Начини за борба с корозията

Металите са химични елементи в реакциите на окисление и редукция. Неконтролираният процес се нарича корозия. Ако повърхността на метална част не е защитена от контакт с агресивни вещества, с течение на времето се наблюдава необратима загуба на здравина на структурата. Всяка шеста доменна пещ в света работи, за да компенсира загубите от корозия. Според проучвания на Института по физикохимия на Руската академия на науките годишната загуба на желязо е 10%, както следва.

Механизми на разрушаване на метала от корозия

Разрушаването на метала става в зоната на контакт на повърхността на продукта с корозионната среда. В резултат на взаимодействието се образуват нови химични съединения на металите – оксиди и соли. Структурата на производните съединения може да бъде плътна, предпазваща повърхността на метала от по-нататъшно разпадане, или хлабава, тогава ръждивата кора се увеличава, процесът на окисляване на метала продължава.

След това плътният защитен филм може да се разруши в неблагоприятна среда – той може да реагира отново, позволявайки достъп до повърхността. Съществуват много фактори, които причиняват корозия на метала.Защитата е от съществено значение:

1. от химически агресивни среди в атмосферата, водата и под земята;
2. електрохимични процеси в електронна пара;
3. блуждаещи токове;
4. биокорозия;

Всеки увреждащ фактор и неговото сумиране имат многостранен ефект върху външната и вътрешната структура на метала.Процесите на разпадане на металите в природата протичат в среда, в която всеки фактор играе специфична роля:

1. Бетонните структури в земната кора, тръбопроводите, колоните зависят от почвените условия и състава на подпочвените води.
2. Колкото повече влажни пари и агресивни киселинни газове има във въздуха, толкова по-силна става атмосферната корозия.
3. Течните среди в сладководните и солените източници се различават по своята агресивност в зависимост от състава на солите, действащи като електролити, и химическия агресор.

Всички метали ли са уязвими на корозия?

Благородните метали платина, сребро и злато не участват в химични реакции; те са инертни и не корозират.

По повърхностите на хром, никел, титан, цинк, кадмий и алуминий се образуват плътни оксидни слоеве. Някои от покритията обаче не са достатъчно устойчиви и се разрушават в киселинни или алкални среди.

Медта и желязото не осигуряват дори минимална защита; повърхността се окислява постоянно, тъй като се образува порест слой, който не предотвратява достъпа на корозивни газове.

Медта започва да придобива зелена патина.Железните конструкции корозират с различни цветове в зависимост от условията:

1. Във водна средаЛипсата на кислород води до образуване на жълти FeO(OH) люспи
   

   O.

2. В сух въздухи рядко ръждивокафяв Fe2O3.
3. Въздействие на атмосферната влажност върху металитеводи до образуване на червена скала Fe2O3*
   

   O.

4. Черна скала Fe3O4е феромагнитен, създаден изкуствено, за да се получи свръхпроводимост на метала.

Установена е закономерност, която засилва корозионния ефект на околната среда при контакт на металите един с друг. Те са разделени на пет групи според сродството им. Металите от една и съща група не са антагонистични и могат да се използват заедно. Различните метали от техните групи увеличават скоростта на електрохимичната корозия, когато влизат в контакт помежду си.

1. 1 група– магнезий.
2. 2-ра група– кадмий, алуминий, цинк.
3. група 3– Олово, калай, желязо и въглеродна стомана.
4. Група 4– Хром и хром-никелови стомани, хром, никел.
5. 5 групи– мед и нейните сплави с никел, сребро.

Най-разпространеният строителен метал на Земята е желязото. Защитата на стоманени и алуминиеви конструкции от повреди удължава живота на продуктите и предотвратява аварийни ситуации.

Предпоставките за корозия са

1. Продължително излагане на влага, киселини или основи.
2. Температурни колебания.
3. Преместващи се товари, вибрации и триене върху метала.
4. Излагане на радиация.
5. Излагане на вихрови токове, статично електричество, постоянни токове, електромагнитно излъчване.
6. Биологично разрушаване на метала от бактерии.

Видове корозия

Естеството на корозионните повреди зависи от вида на метала, но неизменно води до структурни повреди и загуба на здравина. Твърдата корозия изглежда като неправилна кора от крехки зърна, която се отлепва от повърхността. По-често скрепителните елементи, изработени от други материали, се повреждат в съединението. Например алуминиевите нитове върху титанови плочи се разрушават, докато основният метал остава непокътнат.

Корозията може да се разпространи невидимо под повърхността и да доведе до разслояване. Междукристални – разрушават структурата, частта губи здравината си поради загуба на вътрешни връзки. Влагата навлиза в междината между две съединяващи се части, създавайки условия за корозия в цепнатини. питингът може да доведе до образуване на пробойни.

Изследвани са всички видове корозия и техните предпоставки и са разработени все повече методи за защита на повърхността от контакта на метала с външната среда.

Начини за намаляване на скоростта на корозия

Най-ефективният начин за повишаване на устойчивостта на металите е чрез добавяне на лиганди, които променят свойствата на материала. По този начин се създават специални неръждаеми стомани и други сплави.

Използват се отделни видове защита:

1. Пасивно;
2. Активен;
3. Структурен.

Ако задачата е да се защити дадена повърхност по пасивен начин, се прилагат различни видове покрития. Те образуват непропусклив филм с различна дебелина и предназначение.

Неметални покрития:

1. Химическа защита– Азотиране, фосфатиране – прилагане на инхибитори на корозия с последващо фиксиране.
2. Нанасяне на бояджийски покрития.
3. Полимерно прахово покритие.

Горепосочените методи за защита са ефективни само докато по повърхността няма пукнатини или лющене. Изискват системно подновяване, не се прилагат в труднодостъпни среди.

Преди да се нанесе ново покритие върху дадена повърхност, старото покритие трябва да се отстрани. Металът се почиства от остатъци от боя, следи от ръжда, обезмаслява се и се грундира. Времеемък процес.

Активен контрол на корозията осигурява електрохимично разграждане, протичащо в галванични пари във влажна среда. В този случай се използва жертвен анод като разрушителен метал, както при електрическите бойлери за гореща вода. Към структурата може да се приложи електрическо поле, което повишава електродния потенциал на структурния метал.

Структурен метод – правят се изолационни подложки между антагонистични метали, използват се неутрални сплави.

Видове неметални покрития за метални повърхности

Съществуват много съединения, които се използват в общи технически и специални приложения. Групата включва грундове, пълнители, лакове и бои.

видове защита:

1. Силикатни емайлиработа при високи температури в агресивна среда. Огледалното фолио предпазва повърхността много добре, но ако ударните натоварвания доведат до напукване на слоя, запечатването е нарушено.
2. Полимерни филми, създадени чрез потапяне, вихрово и газотермично разпръскване на течни IMS полистирен, полипропилен, флуоропласт, епоксидни смоли. Образува се тънък филм с възможен антифрикционен ефект.
3. чрез фосфатиране на частите в разтвор на цинкови и фосфорни солиПолучава се филм, устойчив на горещи солеви разтвори.
4. HumirovaniВътрешните повърхности на резервоари и тръби за изпомпване на основи и киселини. Каучуковото покритие не е устойчиво и изисква подмяна след няколко години употреба.
5. Оксидиране.Синята стомана с „дебел“ синкав оттенък се получава чрез специална алкална обработка с протичане на електрически ток. Повърхността с дебелина 1,5 микрона получава антикорозионна защита за целия живот на детайла.

Разновидности на галваничните покрития

Галваничният метод на нанасяне на покритието се основава на използването на електролит и постоянен ток. Електролитът е разтвор за хромиране, галванизиране или никелиране. Единият от използваните електроди е заготовка, върху която се нанася равномерен слой от напластяване. Процесът е сложен и зависи от много фактори и от дебелината на необходимия защитен слой. Прилага се върху повърхността на черни и цветни метали. Чрез анодиране е възможно да се получат защитни слоеве с различни дебелини и структури – порести, еластични, твърди.

Разработени методи:

1. Химическо и електролитно никелиране;
2. Никелово галванично покритие
3. Анодиране на алуминий и неговите сплави;
4. Цинково покритие;
5. Медно покритие;
6. Химическа пасивация;
7. Електролитни политури;
8. Многослойни покрития.

Нека разгледаме някои от тези методи за галванизиране.

Алуминиево покритие

Анодирането на алуминий и неговите сплави е разпространен метод за постигане на уникални характеристики на лек метал. Пистолетът Glock, изработен от този материал, не губи работоспособността си, след като е бил потопен в морска вода за повече от месец.

Чрез анодиране се постига повърхностно покритие, имитиращо неръждаема стомана или пластмаса с различни текстури на повърхността. Вариант на галванизацията, „емулгирането“ създава матов или прозрачен защитен филм с висока якост.

Галванизиране

Цинковото покритие се извършва върху катода и се характеризира със запазване на свойствата на повърхността дори след увреждане на защитното покритие и предотвратява ръждясването. Но цинкът е чувствителен към смоли, мазнини и масла.

Електролитният процес се извършва във вана с алкален или слабо кисел електролит. Алкалната обработка е подходяща за сложни форми; киселинната обработка създава декоративен слой, подобен на хром. Краткосрочната пасивация предпазва повърхността от атмосферния кислород.

Ако в галванична вана се зареди никелов електролит, устойчивото покритие е подходящо за производство на масла и дървообработващо оборудване.

Въглеродно нагряване

Отлагането на никелова обвивка върху повърхността чрез нагряване е полезно за неръждаеми и черни стомани. Сплавта е с повишена устойчивост на износване. В черната стомана се затварят не само порите, но и междукристалните празнини, което увеличава корозионната устойчивост на двуслойното покритие.

При втвърдяването на корпуса първичното галванично покритие се нарича изстискване на течния електролит. Без по-нататъшно отделяне на фолиото върху алуминиеви части със сложна форма. Под основния слой на химическото или електрохимичното никелиране се създава защитен субстрат.

Характеристики на химическото никелиране

След циментиране или медно покритие, химическо никелово покритие предпазва продукта от термична корозия чрез добавяне на 10% фосфорни соли. Но устойчивостта на покритието може да се увеличи чрез добавяне на фосфор и бор. Повишената повърхностна твърдост прави материала подходящ за колянови валове, бутални щифтове, цилиндри… Цената на химическото никелиране е много по-висока от тази на електролитното никелиране.

Химическа пасивация

Дори неръждаеми стомани без повърхностна защита могат да претърпят питинг. Химическата пасивация се извършва и в галванична баня. Използваните електролити са хромати и молибдати в нитратна среда, които са силни окислители, предпазващи метала от агресивните влияния на околната среда.

Образуваният на повърхността оксиден филм е водонеразтворим. За дългосрочна защита филмът е защитен – повърхността е лакирана с инхибитори на корозия. Химическото пасивиране на месинг не само подобрява защитните и декоративните му качества.

Изборът на метод за защита на метала зависи от приложението.

Техническа структурна защита срещу ръжда

Корозията може да бъде напълно потисната чрез поставяне на металната част в камера, пълна с инертен газ. На практика това е невъзможно. Затова се използват методи за инхибиране на корозията чрез премахване на разрушителните фактори.

Парните котли използват деаерирана вода с отстраняване на кислорода и въглеродния диоксид, което води до образуване на ями по паропроводите и колекторните тръби. Отстраняват се солите на твърдостта и хлоридите.

Електрохимична защита на сондажни платформи, подземни тръбопроводи и конструкции. Те са свързани към веригата за постоянен ток като катод. Анодът е инертен спомагателен електрод. Тази защита се нарича „защита на короната“.

Специалистите смятат, че най-сложният набор от мерки срещу разрушаването на комунални услуги в земята. Корозията на почвата е променлива и коварна. Електрохимичната защита отчита особеностите и влажността на почвата, като създава катодни или анодни повреди.

При потопените компоненти се използва трайна повърхностна обработка с мастик или полимери под формата на ленти, стопилки и емайли. Битумното покритие с дебелина 3-9 мм е ефективно.

Тръбопроводите, простиращи се на десетки или стотици километри, могат да се полагат върху пласт с еднаква киселинност. Пясъчна подложка или варосване на киселинни зони, за да се избегне галванично сдвояване. По цялата дължина на тръбопровода трябва да се монтират станции за катодна защита.

Заключение

Корозията на метала не може да бъде спряна, но нейното въздействие може да бъде намалено чрез технически мерки. Без защита металът бързо се разрушава, което води до катастрофални последици.