Методы защиты металлических конструкций от коррозии

Защита металла от коррозии

Защита металла от коррозии

Коррозии подвергается почти 1/3 вводимого в эксплуатацию металла. Часть его переплавляется и снова возвращается в промышленность. Но, всё-таки, 10% от общей массы — теряется безвозвратно. Разрушение отдельных металлических деталей из металла может привлечь за собой разрушение целых машин и механизмов, создавая аварийные ситуации. В связи с чем, создавая металлические предметы, устройства, механизмы, большое внимание следует уделять защите металла от коррозии. Радикальным методом защиты от коррозии является поиск коррозионно-стойких материалов для агрессивной среды. Полностью заменить металлы на неметаллические предметы — невозможно.

Защита металла от коррозии — покрытие под микроскопом

Защита металла от коррозии позволяет своевременно и надёжно изолировать металл от агрессивной среды.

Способы защиты металла от коррозии

Особое значение имеют плёнки из оксидов металлов, получаемые при действии кислорода или подходящих окислителей (азотная кислота HNO₃, дихромат калия K₂Cr₂O₇ и др.) на поверхность металлов. Часто такие оксидные плёнки образуются на поверхности металлов даже просто при соприкосновении с воздухом, что делает химически-активные металлы (алюминий, цинк) коррозионностойкими. Подобную роль играют защитные нитридные покрытия, образующиеся при действии азота или аммиака на поверхность некоторых металлов. Искусственное оксидирование, азотирование, фосфатирование — хорошая защита металлов от коррозии

Другим способом защиты металла от коррозии является электрохимическая защита от коррозии.

Электрохимическая защита от коррозии

Этот способ защиты металла от коррозии заключается в изменении потенциала защищаемого металла и не связана с его изоляцией от коррозионной среды (то есть, в этом случаем изделие модет находится в агрессивной среде). К данному способу защиты относится катодная защита от коррозии. Её называют также анодная защита.

Протекторная защита от коррозии

Катодная защита от коррозии

Катодная защита от коррозии заключается в том, что защищаемая конструкция «А», находящаяся в среде электролита (например, в почвенной воде), присоединяется к катоду (отрицательно заряженный электрод) источника электричества. Защищаемая конструкция становится катодом. В ту же агрессивную среду помещают кусок старого металла (рельс или балка), присоединяемый к аноду внешнего источника электричества. В процессе коррозии этот кусок старого металла становится анодом и разрушается.

Протекторная защита отличается от катодной защиты от коррозии тем, что для её осуществления используется специальный анод — протектор, в качестве которого применяют металл более активный, чем металл защищаемой конструкции (алюминий, цинк). Протектор соединяют с защищаемой конструкцией проводником электрического тока. В процессе коррозии протектор служит анодом (положительно заряженный электрод) и разрушается, тем самым предохраняя от разрушения нашу охраняемую конструкцию.

Рассмотрим коррозионный процесс повреждения металлических защитных покрытий.

1. Если металл покрыт менее активным металлом. Например, олово (Sn) хорошо покрывает железо (Fe) и достаточно стойко против действия разбавленных кислот. В случае повреждения такого покрытия возникает гальваническая пара, в которой электроны переходят от железа к олову, то есть анод — железо (оно растворяется и разрушается), а катод — олово (остаётся без изменений).

2. Если металл покрытия более активный, чем защищаемый металл. Например, покрытия железа (Fe) цинком (Zn). При механическом повреждении цинкового покрытия возникает гальваническая пара, в которой железо служит катодом (не растворяется), а цинк — анодом. В этом случае железо не будет разрушаться до тех пор, пока не разрушится весь цинк.

Из этих случаев можно сделать Важный вывод, что белее надёжное защитное покрытие то, что из металла более активного, чем защищаемый металл.

Еще одним способом защиты металла от коррозии является использование ингибиторов коррозии

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы — вещества, замедляющие процесс химической реакции (процесса коррозии). Для защиты металла от коррозии или замедления процесса корродирования в агрессивную среду добавляют вещества (чаще всего органические) — ингибиторами коррозии. Таким способом защиты успешно пользуются, когда надо защитить металл от его разъедания, например, кислотой. Ингибиторы коррозии широко применяются при очистке паровых котлов от накипи, для снятия окалины с отработанных деталей, а также при хранении и перевозке соляной кислоты в стальной таре.

В качестве органических ингибиторов коррозии применяют тиомочевину (химическое название — сульфид-диамид углерода C(NH₂)₂S ), диэтиламин, уротропин (CH₂)₆N₄) и другие производные аминов.

В качестве неорганическихингибиторов коррозии применяют силикаты (соединения металла с кремнием Si), нитриты (соединения с азотом N), дихроматы щелочных металлов и т.д. Иногда путём удаления из воды кислорода можно добиться также снижение коррозионных свойств воды. А делают это путём фильтрования воды через слой железной стружки!

Чистка стальных предметов

Устранить ржавчину механическим способом практически невозможно. Поэтому часто применяют растворы, содержащие сильнодействующие химические реактивы — кислоты, основания и т.д. Вместе с устранением ржавчины достигается эффект предохранения поверхности от внешних воздействий. Несильно загрязнённые и поржавевшие предметы на несколько часов замачивают в бензине, а затем грязь и ржавчину удаляют салфеткой, смоченной бензином или металлической щёткой при глубокой ржавчине. Стальные предметы хорошо чистятся пастой, состав которой следующий: машинное масло — 650 г, парафин — 150 г, очень мелкая пемза — 200 г или тяжёлый бензин — 270 г, абразивный порошок — 450 г, алюминиевый порошок — 40 г.

Чистка цветных металлов

В фарфоровом сосуде растапливают 100 г парафина, 200 г олеина, 200 г овечьего жира. В полученную смесь добавляют 500 г порошка мела и размешивают до полной гомогенизации.

Чистка серебра

В фарфоровой или эмалированной сосуде в 100 мл тёплой воды последовательно растворяют 300 г белого мыла, 150 г щавелевой кислоты, 150 г карбамида кальция.

Методы защиты металлоконструкций мостовых сооружений от коррозии

Антикоррозийная защита пролётных конструкций и барьерных ограждений

Металлоконструкции пролетных конструкций на мостовых сооружениях защищаются двумя способами:

– нанесением защитных лакокрасочных покрытий
– комбинированная защита с помощью металлизационно-лакокрасочных покрытий.

Барьерные ограждения, перила и другие ограждающие конструкции мостового полотна лучше всего защищать горячим цинкованием или гальванизацией.

Окрашивание является самым распространенным способом защиты мостов от коррозии. Нанесение лакокрасочных покрытий препятствует непосредственному контакту металла с влагой, а также воздействию на металлоконструкции агрессивных газов. Для создания прочного антикоррозионного покрытия на металлоконструкции наносится один слой или несколько слоев грунтовки для металла, после чего металл в несколько слоев покрывают специальными антикоррозионными лакокрасочными материалами. Грунтование обеспечивает высокую адгезию краски к защищаемой поверхности металла.

Правильно произведенное окрашивание обеспечивает надежную многолетнюю защиту металлоконструкций. Но даже самое качественно лакокрасочное противокоррозийное покрытие не может служить вечно. Со временем процессы старения, происходящие в нём, приводят к тому, что покрытие начинает разрушатся и уже не может обеспечивать защиту металлоконструкций должным образом. Качественное покрытие должно служить от 5 до 15 лет. Например, лакокрасочные покрытия на основе комплекса ПРОТЕКТОР-МЕТ на 20 лет обеспечивает антикоррозийную защиту металлических поверхностей на срок до 20 лет. Для долговечной защиты от коррозии металлоконструкций, подвергающихся высокой коррозионной нагрузке, предназначен такой материал, как ПРОТЕКТОР-ЭКСТРАХИМ. Надежность и долговечность покрытия зависят от качества подготовки поверхности, качества грунтовки и краски по металлу, а также от степени агрессивного воздействия внешней среды. Необходимо тщательно соблюдать технологию очистки металлических поверхностей перед нанесением лакокрасочных материалов, а также технологию применения этих материалов. Любые отступления от правильной технологии ведут к снижению срока службы противокоррозийного покрытия.

Не все металлоконструкции мостов испытывают одинаковую коррозионную нагрузку. Так, ограждения безопасности, расположенные у проезжей части, элементы ферм на высоте до 2,5 метров от дорожного полотна и другие подобные конструкции, испытывают очень высокую коррозионную нагрузку, подвергаясь воздействию агрессивных внешних условий. Поэтому для максимальной защиты таких частей моста следует применять комбинированные металлизационно-лакокрасочные покрытия, например, сочетание материала ФОСГРУНТ с эмалью ПРОТЕКТОР-ЭКСТРАХИМ.Такие покрытия служат до 30 лет и более.

Металлизационные покрытия для защиты металллоконструкций мостовых сооружений

Металлизация — дорогостоящий способ защиты металлоконструкций, поэтому данный метод используют для защиты от коррозии труднодоступных и наиболее уязвимых элементов металлоконструкций. Для защиты металлоконструкций от коррозии применяются цинковые, алюминиевые, а также цинк-алюминиевые покрытия. Защитное действие металлизационных покрытий основывается на том, что алюминий и цинк являются анодными металлами по отношению к стали и образуют на ее поверхности плотную пленку. Различные по составу металлизационные антикоррозийные покрытия обладают разными защитными свойствами, которые тесно связаны с загрязненностью атмосферы:

– цинковые покрытия хорошо защищают металлоконструкции в атмосфере, не загрязненной промышленными выбросами.
– алюминиевые покрытия обладают высокой устойчивостью к сернистым газам.
– комплексные цинк-алюминиевые покрытия являются более стойкими к различным агрессивным воздействиям атмосферы, чем чисто цинковые или чисто алюминиевые металлизационные покрытия

Металлизация конструкций производится электродуговым или газопламенным методом. Коррозионная стойкость получаемого покрытия не зависит от используемого метода металлизации, она зависит только от толщины слоя. Поверхностно-активные точки получаемого в результате металлизации покрытия взаимодействуют с коррозионной средой, поэтому для дополнительной защиты на металлизационное покрытие следует наносить лакокрасочные материалы. Подходящими для таких случаев являются материалы, обладающие хорошей смачиваемостью и низкой вязкостью.

Методы защиты металлоконструкций от коррозии

Можно придать металлу повышенную коррозионную стойкость при изготовлении, например легированием, но такой металл получается очень дорогим, ибо легирующие присадки дефицитны и дороги. Поэтому в строительстве используется обычная сталь, которую приходится защищать от коррозии уже в изделиях; при этом руководствуются СНиП II. 28—76.

Различают методы защиты от коррозии конструкций, работающих в атмосферных условиях, и конструкций, находящихся в почвенной среде, т. е. в заглубленных сооружениях (см. рис. 8.4).

Каждый такой метод объединяет большую группу способов. Выбор способа и его реализация зависят от всестороннего учета ряда факторов, характеризующих как металл и конструкцию из него, так и агрессивную среду, условия протекания коррозионного процесса. Часто бывает так, что единственно возможен только один вполне определенный способ.
Методы защиты конструкций от коррозии в атмосферных условиях. Защиту конструкций осуществляют либо снижением агрессивного действия среды, либо изоляцией металла от нее.

Первый метод — снижение агрессивного действия среды — эффективен при условии, что среда замкнута и изолирована. Примером может служить удаление агрессивных компонентов из воздуха помещений путем вентиляции или удаление из воды в теплоэнергетических установках кислорода как агрессивного фактора посредством ее аэрации и исключения подпитки не- аэрированной водой.

Второй метод — изоляция металла от среды — весьма распространен и не только в атмосферных условиях, но и в заглубленных сооружениях. В зависимости от средств изоляции он охватывает ряд способов, но отличается тем, что для его осуществления слой изоляции должен быть толстым и прочным, кислотощелочестойким, а выполнение такой изоляции дорого и сложно.

В последнее время все больше используются полимерные и неорганические (силикатные) покрытия. Самые распространенные из них во всех видах техники, в том числе и строительной,— лакокрасочные. Более 80 % металлоконструкций защищаются именно такими покрытиями.

Лаки, краски, а также различные смазки, хотя частично и проницаемы для воздуха и жидкостей, но широко применяются потому, что их просто наносить и они придают конструкциям красивый внешний вид.

Надежность и долговечность защитных покрытий зависят от многих факторов, в частности от качества подготовки поверхности к их нанесению. В последнее время стали создавать в заводских условиях при изготовлении металлоконструкций металлическую подоснову под окрасочный состав из алюминия, цинка и других металлов, наносимых газопламенным способом;, это продлевает срок службы покрытия и металла в два раза.

Широкое распространение получили также грунтовки на основе фенольных смол, фосфатирующие и эпоксидные грунтовки. Противокоррозионные свойства грунтовок усиливаются введением в них таких пассивирующих пигментов, как свинцовый сурик, цинковая пыль и др.

Для нанесения любого защитного покрытия металл зачищается до блеска и не позже чем в течение четырех часов на него наносятся грунтовка, потом шпаклевка, далее краска, эмаль и сверху лак с перерывами для высыхания каждого слоя. Для верхних слоев применяют ПХВ эмали на основе сополимера хлорвинила с виниладенхлоридом, эпоксидные эмали. Конструкции, работающие в условиях высокой влажности, защищаются эмалями на основе акриловой смолы.

Ингибиторы (соли легких металлов), добавленные в окрасочный состав или использованные для пропитки оберточной бумаги, в восемь-десять раз продлевают срок службы металла, а потому их считают химической броней металлов. Добавление ингибиторов в агрессивную среду, например кислоту, позволяет хранить ее в металлических емкостях. Обертывание ингибированной бумагой удобно тем, что на распаковку изделий и приведение их в рабочее состояние затрачивается минимум сил и средств.

В последние годы получил распространение способ защиты металлоконструкций без удаления продуктов коррозии, так как стоимость очистки и подготовки поверхности составляет около 40 % стоимости защитных мероприятий. Этот способ основан на растворении продуктов коррозии, например по рецепту Н. А. Назаровой, ортофосфорной кислотой, кровяной солью, толуолом и скреплении их эпоксидной смолой.

Методы защиты конструкций от почвенной коррозии. Такие методы подразделяются на ряд способов, связанных с использованием специальных материалов для защиты от воздействия внутренних факторов, а также на три группы методов, обеспечивающих защиту от воздействия внешних факторов. Использование специальных коррозионностойких материалов для конструкций подземных сооружений еще не получило достаточного развития. Для защиты металлоконструкций от почвенной коррозии чаще всего служат покрытия на основе битумов и электрохимический метод (см. рис. 8.4).

Защитные битумные покрытия бывают трех типов: нормальные, усиленные и весьма усиленные. Защита подземных конструкций покрытиями на основе битумов, как показал опыт эксплуатации, недостаточна. Действительно, первое время такие покрытия воздухо- и водонепроницаемы, надежно изолируют конструкции от внешней агрессивной среды. Однако в дальнейшем под воздействием грунтовой воды, кислорода воздуха, температурных деформаций конструкции и иных факторов как на сооружение в целом, так и на защитное покрытие нарушается их герметичность, открывается доступ электролита к конструкции и начинается электрохимическая коррозия.

Дальнейшее развитие коррозии предотвращается электрохимической защитой, которая строится на основе теории многоэлектродных систем. Сущность такой защиты состоит в том, что защищаемая конструкция подвергается или катодной поляризации от специально установленных анодов из более активного металла, или поляризации наложенным постоянным током от внешнего источника. Для прекращения почвенной коррозии надо, чтобы разность между катодным и анодным участками конструкции равнялась нулю или чтобы электросопротивление протеканию тока коррозионного элемента (за счет изоляции) было очень большим. Чтобы сделать разность потенциалов равной нулю, необходимо довести катодную поляризацию сооружения до общего потенциала, равного начальному потенциалу анодного участка.

В подобных условиях на всей поверхности защищаемой конструкции протекают лишь катодные процессы и она перестает корродировать. Потенциал, при котором прекращается коррозия, называют защитным потенциалом, а плотность тока, обеспечивающую сдвиг потенциала до защитного,— защитной плотностью тока. Все это достигается одним из двух способов: протекторной или катодной (активной) защитой.

Электрохимическая защита металлоконструкций от почвенной коррозии производится с учетом характеристики грунтов, срока службы сооружения и других факторов, в том числе наличия в зоне защищаемого сооружения блуждающих токов.

Протекторная защита (рис. 8.5, а) подземных конструкций от коррозии осуществляется электродами-протекторами, обладающими более отрицательными потенциалами и выполняющими в паре с защищаемым сооружением роль анода.

Методика расчета протекторной защиты стальных трубопроводов и гидроизоляции объемных сооружений различна и нами не рассматривается, но во всех случаях основным ее содержанием является определение защитного потенциала, защитной плотности тока.

Протекторы изготовляются обычно из магниевого сплава и создают разность потенциалов до 1 В; они могут быть также цинковыми и реже — алюминиевыми. Протекторы выполняются цилиндрическими или пластинчатыми. Они соединяются с сооружением изолированным проводом через стальной сердечник, вставленный в протектор.

Полученное по расчету число стандартных протекторов набирается из типовых элементов. Для надежного контакта протектора с грунтом и устойчивой работы он размещается в наполнителе (гипс, глина, сернокислый натрий или магний). Срок службы протекторов составляет 10—15 лет. Характеристика их дана в работах [13 и 16].

Протекторную защиту выгодно применять при удельном сопротивлении грунта более 60 Ом-м и в грунтах с кислой средой, т. е. когда протекторы будут работать надежно.

Катодная (активная) защита (рис. 8.5, б) осуществляется посредством постоянного тока, подаваемого через погруженный в грунт электрод (анодное заземление). При этом отрицательный электрод постоянного тока присоединяется к защищаемому сооружению — катоду, а положительный — к аноду.

Сооружение поляризуется отрицательно; потенциал его становится отрицательнее потенциала коррозионных анодных пар, и ток коррозии прекращается. При такой защите разрушается дополнительный электрод, с которого ток стекает в грунт. В качестве электрода (анода) используются отходы — куски рельс, труб и т. п. При этом коррозия не прекращается, а лишь переносится на дополнительный элемент, который с течением времени может быть заменен, а защищаемое сооружение не разрушается, так как является катодом.

Расчет катодной защиты предусматривает определение площади внешней поверхности, например гидроизоляции подземного сооружения, сечения арматуры железобетонной конструкции, защищаемой изоляцией, силы тока, необходимой для защиты, сопротивления току растекания анодного заземления, напряжения и мощности катодной станции.

Сравнение затрат на устройство и эксплуатацию протекторной и активной защит в расчете на десять лет показывает, что они примерно одинаковы.

Обработка металлических конструкций от коррозии

Разновидность коррозии.

На появление коррозии влияют различные факторы. Поэтому выбирать способ защиты необходимо после выяснения причин появления проблемы. Коррозия подразделяется на несколько видов:

• химическая;
• биохимическая;
• электрохимическая;
• электрическая.

Также причины разрушения разделяют коррозию на некоторые типы:

• щелевая;
• ножевая;
• сплошная;
• подповерхностная;
• местная;
• межкристаллитная.

Методы защиты металлоконструкций.

Главное в строительстве – это обеспечить защитой металлические конструкции от появления коррозии. Сегодня существуют эффективные способы защиты:

• улучшение химического состава металлов;
• производство и применение металлоконструкций вне агрессивной среды;
• с помощью специальных смесей изолируются стальные поверхности;
• применение составов для защиты;
• наложение токов увеличивает показатели защиты электромеханического характера.

Использование защитных покрытий является простым и эффективным вариантом. Такие покрытия делятся на:

• устойчивые к влиянию атмосферы;
• кузнечные;
• термостойкие;
• цинконаполненные.

К тому же, чтобы предотвратить отрицательное влияние коррозии, можно ввести в защитные покрытия ингибиторы. Образуется пленка, которая защитит поверхность металлов. Это поможет нейтрализовать воздействие коррозионных сред.

ПокраскаНа сегодняшний день активно изготовляются металлические сплавы, которые устойчивы к коррозии. К примеру, добавление в стальной сплав хрома или никеля позволяет увеличить защитные свойства. С такой же целью в сплав из никеля вводится медь, а из магния – марганец.

Специальная обработка металлических конструкций относится к активному способу защиты. Широко распространена оцинковка металлических изделий. Это позволяет увеличить их устойчивость. Оцинковка бывает:

• электрохимической;
• горячей;
• термодиффузной.

Самый доступный и простой способ защиты – это нанесение лакокрасочных составов на металлоконструкции. Однако покрытие необходимо обновлять каждые пять лет. Поэтому был изобретен новый метод защиты изделий из металла – жидкая резина. На рынке строительных материалов такой способ активно предлагается. Жидкая резина – это эластомер, который наносится на поверхность с помощью распылителя.

Главным достоинством данного вида защиты является то, что перед обработкой металлические конструкции не требуют предварительной подготовки. Но такой способ защиты пока не особо распространен. Хотя считается весьма эффективным. Поэтому лакокрасочные материалы до сих пор остаются популярны.

Выбор средства для защиты металлических изделий зависит от предпочтений человека. Антикоррозийные средства продлевают срок службы конструкций из стали. Поэтому без них никак не обойтись. В любом случае, перед покупкой защитных средств, лучше подробно изучить информацию о них и посоветоваться со специалистом. Это поможет сделать правильный выбор.

Борьба с коррозией: методы защиты металлических конструкций

Металл — это материал, который не имеет аналогов в мире по своим качествам, прочности, долговечности, и, что немаловажно, стоимости. Однако, у него есть один недостаток, который может свести на нет все выгоды от его использования. Беззащитный металл, подверженный воздействию природных осадков, химических реагентов, воды и других катаклизмов часто подвергается коррозии, или как говорят в простонародье, “ржавчине”. Все вы видели старые автомобили, за которыми не ухаживает хозяин — они прогнивают насквозь и иногда страшно подумать, что на этом транспорте еще передвигаются люди. Коррозия проедает металл насквозь, и, если не озаботиться заранее о том, чтобы защитить свое имущество от коррозии, то вы рискуете с ним расстаться намного раньше срока. В статье я расскажу, как защитить металл от ржавчины и продлить срок службы металлического изделия.

Причины возникновения коррозии

Начну статью с пояснения причин возникновения коррозии. Коррозия металла – серьезная проблема, но знание причин поможет не допустить распространения заразы.

1. Самой распространенной причиной возникновения коррозии металла является электрохимическая – ситуация, когда металл соприкасается с влажной средой. Электрохимическая коррозия зачастую вызвана неправильным хранением или неверной эксплуатацией.
2. Вторая причина возникновения коррозии – химическая. Химическая коррозия возникает как правило при соприкосновении с сухими газовыми соединениям или солями. Например, когда дорогу посыпают солью зимой, в надежде защитить автомобили от скольжения. В таком случае детали авто покрываются солями натрия и калия, которые в итоге разъедают металл. Она неприятна тем, что ей подвержены абсолютно все металлы.
3. Ну и последняя причина разрушения металлов – это биологическая. То есть металлы разрушаются под воздействием микроорганизмов, радиоактивных излучений. По-другому биологическая коррозия еще называется биокоррозией.

Как же избежать неприятных последствий коррозии металла? Существует множество способов борьбы с коррозией, но самыми эффективными считаются превентивные меры – когда вы заблаговременно покрываете металл специальными антикоррозийными растворами.

Органические покрытия против коррозии

Наиболее удачно решение по борьбе с коррозией – органические смеси для предотвращения ржавчины. Преимуществами органических покрытий можно назвать простоту нанесения, разнообразие дизайнов, легкость восстановления испорченного покрытия и приемлемая стоимость. Однако, недостатком органических растворов является их неустойчивость к нагреванию. Среди органических антикоррозийных растворов выделяют:

1. лаки;
2. краски;
3. эмали;
4. пластификаторы;
5. пленкообразователи.

Стоит отметить, что большую роль в успешной антикоррозийной защите играет качество смеси (то есть лака, краски или эмали), которой вы покрываете металл. От ее состава напрямую зависит, сколько прослужит металл. Правильное соотношение краски, смягчителя, катализаторов и других компонентов напрямую влияет на долговечность защиты.

Другими важными факторами являются:

• качество подготовки поверхности;
• метод нанесения;
• толщина покрытия.

Зачастую эффективнее и выгоднее воспользоваться услугами профессионалов, если необходимо защитить дорогостоящее металлическое оборудование. На производстве специалисты обладают возможностями, гарантирующими долгосрочную и качественную защиту металла от ржавчины:

• химическая обработка металлов;
• погружение в расплав;
• напыление;
• электролитическое осаждение;
• гуммирование;
• покрытие смазками и пастами;
• покрытие смолами и пластмассами.

Неорганические покрытия против коррозии

К неорганическим антикоррозийным покрытиям относятся следующие методы:

• Оксидирование металла. Этот процесс применяется в современном производстве для защиты металлов от атмосферных факторов. В процессе работы детали погружают в щелочные смеси.
• Анодирование металла. Применяется в основном для защиты алюминия и алюминий содержащих сплавов путем покрытия их антикоррозийной пленкой.
• Фосфатирование металла. Применяется для черных и цветных металлов, путем погружения в фосфорно-соляной раствор.

Применение неорганических методов борьбы с ржавчиной, в отличие от покрытия эмалями и лаками, используется в узких областях промышленности.

Подводя итоги, можно сделать определенный вывод. Для бытового использования больше подходит использование органических антикоррозийных покрытий, так как применение неорганических покрытий по большей части невозможно в домашних условиях. Кроме того, хорошее покрытие не может быть дешевым и при принятии решения самостоятельность заниматься мерами по предотвращению коррозии и гниения, стоит понимать, что в таком случае оно не будет таким долговечным, как если вы сделаете это в специально предназначенной мастерской.

Защита металлоконструкций от атмосферной коррозии

А.П.Гулидов, инженер, НПК «Вектор», к.т.н. Н.Ю.Тимофеева, МГУПП, каф. «Технология металлов»

Новости теплоснабжения № 9 (сентябрь); 2003 г.

Известный человечеству не одно тысячелетие процесс разрушения металлов под воздействием окружающей воздушной среды принято называть атмосферной коррозией. Атмосферная коррозия – наиболее распространенный вид коррозии, ее проявления настолько многоисленны и разнообразны, что совершенствование методов борьбы с ней не утрачивает своей актуальности.

Механизм и основные факторы атмосферной коррозии металлов

Атмосферной коррозии подвержены все металлоконструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе (около 50 % от всего имеющегося металлофонда), а именно: трубопроводы и емкостное оборудование надземного расположения, металлические части строений, опор, мостов, транспортные и погрузочно-разгрузочные средства. Поверхности конструкций при эксплуатации неизбежно подвергаются увлажнению и загрязнению, что является первопричиной возникновения и развития коррозионных процессов.

По механизму протекания данный вид коррозии в большинстве случаев является электрохимическим процессом, за исключением «сухой» коррозии, протекающей по химическому механизму. Электрохимический процесс подразумевает наличие на корродирующей поверхности катодных и анодных участков, а также электролита, роль которого выполняет пленка влаги (толщиной от нескольких молекулярных слоев до одного миллиметра), постоянно присутствующая на поверхности металла. Возникновение гальванических элементов «катод – анод» на основных конструкционных материалах – углеродистых сталях происходит из-за дифференциации их поверхности на участки с различными электродными потенциалами (теория локальных коррозионных элементов).

Причины дифференциации могут быть различны:

• неоднородность структуры металла (в углеродистых сталях присутствуют фазы – феррит и цементит, структурные составляющие – перлит, цементит и феррит, имеющие различные электродные потенциалы);
• наличие на поверхности сталей оксидных пленок, загрязнений, неметаллических включений и т.п.;
• неравномерное распределение окислителя на границе «металл-электролит», например, различные влажность и аэрация на различных участках поверхности металла;
• неравномерность распределения температуры;
• контакт разнородных металлов.

В настоящее время известно более тридцати пяти факторов, влияющих на скорость атмосферной коррозии, основными из которых являются: степень увлажнения металла, состояние поверхности конструкции (пористость, загрязненность), химический состав атмосферы (наличие гигроскопичных и агрессивных продуктов).

По степени увлажнения корродирующей поверхности различают:

мокрую атмосферную коррозию – при относительной влажности воздуха около 100 % и наличии на поверхности металла видимой пленки влаги;

влажную атмосферную коррозию – при относительной влажности воздуха ниже 100 % и наличии на поверхности металла пленки влаги, образующейся в результате капиллярной, адсорбционной или химической конденсации;

сухую атмосферную коррозию – коррозию при относительной влажности воздуха менее 50 % и толщине пленки влаги до 10 нм.

Различие это достаточно условно, т.к. в практических условиях возможен взаимный переход одного типа коррозии в другую. На рис. 1 приведена качественная зависимость скорости атмосферной коррозии металлов от толщины слоя влаги на поверхности корродирующего металла. Загрязнение воздушных сред и, как следствие, поверхности конструкций агрессивными примесями происходит в результате функционирования объектов промышленности, из-за технического несовершенства узлов химического и другого оборудования, негерметичности разъемных соединений, случайных проливов технических жидкостей, разгерметизации коммуникаций, наличия микродефектов в металле и т.п. Загрязнения подразделяют на две группы: органического и неорганического происхождения. Первые попадают на поверхность извне, вторые могут попадать извне и возникать в результате взаимодействия газов, загрязняющих атмосферу (оксиды серы и азота, хлор, хлористый водород и т.д.), с поверхностью металла. Примеси, способные растворяться в воде, активируют электрохимическую реакцию вследствие образования разбавленных кислот и увеличения электропроводности пленок влаги, а малорастворимые, рыхлые, несплошные продукты коррозии создают условия для возникновения и работы макрогальванических пар. Помимо агрессивных газов в атмосфере могут содержаться частицы твердых веществ и аэрозоли солей. Их источниками могут служить разрушающиеся горные породы, солончаковые почвы, приморские зоны, имеющие повышенное содержание хлоридно-сульфатных натриевых солей. Также твердые частицы выделяются при сгорании различного топлива, производстве цемента и удобрений. Частицы переносятся воздушными массами на расстояния до одной тысячи километров и, оседая на поверхности металла, становятся центрами конденсации влаги из воздуха. Практически установлено, что скорость атмосферной коррозии в загрязненной различными газами и твердыми примесями атмосфере в десятки раз выше, чем в чистой.

Методы защиты металлов от атмосферной коррозии

Продление сроков эксплуатации различных металлоконструкций до их морального износа – основная цель решения многовековой проблемы коррозии металлов. Согласно определению термин «коррозия» означает процесс. Этот процесс заключается в физико-химической реакции между металлом и окружающей средой, приводящей к изменениям в свойствах материала и окружающей среды. Результатом процесса является «коррозионный эффект», сокращающий сроки службы металлоконструкций, ухудшающий функциональные характеристики включающих их технических систем и приводящий к увеличению затрат, слагаемыми которых являются не только затраты на стоимость ремонта и замену поврежденных коррозией частей оборудования, но и затраты на возмещение убытков от различных неполадок в результате коррозии (остановок производства или аварий, приводящих к разрушениям или несчастным случаям). Часть этих затрат неизбежна, однако их бесспорно можно значительно сократить за счет лучшего использования и постоянного совершенствования на практике методов защиты, которыми мы сегодня располагаем.

Защита от коррозии в целом представляет комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и ингибирование коррозионных процессов, сохранение и поддержание работоспособности узлов и агрегатов машин, оборудования и сооружений в требуемый период эксплуатации. Методы защиты металлоконструкций от коррозии основаны на целенаправленном воздействии, приводящем к полному или частичному снижению активности факторов, способствующих развитию коррозионных процессов, и условно подразделяются на методы воздействия на металл, окружающую среду, а также комбинированные методы. Среди первых наибольшее распространение получили методы нанесения покрытий постоянного действия, консервационных покрытий, легирование, среди вторых – методы полной или частичной герметизации с использованием поглотителей влаги (статическая осушка воздуха, очистка окружающей атмосферы от загрязнений, поддержание определенных температурных режимов). При отсутствии желаемого эффекта от раздельного применения методов воздействия на металл и среду прибегают к комбинированным методам, основанным на комплексном воздействии на металл с помощью защитных покрытий и окружающую среду.

Из применяемых на практике методов защиты от атмосферной коррозии наиболее подробного рассмотрения, как наиболее распространенный и достаточно эффективный, заслуживает метод нанесения защитных лакокрасочных покрытий (далее ЛКП).

Лакокрасочные покрытия: применение для защиты от атмосферной коррозии и причины выхода из строя

В структуре мировых затрат на противокоррозионную защиту на лакокрасочные покрытия приходится около 39 % средств, что в два раза превышает затраты на разработку и производство коррозионно-стойких материалов. Все разновидности ЛКП относятся к группе органических покрытий и представляют собой твердую пленку органических веществ с пигментами и наполнителями, получаемую при высыхании лакокрасочного состава, нанесенного на защищаемую поверхность. Защитные свойства ЛКП зависят от сплошности и плотности пленки, изолирующей поверхность металла от окружающей среды, а также характера взаимодействия покрытия с поверхностью металла. Толщина покрытий может изменяться от десятков до сотен микрометров в зависимости от их назначения.

К основным достоинствам ЛКП следует отнести:

§ возможность применения для защиты любых конструкций, независимо от размера, непосредственно на монтажных и строительных площадках;

§ простоту и возможность механизации технологического процесса нанесения покрытий;

§ покрытия на большинстве металлоконструкций, трубопроводах и оборудовании могут ремонтироваться и восстанавливаться непосредственно в процессе эксплуатации;

§ малый расход материала на единицу площади и низкая стоимость по сравнению с другими видами защитных покрытий.

Одним из основных показателей, определяющим эффективность применения того или иного вида покрытия, является его долговечность, а именно: способность покрытия сохранять защитные свойства до предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Долговечность покрытия определяется многими факторами, в том числе его физико-механическими и химическими свойствами, степенью подготовки поверхности металла перед окрашиванием, правильным выбором покрытия или системы покрытий для конкретных условий эксплуатации.

Cтраницы: 1 | 2 | читать дальше>>