Назовите два способа защиты металлов от коррозии

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозия – это процесс разрушения металлов и металлических конструкций под воздействием различных факторов окружающей среды – кислорода, влаги, вредных примесей в воздухе.

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

• Благородные металлы не подвергаются коррозии из-за химической инертности.
• Металлы Al, Ti, Zn, Cr, Ni имеют плотные газонепроницаемые оксидные плёнки, которые препятствуют коррозии.
• Металлы с рыхлой оксидной плёнкой – Fe, Cu и другие – коррозионно неустойчивы. Особенно сильно ржавеет железо.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Как правило, химическая коррозия металлов происходит при действии на металл сухих газов, её также называют газовой.

При химической коррозии также возможны процессы:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металла, который сопровождается электрохимическими процессами. Как правило, электрохимическая коррозия протекает в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

При этом электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к олову, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe 2+

На поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

2H + + 2e → H₂

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Например, при контакте железа с оловом в растворе соляной кислоты происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: 2H + + 2e → H₂

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H₂ + Fe 2+

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Суммарная реакция:

Fe 2+ + 2OH – → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂+ 2H₂O → 4Fe(OH)₃

При этом образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии

Защитные покрытия

Защитные покрытия предотвращают контакт поверхности металла с окислителями.

• Катодное покрытие – покрытие менее активным металлом (защищает металл только неповреждённое покрытие).
• Покрытие краской, лаками, смазками.
• Создание на поверхности некоторых металлов прочной оксидной плёнки химическим путём (анодирование алюминия, кипячение железа в фосфорной кислоте).

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Изменение состава среды

Коррозия замедляется при добавлении в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии — это вещества, подавляющие процессы коррозии.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита: при присоединении к металлической конструкции пластинок из более активного металла – протектора. В результате идёт разрушение протектора, а металлическая конструкция при этом не разрушается.

Источник

Виды коррозии металла и борьба с ней

Череповецкий завод металлоконструкций специализируется на производстве качественных металлических изделий. Наши сотрудники знают все о работе с ними, в том числе о способах защиты металла от коррозии. Из данной статьи вы узнаете о сущности этого явления, различных промышленных и бытовых технологиях обработки изделий.

Виды коррозии

Разнообразные металлы используются повсеместно. Почти все они со временем поддаются действию коррозии. Так называют процесс разрушения материала вследствие окисления. Именно поэтому вопрос защиты от коррозии так актуален. Своевременная обработка продлевает время эксплуатации металлических изделий, защищает от вредного воздействия окружающей среды.

Чтобы правильно защитить конструкцию от разрушения, необходимо разобраться в классификации коррозионных процессов. Это поможет корректно подобрать средство и способ обработки.

Выделяют три вида коррозии металла:

Атмосферная коррозия вызвана влиянием приземистого слоя атмосферы. При этом виде разрушения металлические изделия контактируют с кислородом и водяными парами воздуха. Химически активные вещества в качестве примесей ускоряют процесс разрушения металла.

Относительная влажность воздуха — основной критерий для деления на подвиды. Различают сухую, влажную и мокрую атмосферную коррозию. По своей сути первая является химическим процессом, а влажная и мокрая — электрохимическими.

Это самый распространенный вид разрушения, так как ему подвергаются все металлические конструкции, которые находятся на открытом воздухе. В частности, речь о:

• трубопроводах;
• металлических частях строений;
• опорах;
• мостах;
• транспортных средствах.

Жидкостная коррозия поражает конструкции, находящиеся в жидкой среде. Условия взаимодействия с водой позволяют выделить следующие подвиды:

• коррозия при неполном погружении — только часть конструкции находится в коррозионной среде;
• по ватерлинии;
• при полном погружении — металл полностью погружен в жидкость;
• подводная;
• коррозия при переменном погружении — конструкция погружается в жидкую среду периодически, полностью или частично.

На срок эксплуатации наземных и подземных металлических конструкций влияет состав грунта и грунтовых вод. Происходящие за счет этих особенностей химические процессы вызывают почвенную коррозию. Вследствие этого процесса ржавчина может появиться на:

• трубопроводах;
• подземных герметичных резервуарах;
• опорах различных металлоконструкций.

Характерные типы поражения металлов ржавчиной

В большинстве случаев ржавчина возникает на поверхности металла. Однако в некоторых случаях поражение может проникнуть и вглубь. В зависимости от того, каким образом распространяется коррозия, она может быть:

• равномерной — когда конструкция разрушается по всей поверхности, что характерно для сплавов с однофазной структурой;
• местной (пятнами, язвенной, точечной) — поражает преимущественно многофазные сплавы с грубой структурой, реже чистые металлы или однофазные сплавы после разрушения защитной пленки;
• межкристаллитной — самая опасная за счет того, что разрушение незаметно внешне, ей подвержены сплавы алюминия и хромоникелевые стали;
• растрескивающей;
• подповерхностной;
• комбинированной.

Другой критерий для категоризации — это механизм коррозионного процесса. Согласно ему, коррозия может быть химической или электрохимической.

Химическое разрушение обусловлено окислением поверхности изделия в жидкой среде. Влиянию влаги из всех металлов сильнее всего подвержена сталь, за исключением нержавеющей. Содержащееся в ней железо образует три вида окислов. В большинстве случаев надежная защита стальной конструкции от разрушения невозможна. Также под действием жидкости быстро разрушаются кобальт, никель и свинец.

Электрохимическая коррозия сопровождается возникновением электрического тока. Может протекать в различных средах, всегда связана с серьезными разрушительными процессами. Например, если корродируют линии электропередач, элементы электрической цепи, то помимо самой коррозии, значительно возрастает энергопотребление.

Способы защиты от коррозии

Существует множество способов антикоррозионной обработки металлов, разработанных инженерами и учеными. Их можно разделить на две большие группы:

• Промышленные способы — применяются для защиты габаритных конструкций, в том числе строительных, транспортных, индустриальных. Это сложные и дорогостоящие методы.
• Бытовые способы —подходят для хозяйственных нужд. Это относительно простые и доступные методы обработки металлических изделий.

Промышленные способы защиты

Способы защиты металла от коррозии в промышленных целях включают:

• термическую обработку;
• лакокрасочное покрытие;
• пассивацию или легирование;
• защитное покрытие из металла;
• электрозащиту;
• применение ингибиторов.

Термическая обработка сводится главным образом к повышению жаропрочности металлов. Этого можно достичь различными путями. Такой способ защиты нацелен на борьбу с избирательным, точечным и межкристаллическим разрушением. Вследствие термообработки устраняется структурная неоднородность, сплав лишается внутреннего напряжения.

Защита от коррозии с помощью лакокрасочного покрытия весьма популярна благодаря надежности. Это доступный способ с простой технологией, позволяющий к тому же изменить цвет и внешний вид конструкции. В результате применения такой технологии защиты на поверхности изделия образуется сплошная пленка. Она препятствует разрушению металлической конструкции, защищает от агрессивного воздействия окружающей среды. Антикоррозионные лакокрасочные материалы обычно состоят из пленкообразующих веществ, растворителей, пластификаторов, пигментов, наполнителей, катализаторов. Эффективность применения такого способа во многом зависит от правильной технологии нанесения и подготовки поверхности. Немаловажным фактором является толщина покрытия.

Пассивация заключается в добавлении легирующих компонентов при плавке металлов. К таким примесям относятся хром, никель, молибден. Этот действительно эффективный способ замедляет анодный процесс. Металлический сплав переходит в состояние повышенной устойчивости к разрушению — происходит пассивация. На поверхности образуется оксидная пленка, обладающая совершенной структурой. Таким образом обрабатывают железо, алюминий, медь, магний, цинк, сплавы на их основе. В результате пассивации металлы приобретают не только коррозионную стойкость, но и жаропрочность.

Металлическое покрытие получило широкое распространение в качестве защитного средства. Оно может быть катодным или анодным. Целостность защитного слоя гарантирует эффективную защиту металла от нежелательного воздействия. Однако повреждение или образование пор на внешнем слое может спровоцировать окисление внутреннего. Поэтому данный способ вызывает споры. Формирование защитного металлического покрытия может происходить по-разному:

• электрохимическим путем;
• погружением в расплавленный металл;
• нанесением расплавленного покрытия на обрабатываемую поверхность струей сжатого воздуха;
• химическим.

Электрозащиту применяют, когда нужно защитить котлы, стальные детали, подводные детали морского транспорта, детали буровых платформ. Изделие подключают к отрицательному полюсу источника тока. Благодаря этому ток в электролите проходит через пластины-аноды, а не через защищаемую деталь.

Ингибиторами называют вещества, замедляющие или останавливающие химические реакции, которые провоцируют возникновение ржавчины. При введении в агрессивную среду ингибиторы создают на поверхности изделия адсорбционную пленку. Благодаря ей происходит изменение электрохимических параметров металлов, электродные процессы замедляются. Это эффективное и технологически несложное защитное мероприятие.

Бытовые способы защиты

Способы защиты от коррозии, которые применяются в быту, отличаются простотой и доступностью. Все мероприятия сводятся к нанесению лакокрасочных покрытий. Защита металла предполагает использование различных по составу средств. Среди компонентов могут быть:

• смолы на основе силикона;
• полимерные материалы;
• ингибиторы;
• металлические опилки.

В случае, если ржавчина уже повредила металлическую поверхность, предотвратить распространение коррозии можно при помощи:

• Грунтующих средств. Они обеспечивают хорошую адгезию, поэтому их нанесение на поверхность перед покраской экономит расход финишного покрытия. В составе содержатся ингибирующие вещества, за счет чего грунты так эффективны при защите металла от коррозии.
• Стабилизаторов — с их помощью происходит преобразование оксидов железа в другие вещества. Такие химические соединения не подвержены ржавлению.
• Веществ, преобразовывающих оксиды железа в соли. Замедляют повторное образование ржавчины.
• Смол и масел. Их действие заключается в нейтрализации ржавчины. Масла и смолы связывают ее частицы, уплотняя их.

Если при обработке поверхности с целью предотвращения коррозии используется несколько средств, лучше чтобы они были от одного производителя. Они должны подходить друг другу по химическому составу.

Работы по нанесению лакокрасочных средств в домашних условиях можно провести самостоятельно. В большинстве случаев для этого не требуется привлекать мастеров.

В быту чаще всего нуждаются в такой обработке следующие металлоконструкции:

• крыши;
• ворота;
• различные ограждения;
• спортивные снаряды;
• трубы;
• радиаторы;
• дверцы и ручки.

Обрабатывать можно как новые изделия для предотвращения их разрушения, так и те, которые эксплуатируются уже много лет, но их срок службы необходимо продлить.

Как провести обработку металла своими руками?

Самостоятельно проведение антикоррозионных работ требует соблюдения определенной последовательности действий:

1. Поверхность, которую нужно уберечь от коррозии, необходимо подготовить. Ее тщательно очищают от пятен масла, ржавчины и прочих загрязнений. Это можно сделать при помощи металлических щеток или специальных насадок для болгарки.
2. Когда поверхность должным образом подготовлена к нанесению грунтовки или преобразователя ржавчины, наносят слой средства. Он должен полностью впитаться и просохнуть.
3. После этого на поверхность металла наносят защитную краску. Необходимо нанести два слоя, дав хорошо высохнуть каждому. Стоит позаботиться о защитных средствах для выполнения работ: перчатках, очках, респираторе.

Это стандартная схема обработки металлической поверхности для защиты от разрушения.

Защитные краски для металла

Нанесение на металлическую поверхность специальных защитных красок — одно из самых эффективных средств против коррозии. При высыхании они образуют твердую пленку с пигментами. Толщина этой пленки может варьироваться в зависимости от назначения металлического изделия. Толщина и характер взаимодействия краски с поверхностью определяют защитные свойства покрытия.

Антикоррозионные средства по металлу можно разделить на три группы:

• грунтовки;
• краски;
• средства для нанесения прямо поверх ржавчины.

Выбирая защитную краску, важно учитывать свойства металлической поверхности, на которую она будет наноситься. Например, для черных металлов, таких как сталь, лучше выбрать грунтовку, содержащую цинк. Дело в том, что оцинкованная поверхность в течение долгого времени способна противостоять разрушениям. Как правило, инструкция содержит информацию о том, для какого типа поверхности предназначается данный продукт.

Краска по ржавчине становится удачным решением в ситуации, когда поверхность невозможно качественно очистить от ржавчины. Она проста и удобна в использовании, ложится ровным плотным слоем. Покрытие, которое создает такая краска, отличается прочностью и устойчивостью к коррозии. Несмотря на то что на металлической поверхности уже имеются коррозионные очаги, краска по ржавчине не позволит им увеличиваться и распространяться.

Большинство средств подходят для того, чтобы наносить их вручную в бытовых условиях. Некоторые краски лучше ложатся, если их распылять. В составе красок учитывают то, что они будут использоваться в том числе для защиты конструкций, находящихся на улице. Средства можно наносить в уличных условиях. Как правило, антикоррозионные краски для лучшего эффекта наносят достаточно толстым слоем.

Окрашенная поверхность выглядит эстетично. При этом она надежно защищена от коррозии. Образовавшаяся в результате окрашивания пленка предотвращает отрицательное влияние света, влаги, примесей в атмосфере. Защита поверхности от окисления обеспечивается на срок до 8 лет.

Нормы и правила СНиП

Защита металлических конструкций от разрушения на предприятиях — это технологический процесс, при котором необходимо соблюдать установленные нормы. Официальный документ, который регулирует нормы и правила при антикоррозионных работах — СНиП 2.03.11—85.

Данный документ указывает допустимые методы обработки металлических поверхностей для предотвращения коррозии. Они включают:

• покрытие лакокрасочными материалами;
• пропитку антикоррозионным составом;
• оклейку специальными защитными пленками.

При выполнении защитных работ документ предписывает учитывать особенности среды: степень агрессивности, физическое состояние и характер действия. Для разных сред предусмотрено использование материалов, которым можно обеспечить эффективную защиту от разрушения.

Если обработка металлоконструкций от разрушения проводится самостоятельно, рекомендации и правила из СНиП необходимо учитывать.

На Череповецком заводе металлоконструкций все работы по предотвращению коррозии начиная от соответствующего проектирования и заканчивая послемонтажным обслуживанием, проводятся с учетом госстандартов и правил. Уверенность в высоком качестве металлоконструкций позволяет давать нашим клиентам гарантию до 24 месяцев на всю продукцию.

Источник