Коррозия металлов и сплавов очень актуальна в строительстве. В некоторых случаях, как ранее было указано, в качестве конструкционных материалов в строительных конструкциях находит применение высоколегированные стали, алюминий и его сплавы, цинк, свинец и из новых металлов — титан и его сплавы.
Эти конструкционные металлы применяются в особо сильных агрессивных средах. Из легированных сталей наиболее широко известны хромистые стали с содержанием хрома в 17, 25 и 27% и хромоникелевые с содержанием хрома в 17—19% и никеля 8—11%, а из легированных чугунов — кремнистый чугун с содержанием кремния в 15—'17% и хромистый с содержанием хрома 28—30%.
Сталь и чугун
Эти легированные стали и чугуны имеют в основном высокую химическую стойкость в минеральных кислотах, обладающих окислительными свойствами, в растворах солей и едких щелочей (в последних кремнистый чугун нестоек). Не окислительные кислоты (соляная кислота, серная кислота низких и средних концентраций, плавиковая кислота, фосфорная) разрушают хромистые и хромоникелевые стали.
Хромоникелевые стали по сравнению с хромистыми обладают рядом преимуществ, например хорошей свариваемостью, меньшей склонностью к охрупчиванию при повышенных температурах. Однако хромоникелевые стали склонны к межкристаллитной коррозии, что особенно опасно для сварных металлических конструкций. Этот вид коррозии обнаруживается после нагрева и выдержки при 400—800°С.
Легирование хромоникелевой стали молибденом и медью делает ее стойкой в серной кислоте при всех концентрациях и повышенных температурах и в фосфорной кислоте.
Алюминий и сплавы
Алюминий — сильно электроотрицательный металл. Его нормальный потенциал — 1,66 в, однако благодаря его большой склонности к пассивированию стойкость его в нейтральных и слабокислых средах очень высока.
Сплавы алюминия обладают меньшей коррозионной стойкостью, но имеют более высокую прочность по сравнению с алюминием. Коррозионное поведение алюминия обусловливается химическими свойствами пассивной пленки Аl2O3, которой защищена поверхность алюминия. Пленка Аl2O3 растворяется в сильных неокисляющих кислотах и щелочах с выделением водорода. Алюминий стоек в сильных окислителях и в окисляющих кислотах, например в азотной кислоте, в растворах бихромата и т. п.
Цинк, свинец и титан
Цинк, свинец и титан во многих агрессивных средах находят применение в основном как обкладочные материалы для защиты конструкции из углеродистой стали.
Цинк является анодом по отношению к стали и ряду других металлов (потенциал его равен — 0,76 в), а поэтому с успехом используется в качестве анодов при электрохимической защите или для протекторных покрытий, а также в виде цинковой пыли для окрасок (грунтов).
При возможном повреждении такого покрытия разрушается само покрытие, а не защищаемый им металл.
Титан и сплавы на его основе обладают повышенной коррозионной стойкостью но многим агрессивным средам. Титан к тому же характеризуется высокой жаростойкостью и конструктивной прочностью. Отдельные конструкции из титана начинают применяться и в специальном строительстве. Облицовка из титана применена при сооружении в 1964 г. обелиска космонавтов на площади у ВДНХ в Москве.
Несмотря на то что титан имеет значительный отрицательный стандартный электродный потенциал (—1,21 в), при доступе кислорода потенциал сильно облагораживается и достигает значений +0,2; +0,4 в. Титан пассивируется, покрывается плотной окисной пленкой толщиной 20—50А. Защитные свойства его сильно снижаются при нагреве выше 350°С. Эта температура и рекомендуется как предельная для его эксплуатации, хотя температура плавления титана достигает 1775°С.
Коррозия металлов и сплавов : титан устойчив в азотной кислоте, смесях ее с серной и соляной, уксусной и муравьиной кислотами, в хлороформе, влажном хлоре, в растворах почти всех хлористых солей. Стойкость в соляной, фосфорной и серной кислотах снижается по мере увеличения концентрации этих кислот Свинец обладает высокой стойкостью в плавиковой кислоте (до 60%) и в фосфорной кислоте (до 85%).
В растворах щелочей (рН более 10) свинец не стоек; в частности, разрушается свинец и в свежем бетоне от действия насыщенного раствора извести.
Свинец удовлетворительно стоек в жестких водах и мало стоек в мягких.