Защита деталей приборов от коррозии
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Определение термина «коррозия металлов».
2. Классификация коррозийных процессов.
3. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию металлов.
4. Общие методы защиты от коррозии.
4.1. Покрытия.
4.2. Ингибиторы коррозии.
4.3. Смазка.
4.4. Конструктивная форма.
4.4.1. Удачные и неудачные конструктивные решения.
4.4.2. Влияние конструктивной формы элементов на качество и долгов
долговечность защитных покрытий.
4.5. Герметизация и осушка приборов.
4.6. Продувка.
5. Методы защиты деталей от атмосферной коррозии.
6. Методы защиты металлов от коррозии в морской воде.
7. Методы борьбы с подземной коррозией металлов.
8. Защита металлов от коррозии в расплавленных солях.
Список испльзованной литературы
Введение. Определение термина «коррозия металлов»
Металлы и их сплавы являются наиболее важными современными конструкционными материалами. Всюду, где эксплуатируются металлические конструкции, есть вещества, которые, взаимодействуя с металлами, постепенно их разрушают: ржавление металлических конструкций (железных кровель зданий, стальных мостов, станков и оборудования цехов) в атмосфере; ржавление наружной металлической обшивки судов в речной и морской воде; разрушение металлических баков и аппаратов растворами кислот, солей и щелочей на химических и других заводах; ржавление стальных трубопроводов в земле; окисление металлов при их нагревании и т. п. У большинства металлов в условиях их эксплуатации более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они переходят в результате коррозии. Слово «коррозия» происходит от латинского «corrodere», что означает «разъедать».
Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Под металлами подразумеваются простые металлы и их сплавы, а также металлические изделия и конструкции. Средой, в которой происходит коррозия металлов, обычно бывают различные жидкости и газы.
Коррозия является самопроизвольным процессом разрешения металлов в отличие от не называемого коррозией преднамеренного разрушения металлов при их растворении в кислотах (с целью получения солей), в гальванических элементах (с целью получения постоянного электрического тока), при анодном растворении в электолизерах (с щелью последующего катодного осаждения металла из раствора) и т.п. Причиной коррозии металлов – химическое или электрохимическое взаимодействие с окружающей средой – отграничивает коррозионные процессы от процессов радиоактивного распада металлов и от эрозии – механического разрушения металлов (при шлифовке металлов или износе трущихся деталей машин).
Коррозийный процесс протекает на границе двух фаз металл – окружающая среда, т.е. является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или газообразной среды ( или их окислительных компонентов) с металлом.
Коррозия металлов имеет место в большей или меньшей степени всюду, где обрабатываются металлы или эксплуатируются металлические изделия и конструкции.
1. Классификация коррозийных процессов.
1. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов:
1) химическая коррозия – взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте (например, окисление магния при нагревании на воздухе).
2) Электрохимическая коррозия – взаимодействие металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).
2. По условиям протекания коррозии, которые весьма разнообразны, различают несколько видов коррозии:
1) газовую коррозию – коррозию металлов в газах при высоких температурах (например, окисление и обезуглероживание стали при нагревании);
2) атмосферную коррозию – коррозию металлов в атмосфере воздуха, а также любого влажного газа (например, ржавление стальных конструкций в цехе или на открытом воздухе);
3) жидкостную коррозию - коррозию металлов в жидкой среде: в неэлектролите (бром, расплавленная среда, органический растворитель, жидкое топливо) и в электролите (кислотная, щелочная, солевая, морская, речная коррозия, коррозия в расплавленных солях и щелочах). В зависимости от условий взаимодействия среды с металлом различают жидкостную коррозию металла при полном, неполном и переменном погружении, коррозия по ватерлинии (вблизи границы между погруженной и непогруженной в коррозионную среду частью металла), коррозию в неперемешиваемой (спокойной) и перемешиваемой (движущейся) коррозионной среде;
4) подземную коррозию – коррозию металлов в почвах и грунтах (например, ржавление подземных стальных трубопроводов);
5) биокоррозию – коррозию металлов под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов (например, усиление коррозии стали в грунтах сульфат-редуцирующими бактериями);
6) структурную коррозию – коррозию, связанную со структурной неоднородностью металла (например, ускорение коррозионного процесса в растворах H2SO4 или HC1 катодными включениями: карбидами в стали, графитом в чугуне, интерметаллидом CuAl2 в дюралюминии);
7) коррозию внешним током – электрохимическую коррозию металлов под воздействием тока от внешнего источника (например, растворение стального анодного заземления станции катодной защиты подземного трубопровода);
8) коррозию блуждающим током – электрохимическую коррозию металла (например, подземного трубопровода) под воздействием блуждающего тока;
9) контактную коррозию – электрохимическую коррозию, вызванную контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите (например, коррозия в морской воде деталей из алюминиевых сплавов, находящихся в контакте с медными деталями);
10) щелевую коррозию – усиление коррозии в щелях и зазорах между металлами (например, в резьбовых и фланцевых соединениях стальных конструкций, находящийся в воде), а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионноинертным материалом;
11) коррозию под напряжением – коррозию металлов при одновременном воздействии коррозионной сарды и механических напряжений. В зависимости от характера нагрузок может быть коррозия при постоянной нагрузке (например, коррозия металла паровых котлов) и коррозия при переменной нагрузке (например, коррозия осей и штоков насосов, рессор, стальных канатов); одновременное воздействие коррозионной среды и знакопеременных или циклических растягивающих нагрузок часто вызывает коррозийную усталость – понижение предела усталости металла;
12) коррозионную кавитацию – разрушение металла, вызванное одновременным коррозионным и ударным воздействием внешней среды (например, разрушение лопастей гребных винтов морских судов);
13) коррозию при трении (коррозионная эрозия) – разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения (например, разрушение шейки вала при трении о подшипник омываемый морской водой);
14) фреттинг-коррозию – коррозию металлов при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды (например, разрушение двух поверхностей металлических деталей машины, плотно соединенных болтами, в результате вибрации в окислительной атмосфере, содержащей кислород).
3. По характеру коррозионного разрушения различают следующие виды коррозии:
1) сплошную, или общую коррозию (1а – 1в), охватывающую всю поверхность металла, находящуюся под воздействием данной коррозионной среды. Сплошная коррозия бывает:
а) равномерной (1а), которая протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла (например, коррозия углеродистой стали в растворах H2SO4);
б) неравномерной (рис. 1б), которая протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла (например, коррозия углеродистой стали в морской воде);
в) избирательной (рис. 1в), при которой разрушается одна структурная составляющая сплава (графитизация чугуна) или один компонент сплава (обесцинкование латуней);
2) местную коррозию (2а – 2и) охватывающую отдельные участке поверхности металла. Местная коррозия бывает:
а) пятнами (2а) – в виде отдельных пятен (например, коррозия латуни в морской воде);
б) язвами (2б) - коррозионное разрушение, имеющее вид раковины (например, коррозия стали в грунте);
в) точечной (питтинг) (2в) – в виде отдельных точечных поражений (например, коррозия аустенитной хромоникелевой стали в морской воде);
г) сквозной (2г), которая вызывает разрушение металла насквозь (например, при точечной или язвенной коррозии листового металла);
д) нитевидной (2д), распространяющейся в виде нитей преимущественно под неметаллическими защитными покрытиями (например, на углеродистой стали под пленкой лака);
е) подповерхностной (2е), начинающейся с поверхности, но преимущественно распространяющейся под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла; подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание металла и его расслоение (например, образование пузырей на поверхности недоброкачественного прокатанного листового металла при коррозии или травлении);
ж) межкристаллитной (2ж), распространяющейся по границам кристаллитов (зерен) металла (например, коррозия замедленного охлаждения или нагрева при 5000 С); этот вид коррозии особенно опасен тем, что, не изменяя часто внешнего вида металлической конструкции, ведет к быстрой потере металлом прочности и пластичности;
з) ножевой (2з) – локализованная коррозия металла, имеющая вид надреза ножом в зоне сплавления сварных соединений в сильно агрессивных средах (например, случаи коррозии сварных швов хромоникелевой стали X 18H10 c повышенным содержание углерода в репкой HNO3);
и) коррозионным растрескиванием – коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных (2и) или межкристаллитных трещин (например, коррозия некоторых деформируемых сплавов магния с алюминием в атмосфере или воде при наличии растягивающих напряжений и так называемое сезонное растрескивание холодно деформированных альфа- и бетта-латуней, содержащих более 8-10% Zn, при коррозии в атмосфере, содержащей NH3, SO2 и др;
к) коррозионной хрупкостью, приобретенной металлом в результате коррозии (например, водородное охрупчивание труб из высокопрочных сталей в условиях сероводородных нефтяных скважин); под хрупкостью следует понимать свойство материала разрушаться без заметного поглощения механической энергии в необратимой форме.
2. Влияние внешних факторов на скорость электрохимической коррозии.
Из внешних факторов на скорость, вид и характер развития коррозионного процесса наиболее существенное влияние оказывают pH и температура коррозионной среды, состав и концентрация нейтральных растворов, концентрация растворенного кислорода, скорость относительного движения среды.
Влияние pH коррозионной среды. В каждом конкретном случае за вероятным коррозионным поведение того или иного металла в зависимости от pH среды можно проследить по соответствующей диаграмме, построенной в координатах равновесный потенциал – pH при обычной температуре (диаграммы Пурбэ). Диаграмма Пурбэ позволяет однозначно определить область коррозионной устойчивости (или иммунитета), в которой окисление металла термодинамически невозможно, а также прогнозировать область его пассивного и коррозионно-активного состояния. Диаграмма не всегда может дать однозначный ответ о коррозионном поведении металла, так как она характеризует его равновесное состояние, а коррозионный процесс является всегда неравновесным и подвержен влиянию многих кинетических факторов.
Влияние pH на скорость коррозии значительно зависит от природы металла. В зависимости от этого для обычной температуры металлы можно разделить на пять групп.
Группа I – благородные металлы и в известной степени Ti, на коррозию которых pH не оказывает влияния. В эту группу входят Pt, Au, Ag и др.
Группа II – атмосферные металлы, достаточно устойчивые в нейтральной среде, но неустойчивые в кислых и щелочных средах. К ним относятся Zn, Al, Pb, Sn.
Группа III – металлы, полностью устойчивые в кислых и нейтральных средах, но сильно корродирующие в щелочных средах. Такими металлами являются Mo, W и Та.
Группа IV – металлы, которые слабо корродируют в нейтральной и щелочной средах, но скорость их коррозии повышается в сильнокислых средах. В эту группу входят Ni, Co, Cd.
Группа V – металлы, неустойчивые в кислых средах и умеренно корродирующие в нейтральной области; в щелочной области их устойчивость повышается, достигая максимума при pH 12 – 14. к этой группе относятся Mn, Mg, Cr, Cu и Fe. Коррозия железа при pH выше 14 резка ускоряется вследствие образования растворимого HFeO2- .
Влияние состава и концентрации нейтральных растворов солей. В нейтральных средах коррозия протекает преимущественно с кислородной деполяризацией. Степень влияния нейтральных растворов солей на скорость коррозии зависит от свойств образующихся продуктов коррозии. Труднорастворимые соединения экранируют поверхность металла, в результате чего скорость коррозии уменьшается.
Нитраты, хлориды, а зачастую и сульфаты образуют с металлами растворимые соединения, которые не экранируют поверхность металла, что способствует повышению скорости коррозии. Активизирующее действие растет в ряду: иодиды, бромиды, хлориды, фториды.
Влияние солей, склонных к гидролизу, таких, как хлорид алюминия и ацетат натрия, зависит от того, насколько изменился pH среды после гидролиза.
При повышении концентрации нейтральных солей до определенных значений обычно увеличивается и скорость коррозии вследствие повышения электропроводности раствора, а в случае хлоридов – также из-за активирующего влияния ионов хлора. При дальнейшем увеличении концентрации растворимость кислорода, участвующего в катодной реакции, падает и скорость коррозии уменьшается.
Влияние кислорода. Скорость коррозии металлов в нейтральных растворах существенно зависит от концентрации растворенного в коррозионной среде кислорода, который обеспечивает протекание катодной реакции. В большинстве случаев кислород поступает из атмосферы, и скорость коррозии в соответствии с механизмом диффузионной кинетики электрохимического процесса прямо пропорциональна его концентрации. Линейная зависимость наблюдается до тех пор, пока не будет достигнута достаточно высокая концентрация кислорода, после чего поверхность металла начинает пассивироваться. Содержание кислорода к коррозионной среде зависит как от состава и концентрации солей, так и от температуры, условий перемешивания и других факторов, определяющих его растворимость в данной среде.
Неравномерный перенос кислорода к поверхности металла вызывает местную коррозию, скорость которой зависит от степени неравномерности аэрации.
Влияние температуры. Если коррозионный процесс идет с водородной деполяризацией, то при увеличении температуры одновременно повышается и скорость коррозии. Основной причиной этого является понижение перенапряжения катодного процесса, ускорение диффузии и уменьшение электрического сопротивления среды.
Скорость коррозионных процессов, протекающих с кислородной деполяризацией, при значительном повышении температуры понижается вследствие уменьшения растворимости кислорода. Повышение температуры иногда приводит к пассивированию металла.
Влияние скорости относительного движения коррозионной среды. Скорость коррозии не зависит от того, что находится в движении – металл или коррозионная среда. Скорость относительного движения существенно влияет на коррозионные процессы, идущие с кислородной деполяризацией, так как благодаря движению концентрация кислорода в приэлектродном слое увеличивается. Продукты коррозии, пассивирующие поверхность металла, при движении отслаиваются, что приводит к повышению скорости коррозии. При больших скоростях относительного движения повышение концентрации кислорода может привести к пассивации поверхности металла. При очень высокой скорости наблюдается коррозионная эрозия, т. е. Комбинированное электрохимическое и эрозионное разрушение металла.
3. Влияние внутренних факторов на скорость электрохимической коррозии.
Внутренними факторами, оказывающими существенное влияние на скорость коррозии металла, являются его термодинамическая устойчивость и положение в периодической системе Менделеева, тип и структура сплава и механический фактор.
Термодинамическая устойчивость металла. Термодинамическая устойчивость металлов зависит от их равновесных потенциалов, но эта зависимость не определяет однозначно скорость их коррозии. Это объясняется различиями в протекании реального и идеального процессов коррозии.
Значительно более точную характеристику устойчивости металлов дают диаграммы Пурбэ, которые отражают термодинамическую устойчивость металла при определенных значениях pH и концентрации коррозионной среды.
Влияние кинетических факторов и загрязняющих примесей также препятствует однозначному термодинамическому прогнозированию коррозионного поведения металлов в определенной коррозионной среде.
Положение металла в периодической системе. Положение металла в периодической системе дает возможность сделать лишь общую оценку его коррозионного поведения, но не позволяет точно охарактеризовать коррозионный процесс.
Наиболее устойчивы к коррозии металлы левой подгруппы 1 и 2 групп периодической системы. В правой подгруппе 1 и 2 групп, как и в других группах, коррозионная устойчивость растет с возрастанием порядкового номера. В левых подгруппах 4 и 6 групп и в 8 группе расположены легко пассивирующиеся металлы, причем их склонность к пассивации убывает с увеличением порядкового номера.
Тип сплава. Для многофазных сплавов, представляющих собой механическую смесь, скорость коррозии зависит от массового соотношения фаз, выступающих в роли катода и анода, а также от их взаимного расположения. Если фазы распределены равномерно, а содержание компонента, служащего анодом, незначительно, то в этом случае преобладает общая коррозия, которая с течением времени замедляется. При неравномерном распределении анодной фазы наблюдается местная коррозия, при которой по прошествии длительного периода времени появляются глубокие и опасные каверны. Мелкозернистая структура эвтектической и эвтектоидной смесей более благоприятно для коррозии и приводит к повышению ее скорости.
Для однофазных сплавов типа твердых растворов скорость коррозии изменятся скачкообразно и монотонная зависимость от состава сплава не наблюдается.
Механизм пороговой устойчивости состоит в блокировании атомов корродирующего металла атомами более благородного металла при условии, что атомы защищающего металла не диффундируют, как это бывает при нагревании сплава.
Механический фактор. Под понятием «механический фактор» подразумевается воздействие на металл механических нагрузок – постоянных или периодических внутренних или внешних напряжений. Механический фактор увеличивает термодинамическую нестабильность металла и может привести к разрушению целостности защитных пленок на его поверхности.
Коррозия под напряжением возникает при комбинированном воздействии на металл постоянного растягивающего усилия и коррозионной среды и вызывает коррозионное растрескивание. Этому виду коррозии подвергаются высоколегированные хромистые стали и никель в растворах едкого натра. Растягивающие напряжения могут возникать в результате холодной обработки, например, при глубокой вытяжке металла, или при сворке в зоне термического влияния на расстоянии нескольких миллиметров от сворного шва.
Коррозийная усталость, возникающая при комбинированном воздействии коррозионной среды и периодического или знакопеременного механического воздействия, резко ухудшает механические характеристики металла. устойчивость металлов против коррозии под напряжением и коррозионная усталость зависят от ряда технологических и конструктивных факторов, таких, как температура, перемешивание коррозионной среды, аэрация и конструкционные особенности деталей и узлов.
4. Влияние внешних и внутренних факторов на химическую коррозию.
Скорость и характер процесса химической коррозии металлов зависят от многих факторов. Внешними называют факторы, связанные с составом коррозионной среды и условиями коррозии (температура, давление, скорость движения среды и др.). внутренними называют факторы, связанные с составом и структурой сплава, внутренними напряжениями в металле, характером обработки поверхности и др.
1. Температура. Температура очень сильно влияет на скорость процессов химической коррозии металлов. С повышением температуры процессы окисления металлов протекают значительно быстрее, несмотря на уменьшение их термодинамической возможности. Колебания температуры, особенно попеременные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металлов, например, железа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуются трещины и она может отслаиваться от металла.
2. Состав газовой среды. Влияние состава газовой среды на скорость коррозии металлов велико, специфично для разных металлов и изменяется с температурой. Состав газовой среды оказывает большое влияние на скорость окисления железа и стали. Особенно сильно влияют кислород, соединения серы и водяные пары. Насыщение воздуха парами воды увеличивает скорость коррозии стали в два-три раза. При наличии в газовой среде соединений серы железо и сталь часто подвергаются межкристаллитной коррозии, особенно при температурах выше 10000С. Если газовой средой являются продукты горения топлива, то газовая коррозия углеродистых и низколегированных сталей тем сильнее, чем выше коэффициент расхода воздуха, с которым сжигается топливо. Присутствие в газовой среде SO2 значительно увеличивает коррозию углеродистых сталей. Значительное влияние на коррозию сталей и сплавов оказывают продукты горения топлива, содержащие ванадий.
3. Давление газов. При снижении парциального давления окисляющего компонента ниже давления диссоциации образующегося соединения металл становится термодинамически устойчивым и его окисление прекращается. Если скорость окисления металла определяется скоростью поверхностной реакции, то скорость окисления пропорциональна корню квадратному из величины давления газа. Такая закономерность наблюдается, если газ воздействует обнаженную поверхность металла, т. е. В отсутствии защитной пленки. Если скорость общей реакции взаимодействия металла с газовой фазой определяется скоростью процесса диффузии в слое образующего продукта коррозии, то зависимость скорости окисления от давления окисляющего газа может быть совершенно иной и разной для разных поверхностных соединений. Скорость диффузии реагентов в защитных пленках зависит от концентрации в них дефектов. Влияние давления окислительного газа на концентрацию дефектов также сказывается на скорости диффузии реагентов.
4. Высокотемпературная пассивация. По Вагнеру, металл или сплав можно назвать пассивным, когда количество, по крайней мере, одного компонента, расходуемое в химической или электрохимической реакции за одно и то же время, значительно меньше при его более сильном сродстве к кислороду, чем при более слабом.
5. Скорость движения газовой среды. Опытные данные а влиянии скорость движения газовой среды на скорость окисления металлов, согласно которым уже при небольших скоростях газового потока достигаются предельные значения скорости окисления металлов при данной температуре , указывают на то, что окисление металлов, дающих при окислении полупроводниковые окислы р-типа, контролируется не только диффузией реагентов через окалину, но и переносом окислителя к поверхности раздела окалина – газ, т. е. Внешней массопередачей. Таким образом, увеличение скорости движения газовой среды в какой-то степени эквивалентно повышению парциального давления окислителя.
6. Режим нагрева. Колебания температуры при нагреве или эксплуатации металлов при высоких температурах, особенно переменные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металлов, например, железа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуются трещины и она может отслаиваться от металла, т. е. Нарушается сохранность защитной пленки в связи с низкой ее термостойкостью. В ряде случаев термостойкость может быть повышена за счет внутреннего окисления сплава, способствующего врастанию образующейся окалины в металл.
7. Состав сплава. Защитные свойства образующейся пленки продуктов коррозии и, следовательно, коррозионная стойкость сплава находятся в зависимости о его состава. Применительно к наиболее важному и распространенному материалу – сплавам на железной основе и наиболее распространенному процессу химической коррозии металлов – газовой коррозии – можно отметить следующее. При высоких температурах (8000С и выше) с увеличением содержания углерода, а также видимое и истинное обезуглероживание уменьшаются вследствие более интенсивного образования окиси углерода, что приводит к торможению окисления железа, самоторможению окисления углерода и усилению образования в окалине газовых пузырей.
8. Структура металла. Характер изменения структурной зависимости скорости окисления железа в области аллотропического превращения указывает на то, что при высоких температурах более жаростойкой является аустенитная структура, при которой наблюдается более медленный рост скорости окисления с увеличением температуры. Меньшая жаростойкость двухфазных сталей связана с большей неоднородностью образующейся защитной окисной пленки по составу и распределению в ней внутренних напряжений, возникающих в процессе ее роста, что приводит большой неоднородности защитных свойств и частичному саморазрушению этой пленки.
9. Деформация металла. Предварительная деформация может влиять на окисление стали при температурах, не превосходящих температуру возврата или рекристаллизации. Установлено, что предварительная деформация металла несколько ускоряет окисление в его начальной стадии вследствие повышенной энергии металла и влияния на структуру образующейся первичной окисной пленки, а растягивающие напряжения увеличивают возможность протекания местной, в частности межкристаллитной, коррозии.
10. Характер обработки поверхности металла. чем тщательнее обработана поверхность стали, тем меньше скорость ее окисления. Это обусловлено не только различием истинных начальных поверхностей окисляющегося металла, но и худшей сохранностью защитных пленок на неровных поверхностях, а также увеличением микрогетерогенности окисной плени на этих поверхностях, что ухудшает ее защитные свойства.
5. Общие методы защиты от коррозии.
5.1. Покрытия.
Виды покрытий оптических деталей: покрытия могут быть однослойными и многослойными. Отражающие непрозрачные покрытия: внешние, задние; светоделительные покрытия, просветляющие покрытия, покрытия-фильтры, защитные прозрачные покрытия, токопроводящие покрытия (обогревающие и др.).
Покрытия деталей оптико-механических приборов. Назначение покрытий. В зависимости от назначения применяются следующие виды покрытий: защитные для защиты изделий от коррозии; защитно-декоративные; специальные для повышения электропроводности, износостойкости, снижения коэффициента трения и др.
При выборе покрытий необходимо учитывать условия эксплуатации изделий, материал детали и защитные свойства покрытий.
Гальванические и химические покрытия. Гальванические покрытия характеризуются: хорошим сцеплением с основным металлом; сравнительно высокими защитными свойствами; высокими механическими свойствами; стойкостью по отношению к органическим растворителям.
К недостаткам следует отнести появление хрупкости в основном металле за счет наводораживания его в процессе осаждения покрытий и неравномерность толщины покрытия на различных участках деталей.
По роду защитного действия гальванические покрытия делятся на анодные и катодные. Анодные покрытия защищают металл электрохимически, и при наличии в них пор или оголенных участков происходит разрушение только самого покрытия; металл детали не разрушается.
Химические (оксидные и фосфатные) покрытия характеризуются малой толщиной покрытия, равномерностью толщины покрытия и хорошим сцеплением с лакокрасочными покрытиями. Защитные и механические свойства этих покрытий невысокие.
Обозначение покрытий. Группы букв и цифр, характеризующих свойства покрытий, разделяются точками и располагаются в следующей последовательности: способ нанесения, материал покрытия, толщина покрытий, степень блеска, вид дополнительной обработки.
Способ нанесения покрытий обозначается: химический – Хим, анодизационный – Ан. Гальванический способ как наиболее распространенный в обозначении покрытия не указывается.
В обозначениях многослойных покрытий указываются все металлы, образующие покрытие в порядке нанесения слоев.
Обозначение материалов покрытий.
Материал Обозначение
Покрытия
Медь М
Кадмий Кд
Латунь Л
Золото Зл
Олово О
Никель Н
Никель черный Нч
Цинк Ц
Палладий Пд
Родий Рд
Серебро Ср
Хром Х
Хром черный Хч
Фосфат Фос
Степень блеска покрытий обозначается следующим образом: зеркальный блеск – зк, блестящий – б, матовый – м, полуматовый – пм. Толщина гальванических покрытий (минимальная) в обозначении указывается цифрами в микронах. Толщина химических покрытий не указывается.
Покрытия, подвергающиеся дополнительной обработке: кадмиевые, цинковые – хроматирование, фосфатирование; серебряные – оксидирование, покрытие гидроокисью бериллия; оксидные, фосфатные, оксидо-фосфатные – наполнение раствором хромпика, наполнение маслом.
Толщина и равномерность толщины гальванического покрытия. Основное значение для защитных свойств гальванических покрытий имеет толщина осажденного слоя металла. повышение толщины покрытия соответственно увеличивает его коррозионную стойкость.
После нанесения гальванических покрытий размеры деталей изменяются. Осаждение гальванических покрытий происходит с неизбежной неравномерностью слоя по толщине. Для простейших деталей типа «вал» неравномерность толщины слоя покрытия можно считать равной минимальной толщине. Для улучшения равномерности толщины покрытия необходимо притуплять острые кромки деталей фасками или закруглять их.
Нанесение покрытий на собранные узлы, литейные детали и детали сложной конфигурации. При нанесении гальванических и химических покрытий на узлы, имеющие клепаные, развальцованные, штифтовые и резьбовые соединения, а также на детали с точечной сваркой или со сложной конфигурацией трудно, а иногда практически невозможно произвести полную отмывку электролита. Аналогично, трудно отмыть электролит из пор литейных деталей и деталей, имеющих глухие отверстия и щели или глубокие отверстия малых диаметров. Наличие остатков электролита часто является причиной возникновения коррозии деталей и снижения качества покрытия. В связи с этим не следует производить отделку нескольких деталей в сборке, а в деталях, требующих нанесения гальванических или химических покрытий, нужно избегать глухих отверстий щелей, полостей.
Не допускается также оксидирование узлов, изготовленных сваркой, деталей из точного стального литья и изготовленных из железного порошка.
Хорошими покрытиями для отделки подобных деталей являются фосфатные, оксидо-фосфатные и никелевые однослойные покрытия.
Нанесение покрытий нескольких видов на одну и ту же деталь в массовом и серийном производстве представляет значительные трудности и в ряде случаев невыполнимо.
Лакокрасочные покрытия. Лакокрасочные покрытия характеризуются высокими защитными и декоративными свойствами, а также возможностью реставрации. Для покрытий применяются эмали и лаки на основе мочевиноформальдегидных, меламиноалкидных, пентафталевых, глифталевых, нитроцеллюлозных, бутилметакрилатных, хлорвиниловых, эпоксидных и кремнеорганических смол.
К специфическим материалам, используемым в оптико-механическом приборостроении, относятся черные матовые и глубокоматовые эмали, предназначенные для окраски внутренних поверхностей оптических приборов. Их назначение – уменьшать светорассеяние и блики в приборах
5.2. Ингибиторы коррозии.
Ингибитор – это химическое вещество, при добавлении которого в небольших количествах в данную коррозионную среду значительно уменьшается скорость коррозии металлов, находящихся в контакте с этой средой. Как эффективное средство защиты металлов от коррозии применение ингибиторов приобрело особое значение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Ингибиторы широко используются для защиты от разрушений внешних и внутренних поверхностей труб и аппаратов в циркуляционных охладительных системах, реакторах для переработки и емкостях для хранения химических продуктов, коммуникационных системах и др. Их большое преимущество состоит в том, что они пригодны при защите пораженных коррозией систем без замены материала или конструкции. Число неорганических и органических веществ, применяемых в качестве ингибиторов, непрерывно увеличивается.
В зависимости от способа действия ингибиторы бывают пленкообразующие (пассиваторы) и адсорбирующиеся (включая летучие ингибиторы).
Пленкообразующие ингибиторы (пассиваторы). В качестве пассиваторов могут быть использованы все те вещества, которые образуют с ионами металлов нерастворимые продукты и формируют пленку. В самом общем случае – это пассиваторы металла. определяющую роль в их ингибирующей способности играет величина pH раствора.
Некоторые пассиваторы образуют окисную пленку на металле. Эта пленка имеет толщину до 0.01 мкм и может быть в 30-100 раз толще пленки, образованной на поверхности металла под действием воздуха. Однако при неподходящих условиях или концентрациях пассиваторы способны ускорять коррозионные процессы. К пассиваторам относятся кислород, гидроксильные ионы, нитрат-, нитрит-, фосфат-, молибдат-, бензоат-ионы и др. Они непосредственно или в виде продуктов реакции блокируют анодные и
катодные участки поверхности металла, повышая ее потенциал. Их большое сродство к металлу сочетается с высокой энергией активации образования веществ с новой решеткой (хемосорбция).
Фосфаты, селикаты и бензоаты щелочных металлов являются анодными пассиваторами. Катионы пассиватора могут образовывать нерастворимую гидроокись на катодных участках корродирующего металла.
Некоторые вещества обладают одновременно анодным и катодным действием. К ним относятся атмосферные пассиваторы.
При высокой концентрации кислород тоже действует как пассиватор. Для повышения эффективности окислительных пассиваторов необходим кислород.
Бензоаты, вольфраматы, молибдаты, силикаты и фосфаты не обладают окислительными свойствами и пассивируют металлическую поверхность только в присутствии кислорода; при этом образуются окисные плекни и катод деполяризуется.
Нитриты, хроматы, пертехнаты, перренаты, железосодержащие и технециевые соединения образуют на сталях защитные пленки преимущественно из Fe2O3. Соединения которые образуют железо в присутствии нитритов, состоят из FeO OH (лепидокрокит).
Эффективное действие гексаметафосфата, ортофосфата, пирофосфата и триполифосфата натрия и других полифосфатов, особенно кальция и магния, делает их ценными добавками к воде в водных циркуляционных системах. На поверхности стали они образуют тонкий защитный слой фосфата, на который не влияют изменения температуры при pH выше 5. полифосфаты в отличие от хроматов не опасны для здоровья при низких концентрациях, но менее эффективны при одних и тех же концентрациях.
Адсорбирующиеся ингибиторы. Действие органических ингибиторов характеризуется главным образом их адсорбцией. Известны два типа адсорбции – физическая и химическая.
Физическая адсорбция обусловлена существованием вандерваальсовых сил между ингибиторами и металлом, причем десорбцию легко осуществить промывкой или протиркой.
Среди ингибиторов этого типа встречаются и неорганические ингибиторы, но основные их представители – это органические функциональные группы: амины и их производные, этаноламины, альдегиды, спирты, карбамиды, меркаптаны и др.
К адсорбирующимся относятся и летучие ингибиторы, это органические или неорганические, жидкие или твердые вещества с малым, но достаточным для обеспечения адсорбции давлением паров, которые обладают ингибирующей способностью. Находясь в эксплуатационной среде, они выделяют пары, которые контактируют с защищаемым металлом. Большая часть из этих веществ представляет собой амины или соли аммония (нитриты, карбонаты). Их действие начинается сразу после испарения. Пары ингибитора растворяются и тонком водном слое, которых образуется на поверхности металла даже в относительно сухой атмосфере. Насыщенная ингибитором пленка адсорбируется на поверхности металла и создает барьер между металлом и коррозионной среде, т. е. механизм действия этих ингибиторов является тоже адсорбционным.
Ингибиторы травления. Для растворения образующихся на металлах окислов используют кислоты, действие которых может распространиться и на металл. Ингибиторы травления – это вещества, которые, будучи добавлены в небольшом количестве в травильные ванны, ограничивают агрессивное действие кислоты на металл.
Эффективный ингибитор позволяет поддерживать необходимую активность травильного раствора более длительное время, способствует сокращению расхода кислоты, уменьшает степень ее воздействия на основной металл, понижает паровыделение из раствора, а также уменьшает так называемую «водородную хрупкость», возникающую в результате непосредственного действия кислоты на металл. Водородная хрупкость, наблюдаемая при травлении, свидетельствует о том, что не весь водород удаляется с металла; какая-то его часть диффундирует в металл. Водород может образовывать с металлами гидриды, причем гидриды образуются как с основным металлом, так и с его легирующими компонентами.
Введение ингибитора в травильные ванны приводит одновременно к экономии кислоты и металла. кроме того, он уменьшает адсорбцию и диффузию водорода в металл, а следовательно, и водородную хрупкость.
Ингибитор травления должен обладать следующими свойствами:
- растворяться или эмульгироваться в травильных ваннах, не разлагаться в кислотах;
- не адсорбироваться избирательно на поверхность металла;
- не вызывать образования вредных газов или неприятных запахов;
- не снижать скорость травления;
- не зависеть от влияния других добавок.
Ингибиторы травления – это обычно органические вещества, они образуют на поверхности металла адсорбционную пленку толщиной порядка мономолекулярного слоя. Эта пленка препятствует разряду водородных ионов и, следовательно, уменьшает растворение металла.
Эффективность ингибитора уменьшается при повешении температуры травления, хотя некоторые вещества являются хорошими ингибиторами при высокой температуре.
Применяемые на практике ингибиторы травления редко бывают чистыми веществами. Это преимущественно смеси, активная составляющая которых не всегда известна.
В качестве ингибиторов травления можно использовать тысячи веществ, но только немногие из них представляют интерес по своей стабильности и эффективности.
Ингибиторы травления классифицируют в зависимости от защищаемого металла, состава травильного раствора, химической структуры ингибирующих веществ.
При классификации по первым двум признакам один и тот же ингибитор можно отнести к различным группам, поэтому наиболее приемлемо их деление по химическому принципу.
Ингибиторами травления чаще всего служат органические вещество. Широкое применение получили отходы сахарного и пивоваренного производств, промежуточные продукты переработки гудронов или рафинирования нефти, крахмала и др.
5.3. Конструктивная форма.
Влияние конструктивной формы элементов на коррозию. Ввиду сильной агрессивности коррозионных сред при неудачном конструктивном решении аппарат довольно быстро выходит из строя. Из за неучета элементарных требований противокоррозионной защиты ценнейшие химические аппараты растрескивались или подвергались усиленной коррозии; в одном случае это было связано с неудачной формой перехода от широких частей штампованной конструкции к узким, что приводило к чрезмерной концентрации напряжений, в другом случае – с неудачной конструкцией ввариваемого патрубка, способствовавшего развитию щелевой коррозии, в третьем случае – с неправильным методом соединения элементов, неучетом условий эксплуатации аппарата, неудачными методами сворки, изгиба труб и т.п.
Одним из важных условий успешной эксплуатации химической аппаратуры является хорошее обтекание отдельных элементов. При ламинарном потоке электролит не вызывает разрушения защитных пленок на металлах, как это наблюдается при механическом воздействии турбулентного потока. При этом исключаются также кавитационные явления, коррозия в углах, застойных местах и облегчается чистка аппарата от отложений, способствующих развитию щелевой и питтинговой коррозии. В связи с этим при штамповке сложных аппаратов следует избегать резких переходов, трубопроводы не должны иметь резких изгибов и сужений, узких клапанов, стыковых соединениях. Недопустимы полости, в которых могут скопляться продукты коррозии, твердые осадки и грязь. Днища и сливные отверстия должны исключать возможность скопления осадков на поверхности металла. для этого необходимо предусмотреть хорошую завальцовку труб, не допускать выступающих частей внутри аппарата, вывод жидкостей предусмотреть в самых низких точках рабочих зон аппарата.
Чаще неполадки, обусловленные коррозией, возникают в сварной аппаратуре, причем происходит это не потому, что невозможно получить материал, а в связи с неудачными конструктивными решениями, неучетом структурных изменений, произошедших в материале при сварке, возникновением горячих трещин и т.д. Неплотный шов, наличие трещин, узкие зазоры и щели приводят в агрессивных средах к возникновению щелевой коррозии, разрушающей рано или поздно соединения. В связи с этим недопустимо в свариваемых трубопроводах оставлять подкладные шайбы., создающие узкие зазоры у сварного шва. Не рекомендуется также без особых мер защиты применять точечную сварку, поскольку она не исключает попадания электролита между листами. При сварке листов внахлестку необходимо сварку производить с обеих сторон, а при односторонней сварке листов встык обращать внимание на плотность шва со стороны, противоположной наплавленному валику. Там, где это возможно, производить сварку с двух сторон.
Особую осторожность следует проявлять при сварке тонких оболочек с толстыми трубными досками или шпангоутами в связи с возможностью перегрева тонкого листового материала.
Учет структурных изменений, возникающих в металле при сварке, имеет большое значение для получения химически стойкой аппаратуры. В некоторых высокопрочных и нержавеющих сталях наблюдается часто сильное изменение структуры металла в зоне термического влияния на расстоянии 10-15мм от сварного шва. Эта зона имеет, как правило, пониженную коррозионную стойкость и подвергается более сильной общей коррозии. В этих местах часто наблюдается и коррозионное растрескивание. Кроме структурных изменений, в этом явлении играют определенную роль и остаточные напряжения в металле. Даже в отсутствии структурных изменений наибольшая коррозия при сварке листов внахлестку наблюдается в зоне, лежащей между швами; это объясняется концентрацией напряжений в этом месте. Поэтому рекомендуется там, где габариты аппарата позволяют, снимать внутренние напряжения посредством последующей термической обработки готового аппарата. При больших габаритах изделий следует проводить местную термическую обработку зоны сварного соединения с целью восстановления исходной структуры и снятия внутренних напряжений.
По возможности должны быть приняты меры к тому, чтобы получить гомогенную структуру, являющуюся более устойчивой, исключить внутренние напряжения, способствующие разблагораживанию потенциала и коррозионному растрескиванию, не допустить наличия макроскопических трещин, в которых начинается щелевая коррозия, и микротрещин, которые становятся концентраторами напряжений, способствующими коррозионному растрескиванию. Коррозионное растрескивание химической аппаратуры возникает часто и по причине неправильной сборки отдельных элементов.
Весьма важно при конструировании химически стойкой аппаратуры не допускать возникновения в самом аппарате в процессе его эксплуатации макроэлементов.
Существует много причин, способствующих при неправильных методах конструирования возникновению значительных разностей потенциалов в аппаратуре и функционированию коррозионных элементов:
1) структурные изменения металла вблизи шва;
2) зазоры и щели в аппарате, неплотности и трещины в шве;
3) внутренние напряжения, остаточная деформация;
4) частичная изоляция аппарата покрытиями или солевыми отложениями;
5) неравномерное обтекание аппаратуры;
6) застойные зоны;
7) резкое изменение скорости движения электролита в трубопроводе;
8) изменение концентрации электролита в различных зонах аппарата;
9) наличие ватерлинии, периодическое смачивание стенок аппарата агрессивными средами, конденсация паров кислот;
10) перегрев и неравномерный нагрев, приводящий к большим температурным перепадам.
Влияние конструктивной формы элементов на качество и долговечность защитных покрытий. Нахождение оптимальной конструктивной формы изделия или отдельного его элемента имеет также большое значение для обеспечения качества и долговечности средств противокоррозионной защиты. Большинство изделий подвергается окончательной отделке с целью защиты от коррозии или придания декоративного вида. При этом чаще всего используют гальванические или лакокрасочные покрытия. Конструктор и в этом направлении мажет сделать многое для того, чтобы повысить эффективность защитных средств. Неразумное же конструирование может, наоборот, сильно снизить возможности защиты, а иногда свести ее на нет.
Для изделий, подлежащих окраске, следует всячески избегать острых углов. Поскольку лакокрасочные покрытия наносятся в жидком виде, в процессе формирования пленок при сушке возникают внутренние напряжения. На острых углах пленки претерпевают сжимающие усилия и они, как правило, в этих местах получаются тоньше. Поэтому углы по возможности следует закруглять, пластины закатать или делать плавные изгибы.
Ошибочно думать, что в процессе окраски глубокие впадины могут быть надежно защищены лакокрасочным материалом. Поэтому рекомендуется в таких случаях листы или узлы загрунтовать перед окраской, впадины заполнить полихлорвиниловой пастой и лишь после этого окончательно окрасить изделие.
Если изделие содержит много карманов и углублений, то в них в процессе подготовки поверхностей накапливается пыль и другие загрязнения. Впоследствии, при окраске методом пульверизации, эти загрязнения переносятся на значительную часть окрашиваемой поверхности, ухудшая покрытие. Поэтому конструкция и с этой точки зрения не должна содержать щелей, зазоров, глухих отверстий и быть доступной для очистки от производственных загрязнений и пыли.
Аналогичные проблемы возникают и при конструировании изделий, подлежащих защите с помощью гальванических покрытий. Чем сложнее конструкция, тем дороже стоимость ее защиты, и поэтому конструктор должен по возможности добиваться получения простых форм без резких переходов, острых углов и граней. Необходимо исключить глубокие и узкие углубления, сложные конфигурации. Чем хуже рассеивающая способность электролита, применяющегося для нанесения гальванических покрытий, тем более простые формы должна иметь конструкция.
При конструировании изделий следует учитывать не только необходимость получения равномерной толщины покрытия, но и возможность скопления электролитов в недоступных для осушки местах. В этом отношении особая осторожность должна быть проявлена при применении точечной сварки. Этот вид сочленения узлов часто при меняется с успехом, на в ряде случаев он способствует коррозии. Там, где это возможно, лучше его избегать, поскольку в процессе нанесения гальванических покрытий агрессивных электролит остается в зазорах и при эксплуатации изделия способствует развитию коррозии. Если же для листов или полос, свариваемых внахлестку, предусмотреть сплошной шов с обеих сторон, то это исключит попадание в щель электролитов как в процессе нанесения гальванических покрытий, так и при эксплуатации. В тех случаях, когда без точечной сварки обойтись нельзя, необходимо сочленяемые поверхности предварительно загрунтовать цинкохроматным или свинцовосуриковым грунтом.
5.4. Герметизация и осушка приборов.
С целью защиты оптических деталей и механизмов, находящихся внутри закрытых полостей приборов, от попадания пыли и влаги все оптические приборы должны быть в той или иной степени герметизированы. По степени требуемой защиты можно различать следующие группы приборов:
а) приборы, работающие в закрытых отапливаемых помещениях в условиях умеренного климата, требующие только защиты от попадания рыли и механических повреждений;
б) приборы, работающие вне помещений в условиях умеренного климата;
в) приборы, работающие вне помещений в условиях тропического климата;
г) приборы, работающие в закрытых помещениях в условиях тропического климата;
д) приборы, работающие в речной или морской воде при малых давлениях;
е) приборы, работающие в воде при больших давлениях;
ж) приборы, работающие в разряженном воздухе.
Процесс запотевания оптических деталей происходит следующих образом. При охлаждении прибора влага из воздуха, находящегося внутри прибора, в первую очередь конденсируется на металлических деталях вследствие их большей теплопроводности, особенно на внутренних стенках корпусов, крышек и т. п. При нагреве охлажденного прибора начнут нагреваться те же механические детали, и осевшая на них влага будет испаряться и оседать на оптических деталях, которые вследствие меньшей теплопроводности будут нагреваться медленнее. Поэтому в этот период наблюдается особенно интенсивное запотевание оптики, которое позднее обычно исчезает.
Такое явление иногда наблюдается при испытании приборов на охлаждение, когда только что вынутых из камеры охлажденный прибор вносят в помещение с нормальной температурой.
Приборы, работающие на отрытом воздухе в различных атмосферных условиях, должны быть защищены от попадания пыли и влаги во внутренние полости, а также от запотевания на морозе и при резких изменениях температуры окружающего воздуха.
Важно, чтобы обмен находящегося во внутренних полостях воздуха с наружным воздухам был значительно затруднен. Этот обмен, помимо естественной диффузии, происходит ввиду того, что при колебаниях температуры окружающей среды, а следовательно, и температуры прибора меняется давление воздуха внутри прибора и обмен воздуха усиливается. Скорость обмена воздуха зависит от степени герметичности, которая должна замедлить этот обмен настолько, чтобы установленные в приборах осушительные патроны успевали поглощать влагу из воздуха, проникающего в прибор.
Следует стремиться к тому, чтобы воздушные полости внутри прибора были как можно меньшими.
Герметичность обеспечивается следующими мероприятиями:
1. места соединений наружных деталей как механических, так и оптических с механическими должны быть уплотнены эластичными непересыхающими прокладками или уплотненными замазками. Уплотнительные замазки должны быть пластичными, обладать хорошей прилипаемостью к стеклу, металла, в том числе к окрашенному металлу; они должны быть нейтральными и химически устойчивыми, не размягчаться сильно и не вытекать из соединений при температурах до +40 – 600С; кроме того, они должны не высыхать и сохранять эти свойство в течение достаточно долгого времени, легко смываться растворителями или сниматься механическим путем. В качестве уплотнительных прокладок применяются вакуумная или мягкая резина, фторопласт, паранит, полихлорвинил.
2. корпуса и другие наружные детали не должны иметь сквозных раковин и пор и должны быть проверены на герметичность.
3. в корпусах и других наружных деталях не рекомендуется делать сквозные крепежные отверстия.
4. для всех выходящих наружу подвижных деталей должны иметься сальниковые уплотнения. Полезно также применять посадки с малыми зазорами при достаточно длинных сопряжениях валика и втулки.
Основными деталями, определяющими герметичность, являются корпуса и крышки. Поэтому особенно важно тщательно уплотнять места разъемов и соединения наружных деталей с корпусом. Число разъемов должно быть минимальным.
Методы защиты металлов от атмосферной коррозии.
Для защиты металлов от атмосферной коррозии широко применяют нанесение различных защитных неметаллический (смазки, лакокрасочные покрытия) и металлических (цинковых, никелевых, многослойных) покрытий или превращение поверхностного слоя металла в химическое соединение (окисел, фосфат), обладающее защитными свойствами.
Рациональными являются методы, воздействующие на контролирующие процессы влажной атмосферной коррозии:
а) торможение анодного электродного процесса коррозии путем легирования стали легко пассивирующимися металлами (Cr, Al, Ti, Ni) или катодными добавками (Cu), облегчающими пассивирование стали в условиях атмосферной коррозии, или введением пассивирующих (окислительных) пигментов в лакокрасочные материалы и смазки (например, цинк-хроматного пигмента);
б) уменьшение слоя электролита на поверхности корродирующего металла путем уменьшения влажности (осушки) воздуха, затруднения конденсации влаги (например, отапливанием помещений) и уменьшения загрязненности воздуха.
Для борьбы с атмосферной коррозией металлов используют замедлители коррозии: контактные, наносимые на стальные изделия (обработкой их в водных растворах замедлителей), и летучие (например, нитриты, карбонаты и бензоаты дициклогексиламина и моноэтаноламина), обладающие высокой упругостью пара, которые применяются для защиты металлических изделий при их хранении и транспортировке в контейнерах или при упаковке в оберточные материалы.
6. Методы борьбы с подземной коррозией металлов.
Борьба с грунтовой коррозией подземных металлических сооружений осуществляется с помощью следующих методов:
1) нанесением защитных изолирующих покрытий;
2) электрохимической катодной защитой от внешнего источника постоянного тока или при помощи протекторов;
3) созданием искусственной среды, замедляющей развитие коррозии;
4) специальными методами укладки.
Противокоррозионные изолирующие покрытия являются основным, наиболее широко применяемым способом защиты подземный металлических сооружений от коррозии.
На трубопроводы, как правила, наносят битумные покрытия. Применяются также покрытия на основе липких поливинилхлоридных и полиэтиленовых лент общей толщиной 0.3 – 0.6 мм, петролатумные, цементные и каменноугольно-пековые покрытия.
Весьма существенно стоимость защитных покрытий. Помимо стоимости, сдует также учитывать экономию, достигаемую при применении защитного покрытия. Для защиты подземных сооружений применение покрытий часто оказывается недостаточным. Тогда этот метод используется в сочетании с электрохимической катодной защитой, которая весьма экономична в комбинации с высококачественным защитным покрытием. Электрохимическая катодная защита осуществляется в двух вариантах: а) с использованием внешних источников тока; б) с применением протекторов из металлов с электродным потенциалом более отрицательным, чем у стали.
Создание искусственной среды вокруг протяженных подземных металлический сооружений затруднено большим объемом работ и высокими транспортными расходами. Для засыпки трубопроводов нашел применение отход нефтемаслоочистительных заводов – отработанный гумбрин (специальная измельченная глина). Наличие в гумбрине смол и масел обеспечивает при засыпке им трубопровода существенной повышение переходного сопротивления между трубопроводом и окружающим его агрессивным грунтом, что снижает в два-три раза работу коррозионных микропар и значительно действие коррозионных макропар.
Специальные методы укладки используются для защиты подземным сооружений от воздействия грунта и грунтовых вод: трубопроводы и кабели размещают на неметаллических подкладках в специальном коллекторе или защитном кожухе из металла или железобетона.
7. Способы защиты металлов от коррозии в морской воде.
Удаление прокатной окалины со стального листа химическим травлением, пескоструйной очисткой или пламенем устраняет причины усиленной коррозии или уменьшает их действие.
Наиболее распространенным методом защиты металлов от коррозии в морской воде являются лакокрасочные покрытия: на виниловой (этинолевые краски), фенолформальдегидной (краски АИШ), каменноугольной, битумной основе. Для подготовки металлической поверхности под покрытия применяют холодное фосфатирование. Подводную часть морских судов покрывают дополнительно необрастающими красками, в состав которых входят вещества, токсичные для морских организмов – окись меди, окись ртути и др. Виниловые краски сами препятствуют обрастанию корпуса судна.
Используют также металлические покрытия, в первую очередь цинковые, толщина которых должна быть порядка 150 – 200 мкм. Иногда металлизация цинком служит подготовкой стали к окраске.
Алюминиевые сплавы предохраняют от коррозии в морской воде оксидированием.
Низкое легирование незначительно изменяем коррозионную стойкость стали в морских условиях. Высоколегированные хромистые и хромоникелевые стали подвержены в морской воде местной щелевой и язвенной коррозии. Высокой коррозионной устойчивостью в морской воде обладает монель-металл, медь и ее сплавы.
Все боле широкое применение находит электрохимическая защита морских судов и сооружений в комбинации с защитными покрытиями или как самостоятельное средство защиты металлов от морской коррозии.
Значительно продлить срок службы морских судов и соображений можно рациональным конструированием например, равномерным распределением в конструкции напряжений, применением средств защиты, удалением ответственных элементов из зоны периодического смачивания, устранением контактной коррозии и т.д.
Электрокоррозию морских судов и сооружений можно предупредить применением схем питания током, исключающих возможность электрокоррозии и дренированием.
8. Защита металлов от коррозии в расплавленных солях.
Для защиты металлов от коррозии в расплавленных солях могут быть использованы следующие методы:
1) применение наименее агрессивных расплавов;
2) снижение содержания в применяемых солях вредных примесей;
3) применение замедляющих коррозию добавок (например, различных восстановителей, соды при достаточной раскисленности ванны);
4) максимальное снижение конвекционных потоков, облегчающих диффузию деполяризатора к поверхности корродирующего металла (например путем изоляции поверхности соляной ванны, тепловые потери открытой поверхности которой достигают 30 – 35%);
5) применение электрохимической катодной защиты сталей от коррозии и обезуглероживания.