защита от коррозии металлов

Электроды (катод и анод) являются электронными проводниками , которые сталкиваются с проводниками ионов. В проводнике ионов ( электролит ) возникает соответствующий электродный потенциал или электродное напряжение. Когда электроды соприкасаются между собой , то разница между электродными потенциалами действует как возбудитель коррозионной реакции. В результате образуется коррозионная пара , в которой один из электродов (анод ) и разъедает металл. Все меры по защите металла от коррозии направлены на то, чтобы ослабить или не допустить образования коррозионных пар.

Выбор схемы защиты металла от коррозии (включая марку ЛКМ , количество наносимых слоев и общую толщину покрытия) следует осуществлять с учетом климатических условий конкретного региона , характеристики среды эксплуатации металлической конструкции , а также с учетом условий при нанесении материала и технико экономической эффективности данного ЛКМ. Декоративные свойства ( внешний вид) системы антикоррозионной защиты определяется финишным ( верхним ) слоем.

Существует множество различных состояний поверхности металла, нуждаются в защите от коррозии. Возраст объекта и его расположения , качество поверхности , степень разрушения металла , количество дефектов , тип предыдущих и будущих агрессивных условий , свойства старого покрытия - все эти факторы влияют на подготовку поверхности и выбор системы защиты металла от коррозии.

Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими металлами и, прежде всего, легкоплавким оловом (лужением). В трудах древнегреческого историка Геродота (5 в. До н. Э) и древнеримского ученого Плиния Старшего (1 в. До н. Э) Уже есть упоминания о применении олова для предохранения железа от ржавления. В настоящее время борьбу с коррозией ведут сразу в нескольких направлениях - пытаются изменить среду, в которой работает металлическое изделие, повлиять на коррозионную стойкость самого материала, предотвратить контакт между металлом и агрессивными веществами внешней среды.

Для противостояния атмосферной коррозии на стальные изделия наносятся тонкие покрытия из других металлов, более устойчивых к воздействию влаги и кислорода воздуха. Часто используются покрытия из хрома и никеля. Поскольку хромовые покрытия нередко содержат трещины, их обычно наносят поверх менее декоративных никелевых покрытий. В защиту жестяных консервных банок от коррозии в органических кислотах, содержащихся в пищевых продуктах, расходуется значительное количество олова. Долгое время для покрытия кухонной утвари использовали кадмий, однако теперь известно, что этот металл опасен для здоровья и кадмиевые покрытия используются только в технике.

Проблемы коррозии постоянно обостряются из-за непрерывного роста производства металлов и ужесточения условий их эксплуатации. Среда, в которой используются металлические конструкции, становится все более агрессивной, в том числе и за счет ее загрязнения. Металлические изделия, используемые в технике, работают в условиях все более высоких температур и давлений, мощных потоков газов и жидкостей. Поэтому вопросы защиты металлических материалов от коррозии становятся все более актуальными. Полностью предотвратить коррозию металлов невозможно, поэтому единственным путем борьбы с ней является поиск способов ее замедления.

Другой вариант такой защиты применяют для сравнительно небольших стальных конструкций или дополнительно покрытых изоляцией металлических объектов (например, трубопроводов). В этом случае используют протектор - анод со сравнительно активного металла (обычно это магний, цинк, алюминий и их сплавы), который постепенно разрушается, оберегая основной объект. С помощью одного магниевого анода защищают до 8 км трубопровода. Протекторная защита широко распространена; например, в США на производство протекторов ежегодно расходуется около 11,5 тыс. т алюминия.

Антикоррозийная защита и выбор схемы защиты металла (включая марку ЛКМ , количество наносимых слоев и общую толщину покрытия) осуществляется с учетом климатических условий конкретного региона , характеристики среды эксплуатации металлической конструкции , а также с учетом условий при нанесении антикоррозийного покрытия. Внешний вид и декоративные свойства системы антикоррозионной защиты определяются финишным ( верхним ) слоем.

Защитить металл от коррозии можно , покрывая его слоем другого более коррозионностойкого металла: оловом , цинком , хромом, никелем и др. Защитный слой металла наносят путем никелирование , хромирование , лужение , цинкование и Свинцевание. Покрытие цинком используют для защиты от коррозии закладных деталей железобетонных изделий , водопроводных труб , кровельной жести. Защитный слой наносят гальваническим ( электролитическим осаждением из раствора солей) или термическим ( погружением в расплав металла или распылением расплава ) методами.

Для повышения долговечности и сохранения декоративности металлоконструкции защищают от коррозии. Сущность большинства способов защиты от коррозии - предохранение поверхности металла от проникновения в нее влаги и газов путем создания на металле защитного слоя. Существуют и другие методы, например электрохимическая защита.

Наиболее простой , но недолговечный метод защиты металла - нанесение на его поверхность водонепроницаемых неметаллических покрытий ( битумных , масляных и эмалевых красок). В последние годы все большее применение находит метод защиты от коррозии покрытием металла тонким слоем пластмассы.

Электрохимическая коррозия - разрушение металлов и сплавов в воде и водных растворах. Для развития коррозии достаточно, чтобы металл был просто покрыт тонким слоем адсорбированной воды (влажная поверхность). Из-за неоднородности строения металла при электрохимической коррозии в нем образуются гальванические пары (катод - анод), например между зернами (кристаллами) металла, отличающиеся друг от друга химическим составом. Атомы металла с анода переходят в раствор в виде катионов. Эти катионы, соединяясь с анионами, содержащиеся в растворе, образуют на поверхности металла слой ржавчины. В основном металлы разрушаются от электрохимической коррозии.

В процессе химического разрушения на поверхности металлаобразуется пленка из продуктов коррозии, обычно оксидов. В некоторых случаяхета пленка может защищать лежащий под ней металл от дальнейшего коррозии.Сравнительно плотные оксиды пленки образуются на поверхности алюминия, свинца, олова, никеля, хрома. При окислении железа в сухом воздухе или в атмосфере сухого кислорода образуется также достаточно плотная пленка, но онапо мере роста растрескивается и отслаивается от металла. Чаще всего всегохимическая коррозия происходит в среде сухих газов при высокой температуре (металлическая арматура печей, клапаны двигателей, лопатки газовых турбин ит.п.) или в жидкостях неэлектролитов (окисление металла в спирте, бензине, нефти, мазуте и т. П).

Металлические покрытия можно наносить также посредствомдиффузии металла покрытия в основной металл алитирование , силицирование , хромирование (см. С. 316), а также способом плакирования , то есть наложения на основные металл тонкого слоя защитного металла ( биметалл ) и зарепления егопутем горячей прокатки (например , железо - медный сплав , дюралюминий - чистийалюминий ).

Целью других способов защиты ( которые также именуются активными ) является преобразование структуры двойного электрического слоя. На защищаемую поверхность влияет постоянное электрическое поле с определенным напряжением в зависимости от характеристик конкретного металла. Воздействие тока осуществляется от постороннего источника или посредством присоединения протекторов к защищаемой конструкции. Электродный потенциал металла повышается , в результате чего образуется препятствие для появления коррозии.

Существует также конструкционный метод защиты , в рамках которого применяются такие материалы как цветные металлы , нержавеющие стали и кортеновской стали. Вопросы обеспечения защиты от коррозии разрабатываются при этом уже на этапе проектирования. Металлическая конструкция должна быть по возможности максимально изолирована от воздействия коррозионной среды. Для реализации этой цели используются герметики, клеи , специальные прокладки из резины и др.

Ингибиторы коррозии представляют собой специальные вещества , основной функцией которых является снижение коррозионной активности и, как следствие , обеспечения надежной защиты металлов от коррозии. Небольшое количество веществ вводится в потенциально подверженную коррозии среду и образуют особую пленку на поверхности металла , которая замедляет электродные процессы и изменяет электрохимических характеристики металла.

2. Жидкий пластик. Этот сравнительно новый , эффективный и простой способ защиты металлов от коррозии находит применение при окраске трубопроводов , решеток , автомобильных деталей, металлической мебели и других конструкций. Данное покрытие может наносится на неочищенную поверхность с разным уровнем коррозии. Одним из преимуществ такого метода является возможность влажной очистки с помощью любых синтетических средств.

Для повышения устойчивости металлических деталей при столкновении с какой-либо агрессивной средой или при эксплуатации с воздействием морской воды или почвы , применяется катодная защита от коррозии. При этом катодная поляризация сохраняется металла достигается формированием микрогальванической пары с другим металлом (алюминий , цинк, магний ) , снижением скорости катодного процесса ( деаэрация электролита) или наложением электротока от внешнего источника.

Катодную защиту , при многих достоинствах, все же имеет и недостатки. Один из них - избыток защиты , такое явление отмечается при сильном смещении потенциала сохраняется изделия в отрицательную сторону. В результате - хрупкость металла , коррозионное растрескивание материала и разрушение всех оберегают покрытий. Ее разновидностью является защита протекторная. При ее использовании в сохраняющих изделия присоединяется металл с отрицательным потенциалом (протектор ), который впоследствии , сохраняя объект , разрушается.

К металлической конструкции извне подключается источник постоянного тока. На поверхности изделия электрический ток формирует катодную поляризацию электродов , в результате чего происходит обмен , и анодные участки трансформируются в катодные. В результате , под воздействием коррозионной среды происходит разрушение анода , а не исходного материала. Такого рода защита подразделяется на катодную и анодную , зависит это от того в какую сторону ( отрицательную или положительную ) сдвигается потенциал металла.

Два последних метода , в основном, относятся к химической защиты и осуществляются на этапе проектирования, еще до начала эксплуатации готовых изделий или конструкций. Это может быть как подбор необходимых материалов, так и обработка изделий гальваническими или другими сберегающими составами ( герметики, клеи ). Чаще всего эти способы применяются при изготовлении строительных конструкций , металлических каркасов и арматуры.

585.0335ms

Похожие статьи

Вход для пользователей