Коррозия — это? виды и способы защиты от коррозии на металлических изделиях

Виды коррозии

Как уже говорилось, критериев классификация коррозионных процессов существует множество. Так, различают коррозию по виду распространения (сплошная, местная), по типу коррозионной среды (газовая, атмосферная, жидкостная, почвенная), по характеру механических воздействий (коррозионное растрескивание, явление Фреттинга, кавитационная коррозия) и так далее.

Но основным способом классификации коррозии, позволяющим наиболее полно объяснить все тонкости этого процесса, является классификация по механизму протекания.

По этому критерию различают два вида коррозии:

• химическую
• электрохимическую

Химическая коррозия

Химическая коррозия отличается от электрохимической тем, что протекает в средах, не проводящих электрический ток. Поэтому при такой коррозии разрушение металла не сопровождается возникновением электрического тока в системе. Это обычное окислительно-восстановительное взаимодействие металла с окружающей средой.

Наиболее типичным примером химической коррозии является газовая коррозия. Газовую коррозию еще называют высокотемпературной, поскольку обычно она протекает при повышенных температурах, когда возможность конденсации влаги на поверхности металла полностью исключена. К такому виду коррозии можно отнести, например, коррозию элементов электронагревателей или сопел ракетных двигателей.

Скорость химической коррозии зависит от температуры — при ее повышении коррозия ускоряется. Из-за этого, например, в процессе производства металлического проката, во все стороны от раскаленной массы разлетаются огненные брызги. Это с поверхности металла скалываются частички окалины.

Окалина — типичный продукт химической коррозии, — оксид, возникающий в результате взаимодействия раскаленного металла с кислородом воздуха.

Помимо кислорода и другие газы могут обладать сильными агрессивными свойствами по отношению к металлам. К таким газам относятся диоксид серы, фтор, хлор, сероводород. Так, например, алюминий и его сплавы, а также стали с высоким содержанием хрома (нержавеющие стали) устойчивы в атмосфере, которая содержит в качестве основного агрессивного агента кислород. Но картина кардинально меняется, если в атмосфере присутствует хлор.

В документации к некоторым антикоррозионным препаратам химическую коррозию иногда называют «сухой», а электрохимическую — «мокрой». Однако химическая коррозия может протекать и в жидкостях. Только в отличие от электрохимической коррозии эти жидкости — неэлектролиты (т.е. не проводящие электрический ток, например спирт, бензол, бензин, керосин).

Примером такой коррозии является коррозия железных деталей двигателя автомобиля. Присутствующая в бензине в качестве примесей сера взаимодействует с поверхностью детали, образуя сульфид железа. Сульфид железа очень хрупок и легко отслаивается, освобождая свежую поверхность для дальнейшего взаимодействия с серой. И так, слой за слоем, деталь постепенно разрушается.

Электрохимическая коррозия

Если химическая коррозия представляет собой не что иное, как простое окисление металла, то электрохимическая — это разрушение за счет гальванических процессов.

В отличие от химической, электрохимическая коррозия протекает в средах с хорошей электропроводностью и сопровождается возникновением тока. Для «запуска» электрохимической коррозии необходимы два условия: гальваническая пара и электролит.

В роли электролита выступает влага на поверхности металла (конденсат, дождевая вода и т.д.). Что такое гальваническая пара? Чтобы понять это, вернемся к ряду активности металлов.

Смотрим. Cлева расположены более активные металлы, справа — менее активные.

Если в контакт вступают два металла с различной активностью, они образуют гальваническую пару, и в присутствии электролита между ними возникает поток электронов, перетекающих от анодных участков к катодным. При этом более активный металл, являющийся анодом гальванопары, начинает корродировать, в то время как менее активный коррозии не подвергается.

Схема гальванического элемента

Для наглядности рассмотрим несколько простых примеров.

Допустим, стальной болт закреплен медной гайкой. Что будет корродировать, железо или медь? Смотрим в ряд активности. Железо более активно (стоит левее), а значит именно оно будет разрушаться в месте соединения.

Стальной болт — медная гайка (корродирует сталь)

А если гайка алюминиевая? Снова смотрим в ряд активности. Здесь картина меняется: уже алюминий (Al), как более активный металл, будет терять электроны и разрушаться.

Таким образом, контакт более активного «левого» металла с менее активным «правым» усиливает коррозию первого.

Как обеспечить протекторную защиту

Покрытие труб специальными составами — это задача не только производителя, в процессе эксплуатации конструкции обеспечение защитных свойств тоже должно выполняться. Всего существует несколько способов защиты металла от воздействия агрессивных сред:

• химическая обработка;
• покрытие стенок специальными составами;
• защита от блуждающих токов;
• подведение катода или анода.

О пассивных и активных способах

Антикоррозионная защита — это целый комплекс мероприятий, проводимых предприятиями. Пассивные методы защиты предполагают выполнение следующих работ:

• На стадии монтажа между трубопроводом и грунтом оставляют воздушный зазор, препятствующий попаданию грунтовой воды, в том числе в составе с кислотными и щелочными примесями.
• Покрытие специализированными составами, назначение которых распространяется от негативных воздействий почвы.
• Обработка металла химическими составами, с образованием тонкой пленки.

Активные способы защиты предусматривают использование тока и обмен ионов на основе химических реакций, за счет чего обеспечивается:

• Защита подземных трубопроводов от коррозии созданием электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от блуждающих токов.
• Защита анодом от разрушения металлических поверхностей.
• Катодная защита для увеличения сопротивления металлических оснований.

Только с учетом всех способов, препятствующих образованию ржавчины на металле, будет увеличен срок службы конструкций. Антикоррозионная защита трубопроводов должна выполняться комплексно.

На видео: защита трубопроводов и кабельных линий от электрической коррозии.

https://youtube.com/watch?v=l_pU59HIdlo

О достоинствах применения протекторов

Защита труб этим способом производится с добавлением компонента — ингибитора. Это материал с отрицательным электрическим зарядом. Под воздействием воздушных масс он растворяется, а конструкция остается целой и не подвергается ржавлению. Протекторная защита от коррозии применяется для продления срока службы строительных конструкций, систем отопления и водоснабжения, а также магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.

Применение электрохимической защиты позволяет устранить причины многих видов коррозии. Такая антикоррозийная защита трубопроводов – неплохое решение даже для предприятий, не имеющих финансовых возможностей по обеспечению полноценной защиты от неконтролируемого процесса.

Для обеспечения грамотного подхода следует:

• Протекторы, изготовленные из алюминия, использовать в средах морских вод и прибрежных шельфах.
• В средах с небольшой электропроводностью использовать магниевые протекторы. Но, опять же, они не подходят для обработки внутреннего покрытия резервуаров, нефтяных отстойников в связи с тем, что обладают достаточно низкой взрывопожароопасностью.
• Использовать протекторы для защиты от сред пресной воды.
• Проекторы, выполненные на основе цинка, являются полностью безопасными, их можно применять на пожаро- и взрывоопасных производствах.

Протекторной антикоррозионной защите можно отнести следующий ряд преимуществ:

• недостаток денежных средств и производственных мощностей у предприятия не будет препятствием ее выполнению;
• возможность защиты конструкций небольших размеров;
• если трубы покрыты теплоизоляционными материалами, то такая защита приемлема.

Используемые материалы и цели применения

Противокоррозионная защита необходима для всех металлических оснований. Данный вид противостояния от ржавчины широко используется для обработки танкеров, так как эти суда наиболее подвержены воздействию воды, имеющей в составе агрессивные компоненты. Даже специальная окраска не справляется с решением этой проблемы.

Наиболее рациональным выбором для покрытия стальных конструкций будет использование протекторов с отрицательным потенциалом. При изготовлении таких устройств применяется магний, цинк или алюминий. Большая разница потенциалов металла и стальных поверхностей способствует увеличению спектра защитного действия, в результате различные виды коррозии устраняются.

Пассивная защита требуется стальным покрытиям и изделиям из металла. Сущность метода заключается в применении гальванических анодов, обеспечивающих противодействие подземных трубопроводов коррозии. При произведении расчета для данной установки, необходимо учитывать следующие показатели:

• параметры силы тока;
• сопротивление от перепадов напряжения;
• характеристики степени защиты, применяемые для 1 км трубопровода;
• показатель расстояния между элементами защиты.

Оцинковка кузова

Оцинковку кузова выполняет завод-изготовитель. Как правило, кузовные элементы будущей машины погружаются в емкость с расплавленным цинком. Толщина металла, который осядет на поверхности, не больше 2 мкм. Здесь действует принцип, основанный на электрохимических процессах, а именно цинк отбирает окислительные процессы на себя.

Вообще, оцинковка может выполняться тремя способами:

1. Термический, о котором говорилось выше.
2. Гальванический способ. Деталь погружают в электролит и цинк налипает на деталь.
3. Холодный способ. Деталь окрашивают цинкосодержащим составом.

Цинковое покрытие имеет один недостаток – все дело в микропорах, которые есть в цинке.

Защита машины – процесс обязательный и автовладелец должен это понимать. Все перечисленные способы хороши и действенны, но катодный способ все же намного лучше остальных.

Подробности о методах защиты

Все методики можно разделить:

• на активные (которые постоянно воздействуют на металл),
• пассивные (многоразового применения),
• технологические (применяют на этапе производства образцов).

Активные методики

Катодная защита от коррозии

Такую методику используют в тех случаях, если среда, контактирующая с металлом, является электропроводящей. На материал подают большой «минусовой» потенциал, данная процедура позволяет предотвращать его окисление.

Протекторная защита от коррозии

Является катодной поляризацией. Экземпляр связывают с контактом с материалом, который больше всего подвержен окислению в этой токопроводящей среде (проектором). Он как бы является своеобразным громоотводом, то есть принимает весь негатив агрессивных веществ на себя.

Но такого рода протектор требует периодической замены.

Анодная защита от коррозии

Этот вариант применяют очень редко, и он заключается в поддержке «инертности» материала по отношению к окружающей среде.

Пассивные

Создание защитной плёнки

Популярная и низко затратная методика предотвращения коррозии. Чтобы создать поверхностный слой применяют специальные вещества. Данные вещества должны быть не активными по отношению к агрессивным химическим соединениям, быть не электропроводными и иметь хорошую адгезию.

Все вещества для обработки металла перед применением находиться в жидком или аэрозольном состоянии, от этого будет зависеть способ нанесения.

Чтобы обработать металл используют лакокрасочные составы, разные полимеры или мастики.

Металлоконструкция в «желобах» для защиты

Используют для трубопроводов и инженерных систем. В качестве изолятора в этом случае, выступает воздушная прослойка, которая находится между внутренними стенками канала и металлом.

Фосфатирование

Так же металлы обрабатывают специальными окислителями. Такие окислители вступают с основой в реакцию и в результате на ее поверхности образуются отложения малорастворимых химических соединений.

Такой способ защиты от влаги считается очень эффективным.

Покрытие металла устойчивыми материалами

В этом случае, изделия из металла «хромируют», «оцинковывают» серебрят и тому подобное. Так же в качестве защиты металла выступает бетон, стекло, керамика, цементные растворы и так далее.

Пассивация

Данная манипуляция состоит в том, чтобы достаточно резко снизить химическую активность металла. В этом случае, поверхность металла обрабатывают специальными реактивами.

Уменьшение агрессивности среды — применения веществ, которые снижают коррозийные процессы (ингибиторы).

Осушение воздуха — это химическая очистка воздуха от различных вредных примесей и применение других методик, которые применимы в быту.

Гидрофобизация грунта – это засыпка в него специальных веществ для снижения агрессивности почвы.

Обработка ядохимикатами – применяют в тех случаях, когда существует вероятность развития биокоррозии.

Технологический способ защиты

Легирование – на основе металла изготавливают сплав устойчивый к агрессивным воздействиям.

Но такой способ можно реализовать только на промышленных производствах.

И так как вы поняли по вышеперечисленной информации не каждую методику антикоррозийной обработки можно использовать в бытовых условиях.

То есть получается возможности «частника» очень ограничены. В этой статье мы описали несколько способов антикоррозийной обработки металлов и надеемся, что данная информация была вам полезной. Желаем вам удачи и терпения!

Как защитить трубопровод от разрушения?

Существуют следующие способы защиты трубопроводов от коррозии:

• пассивный (использование особых методов укладки магистрали, нанесение защитных покрытий);
• активный (электрохимическая защита трубопроводов от коррозии);
• уменьшение агрессивности среды.

Каждый из методов используется исходя из типа трубопровода, способа его установки и взаимодействия с внешней и внутренней средой.

Для комплексной защиты используют несколько способов, что гарантирует длительный срок эксплуатации оборудования при значительных нагрузках в непосредственном контакте с агрессивными средами.

Методы пассивной защиты трубопроводов

Пассивная защита трубопроводов от коррозии – популярный метод, который применяется для подземных магистралей.

Существует три разновидности такой защиты:

• особый способ укладки. Защита подземных трубопроводов от коррозии производится на стадии монтажа системы. Между почвой и металлической поверхностью трубы оставляется воздушный зазор, который препятствует воздействию грунтовых вод, солей и щелочей, которые находятся в земле. Для большей эффективности используют дополнительные методы защиты;
• нанесение антикоррозийных покрытий. Внешняя поверхность труб окрашивается составами, которые не разрушаются от воздействия почвенных солей и щелочей. Яркий пример – грунтовка труб и последующая их покраска алкидными эмалями или нанесение мастики на металлическую поверхность;
• обработка специальными химическими составами. Трубопровод покрывают тонким слоем фосфатов, которые образуют защитную пленку на поверхности изделий.

Как провести обработку своими руками?

Существуют различные способы защиты металла от коррозии, которые можно применять в домашних условиях. Для них не требуется применение дорогого оборудования и мощных химических составов.

Подготовка к обработке металла

Защитные краски

Краски, которые используются для защиты металлов, можно разделить на несколько видов:

• эпоксидные;
• алкидные;
• акриловые.

У лакокрасочных материалов есть ряд преимуществ:

• защитные составы быстро высыхают;
• для нанесения не нужно обладать дополнительными навыками;
• покрытие изменяет цвет металла;
• долговечность.

Стандартная схема антикоррозийной обработки

Защита металлоконструкций от коррозии — это технологический процесс, который требует соблюдения этапов работы. Наносится защитный слой после финишной обработки металла. Этапы нанесения защиты:

• обрабатываемая поверхность очищается от ржавчины, грязи, налёта;
• после очистки заготовка обезжиривается;
• когда обезжиривание закончено, наносится слой грунта;
• после высыхания грунта наносится два слоя защитного состава.

При проведении работ нужно пользоваться защитными очками, респиратором и перчатками.

Ceramic Pro Strong — антикоррозионная защита металлических деталей дома

Нормы и правила СНиП

На государственных предприятиях защита от коррозии считается важнейшим моментом, который утверждается официальным документом СНиП 2.03.11 — 85. В нём указываются такие методы защиты металла:

• покрытие лакокрасочными материалами;
• пропитка заготовки антикоррозийным составом;
• оклейка специальными плёнками.

В документе указывается какие методы можно использовать в определённых средах. При самостоятельной антикоррозийной обработке нужно учитывать правила и рекомендации из официального документа.

Антикоррозийная обработка применяется для защиты металлических изделий и продления их долговечности. При выборе защитного раствора нужно учитывать сферу эксплуатации детали.

1.1. Классификация методов защиты конструкций от коррозии

В
процессе эксплуатации химического
оборудования металлы подвергаются
коррозионному разрушению, что приводит
к его преждевременному выходу из строя.
На скорость коррозии оказывают
существенное влияние материал, из
которого изготовлено оборудование, его
конструкционные особенности, природа
агрессивной среды и условия эксплуатации.
Для повышения долговечности и надежности
вновь проектируемых аппаратов и изделий
необходимо правильно выбрать материал
для изготовления узлов и деталей и
наиболее эффективную защиту от коррозии.

Коррозию
металлов можно замедлить изменением
их стационарных потенциалов,
пассивированием, нанесением защитных
покрытий, снижением концентрации
окислителя в коррозионной среде,
изоляцией поверхности металла от
окислителя и т. д. При разработке методов
защиты от коррозии используют различные
способы снижения скорости коррозии,
которые выбираются в зависимости от
характера коррозии и условий ее
протекания. Выбор того или иного способа
определяется его эффективностью, а
также экономической целесообразностью.
Методы защиты металлов от коррозии
различаются по механизму защитного
действия и по способу применения защиты.

По
механизму защитного действия методы
защиты металлов от электрохимической
коррозии можно разделить на следующие:

—
методы, тормозящие преимущественно
катодный процесс (применение катодных
ингибиторов, уменьшение концентрации
катодных деполяризаторов в растворе,
применение электрохимической катодной
защиты, снижение катодных включений в
сплаве);

—
методы, тормозящие преимущественно
анодный процесс (применение анодных
ингибиторов или пассиваторов, легирование
сплава с целью повышения пассивности,
применение анодной электрохимической
защиты);

—
методы, увеличивающие омическое
сопротивление системы (применение
изоляционных прокладок между катодными
и анодными участками системы);

—
методы, снижающие термодинамическую
нестабильность коррозионной системы
(покрытие активного металла сплошным
слоем термодинамически устойчивого
металла, легирование термодинамически
нестабильного металла значительным
количеством стабильного компонента,
полная изоляция металла от коррозионной
среды);

—
смешанные методы, т.е. методы, тормозящие
одновременно несколько стадий
коррозионного процесса.

Наиболее
эффективным методом защиты металлов
от коррозии обычно является метод,
который преимущественно тормозит
основную контролирующую стадию данного
электрохимического коррозионного
процесса.

Применение
методов защиты, уменьшающих степень
термодинамической неустойчивости
системы, всегда в той или иной степени
будет способствовать понижению скорости
коррозионного процесса.

При
параллельном применении нескольких
методов защиты металлов от коррозии,
как правило, легче достичь более полной
защиты, если все эти методы действуют
преимущественно на основную контролирующую
стадию электрохимического коррозионного
процесса. Например, при уменьшении
коррозии металла добавлением анодных
ингибиторов (пассиваторов) усиление
эффекта защиты будет достигаться также
введением катодных присадок в сплав
или дополнительной анодной поляризацией.

По
способу применения все методы защиты
металлов от коррозии подразделяются
на несколько групп: металлические и
неметаллические покрытия. Роль защиты
от коррозии сводится к повышению
термодинамической устойчивости металла
и к изоляции изделия от коррозионной
среды.

По
методу нанесения металлические защитные
покрытия подразделяются на горячедиффузионные
и гальванические покрытия.

К
горячедиффузионным покрытиям относятся
покрытия, наносимые механо-физическими
методами и основанные на взаимодействии
металла изделия с покрываемым металлом,
который находится в виде расплава, паров
солей или в виде листов.

К
этой группе относятся: горячее,
диффузионное, металлизационное и
плакировочное покрытия.

К
гальваническим покрытиям относятся
покрытия, наносимые электрохимическим
методом.

Защитные
свойства неметаллических покрытий
сводятся к изоляции защищаемого изделия
от коррозионной среды. К неметаллическим
покрытиям относятся:

—
неорганические покрытия (оксидные,
фосфатные, эмалевые покрытия);

—
органические покрытия (лакокрасочные,
битумные покрытия и полимерные пленки).

Методы защиты

Чтобы защитить металлические поверхности от образования коррозии, применяются разные методики. Каждая из них уникальна, имеет определенные особенности.

Нанесение защитного покрытия

Защитные покрытия могут быть двух видов — металлические, неметаллические. Виды неметаллических покрытий:

1. Химический слой. Чаще это оксидные пленки, которые образуются на поверхности под воздействием пара, воздуха. Один из вариантов оксидирования — погружение деталей в раствор азотной кислоты, нагретой до 140°C.
2. Лакокрасочные покрытия. Главный недостаток лакокрасочных покрытий — низкая устойчивость к перепадам температуры, механическому повреждению.
3. Порошковые краски. Наносятся специализированным оборудованием в закрытых покрасочных камерах.
4. Различные полимерные покрытия.

Нанесение порошковой краски (Фото: pixabay.com)

Легирование

К составу сплава добавляются разные легирующие добавки, которые изменяют свойства, технические характеристики материала, делают его устойчивым к разрушительному воздействию влаги.

Электрохимический метод

К металлической детали подключается источник тока. На поверхности материала образуется катодная поляризация, а ржавчина начинает разрушаться.

Покрытие металлами

Существуют разные способы покрытия металлом — термическая диффузия, металлизация, погружение в расплавленный металл, контактное осаждение.

Погружение в расплавленный металл

Специальная ванна заполняется расплавленным металлом с высокой устойчивостью к образованию коррозии. В емкость погружается деталь, которую нужно обработать.

Термическая диффузия

Термическую диффузию черных металлов чаще проводят с помощью цинка. Выполняется оно в газовой или паровой среде, при температуре до 850°C. Если обработка проходит в вакуумной среде, температура снижается до 250°C.

Металлизация

С помощью специального оборудование, которое создает мощную воздушную струю, на металлические поверхности наносится тонкий, равномерный слой расплавленного металла.

Контактное осаждение

Детали покрываются раствором солей железа или никеля. В результате обработки образуется прочная тонкая пленка. Контактное осаждение выполняется перед нанесением гальванического покрытия.

Этот метод защиты применяется реже других. Его малая популярность связан с нестабильностью, рядом сложностей. Метод подходит только для металлоконструкций, которые находятся в закрытом помещении. Внутри можно создать подходящую атмосферу (уровень влажности, температуру), при которой развитие коррозии будет невозможно.

Особенности современных лакокрасочных покрытий

Современные защитные составы делятся на два типа:

• «два в одном» состав включает в себя грунтовку и краску;
• «три в одном» включает в себя преобразователь ржавчины, грунтовой состав, окрашивающий состав.

Антикоррозионные составы «два в одном» в большинстве случаев применяются для защиты металлической кровли. В этом случае состава требуется так много, что более низкая цена имеет существенное значение. Упаковка качественного состава «три в одном» должна иметь надпись – «непосредственно на ржавчину». Только в этом случае ее высокая цена оправдана.

Современные защищающие от коррозии лакокрасочные составы содержат в себе воду. Это полиуретановые водные составы 2К. Они имеют противокоррозионные ингибиторы и красящие пигменты. Такие покрытия с ультрафиолетовым отверждением противостоят даже соленому туману и постоянной конденсации.

Протекторная защита от коррозии металлических изделий

Протекторная защита — это один из возможных вариантов защиты конструкционных материалов трубопроводов от коррозии. Применяется, прежде всего, на газопроводах и других магистралях.

Сущность протекторной защиты

Протекторная защита представляет собой использование специального вещества — ингибитора, который является металлом с повышенными электроотрицательными качествами.

Под воздействием воздуха протектор растворяется, в результате чего основной металл сохраняется, несмотря на воздействие коррозийных факторов.

Протекторная защита — одна из разновидностей катодного электрохимического метода.

Данный вариант антикоррозийных покрытий особенно часто применяется, когда предприятие стеснено в своих возможностях по организации катодной защиты от коррозийных процессов электрохимического характера. Например, если финансовые или технологические возможности предприятия не позволяют построить линии электропередач.

Протектор-ингибитор эффективен, когда показатель переходного сопротивления между защищаемым объектом, и средой вокруг него, не является значительной.

Высокая результативность протектора возможна лишь на определенной дистанции. Чтобы выявить это расстояние, применяется определение радиуса антикоррозийного действия применяемого протектора.

Данное понятие показывает максимальное удаление защищающего металла от охраняемой поверхности.

Суть коррозийных процессов сводится к тому, что наименее активный метал в период взаимодействия, привлекает к собственным ионам электроны более активного металла. Таким образом, в одно и то же время осуществляется сразу два процесса:

• восстановительные процессы в металле с меньшей активностью (в катоде);
• окислительные процессы металла анода с минимальной активностью, за счет чего и обеспечивается защита трубопровода (или другой стальной конструкции) от коррозии.

Спустя некоторое время эффективность протектора падает (в связи с потерей контакта с защищаемым металлом или же из-за растворения защищающего компонента). По этой причине возникает потребность в замене протектора.