Методы воздействия на материалы и изделия.

Защита металлов от коррозии

Защита от коррозии – это комплекс мероприятий по защите, закладывающийся на стадиях конструирования, изготовления и эксплуатации изделия. Все методы защиты можно сгруппировать в:

1. Рациональное конструирование;

2. Методы воздействия на окружающую среду;

3. Электрохимические методы защиты;

4. Методы воздействия на материалы или изделия.

В основе большинства методов лежит явление поляризации – смещение потенциала металла изделия в область больших или меньших значений.

Рациональное конструирование.

а) Правильный выбор материалов;

б) Рациональное сочетание и компоновка в одном узле деталей, изготовленных из металлов различной активности;

в) Оптимальная форма;

г) Минимальная слитность сечения (отношение периметра сечения к его площади) у конструкций, характеризующая поверхность их соприкосновения с окружающей средой;

д) Характер соединения элементов в сборке (сварка, клепка, болтовое сочленение);

е) Возможность нанесения и возобновления различных покрытий.

Методы воздействия на коррозионную среду.

а) Введение ингибиторов коррозии – химических соединений или композиций на их основе, которые в небольших количествах снижают скорость коррозии.

По химическому составу ингибиторы бывают органические и неорганические.

По условиям применения – жидкофазные (для растворов, бывают кислотные, щелочные и нейтральные) и летучие (для атмосферной коррозии).

По механизму действия – катодные, анодные, экранирующие.

Механизм действия большинства из них заключается в адсорбции на поверхности и последующем торможении анодных и катодных процессов, а также в образовании защитных и пассивирующих пленок.

б) Обработка коррозионной среды.

– Нейтрализация кислотных сред щелочными реагентами (сода, извести). Снижается содержание Н⁺ и катодная реакция с выделением водорода тормозиться.

– Деаэрация нейтральных и щелочных сред. В результате термического воздействия или добавления реагентов (гидросульфатов, гидразингидрата, дитионита натрия и т.д.) уменьшается содержание растворенного кислорода, что замедляет реакцию с кислородной деполяризацией.

– Изменение состава газообразных сред. Газовые среды изменяют так, чтобы исключить возможность протекания коррозионного процесса. Газовые среды с такими свойствами называются защитные атмосферы.

Электрохимические методы защиты.

а) Анодная защита. В ее основе лежит анодная поляризация – смещение потенциала в область больших значений, до значений, лежащих в пассивной области анодной поляризационной кривой. Для этого конструкцию присоединяют к положительному полюсу внешнего источника постоянного тока, а к отрицательному полюсу присоединяют вспомогательный электрод. Тогда конструкция – анод, а вспомогательный электрод – катод.

б) Катодная защита. В основе лежит катодная поляризация – смещение потенциала в область меньших значений. Катодную поляризацию осуществляют двумя способами:

– Присоединение изделия к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока (катодная защита внешним потенциалом);

– Присоединение к изделию анода-протектора («жертвенного анода»), изготовленного из металла с меньшим потенциалом, чем металл защищаемого изделия. При этом протектор становится анодом и разрушается.

В обоих случаях защищаемое изделие - катод.

Методы воздействия на материалы и изделия.

а) Легирование. Метод основан на введении компонентов, вызывающих пассивацию материала. Различают объемное (металлургическое) и поверхностное легирование. Легирующие компоненты диффундируют из объема на поверхность и вместе с основным металлом окисляются, образуя оксидные слои со структурой шпинели М(II)О·M₂(III)O₃, которые препятствуют дальнейшему проникновению коррозионной среды. Легирующие компоненты, в основном, хром и никель.

б) Нанесение защитных покрытий. Покрытия бывают металлические, неорганические, лакокрасочные, органические (смолы, пластмассы). По механизму защитного действия металлические покрытия бывают:

– Анодные. Покрытие – анод, защищаемое изделие – катод. Потенциал металлического покрытия меньше, чем потенциал защищаемого металла. Защищают как механически, так и электрохимически.

– Катодные. Покрытие – катод, защищаемое изделие – анод. Потенциал металлического покрытия больше, чем потенциал защищаемого металла. Защищают изделие только механически. Для катодных покрытий важно, чтобы они были сплошные, беспористые и не имели дефектов, так как в противном случае разрушается само изделие.

В качестве металлических покрытий используют те металлы, которые имеют на поверхности защитные оксидные пленки: Zn, Al, Sn, Cd, Cr.

Среди неорганических покрытий можно выделить конверсионные, портландцементные, силикатные эмали. Их защитное действие сводится, в основном к изоляции металла от окружающей среды.