Министерство%20образования%20и%20науки%20Пермского%20края. Коррозия металла
 Скачать 41.12 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Пермского края Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Пермский колледж транспорта и сервиса» ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ по дисциплине: Материаловедение ТЕМА коррозия металла Выполнил студент Петраков Максим ФИО Группы СВ-21-1 Дата сдачи_________________ Руководитель: Селеткова Татьяна Владимировна ФИО Подпись_______________________ г. Пермь, ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение Характеристики и природа коррозионных процессов Способы защиты от коррозии Защита стальных конструкций от коррозии металлическими покрытиями Нанесение антикоррозионных защитных покрытий Заключение Список литературы Введение Термин «коррозия» происходит от латинского слова corrodere, что означает «коррозия», «разрушать». Коррозия — это спонтанный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды. Коррозия металлов — разрушение металлов под воздействием физико-химических воздействий окружающей среды, при которых металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства. В тех случаях, когда окисление металла необходимо для выполнения процесса, термин «коррозия» использовать не следует. Например, не следует говорить о коррозии растворимого анода в гальванической ванне, так как анод должен окисляться, посылая свои ионы в раствор для выполнения требуемого процесса. Нельзя также говорить о коррозии алюминия в алюмотермическом процессе. Но физическая и химическая природа изменений, происходящих в металле, во всех этих случаях одна и та же: Металл окислен. Характеристики и природа коррозионных процессов Классификация агрессивных сред. Среда, в которой металл подвергается коррозии (нападению), называется коррозионной или агрессивной. Учитывая степень воздействия на металлы, рекомендуется классифицировать коррозионные среды как агрессивные: Не агрессивный; Слегка агрессивный; Средне-агрессивный; Очень агрессивный. Для определения степени агрессивности окружающей среды в случае атмосферной коррозии необходимо учитывать условия эксплуатации металлоконструкций зданий и сооружений. Степень агрессивности окружающей среды по отношению к конструкциям внутри отапливаемых и неотапливаемых зданий, зданий без стен и зданий с постоянной вентиляцией определяется возможностью конденсации влаги, а также температурно-влажностным режимом и концентрацией газов и пыли внутри здания. Степень агрессивности окружающей среды по отношению к наружным сооружениям, не защищенным от прямых осадков, определяется климатической зоной и концентрацией газов и пыли в воздухе. С учетом влияния метеорологических факторов и агрессивности газов была разработана классификация степени агрессивности сред по отношению к металлическим конструкциям. С учетом влияния метеорологических факторов и агрессивности газов была разработана классификация степени агрессивности сред по отношению к металлическим конструкциям, которая приведена в таблице: Таким образом, антикоррозионная защита металлических конструкций определяется агрессивностью условий их эксплуатации. Наиболее надежными системами защиты металлических конструкций являются алюминиевые и цинковые покрытия. Пример здания с агрессивной средой. Волжский завод органического синтеза. Волжский завод органического синтеза — один из крупнейших химических предприятий Европы, расположенный недалеко от города Волжский в Волгоградской области. Производит широкий ассортимент основных химических продуктов, в основном кормовой метионин, N-метиленилин — добавку для увеличения октанового числа автомобильного бензина, ускоритель каучука и дисульфид углерода. Завод занимает лидирующие позиции на российском рынке продуктов органического синтеза. В 2005 году завод построил и ввел в эксплуатацию собственную парогенерирующую установку. Скорость коррозии. Скорость коррозии металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях определяется комплексным воздействием ряда факторов: наличие влаги на поверхности фазовых и адсорбционных пленок, загрязнение воздуха агрессивными веществами, изменение температуры воздуха и металла, образование продуктов коррозии и др. Оценка и расчет скорости коррозии должны основываться на длительности и коррозионном воздействии на металл наиболее агрессивных факторов. В зависимости от факторов, влияющих на скорость коррозии, уместно следующее разделение условий эксплуатации металлов, подверженных атмосферной коррозии: Закрытые помещения с внутренними источниками тепла и влажности (отапливаемые помещения); Закрытые помещения без внутренних источников тепла и влаги (неотапливаемые помещения); Это открытая атмосфера. Каждый процесс коррозии многоступенчатый: Подача агрессивной среды или ее отдельных компонентов на металлическую поверхность. Взаимодействие окружающей среды с металлом. Полное или частичное удаление продуктов с металлической поверхности (в объем жидкости, если среда жидкая). Большинство металлов (за исключением золота, серебра, платины, меди) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и т.д. и обычно называются рудами. Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется более низкой внутренней энергией. Это заметно при добыче металлов из руд и их коррозии. Энергия, поглощенная при извлечении металла из соединений, указывает на то, что свободный металл имеет более высокую энергию, чем соединение металла. В результате металл, контактирующий с агрессивной средой, имеет тенденцию к переходу в энергетически выгодное состояние с более низкими энергетическими запасами. Основной причиной коррозии металлов является термодинамическая неустойчивость металлов в определенной среде. Классификация коррозионных процессов можно отличить по типу взаимодействия металла с окружающей средой: Химически; Электрохимическая коррозия. Химическая коррозия — разрушение металла при химическом взаимодействии с агрессивной средой, которую обслуживают неэлектролиты — жидкости и сухие газы. Электрохимическая коррозия — разрушение металла под действием электролита в двух независимых, но взаимосвязанных процессах — анодном и катодном. Анодный процесс — окисление, протекает с растворением металла; катодный процесс — восстановительный, за счет электрохимического восстановления центральных компонентов. Современная теория коррозии металлов не исключает общий ход химической и электрохимической коррозии, так как в электролитах при определенных условиях можно переносить массу металла через химический механизм. В процессе коррозии наиболее часто встречаются следующие типы коррозии: Газовая коррозия, протекает при повышенных температурах и полном отсутствии влаги на поверхности; продукт газовой коррозии — накипь обладает защитными свойствами при определенных условиях Атмосферная коррозия, возникающая на воздухе; различают три вида атмосферной коррозии: во влажной атмосфере — с относительной влажностью выше 40%; во влажной атмосфере — с относительной влажностью выше 100%; в сухой атмосфере — с относительной влажностью ниже 40%; атмосферная коррозия является одним из наиболее распространенных видов, так как большая часть металлического оборудования работает в атмосферных условиях; Жидкая коррозия — коррозия металлов в жидкой среде; различают коррозию в электролитах (кислоты, щелочи, солевые растворы, морская вода) и в неэлектролитах (нефть, нефтепродукты, органические соединения); Поверхностная коррозия — коррозия металлов, обусловленная, главным образом, действием содержащихся в почве засоленных растворов; коррозионная активность почв и земель обусловлена структурой и влажностью почвы, содержанием кислорода и других химических соединений, рН, электропроводностью, наличием микроорганизмов; Биокоррозия — коррозия металлов в результате воздействия микроорганизмов или продуктов их жизнедеятельности, в которой участвуют аэробные и анаэробные бактерии, что приводит к локализации коррозионных поражений; Электрическая коррозия, вызванная внешним источником питания или блуждающим током; Щелевая коррозия — коррозия металла в узких щелях, щелях, резьбовых и фланцевых соединениях металлического оборудования, работающего в электролитах, в местах, где металл не находится в тесном контакте с изоляционным материалом; Контактная коррозия, возникает при контакте разнородных металлов в электролите; Нагрузочная коррозия, возникает, когда металл подвергается комбинированному действию агрессивной среды и механического напряжения — постоянного напряжения (коррозионные трещины) и переменного или циклического (коррозионная усталость); Коррозионная кавитация — разрушение металла в результате как коррозионного, так и ударного воздействия. В этом случае защитные пленки на поверхности металла разрушаются при взрыве пузырьков газа на поверхности разделения жидких и твердых тел; Коррозионная эрозия — разрушение металла при одновременном воздействии агрессивной среды и механического износа; Фреттинговая коррозия — локальное коррозионное разрушение металлов под действием агрессивной среды в условиях колебательного движения двух поверхностей трения относительно друг друга; Структурная коррозия, вызванная структурной неоднородностью сплава; в то же время происходит ускоренный процесс коррозионного разрушения за счет повышенной активности любого компонента сплава Термическая контактная коррозия, возникает из-за температурного градиента, вызванного неравномерным нагревом поверхности металла. Способы защиты от коррозии Проблема антикоррозионной защиты металлов возникла практически в самом начале их использования. Предпринимались попытки защитить металлы от воздействия погоды с помощью смазок, масел, а затем покрыть их другими металлами и, прежде всего, легкоплавким оловом. В трудах древнегреческого историка Геродота (V век до н.э.) уже упоминается об использовании олова для защиты железа от коррозии. Задача химиков была и остается — выяснить природу коррозионных явлений, разработать меры по предотвращению или замедлению их развития. Коррозия металлов следует законам природы и поэтому не может быть полностью устранена, а только замедлена. В зависимости от типа коррозии и условий, при которых она возникает, используются различные методы защиты. Выбор того или иного метода зависит от его эффективности в конкретном случае и от его экономической целесообразности. Законно. Существует способ уменьшить коррозию металла, который нельзя строго отнести к защите. Этот метод представляет собой производство сплавов, которое называется легированием. В настоящее время большое количество нержавеющих сталей производится путем добавления в железо никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали не покрываются ржавчиной, но поверхностная коррозия все же имеет место, хотя и с низкой скоростью. Установлено, что при использовании легирующих добавок коррозионная стойкость резко изменяется. Установлено правило, называемое правилом Таммана, согласно которому резкое повышение коррозионной стойкости железа наблюдается при введении 1/8 атомной пропорции легирующей добавки, т.е. один атом легирующей добавки падает на восемь атомов железа. Предполагается, что при таком атомном соотношении в кристаллической решетке твердого раствора наблюдается упорядоченное расположение, что затрудняет коррозию. Конструкции из углеродистых марок стали ВСТЗсп 5, ВСТЗпсб ВСТЗКп 2 по ГОСТ 380-88* в коррозионной среде 1 разрешается использовать только при условии обеспечения антикоррозионной защиты. Устойчивость к коррозии низколегированных марок сталей 14Г 2АФ, 16Г 2АФ,09Г 2С, 10Г 2С 1, 15Г 2АФ, 14Г 2АФД, 12Г 2СМФ близка к устойчивости к коррозии углеродистых сталей. К антикоррозийной защите стальных конструкций перечисленных марок предъявляются такие же требования, как и к защите углеродистых стальных конструкций. Улучшенную коррозионную стойкость имеют низколегированные марки стали 10ХСНД, 15ХСНД, 10ХНДП, 10ХДП, 12ХГДАФ, 08ХГСДП, а последние четыре марки специально сконструированы как коррозионностойкие материалы для строительных конструкций. Эти стали пригодны для применения без антикоррозийной защиты для конструкций без перекрывающихся стыков, эксплуатируемых на открытом воздухе в слабоагрессивной среде, так как на их поверхности (после 1-3 лет эксплуатации) образуется плотный слой продуктов коррозии. В случае элементов конструкций из стали марки 10HNDP с толщиной стенки не менее 5 мм, не подвергающихся антикоррозионной защите, очистка поверхности от прокатной окалины не является обязательной. Марки стали 10ХСНД и 15ХСНД при воздействии атмосферной коррозии практически во всех мало- и среднеагрессивных средах в 1,5-3 раза более устойчивы к коррозии, чем углеродистая сталь. Поэтому конструкции из этих марок стали, эксплуатируемые на открытом воздухе в зоне сухой влажности в концентрациях агрессивных газов группы А, могут использоваться без антикоррозионной защиты. Требования к очистке поверхности стали остаются такими же, как и для стали марки 10HNDP. В более агрессивной наружной среде, а также в агрессивной внутренней среде, стали с более высокой коррозионной стойкостью должны быть защищены от коррозии. Прочность лакокрасочных покрытий на поверхности стали повышает коррозионную стойкость не менее чем в 1,5 раза по сравнению с поверхностью углеродистой стали. По сравнению с углеродистой сталью марганцевые марки стали 09Г 2, 14Г 2 и 18Г 2АФпс имеют более низкую коррозионную стойкость в атмосфере с серосодержащими газами и в жидких средах. Требования к антикоррозионной защите конструкций из этих марок стали такие же, как и к защите конструкций из углеродистой стали. Тем не менее, конструкции из стали пониженной коррозионной стойкости по главе СНиП 2.03.11-85 не находятся в средах с высоким содержанием сернистого ангидрида и сероводорода (за счет газовых групп В-G), т.к. даже под защитным покрытием происходит селективная коррозия по включениям сероводорода марганца, ускоряет потерю несущей способности конструкций. Марки стали 15G 2SF, 14G 2AF, 16G 2AF и 18G 2AFps менее подвержены язвенной коррозии, чем марганцовистая или кремнемарганцовистая сталь, и эти марки стали не подлежат никаким ограничениям по применению. Защитные крышки. В зависимости от типа материала, защитные покрытия для металлоконструкций в строительстве могут быть классифицированы как краска, металл, окись, изоляция. Возможны комбинации различных типов покрытий. По механизму защитного действия покрытия можно классифицировать как барьерные, т.е. они оказывают только изолирующее, защитное и комбинированное барьерное защитное действие. Использование преобразователей ржавчины и модификаторов ржавчины, как правило, не разрешается. В зависимости от типа пигмента, лакокрасочные покрытия обеспечивают барьерную, комбинированную или защитную (электрохимическую) защиту стали. Цинковые защитные покрытия на стальных конструкциях обеспечивают как защиту, так и барьерную защиту от коррозии; алюминиевые покрытия обычно обеспечивают только барьерную защиту, а в присутствии хлоридных солей или хлора также защищают. Нанесению лакокрасочного или металлического защитного покрытия должна предшествовать соответствующая подготовка поверхности конструкций; целью подготовки поверхности является удаление мельничной окалины, продуктов коррозии, жира и других загрязнений, а также придание поверхности шероховатости, улучшающей адгезию защитного покрытия. Подготовка поверхности стальных конструкций перед нанесением защитных покрытий. В установках для металлоконструкций, независимо от степени окисления и поверхностного содержания жира по ГОСТ 9.402-80*, применяются следующие основные методы подготовки поверхностей проката или конструкций, покрытых продуктами коррозии (окалина или ржавчина): Механическая: сухая дробеструйная обработка (дробеструйная обработка, дробеструйное упрочнение, шлифовка металлов); обработка механизированным инструментом (проволочными щетками, шлифовальными машинами, игольчатыми фрезами); Химический: обезжиривание в водных щелочных растворах; обезжиривание в органических растворителях; травление в кислотах Может быть проведена подготовка поверхности: На механизированных и автоматизированных технологических линиях очистки проката механическими или химическими процессами с последующим сохранением поверхности на время производства конструкций; консервантные покрытия не должны препятствовать сварке и в дальнейшем должны быть интегрированы в систему нанесения цветных покрытий (грунтовки BJI-02, BJI-023, EF-0121 и др.р.); в этом случае после сварки конструкций необходимо зачистить сварные швы и участок вблизи поверхности для грунтовки; очистка проката абразивными средствами производится перед нанесением металлизационных покрытий; В тупиковых дробеструйных камерах или в ваннах для травления элементов и конструкторской маркировки после их сборки и сварки; подготовка поверхности готовых конструкций и референтной маркировки на механизированных технологических линиях целесообразна только при условии достаточной повторяемости конфигураций и размеров, а также наличия всей поверхности для обработки Кислотное травление разрешено для композитных конструкций только при отсутствии карманов и зазоров, в которых может оставаться электролит, и не разрешено для конструкций из стали 600 Мпа и более высокой прочности. Кислотное травление на ЗМК рекомендуется в качестве метода подготовки поверхности стальных конструкций для нанесения металлических покрытий (цинк, алюминий) методом погружения в расплав. Сварные конструкции должны иметь в основном стыковые или угловые соединения. Надставные швы должны выполняться только с торцевыми швами или только с фланцевыми швами с гарантированным зазором между элементами не менее 1,5 мм или со сплошным швом по контуру. Травление с последующей пассивацией, а также обработка сухим дробеструйным или дробеструйным упрочнением, представляет собой вторую и третью степень очистки поверхности по ГОСТ 9.402-80; обработка механизированным инструментом допускается при малых рабочих объемах (очистка сварных швов, локальное удаление продуктов коррозии) представляет собой третью степень очистки. Глава СНиП 2.03.11-85 допускает такую степень очистки поверхности только для конструкций, работающих в слегка агрессивных и неагрессивных средах. Очистка поверхностей конструкций, покрытых мельничной окалиной или толстым слоем ржавчины ручными щетками, не приводит к степени очистки выше четвертой и допускается только для конструкций, предназначенных для использования в неагрессивных средах. Полное удаление продуктов коррозии увеличивает срок службы лакокрасочных покрытий почти в 5 раз. Очистка поверхности рулонных материалов (тонкая оцинкованная сталь, алюминий) от оксидов перед нанесением полимерного покрытия на заводе производится специальными процедурами. Легкая патина продуктов коррозии, которая может находиться на поверхности листа, удаляется с нетканого материала с абразивными включениями дисковой щеткой. После удаления продуктов коррозии проводится промывка. Конструкции обычно обезжириваются перед покраской, если металл не покрыт толстым слоем окалины или ржавчины (холоднокатаный прокат, алюминий) или если прокат уже защищен металлическими покрытиями, консервантными смазками, межоперационными или консервантными грунтовками (оцинкованная сталь, канаты, очищенный и консервированный прокат). В этих случаях смазанные поверхности очищаются органическими растворителями, которые не разрушают уже имеющийся защитный слой. Исключение составляют случаи, когда необходимо обезжирить поверхность, обезжиренную до первой или второй степени (ГОСТ 9.402-80), а также перед очисткой от ржавчины ручным или механизированным инструментом или перед кислотным травлением. В тех случаях, когда подготовка поверхности и нанесение покрытия осуществляется полностью на сборочных участках, например, антикоррозионная защита прокатных конструкций крупногабаритных резервуаров, поверхности должны быть очищены от оксидов сухим абразивным материалом. Грунтовки и фосфатирование. Грунтовки часто наносятся под слой краски. Пигменты в его составе также должны обладать ингибирующими свойствами. При прохождении через слой грунтовки вода растворяет определенное количество пигментов и становится менее коррозионной. Среди пигментов, рекомендуемых для праймеров, наиболее эффективным оказался свинцовый миниатюрный Pb3O4. Вместо грунтовки металлическая поверхность иногда фосфатируется. Для этого растворы ортофосфатного железа (III), марганца (II) или цинка (II), которые содержат саму ортофосфорную кислоту H3PO4, наносят на чистую поверхность щеткой или распылителем. В заводских условиях фосфатирование осуществляется при температуре 99-97 0С в течение 30-90 минут. Металл, растворяющийся в фосфатной смеси, и оставшиеся на его поверхности оксиды способствуют образованию фосфатного слоя. Разработано несколько различных препаратов для поверхностного фосфатирования металлопродукции. Большинство из них состоит из смеси марганца и фосфатов железа. Пожалуй, наиболее распространенным препаратом является «Майеф» — смесь дигидрофосфата марганца Mn(H2PO4)2, железа Fe(H2PO4)2 и свободной фосфорной кислоты. Название препарата состоит из первых букв компонентов смеси. По внешнему виду Majef представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета с соотношением марганца и железа 10:1 к 15:1, состоящий из 46-52 % P2O5; не менее 14 % Mn; 0,3-3 % Fe. При фосфатировании с Майефом стальной продукт помещается в его раствор, нагретый примерно до ста градусов. В растворе железо растворяется с поверхности, выделяя водород, и на поверхности образуется плотный, прочный и водорастворимый защитный слой из фосфатов марганца и железа серого и черного цветов. Когда толщина слоя достигает определенного значения, дальнейшее растворение железа прекращается. Фосфатная пленка защищает поверхность продукта от атмосферных осадков, но не эффективна против солевых растворов и даже слабых кислотных растворов. Поэтому фосфатная пленка может служить лишь основой для последовательного нанесения органических защитных и декоративных покрытий — красок, лаков, смол. Процесс фосфатирования занимает 40-60 минут. Для ускорения добавляется 50-70 г/л нитрата цинка. В этом случае время сокращается в 10-12 раз. Электрохимическая защита. В производственных условиях также применяется электрохимический метод — обработка продуктов переменным током в растворе фосфата цинка при плотности тока 4 A/дм 2 и напряжении 20 В и температуре 60-70 0С. Фосфатные покрытия представляют собой сетку металлов, прочно связанную с поверхностью фосфата. Сами по себе фосфатные покрытия не обеспечивают надежной защиты от коррозии. В основном они используются в качестве основы для окраски, что обеспечивает хорошую адгезию краски к металлу. Кроме того, фосфатное покрытие уменьшает коррозионные повреждения при образовании царапин или других дефектов. Силикатные покрытия. Для защиты металлов от коррозии используются стеклянные и фарфоровые эмали, коэффициент теплового расширения которых должен быть близок к коэффициенту теплового расширения покрываемых металлов. Эмаль наносится методом водяной суспензии или сухого порошкового покрытия на поверхность изделий. Сначала на очищенную поверхность наносится слой грунтовки, который затем обжигается в печи. Затем наносится верхний слой эмали и повторяется обжиг. Самые распространенные стеклянные эмали прозрачные или закаленные. Их компоненты: SiO2 (основная масса), B2O3, Na2O, PbO. Кроме того, введены вспомогательные материалы: окислители органических примесей, оксиды, способствующие адгезии эмали с эмалированной поверхностью, глушители, красители. Эмалирующий материал получается путем плавления исходных компонентов, измельчения их в порошок и добавления 6-10% глины. Эмалевые покрытия наносятся в основном на сталь, а также на чугун, медь, латунь и алюминий. Эмали обладают высокими защитными свойствами, которые обусловлены их непроницаемостью для воды и воздуха (газов) даже после длительного контакта. Их важным свойством является высокая стойкость при повышенных температурах. Одним из основных недостатков эмалированных покрытий является их чувствительность к механическим и термическим воздействиям. В случае длительной эксплуатации на поверхности эмалевого покрытия может появиться сетка трещин, которая пропускает влагу и воздух внутрь металла, в результате чего начинается коррозия. Цементные покрытия. Цементные покрытия используются для защиты чугунных и стальных водопроводных труб от коррозии. Поскольку коэффициенты термического расширения портландцемента и стали близки друг к другу, они довольно часто используются для этой цели. Недостатком покрытий портландцемента является то же, что и эмалевых покрытий — высокая чувствительность к механическим ударам. Защита стальных конструкций от коррозии металлическими покрытиями Горячее цинкование и алюминирование. Процесс нанесения покрытия основан на погружении сварных конструкций или проката в расплавленный металл. Толщина покрытия на конструкциях из тяжелых пластин или прокатных профилей сильно варьируется (60-200 мкм) и зависит от продолжительности нанесения покрытия, состава ванны, температуры расплавленного металла или сплава, структурной формы и скорости удаления конструкции из ванны. Процесс характеризуется простотой технологии и высокой производительностью. Возможные ограничения по применению горячего цинкования или алюминирования связаны с размерами ванн (в настоящее время глубина вертикальных ванн для цинкования в России достигает 7 м, размеры ванн — до 2х2 м). Более перспективными являются горизонтальные ванны, длина которых может достигать 20 метров. Однако необходимо учитывать возможные деформации при нагреве тонкостенных конструкций и невозможность получения качественного покрытия внахлестку, если между элементами нет зазора не менее 1,5 мм или если сварка не выполняется по контуру. Металлизационные покрытия могут наноситься как на производственные линии в заводских условиях, так и на сборочные площадки. Процесс заключается в напылении расплавленного металла на окисленную поверхность проката или структуры. Скорость коррозии покрытий металлизации выше, чем у соответствующих металлических покрытий, получаемых при погружении в расплав, а расход металла несколько выше. Поэтому металлизационные покрытия рекомендуются для конструкций, не защищенных погружением в расплав. Металлизация готовых решеточных конструкций нецелесообразна из-за непроизводительных потерь металла. При небольшой толщине слоя металлизационное покрытие является пористым и требует дополнительной пропитки, а достижение толстых слоев (150-300 мкм) при ручном нанесении покрытия — длительный процесс, поэтому желательно механизировать работу на линиях. Эффективность металлизации труб и металлоконструкций из листового металла на линиях по материалоемкости и производительности труда сопоставима с эффективностью горячего цинкования или нанесения алюминиевого покрытия. Преимущества металлизации покрытий, наносимых распылением, по сравнению с покрытиями, получаемыми при погружении в расплав, следующие: Можно получить практически любую толщину, поэтому для окраски конструкций, работающих в средне- или высокоагрессивных средах, рекомендуется использовать в качестве подложки относительно тонкие слои металлизации; Покрытия можно наносить на конструкции любого размера, даже после монтажа; Возможно получение металлизационных покрытий определенного состава, например, алюминия с цинком (псевдосплав). Гальванизация. Гальваническая обработка наносится на стальную поверхность цинка, кадмия, хрома и других металлических покрытий. Гальванические покрытия получают металлические отложения из растворов или плавление солей под действием электрического тока на поверхность защищаемых изделий. Метод используется для защиты относительно небольших деталей. Толщина гальванизированного покрытия обычно не превышает 20 мкм в зависимости от материала покрытия. Указанную толщину покрытия можно регулировать с точностью до нескольких микрометров. Ингибиторы. Использование ингибиторов является одним из наиболее эффективных методов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах. Ингибиторы — это вещества, которые в небольших количествах могут замедлить или остановить химические процессы. Название ингибитора происходит от латинского inhibere, что означает «ингибировать, стоп». Уже в 1980 году количество известных науке ингибиторов составляло более пяти тысяч. Ингибиторы привносят много сбережений в национальную экономику. Ингибирующее воздействие на металлы, особенно на сталь, имеет ряд неорганических и органических веществ, которые часто добавляются в коррозионную среду. Экспоненты обладают свойством создавать на поверхности металла очень тонкую пленку, которая защищает металл от коррозии. Экспоненты, по словам Х. Фишера, могут быть сгруппированы следующим образом: Экранирование, т.е. покрытие металлической поверхности тонким слоем Пленка образуется в результате поверхностной адсорбции. Никаких химических реакций под воздействием физических ингибиторов не происходит. Окислители хроматного типа (пассивирующие вещества), которые вызывают образование плотного защитного слоя оксидов на поверхности металла, замедляя анодный процесс Эти слои не очень устойчивы и могут быть восстановлены при определенных условиях. Эффективность пассиваторов зависит от толщины полученного защитного слоя и его проводимости. Катод — увеличение перенапряжения катодного процесса. Они замедляют коррозию в неокисляющих растворах кислот. Эти ингибиторы включают соли или оксиды мышьяка и висмута. Эффективность ингибиторов зависит, главным образом, от условий окружающей среды, поэтому универсальных ингибиторов не существует. Для их отбора необходимы исследования и тесты. Наиболее часто используемые ингибиторы: Нитрит натрия, который добавляется, например, в охлажденные солевые растворы, фосфаты и силикаты натрия, бромат натрия, различные органические амины, бензилсульфоновую кислоту, крахмал, танин и др. Поскольку ингибиторы потребляются с течением времени, их необходимо периодически добавлять в агрессивную среду. Количество ингибитора, добавляемого в агрессивные среды, невелико. Например, нитрит натрия добавляется в воду в количестве 0,01-0,05 %. Ингибиторы подбираются в соответствии с кислотной или щелочной природой окружающей среды. Например, ингибитор нитрита натрия, часто используемый в качестве ингибитора нитрита натрия, может использоваться в основном в щелочной среде и более не эффективен даже в слегка кислых средах. Нанесение антикоррозионных защитных покрытий Для защиты оборудования и строительных конструкций от коррозии на отечественных и зарубежных объектах антикоррозионной защиты используется широкий спектр различных химически стойких материалов — пластинчатые и фольгированные полимерные материалы, биопластики, стекловолокно, углеграфит, керамика и другие химически стойкие неметаллические материалы. В настоящее время использование полимерных материалов расширяется в связи с их ценными физико-химическими свойствами, меньшим удельным весом и т.д. Защитный слой от коррозии Новый химически стойкий материал — Slag-Sytall — представляет большой интерес для использования в технологии защиты от коррозии. Значительные запасы и дешевизна исходного сырья — металлургических шлаков — определяют экономическую эффективность производства и использования шлаков. По физико-механическим показателям и химической стойкости шлаковый песок ни в чем не уступает кислотостойким базовым материалам (керамике, литому камню), широко применяемым в технологии защиты от коррозии. Среди многочисленных полимерных материалов, используемых за рубежом в технологии защиты от коррозии, важное место занимают конструкционные пластмассы и стеклопластики, которые изготавливаются на основе различных синтетических смол и стеклопластиковых наполнителей. В настоящее время химическая промышленность производит значительный ассортимент материалов с высокой устойчивостью к различным агрессивным средам. Полиэтилен занимает особое место среди этих материалов. Он инертен ко многим кислотам, щелочам и растворителям, нагревается до температуры + 700 0С и так далее. Другим применением полиэтилена как химически стойкого материала является порошковое напыление и дублирование полиэтилена стеклянной тканью. Широкое использование полиэтиленовых покрытий объясняется тем, что они являются одними из самых дешевых покрытий с хорошими защитными свойствами. Покрытия легко наносятся на поверхность различными способами, включая пневматическое и электростатическое напыление. Монолитные почвы на основе синтетических смол также заслуживают особого внимания в антикоррозионной технологии. Высокая механическая прочность, химическая стойкость, декоративный внешний вид — все эти положительные характеристики делают монолитные полы чрезвычайно перспективными. Продукция лакокрасочной промышленности используется в различных отраслях промышленности и в строительстве в качестве химически стойких покрытий. Лакокрасочное пленочное покрытие, состоящее из слоев грунтовки, эмали и лака, нанесенных последовательно на поверхность, применяется для антикоррозионной защиты зданий и сооружений (балок, ферм, балок, колонн, стеновых панелей), а также наружных и внутренних поверхностей емкостного технологического оборудования, трубопроводов, газоходов, воздуховодов систем вентиляции, которые в процессе эксплуатации не подвергаются механическим воздействиям твердых частиц, входящих в состав окружающей среды. В последнее время большое внимание уделяется производству и использованию комбинированных покрытий, так как в некоторых случаях использование традиционных методов защиты не является экономичным. Как правило, цинкование с последующей окраской используется в качестве комбинированного покрытия. В этом случае цинковое покрытие играет роль грунтовки. Перспективным кандидатом является каучук на основе бутилового каучука, который отличается от каучуков на других основаниях повышенной химической стойкостью к кислотам и щелочам, в том числе к концентрированным азотной и серной кислотам. Высокая химическая стойкость каучуков на основе бутилового каучука позволяет более широко применять их для защиты химического оборудования. Эти методы широко применяются в промышленности благодаря их многочисленным преимуществам — снижение потерь материала, увеличение толщины наносимого в один слой покрытия, снижение расхода растворителя, улучшение условий для производства лакокрасочных работ и т.д. Заключение Металлы — одна из основ цивилизации на планете Земля. Их широкое внедрение в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII-XIX веков. В это время появился первый чугунный мост, был спущен на воду первый корабль, его корпус был сделан из стали, построены первые железные дороги. Начало практического использования железа человеком относится к IX веку до н.э. В то время человечество перешло из бронзового века в железнодорожный. В XXI веке высокие темпы промышленного развития, интенсификация производственных процессов, повышение основных технологических параметров (температуры, давления, концентрации реактивов и т.д.) предъявляют высокие требования к надежной работе технологического оборудования и строительных конструкций. Надежная защита от коррозии и использование высококачественных химически стойких материалов занимают особое место в каталоге мероприятий по обеспечению бесперебойной работы оборудования. Необходимость проведения антикоррозионных мероприятий обусловлена тем, что потери от коррозии крайне вредны. Сообщается, что около 10 процентов годового объема добычи металла расходуется на покрытие необратимых потерь, вызванных коррозией и последующим распылением. Основной ущерб, вызванный коррозией металла, связан не только с потерей большого количества металла, но и с износом или разрушением самих металлоконструкций, так как коррозия приводит к потере ими необходимой прочности, пластичности, герметичности, тепло- и электропроводности, отражательной способности и других необходимых свойств. Потери, понесенные народным хозяйством в результате коррозии, также должны включать в себя огромные затраты на все виды антикоррозионных мероприятий, ущерб, вызванный ухудшением качества продукции, выходом из строя оборудования, производственными авариями и т.д. Защита от коррозии является одной из важнейших тем, имеющих большое значение для национальной экономики. Список литературы Металлические конструкции. В настоящее время Т.1. общая часть. (Дизайнерский справочник) / Под общей редакцией Российского мастера-строителя, лауреата Государственной премии СССР В.В. Кузнецов Н.П. Центральный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт имени Н.П. Мельникова — М.: Опубликовано АСВ, 1995 , — 576 с. ГОСТ 9.908-85. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. СП 28.13330.2013 Защита строительных конструкций от коррозии. Обновленное издание СНиП 2.03.11-85. Андреев И.Н. Коррозия металлов и их защита. — – 1975. Улиг Джи-Джи. Revy R.U. Коррозия и борьба с ней. — – 1984. |