Защита от коррозии металлов — методы и современные технологии

Ленинский проспект
д.53, стр.11

+7(499)135-73-44 (доб.405)
tkv@priborservice.ru

Любой предмет, изготовленный из металла, нуждается в защите от коррозии — будь то инструмент, трубопровод, деталь автомобиля, инженерное сооружение или что-то другое. В зависимости от сферы использования и условий эксплуатации применяют разные способы продлить жизнь таким предметам. Ниже рассмотрим основные из них.

Для чего нужна антикоррозийная защита

Ржавление — процесс, при котором металлические детали разрушаются из-за химического и электрохимического воздействия. Это постепенный процесс и зависит во многом от того, где и как именно используется оборудование, однако со временем оно в любом случае придётся в негодность. Согласно статистике, каждый год 10% объёма добытого металла идёт на устранение дефектов, которые были вызваны коррозией.

Из-за воздействия этого негативного процесса предметы из стали теряют свою герметичность, становятся менее прочными и надёжными. Снижаются показатели элекро- и теплопроводности, пластичности. Если не позаботиться о своевременной диагностике изделий и выявлению дефектных зон, в конце концов они полностью потеряют эксплуатационные характеристики.

Отдельно стоит упомянуть, что если вовремя не обнаружить воздействие коррозии, это может привести к бытовым и производственным травмам, а также к техногенным катастрофам. Например, протечка нефтепровода приведёт к необратимому загрязнению окружающей среды, а из газопровода — ко взрыву жилого дома. Беря во внимание вышесказанное, можно уверено констатировать, что защита от ржавления жизненно необходима.

Виды коррозии и методы защиты

Три основных типа коррозии:

  1. Атмосферная — окисление возникает из-за контакта поверхности с воздухом, в котором может содержаться большое количество химически активных соединений, ускоряющих деструкцию стали.
  2. Жидкостная — происходит при контакте с водой. Особую опасность (из-за большого содержания солей) представляет морская вода.
  3. Почвенная — химический состав почвы и грунтовые воды способствуют протеканию химических процессов, которые оказывают разрушительное воздействие на стальные изделия.

Также процесс разделяют на две группы по причине появления, он может быть электрохимическим или химическим. Стоит выделить основные симптомы, по которым можно определить, что деталь в скором времени придётся реставрировать или заменить:

  • появление ровного слоя ржавчины (либо локально);
  • глубинное проникновение по всей площади;
  • образование трещин;
  • окисление одного из компонентов сплава;
  • комбинированные типы поражений.

В первую очередь определяют, какому именно виду коррозии будет подвергаться конструкция, после чего переходят к выбору защиты. Для этого используют:

  • защитные покрытия;
  • электрохимический метод;
  • введению в среду составов, которые снизят коррозийную активность;
  • рациональное использование конструкций (под каждые условия эксплуатации — свои материалы).

Специальные покрытия

Достаточно обширное понятие, которое включает в себя несколько способов защитить поверхность от воздействия коррозии, о них подробнее будет рассказано ниже. Стоит выделить качества, которыми должны обладать такие покрытия:

  • максимальная износостойкость и твёрдость;
  • герметичность, чтобы не дать внешним факторам влиять на материал;
  • тепловое расширение должно отличаться от такого же показателя у изделия-основы;
  • высокий показатель адгезии (сцепление с обрабатываемой поверхностью).

Покрытия делят на следующие группы:

  • металлические\неметаллические;
  • органические\неорганические.

Органические неметаллические

Один из самых распространённых и недорогих способов — применение лакокрасочных материалов. Помимо невысокой стоимости и простоты нанесения, есть и другие положительные характеристики. Например — большой выбор расцветок, а потому получится подобрать тон, подходящий под конкретное изделие. Кроме того, слой краски через некоторое время можно без труда обновить.

Что касается отрицательных сторон, то минусы следующие:

  • невысокая механическая прочность;
  • невысокая влагостойкость;
  • недостаточный показатель термической стойкости.

По современным СНиП краску можно применять только при условии, если на металл оказывается воздействие коррозии не более 0,05 мм\год. При этом срок эксплуатации оборудования должен составлять не более 10 лет.

В состав современных ЛКМ входят следующие составляющие:

  • лаки;
  • краски;
  • эмали;
  • пленкообразователи;
  • пластификаторы;
  • различные инертные наполнители;
  • катализаторы;
  • пигменты;
  • спирт, ацетон и другие вещества.

Ключевым фактором можно считать среду, где придётся работать изделию — исходя из этого и подбирают конкретный тип краски. Например, когда в атмосфере планируется большое содержание хлороформа, либо оборудование будет находиться в контакте с различными кислотами — рекомендуется выбрать краску на эпоксидной основе. К соляной, фосфорной, азотной и другим кислотам также устойчивы вещества, в чей состав входит полихлорвинил. Полимерные краски используют в условиях, когда нужна защита от газа.

Что касается строительных конструкций, то вещества для их обработки прописаны в СНиП 3.04.03-85, сюда входят:

  • тепломагистрали;
  • стальные обсадные трубы;
  • магистрали нефте- и газопродуктов;
  • железобетонные и стальные сооружения.

В любом случае рекомендуется следовать требованиям регламентов и СНиПов, чтобы подобрать наиболее подходящее защитное вещество. В данных документах указаны конкретные вещества, которые подойдут под конкретные условия эксплуатации изделий из разных типов металла.

Неметаллические неорганические покрытия

Подразумевается, что после химической и электрохимической обработки, на поверхностях образуется плёнка, которая защищает основу от негативных внешних воздействий. Существуют фосфатные и оксидные пленки.

Фосфатные плёнки

Применяются для обработки предметов из черного и цветного металла, которые будут подвергаться воздействию высоких температур и солёной воды. Суть в создании раствора из цинка, марганца или железа вместе с кислыми фосфатными солями — состав прогревают до +97 °С, а затем помещают в неё изделие. В результате на поверхности образуется плёнка, которая представляет собой основу под лакокрасочное покрытие. Минусы фосфатной плёнки:

  • невысокая прочность;
  • небольшая эластичность;
  • недолговечность.

Оксидные плёнки

На деталь воздействую током и растворами щелочей, этот способ ещё называют воронением. Название пошло из-за того, что после обработки изделие получает привлекательный чёрный цвет. Основной плюс оксидной плёнки в том, что она сохраняет изначальную геометрию предмета. Именно поэтому такой метод применяют для обработки стрелкового оружия и для измерительных приборов. Толщина покрытия составляет не более 1,5 микрон.

Другие неметаллические неорганические покрытия

  • Эмалирование — нанесение состава из смеси полевого шпата, титана, глины, песка и прочих составляющих. Преимущества — высокая стойкость к ржавлению, которое образуется в газовых средах, а также под воздействием солей.
  • Анодирование — применяется для защиты предметов из алюминия.
  • Пассивирование — детали обрабатываются в составах хроматов (медные изделия) или нитратов (сталь).

Электрохимическая защита

Суть заключается в том, чтобы подвергнуть деталь поляризации, что замедлит скорость образования ржавчины. Выделяют два вида электрохимической защиты — анодную и катодную.

Анодный метод применяется при обработке углеродистых и нержавеющих сталей, а также сплавов железа. Изделие подключают к «плюсу» источника тока (так называемому «протектору») — после этого скорость образования коррозии снижается в несколько тысяч раз. В качестве протектора используют материалы с большим положительным потенциалом — магнетит, свинец, платина, платинированная латунь и так далее. Такой метод защиты может применяться, только если предмет отвечает следующим требованиям:

  • отсутствие заклёпок;
  • отсутствие (или минимальное количество) зазоров и щелей;
  • пассивирование в технологической среде;
  • сварка надлежащим образом.

Анодная защита используется редко из-за высокой опасности, куда более распространён катодный способ. В данном случае изделие подключают к «минусу», то есть к отрицательному потенциалу. Катодная защита применяется для защиты:

  • береговых конструкций, которые находятся в постоянном контакте с солёной морской водой;
  • буровых установок;
  • коммуникаций, расположенных под землёй;
  • магистральных трубопроводов;
  • оборудования для предприятий нефтехимической отрасли;
  • изделий из высоклегированных сталей, высокохромистых и медных сплавов.

Заключение

Любая конструкция, механизм, оборудование или агрегат из стали имеет ограниченный срок службы. Коррозия сказывается не только на работоспособности изделий, но и на их внешнем виде. Беря во внимание все эти факторы, специалисты понимают, что без соответствующей защиты не обойтись. Главное — использовать правильные материалы от проверенных и хорошо себя зарекомендовавших производителей, а также пользоваться принципом рациональности (где и какие методы защиты использовать наиболее разумно).

Для каждого изделия нужно подбирать способ антикоррозийной защиты, опираясь на существующие СНиП. В этих правилах детально описано, какие именно методики покажут максимальный эффект. Такой подход даёт возможность продлить срок эксплуатации агрегатов в десятки раз, снизить вероятность поломки, аварии или несчастного случая.

Статьи/Блог