Пленочные защитные покрытия и приемы их нанесения
Покрытия наносят одним из следующих способов;
1) осаждением слоя коррозионно-стойкого металла электрохимическим методом;
2) многослойной окраской поверхности лаками, красками и битумами;
3) напылением порошкообразных полимерных материалов и последующим их спеканием;
4) многослойным нанесением эмульсий (суспензий) из полимерных материалов, сушкой и спеканием;
5) механическим или электрофоретическим нанесением шихты из порошкообразных материалов и ее спеканием в стекловидное состояние (кислотоупорная эмаль).
Толщина пленочного покрытия обычно составляет 0,1–0,5 мм.
К достоинствам защитного покрытия, полученного электрохимическим методом, относят простоту его образования, возможность нанесения слоя на поверхности сложной конфигурации, сохранение полезного объема аппарата и его массы. Однако этот метод защиты в основной химической промышленности используют пока редко.
Окраску аппаратов применяют для защиты их наружной поверхности от атмосферной коррозии. Лакокрасочный материал многокомпонентен. Он состоит из смеси пленкообразующего вещества с растворителями, пластификаторами и пигментами. Пленкообразующее вещество может растворяться в воде (водорастворимые полимеры) и не растворяться (растительные масла, полимеры и олигомеры, битумы и т.д.). В качестве растворителей используют скипидар, толуол, ацетон, спирты и пр.
Пластификаторами служат хлорированный нафталин и дибутилфталат. Они сообщают покрытию необходимую пластичность.
Пигменты придают лакокрасочному материалу необходимый цвет, а иногда повышают механическую прочность. В качестве пигментов обычно используют высокодисперсные порошки оксидов металлов.
Растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях называют лаками, при добавлении в лак пигмента получают эмаль. Лакокрасочный материал, полученный на основе водорастворимых пленкообразующих с добавлением пигмента, называют краской. Основой масляных красок служат олифы.
В химическом машиностроении применяют грунтовки, шпатлевки, лаки, эмали, приготовленные на основе природных и синтетических олигомеров и полимеров (эпоксидные, фенолоформальдегидные, перхлорвиниловые), битумов, эфиров целлюлозы (нитраты целлюлозы).
Технологические режимы окраски поверхностей различными лакокрасочными материалами различны, но в общем процесс образования защитного слоя покрытия сводится к следующему:
1. подготовка поверхности – очистка от загрязнений (ржавчины, старой краски и т.д.) и обезжиривание;
2. нанесение на поверхность грунтовки – для обеспечения хорошей адгезии (сцепляемости) лакокрасочного материала с поверхностью; зачистка абразивом высохшего слоя грунта;
3. шпатлевание поверхности – для получения ровной окрасочной пленки; зачистка абразивом высушенной поверхности шпатлевки;
4. окраска поверхности (при многослойной окраске последующие слои наносят после высыхания предыдущего).
В химической промышленности широкое распространение имеют лак-177, «Кузбасслак», лаки и эмали на основе перхлорвиниловой смолы (ХСЛ, ХСЭ-3, ХСЭ-14, ХСЭ-23 и др.). «Кузбасслак» – раствор каменноугольного пека в сольвенте. Он стоек к слабым кислотам и щелочным средам. Лак-177 – это раствор битумов в органических растворителях, его используют для изготовления термостойкой «алюминиевой» краски. Перхлорвиниловые эмали представляют собой раствор перхлорвиниловой смолы в летучих растворителях с добавками пластификаторов и соответствующих пигментов. Их применяют для окраски оборудования в цехах с атмосферой, содержащей пары минеральных кислот и хлора.
Ингибиторы коррозии и их применение в неорганической технологии
Ингибиторы коррозии – вещества, обладающие свойством уменьшать скорость коррозионных процессов. Например, диэтил – амин может быть использован в качестве ингибитора коррозии черных металлов. Добавление его в выпариваемую щелочь до концентрации 0,016% замедляет коррозию аппаратов в 4 раза. Введение в водные растворы NaCl и СаС12, применяемых в качестве охлаждающих рассолов, хромата калия и щелочи до 0,2% приводит к снижению коррозии стальных трубопроводов в 4–5 раз и позволяет увеличить срок службы их до 7–10 лет.
Эффективность действия ингибиторов характеризуется коэффициентом торможения или степенью защиты от коррозии. Коэффициент торможения показывает, во сколько раз уменьшается скорость коррозии в результате действия ингибитора:
Y= I/I1.
защитный ингибитор коррозия технологический
Здесь I и I1 – скорость коррозии соответственно в отсутствие и при наличии ингибитора. Степень защиты (%) характеризует полноту подавления коррозии:
z= 1 (I – I1)/I]. 100.
Способность ингибитора защищать определенный металл от коррозии в тех или иных средах зависит от его индивидуальных химических свойств. На эффективность его действия оказывает влияние температура и концентрация агрессивного агента.
Добавка к ингибитору некоторых веществ иногда вызывает усиление ингибирующего действия. Например, ингибитор ПБ-5 (продукт конденсации анилина с уротропином) при концентрации 0,5% уменьшает коррозию стали в 20%-ной НС1 при 20 °С в 42 раза. При добавлении в эту систему 0,2% 2-пропинола коэффициент торможения повышается до 110.
Ингибитор ПБ-5 получил сравнительно широкое применение в промышленности, в частности для ингибирования в соляной кислоте. Смесь ингибитора ПБ-5 с уротропином рекомендуется добавлять в 2–6%-ные растворы кислот, используемых для освобождения теплообменной аппаратуры от накипи (при концентрации этих веществ по 0,5% при 60–80°С у – 404–50). Сам уротропин является кислотным ингибитором коррозии не только черных металлов, но и алюминия в соляной кислоте и титана в серной.
Механизм действия некоторых ингибиторов (например, ПБ-5) связывают с их способностью избирательно адсорбироваться на поверхности металла. Скорость коррозии металла обратно пропорциональна катодной поляризации (затруднению) выделения водорода. На поверхности металла (но не окалины или накипи) образуется ориентированная пленка из молекул ингибитора, которая повышает перенапряжение выделения водорода и создает высокое переходное сопротивление между раствором и поверхностью металла.
Механизм действия других ингибиторов связан с образованием на поверхности металла плотных, устойчивых кристаллических пленок или с процессом нейтрализации веществ (например ионов водорода и кислорода), разрушающих защитную пленку.
В содовом производстве для уменьшения коррозии чугунных аппаратов в производственные жидкости вводят сульфиды, которые образуют на поверхности металла плотную пленку FeS. Наличие в жидкостях сульфидионов (0,02–0,04 г./л) способствует также «нейтрализации» растворенного кислорода по реакции 2S2-+ 302 = 2S032-и тем самым предохраняет от окисления сульфидную пленку. Соблюдение «сульфидного режима» позволяет снизить скорость коррозии с 1,5 до 0,1–0,2 мм/год.
Рекомендовано много всевозможных ингибиторов. Различие их физико-химических свойств и механизма действия требует при выборе в каждом конкретном случае индивидуального подхода.