Чем грозит конструкциям коррозия металла?

Компания «Моспроекткомплекс» выполняет работы по обследованию состояния металлических, в том числе стальных, строительных конструкций, выявлению дефектов, определению степени коррозии. Такие мероприятия обязательны для любых конструкций: стальных, алюминиевых, цинковых, изготовленных из других металлов и сплавов, — поскольку не обнаруженная вовремя и запущенная коррозия может привести к частичному или полному обрушению. Причины возникновения и последствия корродирования стальных и прочих металлических строительных конструкций будут перечислены ниже.

Коррозия металлических конструкций: определение и суть процесса

Коррозия металлических (в том числе стальных) конструкций — это физико-химический процесс, протекающий во внешнем слое металла и приводящий к постепенному разрушению материала. Обязательными признаками коррозии являются:

• Наличие химической реакции. Металл вступает во взаимодействие с реагентами, образуя новые соединения. Например, для основной составляющей металлических конструкций, железа, при кислородном корродировании естественно образование смеси оксидов и гидроксидов, в том числе дающего специфический рыжий цвет гидроксида трёхвалентного железа Fe(OH)₃.

• Потеря металлическими, включая стальные, конструкциями исходной прочности, вызванная переходом части металла в химические соединения, обычно отличающиеся рыхлой консистенцией.

• Наличие в строительных конструкциях металлов. Термин «коррозия» некорректно применять к неметаллическим материалам, например, полимерам, резинам или бетонам. 

Коррозия может протекать как вне зависимости от других процессов, влияющих на прочность материала, так и в совокупности с чисто физическими факторами: истиранием, вымыванием (эрозией) и прочими.

Причиной коррозии стальных и других металлических конструкций является снижение термодинамической устойчивости разрушаемого металл: искусственно повышая последнюю, можно добиться замедления и практически полной остановки неблагоприятного процесса.

Факторы, влияющие на скорость коррозии металлических строительных конструкций

Коррозия металлических (в частности, стальных) конструкций — длящийся во времени процесс, на скорость которого влияет множество факторов. Среди оказывающих наиболее сильное воздействие необходимо отметить:

• Влажность. Самый распространённый вид коррозии металлических конструкций — окисление железа, то есть ржавление. Для начала реакции достаточно присутствия в атмосфере паров воды. С повышением влажности увеличивается и скорость коррозии стальных конструкций. В качестве реагентов могут выступать не только собственно частички воды, но и дождь, снег или туман. Вместе с тем при относительной влажности, не превышающей 50%, процесс протекает настолько медленно, что при регулярно проводимых обследованиях стальных конструкций коррозия не представляет опасности.

• Температуру. В относительно холодных средах (ниже –20°С) коррозия стальных конструкций практически останавливается, чему способствует и снижение атмосферной влажности. При повышении температуры до 0°С скорость коррозии повышается, хотя вплоть до 40°С остаётся сравнительно низкой. При последующем потеплении коррозия стальных строительных конструкций резко убыстряется; так, повышение температуры на 100 градусов способно привести к увеличению скорости процесса в несколько раз.

• Агрессивность. Скорость коррозии стальных и прочих металлических конструкций возрастает при появлении в атмосфере химически активных примесей: например, характерных для городской среды в целом ди- и триоксидов серы, сероводорода, прочих сернистых соединений. Условно агрессивные среды делят на слабые, при которых скорость коррозии не превышает 0,1 мм/год, средние, до 0,5 мм/год, и сильные, свыше 0,5 мм/год.

• Качество стальных (и прочих металлических) конструкций. Скорость коррозии напрямую определяется маркой стали, то есть наличием в основной двухкомпонентной среде «железо-углерод» легирующих элементов. Отрицательно на коррозионную стойкость металлических конструкций влияют, в частности, марганец и сера; положительно — никель, хром, медь, ванадий и некоторые другие химические элементы.

Кроме того, на скорости коррозии стальных строительных конструкций сказываются эксплуатационные показатели. Например, на эродированной стали появляется больше уязвимых участков для образования очагов коррозии: от впадинок, в которых может скапливаться влага, до сквозных отверстий с незащищённой внутренней поверхностью.

Классификация процессов коррозии в металлических конструкциях

Для определения текущего состояния строительных конструкций из металлов и сплавов применяется упрощённая классификация, рассматривающая следующие виды коррозии: сплошная, пятнами, язвенная, точечная., межкристаллическая, расслаивающая, щелевая, контактная, растрескивание, усталость, аэрационная, наведёнными токами.

«Моспроекткомплекс» определит наличие коррозии металлических конструкций, рассчитает влияние коррозионных процессов на несущие характеристики здания или сооружения, составит проект усиления или реконструкции объекта — для всех видов корродирования.

Сплошная коррозия металлических конструкций

Сплошной характер распространения коррозии присущ металлических конструкциям, защитным покрытиям из цинка и алюминия. Коррозионные процессы с одинаковой в среднем скоростью распространяются по всей поверхности металлического элемента, постепенно, также довольно равномерно, проникая вглубь. Скорость сплошного корродирования изменяется в соответствии с ранее приведёнными закономерностями; при сочетании с другими типами коррозии общая скорость может резко возрастать.

Коррозия металлических конструкций пятнами

Такой тип корродирования больше характерен для алюминиевых изделий, защитных покрытий из алюминия и цинка. Коррозия на поверхности возникает в силу случайных причин (например, попадания химически активных жидкостей, отложения солей, даже накопления пыли), не имеет явно проникающего характера.

Язвенная коррозия металлических строительных конструкций

Коррозионное разрушение металла, в отличие от предыдущего случае, достаточно активно проникает вглубь поражённой конструкции: в среднем глубина и наружная площадь таких дефектов соизмеримы. Корродирование по язвенному типу характерно для сталей с низким содержанием легирующих элементов и высоким процентом углерода; в значительно меньшей степени — для алюминия и цинка. Поражение тонких строительных конструкций (например, листов) способно привести к образованию сквозных отверстий, появлению усталостных и хрупких разрушений.

Точечная коррозия металлических конструкций

Точечное, или питтинговое корродирование специфично для алюминиевых и нержавеющих металлических сплавов. Глубина проникновения сильно превышает диаметр наружного поражения (обычно не более 2 миллиметров). Проникающий характер точечной коррозии приводит к быстрому появлению концентраторов напряжения и, следовательно, утрате металлических конструкциями заданных несущих характеристик. Чаще всего возбудителями питтинговых коррозионных процессов являются присутствующие в атмосфере хлориды.

Межкристаллическая коррозия металлических конструкций

Коррозионное разрушение в виде практически одновременно возникающих и распространяющихся микротрещин характерен для алюминиевых и нержавеющих стальных сплавов, преимущественно в зонах сварки. Возникновение межкристаллической коррозии напрямую не связано с внутренними или эксплуатационными напряжениями.

Расслаивающая коррозия металлических конструкций

Процесс протекает в алюминиевых изделиях и характеризуется расслоением металла в плоскостях, параллельных направлениям экструзии, прессовки, прокатки и прочих применённых к конструкции видов горячей деформации. Корродирование по расслаивающему типу может начинаться одновременно в нескольких точках и протекать в разных плоскостях.

Щелевая коррозия металлических конструкций

Специфична для конструкций из материалов, способных к пассивации, в частности, для нержавеющих сталей, погруженных в агрессивные жидкие, газообразные или газожидкостные среды. Большая часть металлического изделия при этом остаётся защищена, однако кислород, необходимый для пассивации, не может проникнуть в узкие щели — где и начинается коррозия.

Контактная коррозия металлических конструкций

Возникает при длительном контакте металлов или сплавов с разными гальваническими свойствами, в результате скорость коррозии менее устойчивого металла резко возрастает. Явление чаще всего носит точечный, а не сплошной характер.

Коррозионное растрескивание металлических конструкций

Корродирование металлических конструкций сопровождается действием на металл статических напряжений растяжения. В результате появления концентраторов напряжения на поверхности и в глубине изделия образуются трещины, наиболее активно распространяющиеся в перпендикулярной растяжению плоскости.

Коррозионная усталость металлических строительных конструкций

Корродирование проявляется так же, как коррозионное растрескивание, однако вызывается напряжениями циклического, а не статического характера. Как и ранее рассмотренный, этот вид коррозии характерен для стальных и алюминиевых элементов.

Аэрационная коррозия металлических конструкций

Присуща протяжённым изделиям, погружённым в химически активную жидкую или газожидкостную среду или хорошо проводящий электричество грунт. Корродирование связано с неравномерным доступом кислорода воздуха к разным участкам элемента: наиболее изолированные зоны принимают на себя роль анода, после чего коррозионный процесс протекает по принципу контактного.

Коррозия металлических конструкций наведёнными токами

Также характерна для протяжённых металлических элементов. Корродирование начинается на участках, принимающих на себя положительные заряды от токов сварки, гальванических ванн, рельсового транспорта — и других, имеющих переменный характер, а не проходящих через изделие на постоянной основе. Разрушение металла протекает по типу контактного.

Последствия коррозии металлических конструкций

Запущенные коррозионные процессы, протекающих в металлических изделиях, могут привести к:

• Потере исходной механической прочности.

• Появлению на поверхности и в глубине металла или сплава дефектов, делающих невозможной безопасную эксплуатацию.

• Частичному или полному разрушению объекта под действием постоянных или циклических нагрузок.

• Частичному или полному обрушению здания или сооружения, если процент поражённых стальных элементов достаточно высок.

Глобальными последствиями корродирования являются финансовые потери, порча ценного имущества, человеческие жертвы, связанные с разрушением или обрушением несущих металлических конструкций. Неблагоприятный исход можно предотвратить — для этого необходимо регулярно проводить техническое обследование стальных элементов, как новых, так и уже поражённых.

Защита металлических конструкций – «Моспроекткомплекс»

«Моспроекткомплекс» выполняет в Москве и Московской области Техническое обследование конструкций, в том числе и стальных. В распоряжении компании — полностью укомплектованная инструментальная база, передвижная лаборатория, а главное — опытные специалисты, которые знают всё о коррозии и методах борьбы с ней.

Профессионалы «Моспроекткомплекс» обследуют металлических элементы, определят вид и степень корродирования, проведут необходимые Поверочные расчёты. Собранные и обработанные данные будут представлены в техническом заключении: сведений, изложенных в документе, достаточно для принятия решения о дальнейшей возможности эксплуатации металлических деталей и объекта в целом. При необходимости «Моспроекткомплекс» разработает проект усиления и (или) защиты повреждённых металлических изделий.

Не доверяйте здание или сооружение случайности — обратитесь в «Моспроекткомплекс» и получите исчерпывающий отчёт о состоянии металла, пока не стало слишком поздно!