Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные методы борьбы с коррозией металлов

Основные методы борьбы с коррозией металлов


Коррозия представляет процесс разрушения металлов и сплавов под воздействием агрессивной внешней среды.

Ржавчина образуется на поверхности железа в результате химических, электрохимических и физико-химических реакций.

Комплекс антикоррозийных мероприятий предполагает проведение анализа качества материалов, причин коррозии, глубины поражения металла. Только потом выбираются методы борьбы с коррозией.

  • Определение вида металла: черный или цветной, сплав металлов.
  • Вид коррозии на поверхности металла: химический, электрохимический.
  • Условия проведения антикоррозийной обработки металла (открытое, закрытое помещение, температурные условия, влажность и т.д.).
  • Какому виду обработки подлежит металл.
  • Выбор материалов для антикоррозийной обработки.

Антикоррозийные методы

  1. Покраска изделия ЛКМ. Один из самых доступных распространенных видов защиты металла от ржавчины. Предполагает предварительное обезжиривание и очищение поверхности. Нанесение эмалей или лака на металл можно проводить с помощью кисточки, валика или распылителя.
  2. Смазывание силиконовой смазкой. Использование силиконовых смазок дает возможность защитить края металлических изделий и всю поверхность от проникновения влаги. Таким образом, металл полностью защищен от контакта с влагой и не подвергается коррозии.
  3. Грунтовка. Все виды грунтовки, как предварительного слоя перед покраской, создают на металле невидимый слой, не пропускающий влаги. Грунтовка наносится после предварительного обезжиривания и очистки поверхности от ржавчины, жирных пятен и грязи. Грунтовка обеспечивает последующую адгезию ЛКМ с поверхностью изделия, защищает от проникновения влаги и кислорода, замедляет коррозию.
  4. Покрытие металлом. На поверхность черных металлов наносят легкий слой другого металла с антикоррозийной стойкостью разными способами.
  5. Гальванический метод борьбы с коррозией. Перед обработкой металлический предмет надо обезжирить и очистить от грязи. Метод гальваники предполагает химическую реакцию электролиза водного раствора солей металла, используемого для создания верхнего слоя. Накладывается антикоррозийный вид металла (хром, никель, свинец и т.д.).
  6. Метод оксидирования. Обезжиренный и очищенный металлический предмет опускают в ванную с электроподогревом и наполнителями. Поверхность постепенно покрывает оксидная пленка.
  7. Метод фосфатирования тоже проводится способом погружения металлического предмета в ванную. В подогретой воде растворяется фосфористая соль. В результате образуется прочная водонепроницаемая пленка.
  8. Легирование металлов улучшает антикоррозийные свойства. Процедура легирования предполагает введение в существующий состав разных примесей, как металлических, так и неметаллических.

Все методы борьбы с коррозией направлены на создание защитного барьера для металлов, продолжения периода их эксплуатации, экономии средств на замену деталей и проведение ремонта.

Виды процесса разрушения металлов

Коррозию металлов ученые разделили на два вида:

  1. Химическая коррозия металлов;
  2. Электрохимическая коррозия.

Первый вид коррозии еще называют газовым, это связано с тем, что часто данный процесс происходит под воздействием газовых составляющих, которые находятся в окружающей среде, но при этом высокая температура обязательный фактор.

Агрессивные среды также могут вызвать химическую коррозию металла. И все же главная отличительная черта химической коррозии – это отсутствие электрического тока в системе, где она образуется.

Продукты окисления, образующиеся на поверхности металла, служат толчком к разрушению самого металла

Ко второму виду коррозии металлов относится коррозия, где процесс разрушения происходит под воздействием электрического тока.

Здесь необходимо дать пояснения и привести примеры, которые точно раскроют процесс электрохимической коррозии металлов.

Читайте так же:
В каких деталях больше всего золота

Начнем с примеров. Любые виды металлических конструкций, расположенных

  • В грунтах;
  • Воде морской или пресной;
  • В атмосфере;
  • Закрытые пленкой, где образуется влага.

Узлы и детали машин и механизмов, работающих в охлаждающих жидкостях, растворах, предназначенных для технических нужд и так далее. Это все подвержено электрохимической коррозии металлов.

Как было сказано выше, данный процесс происходит на поверхности металла. И здесь главную роль играют электроны, которые под воздействием определенных химических реакций переносятся от одной среды в другую.

Точнее сказать, между двумя веществами, одним из которых является металл, а с другой стороны выступают, к примеру, вода или грунт, образуется электрический ток, разделяющий вещества на катоды и аноды. Особенно это сильно заметно, если металл имеет примеси и различные включения, то есть масса металла является неоднородной.

И здесь участки металла, разделенные примесями, создают катодные и анодные зоны, которые в свою очередь и разрушают сам металл.

Из школьного курса химии можно вспомнить один опыт, где простой стальной гвоздь, обмотанный медной проволокой, опускали в раствор поваренной соли. Через пару дней гвоздь начинал сильно ржаветь.

Опыт показывал, как происходит процесс коррозии металлов. В данном случае роль анода выполняет гвоздь, а роль катода – медная проволока.

В процессе химической реакции, а раствор поваренной соли – это прекрасный электролит, происходит передача электронов от гвоздя (железо) к меди.

Электроны в данном случае выступают в роли ионов. Перешедшие в раствор ионы двигаются к медной проволоке, где и разряжаются.

Медь набирает отрицательный потенциал, который со временем выравнивается с гвоздем. И здесь коррозия металла, в данном случае гвоздя, прекращается.

К сожалению, все металлические детали подвержены коррозии

Электрохимическая коррозия металла в основном зависит от присутствия влаги. Но, к примеру, атмосферная коррозия будет также зависеть от качества самого металла.

Трещины, шероховатость поверхности и другие дефекты будут только ускорять процесс коррозии.

А почвенная коррозия металлов сделает любой трубопровод, не защищенный специальной изоляцией, негодным. И для этого понадобится всего несколько месяцев.

Ведь в почве большое количество не только влаги, но и различных химически активных элементов, которые создают повышенную кислотную среду.И сегодня защита трубопроводов – это неотъемлемая часть в строительной области.

Необходимо отметить и блуждающие токи, которые создают все условия для образования коррозии металлов. Здесь необходимо отметить:

  • Линии электропередач;
  • Электроустановки;
  • Железная дорога, которая работает на электрическом токе;
  • И так далее.

Типы ржавчины

В большей степени коррозии подвержено железо. С точки зрения химии ржавчина — это окислительный процесс (как и горение). Элементы возникающие при окислении в кислородной среде называются Оксиды. Можно выделить 4 основных типа.

1. Желтая ржавчина — химическая формула FeO(OH)H2O (оксид железа двухвалетный). Возникает во влажной, недонасыщенной кислородом среде. Часто встречается под водой. В природе существует в виде минерала вюстита, при этом являясь монооксидом (те содержит 1 атом кислорода).

2. Коричневая ржавчина — Fe2O3 (двойной оксид железа): растет без воды и встречается редко.

Читайте так же:
Как уменьшить скорость мотоблока

3. Черная ржавчина — Fe3O4 (оксид железа четырех валентый). Образуется при малом содержании кислорода и без воды поэтому стабильна и распространяется очень медленно. Этот оксид является ферромагнетиком (при определенных условиях обладает намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля), поэтому потенциально применим для создания сверх-проводников.

4. Красная ржавчина — химическая формула Fe2O3•H2O (оксид железа трехвалентный). Возникает под воздействием кислорода и воды, самый частый тип, процесс протекает равномерно и затрагивает всю поверхность. В отличии от всех вышеперечисленных не столь опасных для железа видов окисления этот в своей толще образует гидроксид железа, который, начиная отслаиваться, открывает для разрушения все новые слои металла. Реакция может продолжатся до полного разрушения конструкции. Применяется при выплавке чугуна и как краситель в пищевой промышленности. Встречается в природе в естественном виде под названием гематид.

Несколько видов ржавления могут протекать одновременно, не особо мешая друг другу.

Химическая и электрохимическая коррозия

Железо ржавеет, если в нем есть добавки и примеси (например, углерод) и при этом контактирует с водой и кислородом. Если же в воде растворена соль (хлорида натрия и калия), реакция становится электрохимической и процесс ржавления ускоряется. Массовое применение этих солей как в бытовой химии так и для борьбы с льдом и снегом делают электрохимическую коррозию очень распространенным и опасным явлением: потери в США от использования солей в зимний период составляют 2,5 млрд. долларов. При одновременном воздействии воды и кислорода образуется гидроксид железа, который, в отличие от оксида, отслаивается от металла и никак его не защищает. Реакция продолжается либо до полного разрушения железа, либо пока в системе не закончится вода или кислород.

Электрохимическую коррозию могут вызывать блуждающие токи, возникающие при утечке из электрической цепи части тока в водные растворы или в почву и оттуда — в конструкции из металла. В тех местах, где блуждающие токи выходят из металлоконструкций обратно в воду или в почву, происходит разрушение металлов. Особенно часто блуждающие токи возникают в местах движения наземного электротранспорта (например, трамваев и ж/д локомотивов на электрической тяге). Всего за год блуждающие токи силой в 1А способны растворить железа — 9,1 кг, цинка — 10,7 кг, свинца — 33,4 кг.

Сферы применения коррозийно-устойчивых сплавов

Получаемые сплавы с примесью титана активно применяют в аэрокосмической промышленности и рекреационных сферах, мельхиора – в медицине, латуни – в химической промышленности и машиностроении.

В целом, комбинируя различные металлы в разном соотношение можно получить огромное количество коррозионно-стойкий сплавов, пригодных для использования в ряде сфер деятельности современного человека.

Мы — продавцы металлопроката — как никто сталкивается с этим наваждением — ржавиной. И мы точно знаем вред от коррозии. В этой статье мы скажем несколько слов об этой проблеме, ее проявлениях, ее масштабах.

Ущерб, ущерб.

Все видели эти оранжево-бурые или желтоватые пятна ржавчины на металлических деталях. Экономический ущерб от коррозии металлов огромен. В США и Германии подсчитанный ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют примерно 3 % ВВП. При этом потери металла, в том числе из-за выхода из строя конструкций, изделий, оборудования, составляют до 20 % от общего объема производства стали в год. По России точные данные о потерях от коррозии не подсчитаны.

Читайте так же:
Ареометр для электролита как пользоваться видео

Доподлинно известно, что именно проржавевшие металлоконструкции стали причиной обрушения нескольких мостов в Соединенных Штатах, в том числе с многочисленными человеческими жертвами. Крайне неприятен и экологический вред: утечка газа, нефти при разрушении трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

Грунтовка от коррозии

Что может нам предоставить предварительное грунтование металла? Все просто и практично. Грунтовка позволяет производителю металлических деталей или конструкций складировать продукцию и хранить изделия до востребования. Некоторые виды грунтовки предназначены для предварительной обработки поверхности металла перед финишной покраской. Коррозия металла останавливается сразу послу грунтования поверхности. В зависимости от составов грунтовки, ее могут применять в следующих условиях:

Характерные виды коррозии металла

По природе разрушения различают следующие виды коррозии:

  • химическую,
  • электрохимическую,
  • биохимическую – для случаев, когда коррозия металла в морской воде усиливается под действием обрастания поверхности морскими организмами,
  • электрокоррозию – усиление коррозии под действием анодной поляризации, вызванной внешним электрическим полем (например, при производстве сварочных работ на плаву, при наличии блуждающих токов в акватории).

По характеру разрушения различают следующие виды коррозии (см. рисунок):

  1. сплошную – охватывающую всю поверхность металла;
  2. местную – охватывающую отдельные участки поверхности;
  3. равномерную – протекающую с приблизительно одинаковой скоростью по всей поверхности;
  4. точечную (питтинг) – в виде отдельных точек диаметром до 2 мм;
  5. язвенную – в виде язв диаметром от 2 до 50 мм;
  6. пятнами – в виде пятне диаметром более 50 мм и глубиной до 2 мм;
  7. расслаивающую – вызывающую расслоение металла и вспучивание слоев;
  8. подопленочную – протекающую под защитным покрытием металла;
  9. межкристаллитную – в виде избирательного разрушения границ зерен;
  10. селективную (избирательную) – в виде растворения отдельных компонентов сплава;
  11. щелевую – развивающуюся в щелях и узких зазорах.

Виды коррозионных разрушений

1- равномерная, 2 — неравномерная, 3 — избирательная, 4 — пятнами, 5 — язвенная, 6 — точечная,
7 — межкристаллитная, 8 — коррозионное растрескивание, 9 — подповерхностная.

По сочетанию с другими физическими воздействиями различают следующие виды коррозионных разрушений:

  • коррозионно-кавитационные – при дополнительном воздействии кавитационного процесса (например, гребные винты, направляющие насадки, и т.п.);
  • эрозионно-коррозионные – при дополнительном истирающем воздействии потока воды совместно с твердыми частицами (песок, лед и пр.) или без них (например, корпуса ледоколов, внутренняя поверхность судовых труб и т.п.);
  • коррозионное растрескивание – при воздействии растягивающих напряжений;
  • коррозионная усталость – при воздействии переменных механических напряжений;
  • фреттинг-коррозия – при наличии механического воздействия в виде тесного контакта и перемещения относительно друг друга с высокой
    — нагрузкой д вух поверхностей ( например , гребные валы под облицовками , баллеры рулей и т . п .);
    — высокотемпературная коррозия — при воздействии коррозионной среды с высокой температурой ( лопатки турбин , палубы авианесущих кораблей и т . п .);
    — контактная коррозия — при сопряжении разнородных металлов в электролите , образующих гальваническую пару ( стальной корпус в контакте с донно — забортной арматурой из цветного сплава , алюминиевая надстройка в контакте со стальным комингсом и т . п .).
Читайте так же:
Как проверить диодный мост ваз 2114 мультиметром

Из приведенного , далеко не полного , перечня видно , насколько многообразны коррозионные разрушения и как тесно взаимосвязаны они с другими факторами среды , эксплуатационными условиями и конструктивными исполнениями металлоконструкций.

На практике проблема осложняется еще и тем , что одно сооружение и даже одно изделие может одновременно подвергаться различным видам коррозии . Характерным примером может служить винторулевой комплекс судна , где наблюдаются :

Основные виды коррозионного разрушения

Антикоррозионная обработка сосуда на производстве Завода САРРЗ

Стальные резервуары и сосуды, которые изготавливаются Саратовским резервуарным Заводом, покрываются различными типами антикоррозионных покрытий в цехе обработки изделий. За счет покрытий предотвращается разрушение металла из-за ряда причин, таких как осадки, влажность, подземные воды и т.д.

Если рассматривать процесс коррозионного разрушения с точки зрения причин возникновения, то существуют следующие виды коррозий:

  • химическая — на металл воздействует агрессивная, коррозионная среда;
  • электрохимическая — металл взаимодействует с раствором электролита;
  • газовая — разрушение металла происходит в газовой среде с минимальным содержанием влаги, чаще всего не более 0,1%;
  • атмосферная — металл разрушается из-за негативного атмосферного воздействия;
  • подземная — разрушение происходит вследствие влияния грунтовых вод, влажности почвы и грунта;
  • биологическая — коррозия является результатом работы микроорганизмов;
  • контактная — коррозия появляется из-за соприкосновения металлов с разными стационарными потенциалами;
  • радиационная — металл разрушается из-за радиоактивного излучения.

В списке представлены основные виды коррозионного разрушения, но также существуют и комбинированные виды. Например, коррозия под напряжением, которая возникает при сочетании механических напряжений и воздействия разрушающей среды. Такие ситуации характерны для валков прокатных станков, рессор автомобилей и т.д.

Также коррозию можно рассматривать со стороны области распространения и в таком случае можно подразделить на следующие типы:

  • сплошная — металлическое изделие захватывается коррозией полностью, например, как происходит в случае с постепенным разрушением железных труб на воздухе;
  • местная — охватывается часть детали или отдельный участок металла, например, при взаимодействии стали с грунтом или при воздействии морской воды;
  • подповерхностная — коррозия разрушает сначала верхний слой, но затем проникает внутрь, что ведет к расслоению металла;
  • межкристаллитная — металл разрушается внутри своей структуры по границам зерен, при этом внешний вид изделия не изменяется. Особо часто встречается при использовании хромистых сталей и никелевых сплавов;
  • щелевая — коррозия возникает на неплотно прилегающих участках, таких как зазоры, резьбовые крепления, под прокладками и т.д.;
  • избирательная — разрушению подвергается только один компонент сплава. Например, обесцинкование латуни, когда поверхностные слои латунного изделия растворяются в реагенте.

Разнообразие видов коррозионного разрушения делает необходимым предусматривать защиту металла специальными покрытиями. Специалисты Завода САРРЗ обсуждают виды лакокрасочных и гидроизоляционных покрытий вместе с Заказчиком и при заказе резервуаров предоставляют качественное нанесение на наружные и внутренние поверхности сосудов.

Виды коррозии

Конструкционные материалы для химического машиностроения должны обладать высокой коррозионной стойкостью, т. е. способностью противостоять коррозионному воздействию среды.

Читайте так же:
Как пользоваться краскопультом с компрессором

Коррозионная стойкость понятие относительное, так как зависит от многих факторов: вида агрессивной среды, конструкции химически активного компонента, скорости движения среды, температуры, давления и др.

Например, углеродистая сталь вполне устойчива к действию концентрированной серной кислоты, но не стойка к действию разбавленной серной кислоты. Многие силикатные материалы устойчивы к действию серной кислоты любой концентрации, однако, не стойки к действию плавиковой кислоты.

Коррозионная стойкость металлов оценивается различными методами.

Одним из наиболее распространенных является метод оценки по глубинному показателю коррозии (скорости коррозии). Глубинный показатель коррозии — это величина, характеризующая уменьшение толщины металла в течение года вследствие коррозии.

Согласно ГОСТ 13819-63 все конструкционные материалы по коррозионной стойкости делятся на группы и оцениваются по десятибалльной шкале. Так, материалы для химического машиностроения должны иметь балл не более 5, что соответствует скорости коррозии 0,1 мм/год. Для конструкционных материалов менее ответственных деталей химического оборудования скорость коррозии допускается до 0,5 мм/год.

Коррозия металлов может протекать по химическому и электрохимическому механизму.

Электрохимическая коррозия– возникает при действии на металл

электролитов и влажных газов и характеризуется наличием двух параллельно

идущих процессов: окислительного (растворение металла) и восстановительного (выделение металла из раствора).

Этот вид коррозии сопровождается протеканием электрического тока в результате образования микрогальванических элементов. Возникновение коррозионных разрушений в металле связано с неоднородностью металла, присутствием примесей, нарушением структуры металла или защитного слоя, непостоянством состава раствора, неравномерностью деформаций различных участков, разностью температур и другими факторами.

Скорость электрохимической коррозии зависит от концентрации и скорости движения раствора, состава и структуры металла, растворимости продуктов коррозии на анодных и катодных участках, температуры, давления и др.

Химическая коррозия– возникает при действии сухих газов и жидких

неэлектролитов на металлы, а так же при действии электролитов на неметаллы. Механизм химической коррозии сводится к диффузии ионов металла сквозь постоянно утолщающуюся пленку продуктов коррозии и встречной диффузии атомов или ионов кислорода.

Примером химической коррозии является газовая коррозия — процесс

взаимодействия металлов при высоких температурах и давлениях с кислородом или другими газами (H2S, SO2, CO2, водяной пар).

В результате этого процесса на поверхности металлов образуется оксидная пленка, которая во многих случаях обладает защитными свойствами. Толщина такой пленки может меняться от 1-5 мм до десятых долей миллиметра. Хорошими защитными свойствами обладают оксидные пленки, у которых коэффициент линейного термического расширения (КЛТР) близок к значению КЛТР металла.

Скорость химической коррозии значительно зависит от температуры и

давления. При повышенных температурах вследствие химической коррозии

происходит процесс обезуглероживания углеродистых сталей:

При повышенных температурах и давлениях обезуглероживание может

происходить за счет гидрирования (водородная коррозия):

При сравнительно низких температурах и высоких давлениях происходит разрушение металла в результате воздействия на него оксида углерода с образованием карбонилов (карбонильная коррозия):

Наличие механических воздействий в присутствии агрессивных сред приводит к возникновению коррозионной навигации и коррозионной усталости металла, сопровождающихся серьезными коррозионными разрушениями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector