органические покрытия на основе нефтеполимеров заменяются органическими покрытиями из возобновляемых источников. Среди различных связующих полиуретаны являются наиболее изученным полимером в этом направлении.

Реактивные покрытия

Если среда контролируется (особенно в системах рециркуляции), то в нее часто можно добавлять ингибиторы коррозии. Эти химические вещества формируют на открытых металлических поверхностях электрически изолирующее или химически непроницаемое покрытие, подавляющее электрохимические реакции. Такие методы делают систему менее восприимчивой к царапинам или дефектам покрытия, поскольку дополнительные ингибиторы могут поступать в места обнажения металла. К химическим веществам, ингибирующим коррозию, относятся некоторые соли в жесткой воде (римские водопроводные системы известны своими минеральными отложениями), хроматы, фосфаты, полианилин, другие проводящие полимеры и широкий спектр специально разработанных химических веществ, подобных поверхностно-активным веществам (то есть длинноцепочечным органическим молекулам с ионными концевыми группами).

Анодирование

Алюминиевые сплавы часто подвергаются обработке поверхности. Электрохимические условия в ванне тщательно регулируются таким образом, чтобы в оксидной пленке металла образовались однородные поры шириной в несколько нанометров. Эти поры позволяют оксидной пленке вырасти значительно толще, чем это было бы возможно в пассивирующих условиях. В конце обработки поры закрываются, формируя более твердый, чем обычно, поверхностный слой. При повреждении этого покрытия, обычные процессы пассивации берут на себя защиту поврежденного участка. Анодирование обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и коррозии, поэтому широко используется для облицовки зданий и других конструкций, подверженных регулярному воздействию окружающей среды. Несмотря на свою устойчивость, оно требует регулярной очистки, поскольку при отсутствии ухода на краях панелей естественным образом образуются потемнения. Анодирование – это процесс, в ходе которого поверхность металла преобразуется в оксидную пленку путем электрохимического окисления.

Покрытия из биофильмов

Разработана новая форма защиты, основанная на нанесении определенных видов бактериальных пленок на поверхность металлов в сильно коррозионных средах. Этот процесс существенно повышает коррозионную стойкость. В качестве альтернативы, биофильмы, продуцирующие антимикробные вещества, могут использоваться для подавления коррозии низкоуглеродистой стали, вызываемой сульфатредуцирующими бактериями.

Контролируемая формовка проницаемости

Контролируемая проницаемость опалубки (CPF) – это метод предотвращения коррозии арматуры за счет естественного повышения долговечности защитного слоя при укладке бетона. CPF применяется в различных условиях для борьбы с воздействием карбонизации, хлоридов, мороза и истирания.

Катодная защита

Катодная защита (CP) – это метод контроля коррозии металлической поверхности путем превращения ее в катод электрохимической ячейки. Системы катодной защиты наиболее часто применяются для защиты стальных трубопроводов и резервуаров, свай стальных пирсов, судов и морских нефтедобывающих платформ.

Защита жертвенного анода

Для эффективной катодной защиты (CP) потенциал стальной поверхности поляризуется (сдвигается) в более отрицательную сторону до тех пор, пока металлическая поверхность не достигнет однородного потенциала. При однородном потенциале движущая сила коррозионной реакции прекращается. В гальванических системах CP материал анода корродирует под воздействием стали и со временем требует замены. Поляризация обусловлена потоком тока от анода к катоду, вызванным разностью электродных потенциалов между анодом и катодом. Наиболее распространенными материалами для жертвенных анодов являются алюминий, цинк, магний и их сплавы. Алюминий обладает наибольшей емкостью, а магний – наибольшим электродвижущей силой, поэтому он используется в условиях повышенного сопротивления. Цинк является универсальным материалом и основой для оцинкования. С использованием жертвенных анодов связано несколько проблем. С точки зрения экологии, одной из них является высвобождение цинка, магния, алюминия и тяжелых металлов, таких как кадмий, в окружающую среду, включая морскую воду. С практической точки зрения, системы с жертвенными анодами считаются менее точными, чем современные системы катодной защиты, такие как системы с принудительным током (ICCP). Их способность обеспечивать необходимую защиту необходимо регулярно проверять посредством подводного осмотра водолазами. Кроме того, жертвенные аноды имеют ограниченный срок службы и требуют регулярной замены.

Защита от впечатления на потоке

Для более крупных сооружений гальванические аноды экономически не способны обеспечить достаточный ток для полной защиты. Системы катодной защиты с принудительной подачей тока (ICCP) используют аноды, подключенные к источнику постоянного тока (например, к катодно-защитному выпрямителю). Аноды для систем ICCP изготавливаются в виде труб и стержней из различных специализированных материалов, включая высококремнистый чугун, графит, смешанные оксиды металлов, а также титан или ниобий, покрытые платиной.

Анодная защита

Анодная защита подает анодный ток на защищаемую конструкцию (в отличие от катодной защиты). Она подходит для металлов, проявляющих пассивность (например, нержавеющая сталь) и обладающих достаточно малым пассивным током в широком диапазоне потенциалов. Она применяется в агрессивных средах, таких как растворы серной кислоты. Анодная защита – это электрохимический метод защиты от коррозии, заключающийся в поддержании металла в пассивном состоянии.

Скорость коррозии

Формирование оксидного слоя описывается моделью Дил–Гров, которая используется для прогнозирования и контроля образования оксидного слоя в различных ситуациях. Простой тест для измерения коррозии – метод определения потери массы. Метод заключается в воздействии чистой, взвешенной детали из металла или сплава на агрессивную среду в течение заданного времени, последующей очистке для удаления продуктов коррозии и повторном взвешивании детали для определения потери массы. Скорость коррозии (R) рассчитывается по формуле:

где k – постоянная, W – потеря массы металла за время t, A – площадь поверхности металла, подвергшаяся воздействию, и ρ – плотность металла (в г/см³). Другими распространенными способами выражения скорости коррозии являются глубина проникновения и изменение механических свойств.

Экономическое воздействие

В 2002 году Федеральное управление автомобильных дорог США опубликовало исследование под названием "Стоимость коррозии и стратегии профилактики в Соединенных Штатах", посвященное прямым затратам, связанным с коррозией металлов в промышленности США. В 1998 году общая годовая прямая стоимость коррозии в США составила примерно 276 миллиардов долларов (или 3,2% валового внутреннего продукта США на тот момент). При разделении по пяти отраслям, экономические потери составили 22,6 миллиарда долларов в сфере инфраструктуры, 17,6 миллиарда долларов в производстве и переработке, 29,7 миллиарда долларов в транспортной отрасли, 20,1 миллиарда долларов в государственном секторе и 47,9 миллиарда долларов в сфере коммунальных услуг. Ржавчина – одна из наиболее частых причин аварий на мостах. Поскольку ржавчина занимает объем, значительно превышающий объем исходной массы железа, ее накопление также может привести к разрушению, разъединяя соседние элементы. Она стала причиной обрушения моста Мианус в 1983 году, когда внутреннее ржавление опорных подшипников вытолкнуло один угол дорожного полотна с опоры. Три водителя, находившиеся на мосту в момент обрушения, погибли, когда полотно упало в реку. Последующее расследование NTSB показало, что дренажная система на дороге была заблокирована во время дорожных работ и не была восстановлена, в результате чего дождевая вода проникла в элементы поддержки. Ржавчина также сыграла важную роль в катастрофе на мосту Сильвер-Бридж в 1967 году в штате Западная Вирджиния, когда стальной висячий мост обрушился в течение минуты, унеся жизни 46 водителей и пассажиров, находившихся на нем. Аналогично, коррозия стали и железа, покрытых бетоном, может вызывать отслоение бетона, создавая серьезные структурные проблемы. Это один из наиболее распространенных видов разрушения железобетонных мостов. Измерительные приборы, основанные на методе полуэлементного потенциала, способны выявлять участки потенциальной коррозии до полного разрушения бетонной конструкции. До 20–30 лет назад оцинкованные стальные трубы широко использовались в системах водоснабжения для индивидуальных жилых домов, многоквартирных домов, а также в коммерческом и общественном строительстве. Сегодня защитный слой цинка в этих системах давно истощен, и они подвергаются внутренней коррозии, что приводит к ухудшению качества воды и разрушению труб. Экономический ущерб для домовладельцев, владельцев квартир и общественной инфраструктуры оценивается в 22 миллиарда долларов, поскольку страховая отрасль готовится к волне страховых требований, связанных с выходом из строя трубопроводов.

Коррозия в неметалах

Большинство керамических материалов почти полностью не подвержены коррозии. Прочные химические связи, удерживающие их вместе, оставляют в структуре очень мало свободной химической энергии; их можно рассматривать как уже находящиеся в состоянии коррозии. Когда коррозия всё же происходит, она почти всегда представляет собой простое растворение материала или химическую реакцию, а не электрохимический процесс. Распространенным примером защиты от коррозии в керамике является добавление извести в содо-известковое стекло для снижения его растворимости в воде; хотя оно и не так растворимо, как чистый силикат натрия, обычное стекло образует подмикроскопические дефекты при воздействии влаги. Из-за своей хрупкости такие дефекты приводят к резкому снижению прочности стеклянного изделия в течение первых нескольких часов при комнатной температуре.

Коррозия полимеров

Деградация полимеров включает в себя несколько сложных и часто недостаточно изученных физико-химических процессов. Эти процессы существенно отличаются от других, рассматриваемых здесь, поэтому термин "коррозия" применяется к ним лишь в широком смысле. Из-за большого молекулярного веса полимеров, смешивание определенной массы полимера с другим веществом дает незначительное увеличение энтропии, что обычно затрудняет их растворение. Хотя растворение представляет собой проблему в некоторых областях применения полимеров, спроектировать защиту от него относительно просто. Более распространенной и связанной проблемой является "разбухание", при котором небольшие молекулы проникают в структуру, снижая прочность и жесткость и вызывая изменение объема. В то же время, многие полимеры (в частности, гибкий ПВХ) намеренно разбухают с помощью пластификаторов, которые могут вымываться из структуры, приводя к хрупкости или другим нежелательным изменениям. Однако наиболее распространенной формой деградации является уменьшение длины полимерных цепей. Механизмы, разрывающие полимерные цепи, хорошо известны биологам по их воздействию на ДНК: ионизирующее излучение (прежде всего ультрафиолетовое), свободные радикалы и окислители, такие как кислород, озон и хлор. Озоновое растрескивание – известная проблема, например, для натурального каучука. Пластиковые добавки могут эффективно замедлять эти процессы, и могут быть такими же простыми, как УФ-поглощающий пигмент (например, диоксид титана или сажа). В пластиковых пакетах для покупок часто не добавляют эти вещества, чтобы они легче разлагались на ультратонкие частицы мусора.