admin / 02.06.2019

Защита металлов от коррозии

Содержание

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозия металлов — процесс разрушения металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой, в результате которого металлы окисляются и теряют присущие им свойства. Коррозия — враг металлических изделий. Ежегодно в мире в результате коррозии теряется 10…15% выплавляемого металла, или 1… 1,5% всего металла, накопленного и эксплуатируемого человеком.

Химическая коррозия — разрушение металлов и сплавов в результате окисления при взаимодействии с сухими газами при высоких температурах или с органическими жидкостями — нефтепродуктами, спиртом и т. п.

Электрохимическая коррозия — разрушение металлов и сплавов в воде и водных растворах. Для развития коррозии достаточно, чтобы металл был просто покрыт тончайшим 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, отличающимися один от другого химическим составом. Атомы металла с анода переходят в раствор в виде катионов. Эти катионы, соединяясь с анионами, содержащимися в растворе, образуют на поверхности металла слой ржавчины. В основном металлы разрушаются от электрохимической коррозии.

Для повышения долговечности и сохранения декоративности металлоконструкции защищают от коррозии. Сущность большинства способов защиты от коррозии — предохранение поверхности металла от проникновения к ней 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.

Защитить металл от коррозии можно также, покрывая его слоем другого более коррозионностойкого металла: оловом, цинком, хромом, никелем и др. Защитный слой металла наносят путем никелирования, хромирования, лужения, цинкования и свинцевания. 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 (окунанием в расплав металла или распылением расплава) методами.

Применяют химические способы образования покрытий (плотных оксидных пленок) на металле: фосфатирование (для черных металлов) и анодирование (для алюминиевых сплавов).

Для получения металлов, хорошо противостоящих корне розии, применяют легирование. Так, вводя в сталь хром и никель в количестве 12…20 %, получают нержавеющие стали, стойкие не только к воде, но и к минеральным кислотам.

Выбор стройматериалов — Коррозия металлов и способы защиты от нее

10 методов антикоррозийного покрытия

В настоящее время не существует технологии, которая гарантировала бы 100% вечный результат своей защиты металла от коррозии. Но, те способы, о которых мы расскажем, способны на значительное время отсрочить этот процесс. Некоторые методы антикоррозийного покрытия можно произвести только в промышленных масштабах с применением специального оборудования и инструментов. Итак, виды антикоррозийных покрытий:

1. Антикоррозийное покрытие металла ЛКМ

ЛКМ — лакокрасочный материал. ЛКМ бывает по структуре жидким или порошкообразным. Их наносят на заранее обработанную поверхность металла. Когда слой высыхает, образует защитное антикоррозийное покрытие. Лакокрасочный материал делят на эмаль, лак, грунтовку, краску, шпаклевку.

Преимущества лакокрасочных материалов:

  • Просто наносить
  • Низкая стоимость
  • Широкая цветовая гамма
  • Можно наносить непосредственно на ржавчину
  • Долговечность
  • Удобно использовать для больших и сложных конструкций
  • Восстановление можно производить непосредственно на месте эксплуатации

Многие ЛКМ имеют в составе летучие растворители. Это относят к главным недостаткам этих материалов. После каждого нанесения необходима сушка, для испарения растворителей, а также многократное покрытие. Их опасно наносить в замкнутых пространствах.

Полимерные ЛМК не содержат таких растворителей, проще в применении и лучше защищают от коррозий.

2. Покрытие порошковой краской

Современная технология, которая не имеет аналогов и быстро завоёвывает позиции. Порошковые антикоррозионные покрытия для металла имеют ряд преимуществ перед методом ЛМК:

  • Дешевле
  • Долговечнее
  • Прочнее
  • Красивее (можно выбрать не только цвет, но и фактуру покрытия)
  • Наносится в один слой
  • Экологически безопаснее (не содержит токсинов и растворителей)

Главный недостаток порошковых красок: при нарушении технологии возможен взрыв. Необходим строгий контроль при нанесении.

3. Цинкование

Цинкование представляет собой нанесение слоя цинка на металл.

Преимущества данного метода:

  • Покрытие устойчиво к внешним воздействиям
  • Невысокая стоимость
  • Срок эксплуатации металла увеличивается до 60 лет
  • Устойчивость к отслаиванию

Антикоррозионное покрытие металлических конструкций методом цинкования бывает холодным, горячим, термодиффузионным, гальваническим.

4. Легирование металлов

Легирование представляет собой введение в состав металла или сплава нужных примесей. Легирование бывает поверхностным или объемным (введение примеси во весь объем металла). Это достаточно дорогой метод. Используется в промышленных масштабах.

5. Термическая обработка

Этот метод заключается в нагревании и охлаждении металла с определенной скоростью. Метод применяется, как правило, в промышленных масштабах.

6. Ингибирование окружающей металлической среды

Введение в среду химических соединений для антикоррозийной защиты металла. Ингибиторы как правило применяют при промывании или травлении металла.

7. Деаэрация среды

Предполагает удаление из водной среды металла кислорода воздуха и других газов. Обработка жидкости бывает химической или вакуумной. В первом случае применяют реагенты, во втором – специальное оборудование.

8. Использование оборудования для водоподготовки

Водоподготовка бывает химическая или физическая. При химической водоподготовке в систему добавляют специальные вещества (реагенты), умягчающие воду и подавляющие коррозию. Физическая водоподготовка обходится без реагентов. Использование магнитов, электрического тока меняет поведение воды, а точнее солей, которые остаются в растворе, а не на поверхности металлических труб.

9. Газотермическое антикоррозийное покрытие

Этот метод напоминает сварку. Это процесс плавления и переноса частиц только с различной целью. При сварке цель – соединение, при газотермическом напылении – защита металла от коррозии. Этим методом также можно восстанавливать металл.

10. Фаолитирование

Предполагает нанесение защитного слоя (фаолита) из кислотоупорной термореактивной пластмассы. Затем этот слой покрывают бакелитовым лаком. Слой фаолита может дать трещины, поэтому на больших поверхностях это антикоррозийное покрытие не применяют.

Долговечность металлической винтовой сваи с учетом коррозионных процессов в грунте

Одним из наиболее существенных вопросов, возникающих при применении металлических конструкций в строительстве, является вопрос сопротивления таких конструкций процессам коррозии и связанная с ним долговечность зданий и сооружений.

В настоящее время существует комплекс взаимоувязанных межгосударственных стандартов, устанавливающих общие требования, правила, нормы и методы защиты изделий, конструкций и материалов от коррозии, старения и биоповреждений на всех стадиях жизненного цикла изделий и конструкций исследование и обоснование разработки (Стандарты ЕСЗКС – Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий) .

Назначение ЕСЗКС – обеспечение и сохранение заданного уровня качества изделий, конструкций и материалов средствами и методами защиты от коррозии, старения и биоповреждений с учетом требований безопасности, экологии, совместимости и взаимозаменяемости, а также конкурентной способности изделий и конструкций на мировом рынке.

Помимо стандартов ЕСЗКС, требования к коррозионной стойкости устанавливаются также нормативами на отдельные виды конструкций и их частей в зависимости от действующих коррозионных факторов.

Для подземных сооружений (в т.ч. фундаментов), критериями опасности коррозии являются:

  • коррозионная агрессивность среды ( грунтов , грунтовых и других вод) по отношению к металлу сооружения (включая биокоррозионную агрессивность грунтов );

  • опасное действие блуждающего постоянного и переменного токов.

Исходя из этих критериев, следует, что скорость коррозии металла в грунте зависит от:

  • pH грунта. Чем ниже pH (кислая среда), тем скорость коррозии выше.

  • электрического сопротивления грунта. Чем выше сопротивление грунта, тем скорость коррозии медленнее.

Также необходимо учитывать наличие антикоррозионного покрытия, препятствующего коррозии.

Исследования по определению электрического сопротивления грунта с учетом возможного повышения влажности и изменения температуры проводились Федеральным дорожным агентством и отражены в руководстве для инженеров транспорта (табл.1).

Электрические сопротивления грунтов

Таблица 1

Тип грунта

Сопротивление, Ом

Глина

Суглинок

Супесь

Песок

Обломочный грунт

Скальный грунт

Определение pH грунтов возможно на основе исследований института стали и сплавов, согласно которым значение pH грунтов составляет от 6,5 до 8.

Таким образом, зная показатели электрического сопротивления и pH грунта, возможно прогнозирование срока службы металлической винтовой сваи для заданных грунтовых условий.

Ориентировочные данные по скорости коррозии металлов в различных типах грунтов также имеются в зарубежных нормах проектирования (табл. 2).

Скорость коррозии стали в грунте

Таблица 2

Скорость коррозии, мм/год (10-6 м/год)

Тип грунта (с наличием или отсутствием грунтовых вод)

0.012 мм/год (12∙10-6 м/год)

Сланцевые глина, отложения, илистые (песок, структуры ненарушенной>

0.030 мм/год (30∙10-6 м/год)

Грунт ненарушенной структуры (песок, илистые отложения, глина, сланцевые отложения)

0.030 мм/год (30∙10-6 м/год )

Агрессивные грунты (торф, болото)

0.020 мм/год (20∙10-6 м/год)

Песок, илистые отложения, глина, сланцевые отложения

0.050 мм/год (50∙10-6 м/год)

Зола, шлаки

В качестве примера определения срока службы металлической винтовой сваи рассмотрим свайный фундамент, устраиваемый под конструкцию пола Грановитой Палаты Московского Кремля компанией ФУНДЭКС.

Свая имеет защитное антикоррозионное покрытие на основе эпоксидных композиций. Покрытие сваи обладает повышенной стойкостью к почвенной коррозии. Срок службы данного покрытия согласно ЕСЗКС составляет 50 лет.

Произведем расчет стали при действии коррозионных процессов.

Скорость коррозии для техногенных грунтов составляет ок. 0.030 мм/год. При условии толщины стали лопасти 5 мм срок коррозии составит от 5/0.030 = 166, 66 лет.

С учетом сроков разрушения защитного покрытия расчетный срок службы сваи по скорости коррозии лопасти составляет для данного типа грунтовой обстановки не менее 200 лет.

Библиографический указатель

  1. ГОСТ 9.101-2002 ЕСЗКС. Основные положения.

  2. ГОСТ 9.102-91 ЕСЗКС. Воздействие биологических факторов на технические объекты. Термины и определения.

  3. ГОСТ 9.103-78 ЕСЗКС. Временная противокоррозионная защита металлов и изделий. Термины и определения.

  4. ГОСТ 9.306-85 ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначения.

  5. ГОСТ 9.602-2005 «СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫЕ Общие требования к защите от коррозии»

  6. Traffic Detector Handbook: Third Edition—Volume II. Publication No. FHWA-HRT-06-139

  7. EN 1993-5:2007. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 5. Свайные сооружения.

Виды коррозии

Есть разные типы этого процесса. Причины и вид повреждения зависят от металла, особенностей конструкции автомобиля, условий окружающей среды и ухода. Поэтому обнаруженные на машине повреждения можно различить по типу коррозии, и подобрать соответствующие способы устранения и профилактики проблемы.

Различают виды коррозии:

  • по названию металла;
  • по способу воздействия различных факторов на поверхность деталей;
  • по месту расположения;
  • в зависимости от особенностей конструкции машины.

Понимание причин появления повреждений помогает снизить скорость коррозии, и подобрать для этого наиболее экономичный и простой метод.

Какие металлы в деталях автомобиля подвергаются коррозии?

Разрушение стали привлекает к себе внимание чаще всего, так как именно из этого материала создаются все крупные детали кузова и узлы автомобиля. Сталь имеет в составе железо, которое активно окисляется кислородом, растворенным в воде.

На поверхности изделия остаются гидратированные остатки железа в виде бурых хлопьев. Поверхность в этом месте становится пористой, поглощает влагу из воздуха. Зона повреждений растет.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕОИНСТРУКЦИЮ

Алюминий имеет высокую устойчивость к воздействию окружающей среды, но в сплавах он имеет определенную уязвимость. Скорость разрешения металла увеличивается при нагревании. Алюминий вступает в реакции с азотом, серой и углеродом, особенно в местах постоянного механического воздействия, например, в подвижных узлах автомобиля.

Сплавы с участием алюминия быстро покрываются оксидной пленкой, и в таком состоянии они защищены от разрушительных химических процессов. Пленка образуется при контакте с кислородом воздуха, однако повреждается при активной эксплуатации изделия. Металл чувствителен к щелочным составам, и к ряду солей.

Медь подвержена коррозии в кислотной среде и ряде растворов, содержащих NH4+, CN- и некоторые другие ионы, но при наличии кислорода. При окислении на ее поверхности образуется защитная пленка, которая естественным образом замедляет процесс.

Расчет скорости коррозии зависит от наличия температурных перепадов и физического износа сплавов или элементов с медью.

Какие факторы влияют на процессы коррозии металлов и сплавов?

Основными факторами являются качество сплавов и деталей, условия эксплуатации машины. И в зависимости от их сочетания обнаруживаются разные виды коррозии. Особого внимания заслуживают:

  1. Электролитная.
  2. Газовая и атмосферная.
  3. Биокоррозия.

Электролитная коррозия возможна при наличии неоднородной структуры сплава или близкого соседства элементов из разных металлов. Первый металл выступает как анод, второй как катод. Реакция между ними становится возможной при наличии влаги на металлической поверхности. Часть, выступающая в роли анода, подвергается разрушению.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕОИНСТРУКЦИЮ

Коррозия в различных средах протекает из-за неоднородности сплавов, наличия трещин и царапин на поверхности металла, и даже неравномерном нагревании расположенных рядом элементов.

Газовая коррозия относится к химическому типу и затрагивает выпускной тракт автомобиля, протекает при контакте ряда газов с металлами в условиях повышенной температуры или давления. В ходе процесса образуется тонкая защитная пленка, через которую газы проникают к металлу медленнее. Но коррозия развивается, и на внутренних поверхностях деталей появляется сухая хрупкая окалина.

Атмосферная коррозия представляет собой разрушение металлов с участием влаги и кислорода воздуха, бывает химической и электрохимической. Термин означает, что повреждение детали проходит в условиях повышенной влажности и постоянном контакте с воздухом атмосферы. Температурные перепады ускоряют разрушение металлов.

Биокоррозия при повышенной влажности и частом контакте с грунтом является дополнительным разрушающим фактором. Бактерии и другие микроорганизмы в ходе своей жизнедеятельности влияют на скорость коррозии металла в грунте, способны незначительно повреждать материалы или создавать условия для ускорения электрохимического и химического типа разрушений.

В автомобилях, изготовленных с использованием сплавов низкого качества, с отсутствием антикоррозийной защиты или непродуманным сочетанием элементов из разных металлов, разрушение деталей проходит быстрее. Высокая влажность воздуха на местах стоянок, частые перепады температуры и интенсивная эксплуатация без должного ухода также ускоряют коррозийные процессы.

Внешние проявления коррозии

Металлические поверхности в редких случаях покрываются сплошной коррозией, чаще встречается местная, образующаяся на отдельных участках. При сравнении площади и глубины коррозионного повреждения можно отметить:

  • пятна (диаметр повреждения больше глубины);
  • язвенные участки (диаметр и глубина примерно одинаковы);
  • точечные разрушения металла (глубина больше диметра).

В некоторых случаях металл получает сквозные повреждения.

На местах стыков деталей образуется щелевая коррозия, ведь именно там образуются скопления влаги. Разрушения поначалу остаются незамеченными, однако опасны структурными повреждениями металлических узлов. Скрыты симптомы и подпленочной коррозии, образующейся на местах царапин и сколов лакокрасочного покрытия. Постепенное разрушение металла идет под ним, создавая нитевидную сеть или небольшие вздутия на месте повреждений.

3 способа защиты автомобиля от коррозии

Влияние коррозии на металл усиливается рядом факторов, с которыми сталкивается любой автомобиль:

  • конденсация влаги на металлических частях во время стоянки;
  • механические повреждения поверхностей, истирание некоторых деталей;
  • вибрация и перепады температур;
  • разного рода загрязнения внешних и внутренних частей авто.

И способы предотвращения коррозии связаны с защитой машины от воздействий окружающей среды. Сочетание профилактических и мер с удалением имеющихся очагов повреждений продлевает жизнь автомобилю на долгие годы.

Методы оцинковки стальных деталей

При сборке автомобиля многие производители обеспечивают оцинковку кузова, покрывая его детали сплавами цинка. Есть 4 основных метода нанесения покрытия, и результат зависит от качества работ. Оценить его можно лишь по отзывам владельцев конкретных моделей и серий авто.

Горячее покрытие бывает односторонним и двусторонним. Расплавленный цинк наносят на поверхность детали при прокате, или в него окунают весь кузов. Слой цинка образуется на поверхности довольно толстый, он защищает кузов от механических повреждений и создает барьер для электрохимической коррозии.

Гальваническая оцинковка проводится цинком, растворенным в электролите. Обрабатываемую деталь подключают к источнику электрического тока и опускают в раствор, и поверхность ее покрывается очень тонкой пленкой металла. Этот метод применяют обычно при частичной обработке кузова, например, днища и порожков.

Холодное оцинкование представляет собой нанесение на кузов лакокрасочных покрытий с порошком цинка. Оно проводится с использованием высококачественных составов, по специально подготовленной поверхности. Есть еще метод производства цинкрометалла, который позволяет во время проката стали покрывать ее смесью эпоксидной краски с порошком цинка и антикоррозийным ингибитором.

Первый метод защищает металл, остальные только продлевают срок его эксплуатации и снижают скорость коррозии стали. Но производители заявляют в характеристиках оцинковку кузова даже в случае частичного применения любого из вышеперечисленных способов. А потому перед покупкой авто нужно выяснить технологические особенности оцинкования.

Метод электрохимической, или протекторной защиты металлов

Этот вид защиты основан на исследовании электрохимической коррозии металлов. Так как отдельные участки кузова выступают в роли анода, к ним крепят пластинки из химически более активного металла. За счет разности потенциала разрушаются установленные пластинки, а элементы кузова не подвергаются коррозии.

В роли металлов протекторов выступают сплавы магния и цинка, и срок эксплуатации таких пластин составляет 3-5 лет. На один автомобиль требуется установка 15-20 пластин. Крепятся они на специальный токопроводящий клей, на сухую чистую поверхность.

Несмотря на логичность и простоту метода, он не всегда оправдывает ожидания владельцев авто. Но в условиях умеренной эксплуатации машины протекторная защита удобна и эффективна. И она подходит для установки на участки, имеющие следы коррозии. Электрохимические процессы, запустившие разрушение металла, приостанавливаются, не давая повреждению разрастаться.

Пленочные виды защиты кузова

На рынке представлены разнообразные материалы, создающие на поверхности кузова и отдельных деталей машины защитную пленку. Она предотвращает попадание на металл влаги, химически активных веществ, загрязнений. Хорошо зарекомендовали себя:

  1. Ламинирование полимерной пленкой.
  2. Обработка сланцевыми мастиками.
  3. Использование мовиля.

В качестве вспомогательных средств используют автоконсерванты, антигравийные покрытия, ингибиторы коррозии и виде мастик, спреев и масел. Эти средства снижают скорость коррозии металла, могут усиливать эффективность друг друга. Однако они наносятся на чистую поверхность до появления первых следов коррозии, и выступают в качестве профилактики.

Полимерная пленка клеится на отдельные детали кузова, прозрачна и удобна. Она не только защищает основные элементы кузова, но и сохраняет их от мелких царапин, сколов. Пленку можно самостоятельно наклеить и поменять.

Сланцевые мастики используют для обработки днища и колесных арок. Резинобитумные, каучуковые мастики благодаря химическому составу эластичны и прочны, выдерживают сильные перепады температур. Они защищают обработанные поверхности не только от влаги, но и от ударов мелких камешков, воздействия грязи.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕОИНСТРУКЦИЮ

Мовиль является жидким средством, имеет основу из олифы и моторного масла и добавок с ингибирующими свойствами. Он создает пленку на поверхности любых материалов, использующихся в кузовах и узлах автомобиля, и легко наносится распылителем или кисточкой. При нанесении на другие средства или поврежденные участки мовиль проникает в мелкие поры и создает надежную пленку на обработанной поверхности.

Антикоррозийную обработку следует проводить только после устранения и зачистки уже имеющихся очагов разрушения металла. Ни одно средство не обеспечит бессрочной защиты машины, и нуждается в обновлении, регулярных проверках. Но правильно подобранные и качественно проведенные защитные мероприятия позволяют на несколько лет забыть о коррозии и вовремя остановить процесс разрушения металла.

FILED UNDER : Справочник

Страницы