Защита от коррозии металла: катодная, анодная, покрытия
03.09.2018
Металлы используются человеком с доисторических времен, изделия из них широко распространены в нашей жизни. Самым распространенным металлом является железо и его сплавы. К сожалению, они подвержены коррозии, или ржавлению — разрушению в результате окисления. Своевременная защита от коррозии позволяет продлить срок службы металлических изделий и конструкций.
Защита от коррозии
Виды коррозии
Ученые давно борются с коррозией и выделили несколько основных ее типов:
Атмосферная. Происходит окисление вследствие контакта с кислородом воздуха и содержащимися в нем водяными парами. Присутствие в воздухе загрязнений в виде химически активных веществ ускоряет ржавление. Жидкостная. Проходит в водной среде, соли, содержащиеся в воде, особенно морской, многократно ускоряют окисление. Почвенная. Этому виду подвержены изделия и конструкции, находящиеся в грунте. Химический состав грунта, грунтовые воды и токи утечки создают особую среду для развития химических процессов.Исходя из того, в какой среде будет эксплуатироваться изделие, подбираются подходящие методы защиты от коррозии.
38 1 Защита трубопроводов и кабельных линий от электрической коррозии металлов Обслуживание подзем
Характерные типы поражения ржавчиной
Различают следующие характерные виды поражения коррозией:
Поверхность покрыта сплошным ржавым слоем или отдельными кусками. На детали возникли небольшие участки ржавчины, проникающей в толщину детали. В виде глубоких трещин. В сплаве окисляется один из компонентов. Глубинное проникновение по всему объему. Комбинированные.
Виды коррозионных разрушений
Коррозия трубопроводов. Защита трубопроводов от коррозии. Катодная защита подземных трубопроводов
По причине возникновения разделяют также:
Химическую. Химические реакции с активными веществами. Электрохимическую. При контакте с электролитическими растворами возникает электрический ток, под действием которого замещаются электроны металлов, и происходит разрушение кристаллической структуры с образованием ржавчины.Коррозия металла и способы защиты от нее
Ученые и инженеры разработали множество способов защиты металлических конструкций от коррозии.
Защита от коррозии индустриальных и строительных конструкций, различных видов транспорта осуществляется промышленными способами.
Зачастую они достаточно сложные и дорогостоящие. Для защиты металлических изделий в условиях домовладений применяют бытовые методы, более доступные по цене и не связанные со сложными технологиями.
Промышленные
Промышленные методы защиты металлических изделий подразделяются на ряд направлений:
Пассивация. При выплавке стали в ее состав добавляют легирующие присадки, такие, как Cr, Mo, Nb, Ni. Они способствуют образованию на поверхности детали прочной и химически стойкой пленки окислов, препятствующей доступу агрессивных газов и жидкостей к железу. Защитное металлическое покрытие. На поверхность изделия наносят тонкий слой другого металлического элемента — Zn , Al, Co и др. Этот слой защищает железо о т ржавления. Электрозащита. Рядом с защищаемой деталью размещают пластины из другого металлического элемента или сплава, так называемые аноды. Токи в электролите текут через эти пластины, а не через деталь. Так защищают подводные детали морского транспорта и буровых платформ. Ингибиторы. Специальные вещества, замедляющие или вовсе останавливающие химические реакции. Защитное лакокрасочное покрытие. Термообработка.
Порошковая покраска для защиты от коррозии
Способы защиты от коррозии, используемые в индустрии, весьма разнообразны. Выбор конкретного метода борьбы с коррозией зависит от условий эксплуатации защищаемой конструкции.
Бытовые
Бытовые методы защиты металлов от коррозии сводятся, как правило, к нанесению защитных лакокрасочных покрытий. Состав их может быть самый разнообразный, включая:
силиконовые смолы; полимерные материалы; ингибиторы; мелкие металлические опилки.Отдельной группой стоят преобразователи ржавчины — составы, которые наносят на уже затронутые коррозией конструкции. Они восстанавливают железо из окислов и предотвращают повторную коррозию. Преобразователи делятся на следующие виды:
Грунты. Наносятся на зачищенную поверхность, обладают высокой адгезией. Содержат в своем составе ингибирующие вещества, позволяют экономить финишную краску. Стабилизаторы. Преобразуют оксиды железа в другие вещества. Преобразователи оксидов железа в соли. Масла и смолы, обволакивающие частички ржавчины и нейтрализующие ее.
Грунт-преобразователь ржавчины
При выборе грунта и краски лучше брать их от одного производителя. Так вы избежите проблем совместимости лакокрасочных материалов.
Защитные краски по металлу
По температурному режиму эксплуатации краски делятся на две большие группы:
обычные, используемые при температурах до 80 °С; термостойкие.По типу связующей основы краски бывают:
алкидные; акриловые; эпоксидные.Лакокрасочные покрытия по металлу имеют следующие достоинства:
качественная защита поверхности от коррозии; легкость нанесения; быстрота высыхания; много разных цветов; долгий срок службы.Большой популярностью пользуются молотковые эмали, не только защищающие метал, но и создающие эстетичный внешний вид. Для обработки металла распространена также краска-серебрянка. В ее состав добавлена алюминиевая пудра. Защита металла происходит за счет образования тонкой пленки окиси алюминия.
Краска-серебрянка
Эпоксидные смеси из двух компонентов отличаются исключительной прочностью покрытия и применяются для узлов, подверженных высоким нагрузкам.
Защита металла в бытовых условиях
Чтобы надежно защитить металлические изделия от коррозии, следует выполнить следующую последовательность действий:
очистить поверхность от ржавчины и старой краски с помощью проволочной щетки или абразивной бумаги; обезжирить поверхность; сразу же нанести слой грунта; после высыхания грунта нанести два слоя основной краски.При работе следует использовать средства индивидуальной защиты:
перчатки; респиратор; очки или прозрачный щиток.Способы защиты металлов от коррозии постоянно совершенствуются учеными и инженерами.
Методы противостояния коррозионным процессам
Основные методы, применяемые для противодействия коррозии, приведены ниже:
повышение способности материалов противостоять окислению за счет изменения его химического состава; изоляция защищаемой поверхности от контакта с активными средами; снижение активности окружающей изделие среды; электрохимические.Первые две группы способов применяются во время изготовления конструкции, а вторые – во время эксплуатации.
Методы повышения сопротивляемости
В состав сплава добавляют элементы, повышающие его коррозионную устойчивость. Такие стали называют нержавеющими. Они не требуют дополнительных покрытий и отличаются эстетичным внешним видом. В качестве добавок применяют никель, хром, медь, марганец, кобальт в определенных пропорциях.
Нержавеющая сталь AISI 304
Стойкость материалов к ржавлению повышают также, удаляя их состава ускоряющие коррозию компоненты, как, например, кислород и серу — из стальных сплавов, а железо – из магниевых и алюминиевых.
Снижение агрессивности внешней среды и электрохимическая защита
С целью подавления процессов окисления во внешнюю среду добавляют особые составы — ингибиторы. Они замедляют химические реакции в десятки и сотни раз.
Электрохимические способы сводятся к изменению электрохимического потенциала материала путем пропускания электрического тока. В результате коррозионные процессы сильно замедляются или даже вовсе прекращаются.
Пленочная защита
Защитная пленка препятствует доступу молекул активных веществ к молекулам металла и таким образом предотвращают коррозионные явления.
Пленки образуются из лакокрасочных материалов, пластмассы и смолы. Лакокрасочные покрытия недороги и удобны в нанесении. Ими покрывают изделие в несколько слоев. Под краску наносят слой грунта, улучшающего сцепление с поверхностью и позволяющего экономить более дорогую краску. Служат такие покрытия от 5 до 10 лет. В качестве грунта иногда применяют смесь фосфатов марганца и железа.
Защитные покрытия создают также из тонких слоев других металлов: цинка, хрома, никеля. Их наносят гальваническим способом.
Покрытие металлом с более высоким электрохимическим потенциалом, чем у основного материала, называется анодным. Оно продолжает защищать основной материал, отвлекая активные окислители на себя, даже в случае частичного разрушения. Покрытия с более низким потенциалом называют катодными. В случае нарушения такого покрытия оно ускоряет коррозию за счет электрохимических процессов.
Металлическое покрытие также можно наносить также методом распыления в струе плазмы.
Применяется также и совместный прокат нагретых до температуры пластичности листов основного и защищающего металла. Под давлением происходит взаимная диффузия молекул элементов в кристаллические решетки друг друга и образование биметаллического материала. Этот метод называют плакированием.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.