Способи захисту металу від корозії: основні методи та їх особливості

Однією з серйозних загроз для інструментів і конструкцій, виконаних з металу, є корозія. З цієї причини велику актуальність набуває проблема їх захисту від такого неприємного процесу. При цьому сьогодні відомо чимало методів, які дозволяють досить ефективно вирішити цю проблему.

Антикорозійний захист — навіщо вона потрібна

Корозія являє собою процес, що супроводжується руйнуванням поверхневих шарів конструкцій із сталі і чавуну, що виникає в результаті електрохімічного і хімічного впливу. Негативним наслідком цього стає серйозна псування металу, його роз’їдання, що не дозволяє використовувати його за призначенням.

Експертами було проведено достатньо доказів того, що щорічно близько 10% від загального обсягу видобутку металу на планеті йде на усунення втрат, пов’язаних з впливом корозії, з-за якої відбувається розплавлення металів і повна втрата експлуатаційних властивостей металевими виробами.

При перших ознаках впливу корозії вироби з чавуну і сталі стають менш герметичними, міцними. У той же час погіршуються такі якості, як теплопровідність, пластичність, відбивачем потенціал і деякі інші важливі характеристики. Надалі конструкції і зовсім не можна застосовувати за призначенням.

До того ж саме з корозією пов’язують більшість виробничих і побутових аварій, а також і деякі екологічні катастрофи. Трубопроводи, що використовуються для транспортування нафти і газу, що мають значні ділянки, покриті іржею, можуть у будь-який момент позбутися своєї герметичності, що може створити загрозу для здоров’я людей і природи в результаті прориву таких магістралей. Це дає розуміння того, чому так важливо вживати заходи щодо захисту конструкцій з металу від корозії, вдаючись до допомоги традиційних і новітніх засобів і методів.

На жаль, поки не вдалося створити такої технології, яка б змогла повністю захистити сталеві сплави і метали від корозії. При цьому є можливості для затримання та зменшення негативних наслідків таких процесів. Ця задача вирішується за допомогою використання великої кількості антикорозійних засобів і технологій.

Пропоновані сьогодні методи боротьби з корозією можуть бути представлені у вигляді наступних груп:

  • Використання електрохімічних методів захисту конструкцій;
  • Створення захисних покриттів;
  • Розробка і виробництво новітніх конструкційних матеріалів, що демонструють високу стійкість до корозійних процесів;
  • Додавання в корозійну середу особливих з’єднань, завдяки яким можна сповільнити поширення іржі;
  • Грамотний підхід до вибору придатних деталей і конструкцій з металів для сфери будівництва.

Захист виробів з металу від корозії

Забезпечити здатність захисного покриття виконувати поставлені перед ним завдання можна за рахунок цілого ряду спеціальних властивостей:

  • Стійкість до зносу і високий рівень твердості;
  • Підвищені характеристики міцності зчеплення з поверхнею оброблюваного виробу;
  • Наявність коефіцієнта теплового розширення, що передбачає незначне відхилення від розширення конструкції, що захищається;
  • Високий рівень захисту від негативного впливу з боку шкідливих факторів зовнішнього середовища.

Створювати подібні покриття слід тим розрахунком, щоб вони розташовувалися на всій площі конструкції у вигляді максимально рівномірного і суцільного шару.

Доступні сьогодні захисні покриття для металу можуть бути класифіковані на наступні типи:

  • металеві та неметалеві;
  • органічні та неорганічні.

Подібні покриття одержали широке поширення в багатьох країнах. Тому їм буде приділено особливу увагу.

Боротьба з корозією за допомогою органічних покриттів

Найчастіше для захисту металів від корозії вдаються до такого ефективного методу, як використання лакофарбових складів. Цей метод протягом багатьох років демонструє високу ефективність і нескладність в плані реалізації.

Використання подібних сполук в боротьбі проти іржі передбачає достатньо переваг, серед яких простота та доступна ціна не є єдиними:

  • Використовувані покриття можуть надавати оброблюваного виробу різний колір, в результаті це дозволяє не тільки надійно захистити виріб від іржі, але і забезпечити конструкцій більш естетичний зовнішній вигляд;
  • Відсутність складнощів з реставрацією захисного шару у випадку його пошкодження.

На жаль, однак у лакофарбових складів є і певні недоліки, до числа яких слід віднести наступні:

  • низький коефіцієнт термічної стійкості;
  • низька стійкість у водному середовищі;
  • низька стійкість до дії механічного характеру.

Це змушує, чого не суперечать вимогам діючих СНиП, вдаватися до їх допомоги в ситуації, коли вироби піддаються впливу з боку корозії з максимальною швидкістю 0,05 мм в рік, при цьому розрахунковий термін служби не повинен перевищувати 10 років.

Асортимент пропонованих сьогодні на ринку лакофарбових складів може бути представлений у вигляді наступних елементів:

  • Фарби. Під ними маються на увазі суспензії пігментів, що характеризуються мінеральної структурою;
  • Лаки. Представлені у вигляді розчинів і масел, присутніх в розчинниках органічного походження. При їх використанні ефект досягається лише по завершенні полімеризації смоли або масла або ж в момент випаровування, викликаного впливом додаткових каталізаторів або ж нагріванням;
  • Плівкоутворювачі. Мова йде про природних і штучних з’єднаннях. Серед них найбільшу популярність отримала оліфа, яку використовують в цілях захисту конструкцій із сталі і чавуну;
  • Емалі. Мають вигляд лакових розчинів, що містять групу підібраних пігментів у подрібненому вигляді;
  • пом’якшувачі і різноманітні пластифікатори. Сюди слід віднести адипиновую кислоту, представлену у вигляді ефіру, дибутилфтолат, рицинова олія, трикрезилфосфат, каучук, а також інші елементи, завдяки яким можна підвищити еластичність захисного шару;
  • етилацетат, толуол, бензин, спирт, ксилол, ацетон та інші. До допомоги перерахованих компонентів вдаються для поліпшення адгезії використовуваних лакофарбових складів;
  • Інертні наповнювачі. Представлені у вигляді дрібних частинок азбесту, тальку, крейди та каоліну. Завдяки їх застосуванню плівки набувають підвищену стійкість до корозії, при цьому вдається досягти зменшення витрат інших компонентів лакофарбових покриттів;
  • Пігменти та фарби;
  • Каталізатори, які у середовищі фахівців іменуються як сикативи. Їх користь полягає в скороченні часу, необхідного для висихання захисних складів. Найбільше поширення отримали кобальтові та магнієві солі жирних органічних кислот.

При виборі того чи іншого лакофарбового складу слід звертати увагу на умови експлуатації оброблюваних конструкцій з металу. Застосовувати матеріали на основі епоксидних елементів бажано для тих виробів, які будуть експлуатуватися в середовищах, що містять випаровування хлороформу, двовалентного хлору, а також для обробки виробів, які планується використовувати в різних типах кислот.

Високу стійкість до кислот демонструють і лакофарбові матеріали, що містять поліхлорвініл. До того ж до них вдаються з метою забезпечення захисту металу, який буде контактувати з маслами і лугами. Якщо ж виникає завдання в забезпеченні захисту конструкцій, які будуть взаємодіяти з газами, то зазвичай вибір зупиняють на матеріалах, що містять полімери.

Вирішуючи питання з кращим варіантом захисного шару, слід звертати уваги на вимоги вітчизняних СНиП, передбачених для конкретної галузі промисловості. Подібні саннормы містять перелік таких матеріалів та способів захисту від корозії, до яких допускається вдаватися, а також ті, які не слід застосовувати. Скажімо, якщо звернутися до Сніпу 3.04.03-85, то там представлені рекомендації щодо захисту будівельних споруд різного призначення:

  • систем трубопроводів, що використовуються для транспортування газу і нафти;
  • обсадних сталевих труб;
  • тепломагістралей;
  • конструкцій, виконаних із сталі і залізобетону.

Обробка неметалевими неорганічними покриттями

Метод електрохімічної або хімічної обробки дозволяє створювати на виробах з металу особливі плівки, не допускають негативний вплив з боку корозії. Зазвичай для цієї мети застосовуються фосфатні та оксидні плівки, при створенні яких враховуються вимоги СНиП, оскільки подібні з’єднання відрізняються за механізмом захисту для різних конструкцій.

Фосфатні плівки

Зупиняти вибір на фосфатних плівках рекомендується, якщо необхідно забезпечити захист від корозії виробів з кольорових і чорних металів. Якщо звернутися до технології подібного процесу, то він зводиться до приміщення виробів у розчин цинку, заліза або марганцю у вигляді суміші з кислими фосфорними солями, які попередньо нагріті до позначки 97 градусів. Створювана плівка представляється відмінною основою, щоб надалі можна було покрити її лакофарбовим складом.

Важливим моментом є те, що довговічність фосфатного шару знаходиться на досить низькому рівні. Також він володіє і іншими недоліками — низькою еластичністю і міцністю. До фосфатированию вдаються в цілях забезпечення захисту деталей, експлуатація яких проходить в умовах високих температур чи солоної водного середовища.

Оксидні плівки

Свою сферу застосування і мають захисні оксидні плівки. Вони створюються при дії на метали розчинами лугів допомогою використання струму. Досить часто для оксидування застосовують такий розчин, як їдкий натр. Серед фахівців процес створення оксидного шару часто іменується воронінням. Це обумовлено створенням на поверхні мало і високовуглецевих сталей плівки, що має привабливий чорний колір.

Спосіб оксидування є затребуваним у тих випадках, коли виникає завдання по збереженню початкових геометричних розмірів. Найчастіше захисне покриття такого типу створюється на точних приладах і стрілецьке озброєння. Зазвичай плівка має товщину не більше 1,5 мікрона.

Додаткові способи

Існують і інші способи захисту від корозії, які ґрунтуються на використанні неорганічних покриттів:

  • Пасивування. Суть його зводиться до приміщення оброблюваного вироби з металу в розчини нітратів або хроматів.
  • Анодування. Для цього методу застосовують спеціальні ванни, для приготування яких використовують щавлеву кислоту (5-10%), хромовий ангідрид (3%) і сірчану кислоту (190 грам на літр розчину).
  • Емалювання. В основі цього методу лежить використання поєднання компонентів, представлених сплавлених польовим шпатом, цинком, крейдою, піском, титаном і іншими речовинами.

Висновок

У кожного інструменту і конструкції, яка виконана із сталі, є обмежений термін служби. При цьому не завжди виріб може демонструвати його в тому вигляді, який закладений спочатку виробником. Цьому можуть перешкодити різні негативні фактори, в тому числі і корозія. В цілях захисту від неї доводиться вдаватися до різних методів і засобів.

Враховуючи всю важливість процедури захисту від корозії, необхідно правильно підібрати метод, а для цього важливо враховувати не тільки умови експлуатації виробів, але і їх початкові властивості. Подібний підхід дозволить забезпечити надійний захист від іржі, в результаті виріб зможе набагато довше використовуватися за своїм прямим призначенням.

Ссылка на основную публикацию