Коррозия металлов и методы борьбы с ней

Сэндвич-панели производство и продажа

  • Контакты:
  • Москва
  • Воронеж
  • Ростов-на-Дону
  • Челябинск
  • Нижний Новгород
  • Производство

Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней

Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней Коррозия металлов и методы борьбы с ней

Коррозия металлов и меры борьбы с ней

Коррозия металлов — это процесс их разрушения вследствие химического и электрохимического взаимодействия с внешней (коррозионной) средой. В результате коррозии ежегодно теряется в мире до 10 % годовой выплавки новой стали. Потери от коррозии (на воспроизводство и замену вышедших из строя конструкций и оборудования) исчисляются колоссальными суммами, вследствие чего применяются всевозможные средства и методы борьбы с коррозией металлов.

В зависимости от характера коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.

При химической коррозии металл разрушается в агрессивных средах вследствие непосредственного соединения металла с агрессивными химическими агентами (например, железо окисляется).

При электрохимической коррозии разрушение металлов происходит вследствие их растворения в жидкой среде, являющейся электролитом, и заключается в образовании на их поверхности множества микрогальванических элементов.

Наиболее распространенными являются два катодных процесса:
1) разряд водородных ионов по реакции:
Коррозия металлов и методы борьбы с ней
2) восстановление растворенного кислорода:
Коррозия металлов и методы борьбы с ней

Эти процессы называются соответственно водородной и кислородной деполяризацией. Анодный и катодный процессы с некоторой вероятностью и в определенной последовательности протекают в любых точках металлической поверхности, где катионы и электроны могут взаимодействовать с компонентами коррозионной среды.

В железоуглеродистых сплавах анодом является феррит, а катодом цементит или неметаллические включения. Вторичными реакциями коррозии железа является взаимодействие катионов железа с ионами гидроксила ОН — с образованием нерастворимого в воде гидрооксида железа по реакциям:
Коррозия металлов и методы борьбы с ней

Со временем гидрат оксида железа переходит в соединение nFe 2 O 3 mH 2 O , называемое ржавчиной.

Коррозия металлов может быть местная, при разрушении поверхности в определенных участках, и равномерная, когда металл разрушается по всей поверхности, а также межкристаллитная, когда разрушение происходит по границам зерен металла.

Существует несколько методов антикоррозионной защиты металлов. По механизму действия все методы антикоррозионной защиты можно разделить на две основные группы: электрохимические, оказывающие влияние на потенциал металла или его критические значения, и механические, изолирующие металл от воздействия окружающей среды созданием защитной пленки и покрытий.

К основным методам антикоррозионной защиты относятся легирование металлов, термообработка, ингибирование окружающей среды, деаэрация среды, водоподготовка, защитные покрытия, создание микроклимата и защитной атмосферы.

Способы антикоррозионной защиты указываются в рабочих чертежах конструкций, в СНиП, технических условиях (ТУ). Простейшим и эффективным способом защиты металлических конструкций от коррозии является покрытие их поверхностей различными красками, лаками, эмалями.

Существенный вред подземным металлическим коммуникациям наносит электрокоррозия от блуждающих токов. Для борьбы с ней необходимо предусматривать:
1) удаление трасс коммуникаций тепловых сетей от рельсовых путей электрифицированного транспорта и уменьшение количества пересечений с ними;
2) увеличение переходного сопротивления между трубопроводами и грунтом за счет применения электроизолирующих опор труб;
3) установка изолирующих фланцев на трубопроводах на их вводе к объектам, которые могут являться источниками блуждающих токов (тяговые подстанции, ремонтные базы и т.п.);
4) увеличение продольной электропроводимости трубопроводов на защищаемом участке путем установки продольных токопроводящих перемычек на сальниковых компенсаторах и на фланцевой арматуре;
5) уравнивание потенциалов между параллельными трубопроводами, прокладываемыми в общих строительных конструкциях путем установки поперечных электроперемычек между смежными трубопроводами при использовании электрических методов защиты.

Читайте также:  Как измерить переменное напряжение мультиметром

Виды коррозии. Коррозия — разрушение металлов в результате их взаимодействия с внешней средой. Этот процесс сопровождается уменьшением энергии и поэтому протекает самопроизвольно.

Коррозия наносит огромный ущерб народному хозяйству: 10% выплавляемых металлов теряется на восстановление потерь от коррозии. Не меньший урон несет экономика в результате аварийных остановок оборудования из-за коррозионного разрушения конструкций, затрат на их восстановление. Поэтому борьба с коррозией — одна из актуальнейших проблем современности.

В зависимости от механизма процесса различают:

2. электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия происходит при взаимодействии металла с сухими газами и Жидкими неэлектролитами (нефть, бензин, спирт и др.). Как правило, на поверхности металла образуется продукт коррозии. Самый распространенный вид химической коррозии — газовая коррозия при повышенных температурах. С ростом температуры растут скорости химических реакций и диффузии атомов окислителя через слой продуктов коррозии. Это приводит к тому, что, например, углеродистые стали, титан, тантал, стойкие в обычных условиях, быстро корродируют при температуре выше 600 °С. Газовая коррозия при высоких температурах выводит из строя лопатки газовых турбин, сопла реактивных двигателей и др.

Электрохимическая коррозия происходит при контакте металлов с электропроводными жидкостями — электролитами. Этот вид коррозии присущ металлическим емкостям, трубопроводам, деталям машин и частям стационарных сооружений, подверженным действию кислот, щелочей, морской, речной, грунтовых вод, влажного воздуха и т. д.

В электролите положительно заряженные ионы металла переходят в раствор, в результате чего металл заряжается отрицательно (появляется избыток электронов), а электролит — положительно. На границе металл — электролит возникает разность потенциалов. Чтобы оценить коррозионную стойкость того или иного металла, его потенциал сравнивают с потенциалом водорода, условно принятым за нуль.

Металлы можно расположить в следующий ряд в порядке убывания их электрохимического потенциала: Аи, Ag, Си, Bi, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Zn, Mg, Al.

Если в контакте с электролитом находятся два соединенных проводником металла, то механизм коррозии аналогичен работе гальванической пары: металл с более отрицательным электродным потенциалом (анод) непрерывно растворяется, а с менее отрицательным (катод) не растворяется.

Из рассмотренной модели ясно, что электрохимическая коррозия возникает, если в контакте с электролитом находятся два различных по химической активности металла или сплава. Но различные фазы одного и того же сплава имеют различный химический состав и, следовательно, также служат электрохимической парой. Поэтому при коррозии гетерогенных сплавов возникает множество микрогальванических элементов, электродами которых являются соседние участки с различной структурой. При этом растворяются только более активные в химическом отношении фазы, играющие роль анодов микроэлементов.

Читайте также:  Автогудронатор что это такое

По характеру разрушения различают:

Ÿ межкристаллитную коррозию и

Ÿ коррозию под напряжением.

При сплошной коррозии металл разрушается по всей поверхности примерно с одинаковой скоростью.

Местная коррозия поражает отдельные, сравнительно большие, участки конструкции.

В случае избирательной коррозии разрушаются определенные структурные составляющие сплава.

При межкристаллитной коррозии растворяются границы зерен. Этот вид коррозии очень опасен из-за сложности его своевременного обнаружения и определения степени развития. Часто межкристаллитная коррозия приводит к внезапному катастрофическому разрушению конструкций.

Еще большую опасность представляет коррозия под напряжением, которая протекает в слабых коррозионных средах определенного состава при наличии в конструкции растягивающих напряжений.

Методы защиты от коррозии. Существуют различные методы защиты от коррозии. Рассмотрим кратко некоторые из них. Хорошей защитой служат прочные и плотные окисные пленки, возникающие на поверхности металлов в результате их легирования титаном, хромом, никелем и другими элементами. Эти пленки делают активный металл пассивным (явление пассивации). Рыхлые пленки не предохраняют металл от коррозии, как и плотные, но слабо связанные с поверхностью. Последние легко отслаиваются, обнажая поверхность. Используя явление пассивации, создают нержавеющие, кислотоупорные и другие сплавы.

Предохраняют от коррозии и металлические покрытия.

1) Катодные покрытия (например, никелем, медью, свинцом углеродистой и низколегированной стали и др.), имеющие более высокую коррозионную стойкость, чем защищаемый металл. Они не должны иметь пор, повреждений.

2) Анодные покрытия (например, кадмий, цинк на углеродистой стали и др.), обладающие меньшей, чем защищаемый металл, коррозионной стойкостью. Растворяясь, такие покрытия защищают металл от разрушения.

Наносятся металлические покрытии:

Ÿ погружением в расплавленный металл (цинкование, лужение и др.),

Ÿ напылением расплавленного металла на поверхность изделия,

Ÿ плакированием — нанесением защитного слоя наплавкой, сваркой взрывом и др.,

Ÿ гальванизацией — нанесением защитного слоя пропусканием тока через электролит, содержащий ионы осаждаемого металла (хромирование, никелирование и др.).

Для защиты от коррозии применяют и покрытие окисными пленками. Различают оксидирование (воронение, анодирование) и фосфатирование металлов.

Воронение обычно используют для черных металлов: изделия, погруженные в нагретый раствор NaOH и нитрида натрия, покрываются черной или коричневой пленкой Fe3O4. Для повышения коррозионной стойкости вороненные детали (ружейные стволы, пружины и др.) пропитывают маслом.

Анодирование — защита алюминия и его сплавов- оксидированием в растворах щавелевой, серной и других кислот. Окисные пленки имеют серебристый, латунный или бронзовый цвет.

Фосфатирование— защита стали от атмосферной коррозии путем создания на ее поверхности пленок нерастворимых фосфатов.

Применяется также протекторная защита — присоединение к защищаемому металлу другого металла, более склонного к коррозии. Так, на стальном корпусе судна укрепляют периодически заменяемую цинковую пластину, которая, разрушаясь, предохраняет судно от коррозии.

Около 60% всех изделий защищают от коррозии с помощью неметаллических покрытий. Самый дешевый и простой в исполнении способ — защитная окраска. Лакокрасочные покрытия применяются и для изделий, подвергнутых оксидированию, фосфатированию и другим способам защиты. Покрытие эпоксидными смолами, капроном и др. производится кистью, плакированием, распылением или окунанием.

Читайте также:  Как рассчитать массу металла по размерам

Облицовка металла листовой резиновой смесью с последующей ее вулканизацией называется гуммированием. Эти покрытия имеют высокую стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемы и т. д.

Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 1120 . Нарушение авторских прав

Разрушение металлов под воздействием ок­ружающей среды называют коррозией. Другими словами, коррозия – это процесс превращения металлов в окисленное состояние.

Классификация видов коррозии металлов:

1. По виду коррозионного процесса:

-электрохимическая (действие на металл электролита);

-химическая (действие на металл бензина, масла, смолы и т. д.);

-смешанная (атмосферная коррозия).

2. По виду коррозионной среды:

-природная (под действием атмосферы, морской, речной, озёрной воды, почвы);

-промышленная (под действием солей, кислот, щелочей).

3. По характеру коррозионного разрушения(рис.9):

-равномерная (а), неравномерную (б), избирательную, воздействующую на определенную фазу (в), пят­нами (г), язвенную (д), точечную (ё), сквозную (ж), ножевую (з), трещинами (и), межкристаллитную (к), подповерхностную (л) и послойную (м) коррозии.

Коррозия металлов и методы борьбы с ней

На практике применяются следующие способы защитыметалли­ческих изделий от коррозии; металлические и неметаллические по­крытия, ингибиторы коррозии, электрохимическая защита.

Металлические покрытиябывают анодные и катодные.Анод­ные покрытия — покрытие железа цинком. Анодное покрытие защищает основной металл готовых изделий электрохимически.Катодные покрытия производят металлами, электродным потенциал которых в данном электролите выше потенциала основного металла. Катодные покрытия создают механическую защиту основ­ного металла. Металлические покрытия наносят гальваническим, термодиффу­зионным, горячим способами, а также напылением, плакированном, припеканием.

Неметаллические покрытия — к ним относятся по­крытия лаками, красками, смазкой, эмалями, а также резиной и эбонитом (гуммирование).

Ингибиторы коррозии— это соединения, которые вводят в небольших количествах в агрессивную среду для предотвращения или уменьшения скорости коррозии. Их используют для защиты металлоконструкций буровых скважин, трубопроводов, теплообменных аппаратов, химического оборудо­вания.

Химическая защита – это создание на поверхности изделий защитных неметаллических пленок за счет окисления поверхностного слоя металла. Сам процесс называют оксидированием, а на железе и стали — воронением. Для воронения сталей заготовки погружают в растворы азотно-кислых солей при температуре 140 °С. Применяют для алю­миния, магния и их сплавов для защиты изделий от воздуха и осадков.

Электрохимическая защита разделяется на протекторную и ка­тодную.

Сущность протекторной защиты: вблизи поверхности, подлежащей защите, уста­навливают протекторы из металла, имеющего в данном электролите меньший электродный потенциал, чем потенциал основного металла. Протектор будет анодом, а основной металл — катодом. Протектор будет постепенно разрушаться, защищая тем самым основной металл (подводные части судна).

Катодную защиту применяют для подземных металлических соору­жений (трубопроводов, кабелей и т. д.), которые присоединяются к отрицательному полюсу источника постоянного тока; положи­тельный полюс заземлен.