Атмосферная коррозия (atmospheric corrosion): атмосферной коррозией являются окислительные процессы, происходящие на металлической поверхности под воздействием атмосферных условий. Процессы протекают на поверхности, увлаженной в результате дождя, тумана или образования конденсата. Атмосферная коррозия представляет собой сложный процесс, зависящий от большого количества взаимосвязанных и постоянно изменяющихся факторов, таких как, погодные условия, загрязненность воздушной среды, состояние материала и т.п. Комплексное воздействие всех этих факторов создает огромное количество вариаций скорости коррозии.

Как показано на Рисунке 3, скорость коррозии цинка может варьироваться от очень медленной, например 0,1 мкм/год (в закрытых помещениях) до очень быстрой, например 10 мкм/год в некоторых промышленных или морских условиях, т.е. отличаться приблизительно на два порядка. Это означает, для оцинкованной стали G60 с толщиной покрытия 13 мкм (с каждой стороны) период коррозии составит более 100 лет при минимальной коррозионной активности среды, и всего лишь год в самой агрессивной среде.


Рис. 3

Большинство факторов, влияющих на атмосферную коррозию металлов, не контролируемы, и только некоторые из них могут отслеживаться с приемлемой точностью, постоянством и стоимостью. Кроме того, особенности географического расположения данного объекта, условия его эксплуатации и микроклимат в рабочей зоне определяют его скорость коррозии, но эти значения могут значительно отличаться от значений подобных характеристик, полученных при климатических испытаниях для региона в целом [3]. Более того, поскольку климат изменяется, скорость коррозии также имеет тенденцию к изменению. Поэтому скорость коррозии в атмосфере в целом предсказать с очень высокой степенью точности невозможно.

Возврат в начало


Скорость коррозии (сorrosion rate): R, определяется уменьшением толщины покрытия в результате коррозии в течение года

R= d/t

где d - общее значение уменьшения толщины покрытия в результате коррозии в микронах; t - количество лет, срок эксплуатации изделия. Скорость коррозии обычно выражают в мкм/год. Она также может быть выражена как потеря веса - мг/дм2, г/м2, унция/фут2 и т.п.

Скорость коррозии, выраженная в потере толщины или веса, применима для оценки ситуаций, когда поверхность металла корродирует равномерно (сплошная коррозия). Оценка результатов исследований коррозии в «полевых условиях» указывает, что коррозия оцинкованной стали или цинка проявляется в виде сплошной или равномерной коррозии.

Скорость коррозии, описываемая вышеупомянутой формулой, является усредненной по времени функцией, рассчитанной на период времени не менее года и может отличаться от значений скорости коррозии для более коротких промежутков времени. Скорость коррозии за короткое в условиях открытой местности значительно варьируется в зависимости от измененя погодных условий в течение дня и/или от времени года. Поэтому данные по кратковременной коррозии хуже коррелируются с типичной скоростью коррозии для данной окружающей среды.

Возврат в начало


Относительная влажность (relative humidity): RH, определяется как соотношение количества водяного пара, присутствующего в атмосфере к значению предела насыщения при данной температуре и выражается в %. Из-за погодных изменений значение RH в условиях открытой местности сильно колеблется в течение дня и времени года. RH вместе с изменением температуры являются важными факторами, приводящими к конденсации влаги на металлической поверхности.

Возврат в начало


Диоксид серы (sulfur dioxide): SO2 – газообразное загрязняющее атмосферу вещество (в основном образуется при сжигании угля, нефти и бензина), которое сильнее прочих способствует коррозии металлов. Обычно измеряется его концентрация в воздухе. Единица измерения - мг/м3. Поскольку SO2 оседает на поверхности металла, оказывая влияние на процесс коррозии, то его также часто выражают как скорость отложения атмосферных примесей в мг/м2/день. Уровень загрязненности также может измеряться концентрацией растворенного в дождевой воде SO4. Хотя высокая концентрация SO2 в воздухе обычно приводит к осаждению на поверхности металла и высокой концентрации растворенного в дождевой воде SO4, прямой связи между этими параметрами не существует. В соответствии с международным стандартом ISO 9223 [6], соотношение между концентрацией вещества осаждённого на поверхности (Pd) и концентрацией в воздухе (Pc) определяется приблизительно по формуле: Pd = 0,8 Pc. Классификация загрязнения диоксидом серы для открытой местности, в соответствии со стандартом ISO, представлена в таблице1.

Таблица 1: Классификация среднегодового загрязнения диоксидом серы SO2 по ISO
Категория Скорость отложения SO2, мг/м2/день Концентрация SO2 в воздухе, мг/м3 Среда
P0 Pd £ 10 Pc £ 12 Сельская местность
P1 10 < Pd £ 35 12 < Pc £ 40 Городская или промышленная зона
P2 35 < Pd £ 80 40 < Pc £ 90
P3 80 < Pd £ 200 90 < Pc £ 250 Область с высоким уровнем загрязнения

Значения P являются среднегодовыми значениями, рассчитанные путем постоянных измерений в течение как минимум одного года. Значения P0 определяют фоновую концентрацию, P3 - экстремальную. Как правило, высокий уровень содержания диоксида серы на поверхности определяет высокую скорость коррозии. Однако, для двух разных географических точек с одинаковыми показателями скорости отложения диоксида серы на поверхности, скорость коррозии могут значительно отличаться в связи с тем, что многие другие факторы могут оказывать серьезное влияние на скорость коррозии.

Возврат в начало


Минерализация атмосферных осадков (airborne salinity): Минерализация атмосферных осадков определяет содержание газообразных или взвешенных солей в атмосфере. Их концентрация в воздухе измеряется в микрограммах/м3. Поскольку это соль, которая оседает на поверхность металла и влияет на скорость коррозии, она обычно характеризуется скоростью отложения и измеряется в мг/м2/день. Уровень загрязненности может выражаться концентрацией растворенной соли в дождевой воде. Хотя скорость отложения соли на поверхности и концентрация соли в дождевой воде зависят от содержания соли в воздухе, прямой связи между этими параметрами не обнаружено. Классификация по стандартам ISO уровня содержания соляных аэрозолей для открытого пространства представлена в нижеследующей таблице.

Таблица 2: Классификация уровня содержания минерализации атмосферных осадков для открытого пространства определяемая скоростью среднегодового отложения хлорида натрия по стандартам ISO
Категория Скорость осаждения NaCl, мг/м2/день Среда
S0 S £ 3 Континентальная
S1 3 < S £ 60 Прибрежная зона
S2 60 < S £ 300
S3 300 < S £ 1500 В пределах 200 м от моря

Значения S0 определяют фоновую концентрацию, S3 определяет уровень содержания соли в местности, расположенной очень близко к морю. Количество минерализации атмосферных осадков в основном зависит от морского климата и от таких параметров как, расстояние до берега, местный ландшафт, направление и скорость ветра.

Высокая скорость отложения соли определяет высокую скорость коррозии. Для заданной географической местности, скорость коррозии вместе со скоростью отложения соли снижается с увеличением расстояния от моря.

Возврат в начало


Время: Время определяется промежутком времени (измеряемом в годах), при котором материал подвергается атмосферному воздействию.

Возврат в начало


Продолжительность сохранения влажности (Time of Wetness, TOW): параметр определяется продолжительностью времени, при котором относительная влажность превышает 80% при температуре выше 0°C. Может выражаться в часах/днях в год или в процентном соотношении в год. Несмотря на то, что TOW используется в стандартах ISO и многими разработчиками в качестве параметра, связанного со скоростью коррозии, она не используется в данной программе в качестве исходного параметра. Она является производной величиной от влажности (RH) и температуры.

Возврат в начало


Дождь или осадки (rain or precipitation): общее количество осадков, выпадающих в течение года и измеряемое в мм или дюймах.

Возврат в начало


Температура: T определяется среднегодовой температурой, при которой материал подвергается атмосферному воздействию, и выражается в °C или °F.

Возврат в начало


Агрессивность среды (corrosivity of atmosphere): Агрессивность среды определяет скорость коррозии металла, вызванную атмосферным воздействием. Традиционно, коррозионная активность атмосферы классифицируется по геолого-социальным условиям: сельские, городские, промышленные, морские и т.п. В последнее время параметр стал классифицироваться более количественно в зависимости от продолжительности сохранения влажности и от содержанию минерализации атмосферных осадков относительно содержания диоксида серы. Коррозионная активность атмосферы по отношению к металлу определяется скоростью коррозии R металла в атмосфере. Согласно классификации ISO [6] атмосферная коррозионная активность (агрессивность среды?) по отношению к цинку подразделяется на пять категорий:

Таблица 3:  Классификация агрессивности среды активности по ISO
C1 R £ 0.1 µm/год R £ 0.0023 унция/фут2/год R £ 0.71 г/м2/год
C2 0.1 < R £ 0.7 0.0023 < R £ 0.016 0.71 < R £ 4.9
C3 0.7 < R £ 2.1 0.016 < R £ 0.049 4.9 < R £ 15
C4 2.1 < R £ 4.2 0.049 < R £ 0.097 15 < R £ 30
C5 4.2 < R £ 8.4 0.097 < R £ 0.19 30 < R £ 59

Категория C1 в основном включает в себя закрытые помещения с контролируемыми климатическими условиями, при которых скорость коррозии очень низкая, тогда как категория C5 включает в себя среды с очень высокой коррозионной активностью по отношению к цинку, такие как, морское побережье, высокое загрязнение диоксидом серы SO2 или чрезмерная влажность. Согласно стандарту ISO, атмосферная коррозионная активность зависит от трех ключевых факторов: продолжительности нахождения при повышенной влажности (t), содержания диоксида серы (P) и минерализации атмосферных осадков (S). В Таблице 3 представлена классификация ISO коррозионной активности по скорости коррозии цинка в зависимости от этих трех факторов. Помимо них, другие атмосферные факторы также могут оказывать влияние на скорость коррозии цинкового покрытия. Это приводит к тому, что при различной комбинации указанных факторов скорости коррозии может варьироваться в определенном диапазоне.


Возврат в начало


«Под навесом» (sheltering): Относится к условиям, когда металлическая поверхность находится на открытом воздухе, но под навесом от дождей. В целом, укрытие под навесом снижает скорость коррозии цинкового покрытия. В местах, расположенных близко к морю, скорость коррозии в условиях под навесом может быть выше, чем без него в связи с тем, что при размещении под навесом продолжительность сохранения влажности (TOW) увеличивается.

Возврат в начало


Закрытое помещение (indoor): Закрытое помещение – это условия окружающей среды, при которых металл изделия защищен от воздействия внешней окружающей среды.

Возврат в начало


Ресурс покрытия (срок службы) (coating life): Ресурсом покрытия является время, за которое толщина цинкового покрытия достигает нулевого значения в результате коррозии. Моделью не рассматриваются различные вариации и толщины слоев сплавов Zn-Fe, которые образуются при горячем цинковании и служат дополнительной защитой. Ресурс покрытия измеряется в годах и оценивается, исходя из толщины цинкового покрытия и скорости коррозии, рассчитанной прогностической моделью.

Возврат в начало


Толщина покрытия (coating thickness): Толщина цинкового покрытия на стальной основе может быть выражена через отношение веса к площади или через реальную толщину. Ниже приведены переводные коэффициенты для различных единиц измерения.
1 унция/фут2 = 305 г/м2 = 30,5 мг/см2 = 1,70 мил = 43,2 мкм
1 мм = 1000 мкм = 0,039 дюйм
1 дюйм = 1000 мил = 25,4 мм

Категории толщины для покрытия, полученного непрерывным цинкованием:

G40/Z120 = 8,5 мкм
G60/Z180 = 12.7 мкм
G90/Z275 = 19.4 мкм

Возврат в начало