Все способы защиты от коррозии металла, их плюсы и минусы

Защита металла в земле от коррозии – Справочник металлиста

Развитие сталелитейной промышленности неразрывно связано с поиском способов и средств, предотвращающих разрушение металлических изделий.

Защита от коррозии, разработка новых методик – это непрерывный процесс в технологической цепочке производства металла, изделий из него.

Железосодержащие изделия приходят в негодность под воздействием различных физико-химических внешних факторов среды. Эти последствия мы видим в виде гидратированных остатков железа, то есть ржавчины.

Бытовые

Защита металлов от коррозии в домашних условиях – это, в первую очередь, химия для производства лакокрасочных материалов. Защитные свойства составов достигаются путем комбинирования различных компонентов: силиконовых смол, полимерных материалов, ингибиторов, металлической пудры и стружки.

Предохраняя поверхность от ржавчины, необходимо перед покраской, особенно старых конструкций, использовать специальные грунтовки или преобразователь ржавчины.

Какие виды преобразователей бывают:

• Грунтующие средства — обеспечивают адгезию, схватываемость с металлом, выравнивают поверхность перед окрашиванием. Большая часть из них содержит ингибиторы, которые значительно замедляют процесс коррозии. Предварительное нанесение грунтующего слоя позволяет значительно сэкономить краску.
• Химические соединения — превращают окись железа в другие соединения. Они не подвержены ржавлению. Их называют стабилизаторами.
• Составы, которые преобразуют ржавчину в соли.
• Смолы и масла, связывающие и уплотняющие ржавчину, таким образом нейтрализуя ее.

В состав этих средств входят компоненты, которые максимально замедляют процесс образование ржавчины. Преобразователи включены в линейку товаров производителей, выпускающих краски по металлу. По своей консистенции они бывают разные.

Лучше выбирать грунтовку и краску одной фирмы, чтобы они подходили по химическому составу. Предварительно необходимо определиться, какие способы вы выберете для нанесения состава.

Протекторная защита трубопроводов от коррозии — принцип действия и схема

Существует две основные группы методик предотвращения разрушения (или снижения его интенсивности) металлов под воздействием внешних факторов (в первую очередь, влаги) – активная и пассивная.

К первой относится защита электрохимическая. С одним из таких способов борьбы с коррозией – протекторным (гальваническим) – читатель сможет ознакомиться в данной статье.

Принцип функционирования

Цель протекторной защиты – максимальное снижение потенциала основного материала, чем и обеспечивается предохранение его от разрушения корозией. Это осуществляется присоединением к нему специального электрода, который нередко именуется «жертвенным анодом».

Он подбирается из металла более активного по отношению к базовому. Таким образом, коррозии в первую очередь подвергается протектор, следовательно, повышается долговечность того или иного конструкционного элемента, с которым он соединяется (читайте о катодной защите).

Эффективность протекторной защиты

Считается очень высокой. При том, что эн/затраты на реализацию протекторной защиты от коррозии сравнительно небольшие. Если использование магниевого анода с соответствующими параметрами предохраняет разрушение металла трубопровода на протяжении, к примеру, порядка 7,5 км, то без него – всего лишь на 25 – 30 м.

Когда следует использовать протекторную защиту

Способов борьбы с коррозией достаточно, и выбор всегда есть. Применение «жертвенного анода» целесообразно:

• если у предприятия нет необходимых мощностей для реализации иных, более эн/затратных методик;
• при необходимости защиты малогабаритных конструкций;
• для предохранения от коррозии металлоизделий (объектов) с поверхностным покрытием (изоляцией). Те же трубопроводные магистрали.

Максимальная эффективность протекторной защиты достигается, если она используется в средах, называемых электролитическими. Например, морская вода.

Какие металлы используются в качестве протекторов

Как правило, в основном подразумевается протекторная защита изделий из железа и его сплавов (стали). По сравнению с ними более активными являются такие металлы, как цинк, хром, алюминий, кадмий, магний. Хотя это и не единственно возможные варианты.

Например, если цинковый электрод поместить в сухой грунт, то эффективность его действия будет практически нулевой. Поэтому выбор того или иного протектора определяется местными условиями.

Как и почему возникает ржавчина?

Для незащищенного металла практически все среды, в которых он находится, являются агрессивными. Поэтому его поверхность подвергается химическим реакциям. В результате этих реакций появляется ржавчина, и металл теряет как внешний вид, так и прочностные характеристики.

Типичный пример ржавления металла мы видим в повседневной жизни. Ржавчиной покрываются металлические лестницы, перила балконных и мостовых ограждений, металлические заборы. Также, коррозии подвергаются и металлы, которые работают в условиях высоких температур – арматура плавильных печей, детали двигателей, лопасти турбин.

Не менее подвержены коррозии металлы, соприкасающиеся с жидкостями – спиртом, водой, нефтью, мазутом.

Электрохимическая коррозия металла в воде наступает вследствие реакции с растворенным в ней кислородом.

Из всего вышесказанного возникает вопрос, а чем покрыть металл от коррозии и тем самым продлить срок его эксплуатации?

Защита от ржавчины.

Защитить металл от коррозии можно. Для этого любое металлическое изделие следует покрыть защитной пленкой, которая будет различаться от структуры и химического состава металла. Существует много способов защиты металла от коррозии.

В быту есть понятие “изделие из нержавейки”. Это значит, что используется легированная сталь. Как покрасить лакированную мебель в белый цвет в домашних условиях?

Долгое время нечувствительными к атмосферной коррозии могут оставаться легированные стали с добавлением хрома, меди, которые используют в строительстве. Чем меньше содержание примесей в стали и выше ее однородность, тем менее она подвержена коррозии.

Как обеспечить протекторную защиту

Покрытие труб специальными составами — это задача не только производителя, в процессе эксплуатации конструкции обеспечение защитных свойств тоже должно выполняться. Всего существует несколько способов защиты металла от воздействия агрессивных сред:

• химическая обработка;
• покрытие стенок специальными составами;
• защита от блуждающих токов;
• подведение катода или анода.

О пассивных и активных способах

Антикоррозионная защита — это целый комплекс мероприятий, проводимых предприятиями. Пассивные методы защиты предполагают выполнение следующих работ:

• На стадии монтажа между трубопроводом и грунтом оставляют воздушный зазор, препятствующий попаданию грунтовой воды, в том числе в составе с кислотными и щелочными примесями.
• Покрытие специализированными составами, назначение которых распространяется от негативных воздействий почвы.
• Обработка металла химическими составами, с образованием тонкой пленки.

Активные способы защиты предусматривают использование тока и обмен ионов на основе химических реакций, за счет чего обеспечивается:

• Защита подземных трубопроводов от коррозии созданием электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от блуждающих токов.
• Защита анодом от разрушения металлических поверхностей.
• Катодная защита для увеличения сопротивления металлических оснований.

Только с учетом всех способов, препятствующих образованию ржавчины на металле, будет увеличен срок службы конструкций. Антикоррозионная защита трубопроводов должна выполняться комплексно.

На видео: защита трубопроводов и кабельных линий от электрической коррозии.

https://youtube.com/watch?v=l_pU59HIdlo

О достоинствах применения протекторов

Защита труб этим способом производится с добавлением компонента — ингибитора. Это материал с отрицательным электрическим зарядом. Под воздействием воздушных масс он растворяется, а конструкция остается целой и не подвергается ржавлению. Протекторная защита от коррозии применяется для продления срока службы строительных конструкций, систем отопления и водоснабжения, а также магистрального и промыслового трубопроводного транспорта.

Применение электрохимической защиты позволяет устранить причины многих видов коррозии. Такая антикоррозийная защита трубопроводов – неплохое решение даже для предприятий, не имеющих финансовых возможностей по обеспечению полноценной защиты от неконтролируемого процесса.

Для обеспечения грамотного подхода следует:

• Протекторы, изготовленные из алюминия, использовать в средах морских вод и прибрежных шельфах.
• В средах с небольшой электропроводностью использовать магниевые протекторы. Но, опять же, они не подходят для обработки внутреннего покрытия резервуаров, нефтяных отстойников в связи с тем, что обладают достаточно низкой взрывопожароопасностью.
• Использовать протекторы для защиты от сред пресной воды.
• Проекторы, выполненные на основе цинка, являются полностью безопасными, их можно применять на пожаро- и взрывоопасных производствах.

Протекторной антикоррозионной защите можно отнести следующий ряд преимуществ:

• недостаток денежных средств и производственных мощностей у предприятия не будет препятствием ее выполнению;
• возможность защиты конструкций небольших размеров;
• если трубы покрыты теплоизоляционными материалами, то такая защита приемлема.

Используемые материалы и цели применения

Противокоррозионная защита необходима для всех металлических оснований. Данный вид противостояния от ржавчины широко используется для обработки танкеров, так как эти суда наиболее подвержены воздействию воды, имеющей в составе агрессивные компоненты. Даже специальная окраска не справляется с решением этой проблемы.

Наиболее рациональным выбором для покрытия стальных конструкций будет использование протекторов с отрицательным потенциалом. При изготовлении таких устройств применяется магний, цинк или алюминий. Большая разница потенциалов металла и стальных поверхностей способствует увеличению спектра защитного действия, в результате различные виды коррозии устраняются.

Пассивная защита требуется стальным покрытиям и изделиям из металла. Сущность метода заключается в применении гальванических анодов, обеспечивающих противодействие подземных трубопроводов коррозии. При произведении расчета для данной установки, необходимо учитывать следующие показатели:

• параметры силы тока;
• сопротивление от перепадов напряжения;
• характеристики степени защиты, применяемые для 1 км трубопровода;
• показатель расстояния между элементами защиты.

Причины коррозии алюминия

Коррозионная стойкость алюминия зависит от нескольких факторов:

• чистоты – наличия примесей в металле;
• воздействующей среды – алюминий может одинаково подвергаться разрушению и на чистом сельском воздухе и в промышленно загрязненных районах;
• температуры.

Во многих случаях малоконцентрированные кислоты могут растворить алюминий. От возникновения коррозии не защищает естественная окисная пленка.

Коррозия алюминия и его сплавов происходит в воде, воздухе, оксидах углерода и серы, растворах солей. Морская вода приводит к ускоренному разрушению. Алюминий считается активным металлом, но при этом отличается хорошими коррозионными свойствами.

Выделяют два основных фактора, которые влияют на интенсивность коррозийного процесса:

• степень агрессивности воздействующей окружающей среды – влажность, загрязненность, задымленность;
• химическая структура.

Алюминий не подвергается коррозии в чистой воде. Не влияют на защитную оксидную пленку нагревание и пар.

Антикоррозийная защита: что это

Антикоррозийная защита – это процесс по очищению металла от коррозии и последующей защите от нее. В защите от коррозии нуждаются любые металлические конструкции. Например изделия, автомобили, оборудование и прочие металлы, так как любой металл рано или поздно начинает ржаветь.

Антикоррозийная защита заключается в предварительной подготовке поверхности металла. Затем, в последующем нанесении различных антикоррозийных покрытий разными способами, сушке и введении в эксплуатацию.

Насколько быстро коррозия разрушит металлическую конструкцию, зависит не только от состава металла. А также, от его чистоты, состояния поверхности, повреждений, окружающей температуры ее перепадов и состояния окружающей среды. То есть, все эти процессы невозможно проконтролировать. А значит, к коррозии можно только подготовиться и затормозить ее появление.

Так или иначе, ржавеет любой металл. Все металлические конструкции, кованые изделия, шифер, оборудование, прежде всего, все, что сделано из какого-либо металла рано или поздно заржавеет. Поэтому любой металл нуждается в защите от коррозии.

Чаще всего металлические конструкции, изделия или оборудование изготавливают из стали (нержавеющей или углеродной) или черных металлов, но реже – из алюминия, никеля, хрома, цинка.

Влияние коррозии на разные виды металла

В составе «нержавеющей стали» обычно присутствуют примеси других металлов, например, хрома. Он образует на поверхности оксид и дает защиту от коррозии, и поэтому сталь и называют «нержавеющей». Такой вид защиты является барьерным, так как при повреждении покрытия процесс коррозии тут же начнется. Поэтому даже не ржавеющую сталь желательно покрывать дополнительной защитой.

Углеродная сталь – это железо, которое активно вступает в реакции с кислородом и водой, а также солями и другими загрязнениями, постепенно превращаясь в ржавчину. Поэтому такая сталь особенно нуждается в надежной, долговечной защите от коррозии.

Цинк не нуждается в защите от коррозии, а напротив, сам используется в качестве антикоррозийной защиты других металлов. Так же, как и алюминий. Исключением являются постоянные контакты с солями меди, щелочами и кислотами. Тогда и алюминию нужна дополнительная защита.

Черным металлам, из которых чаще всего и изготавливают конструкции из-за низкой цены, обязательно нужна покраска и надежная антикоррозийная защита. Иначе конструкции быстро потеряют свою прочность, разрушаться, не говоря уже о потере внешнего вида.

Многие не задумываются о том, что постоянно используют металлы в процессе своей работы или жизнедеятельности. Это могут быть ножницы, садовые инструменты, металлическая посуда. Однако чтобы сохранить конструкции и изделия целыми и привлекательными на долгое время, стоит позаботиться о качественной защите от ржавчины.

Выбор инструментов и материала для покраски металлических изделий

После того как поверхность очищена, нужно подготовить все, чем вы будете красить металлическое изделие, то есть инструменты и материалы:

Красящий состав.

Если вы собираетесь вручную красить листовое металлическое изделие, вам понадобится валик и кисть для наиболее сложных зон. Чтобы красить механизированным способом, берут краскопульт. Второй вариант подходит, если предстоит покрыть большую площадь, ведь сделать это вручную очень непросто. Однако нельзя забывать о том, что краска для краскопульта должна иметь определенную вязкость.

Рекомендовано к прочтению

• Резка меди лазером: преимущества и недостатки технологии
• Виды резки металла: промышленное применение
• Металлообработка по чертежам: удобно и выгодно

Смесь для грунтования.

Для обычного основания можно взять простой раствор для металла. Предметы из цветных материалов более капризны, поэтому им нужна специальная грунтовка. Если изделие поражено ржавчиной, подойдет грунт-преобразователь – он взаимодействует с поврежденным участком, формируя на его месте защитный слой.

Отдельная емкость для краски.

Емкость выбирают в соответствии с используемым инструментом, валиком или кистью – от правильного подбора зависит ваше дальнейшее удобство в работе.

Не забудьте прочитать инструкцию на упаковке краски

Очень важно учитывать, при каких условиях допускается работа с конкретным составом. Обычно минимальной температурой считается +5 °С, а допустимая влажность не превышает 80 %

Защита от блуждающих токов

Коррозия металла. Химия – Просто

как защитить металлы от корозии и ржавчины protection of any metals from corrosion

Краски для покрытия металлических изделий

Краски, предназначенные для обработки металлических поверхностей, бывают обычными и термостойкими. В большинстве случаев применяются три типа составов: эпоксидные, акриловые и алкидные. Есть и специальные краски антикоррозийного типа, которые обладают следующими достоинствами:

• эффективно защищают покрытие от атмосферных воздействий и перепадов температур;
• с легкостью наносятся валиком, кисточкой или распылителем;
• многие из них являются быстросохнущими;
• обладают широким выбором расцветок;
• отличаются долговечностью.

Что касается самых недорогих и доступных средств, то тут следует обратить внимание на обыкновенную серебрянку. В составе этого покрытия есть алюминиевая пудра, образующая защитную пленку на обработанном им изделии

Вакцина от коррозии

Борьба с коррозией при помощи органических покрытий

Использование подобных соединений в борьбе против ржавчины предусматривает достаточно преимуществ, среди которых простота и доступная цена не являются единственными:

• Используемые покрытия могут придавать обрабатываемому изделию различный цвет, в результате это позволяет не только надежно защитить изделие от ржавчины, но и обеспечить конструкциям более эстетичный внешний вид;
• Отсутствие сложностей с реставрацией защитного слоя в случае его повреждения.

Увы, однако у лакокрасочных составов имеются и определенные недостатки, к числу которых нужно отнести следующие:

• низкий коэффициент термической стойкости;
• низкая устойчивость в водной среде;
• низкая стойкость к воздействию механического характера.

Это вынуждает, чему не противоречат требования действующих СНиП, прибегать к их помощи в ситуации, когда изделия подвергаются воздействию со стороны коррозии с максимальной скоростью 0,05 мм в год, при этом расчетный срок службы не должен превышать 10 лет.

Ассортимент предлагаемых сегодня на рынке лакокрасочных составов может быть представлен в виде следующих элементов:

• Краски. Под ними подразумеваются суспензии пигментов, характеризующихся минеральной структурой;
• Лаки. Представлены в виде растворов и масел, присутствующих в растворителях органического происхождения. При их использовании эффект достигается лишь по завершении полимеризации смолы или масла или же в момент испарения, вызванного воздействием дополнительных катализаторов или же нагревом;
• Пленкообразователи. Речь идет о природных и искусственных соединениях. Среди них наибольшую известность получила олифа, которую используют в целях защиты конструкций из стали и чугуна;
• Эмали. Имеют вид лаковых растворов, содержащих группу подобранных пигментов в измельченном виде;
• смягчители и разнообразные пластификаторы. Сюда следует отнести адипиновую кислоту, представленную в виде эфира, дибутилфтолат, касторовое масло, трикрезилфосфат, каучук, а также иные элементы, благодаря которым можно повысить эластичность защитного слоя;
• этилацетат, толуол, бензин, спирт, ксилол, ацетон и другие. К помощи перечисленных компонентов прибегают для улучшения адгезии используемых лакокрасочных составов;
• Инертные наполнители. Представлены в виде мельчайших частиц асбеста, талька, мела и каолина. Благодаря их применению пленки приобретают повышенную устойчивость к коррозии, при этом удается добиться уменьшения расхода иных компонентов лакокрасочных покрытий;
• Пигменты и краски;
• Катализаторы, которые в среде специалистов именуются как сиккативы. Их польза заключается в сокращении времени, необходимого для высыхания защитных составов. Наибольшее распространение получили кобальтовые и магниевые соли жирных органических кислот.

При выборе того или иного лакокрасочного состава следует обращать внимание на условия эксплуатации обрабатываемых конструкций из металла. Применять материалы на основе эпоксидных элементов желательно для тех изделий, которые будут эксплуатироваться в атмосферах, содержащих испарения хлороформа, двухвалентного хлора, а также для обработки изделий, которые планируется использовать в разных типах кислот

Высокую стойкость к кислотам демонстрируют и лакокрасочные материалы, содержащие полихлорвинил. Вдобавок к этому к ним прибегают в целях обеспечения защиты металла, который будет контактировать с маслами и щелочами. Если же возникает задача в обеспечении защиты конструкций, которые будут взаимодействовать с газами, то обычно выбор останавливают на материалах, содержащих полимеры.

Решая вопрос с предпочтительным вариантом защитного слоя, следует обращать внимания на требования отечественных СНиП, предусмотренных для конкретной отрасли промышленности. Подобные саннормы содержат перечень таких материалов и способов защиты от коррозии, к которым допускается прибегать, а также те, которые не следует применять. Скажем, если обратиться к СНиПу 3.04.03-85, то там представлены рекомендации по защите строительных сооружений различного назначения:

• систем трубопроводов, используемых для транспортировки газа и нефти;
• обсадных стальных труб;
• тепломагистралей;
• конструкций, выполненных из стали и железобетона.

Протекторная защита металлов

Коррозия — это разрушение металлов в результате химического или электрохимического взаимодей­ствия их с агрессивной средой (кислородом воздуха или водой), а также растворенным в ней кислородом.

Разрушение металла с помощью контактных токов, протекающих между двумя или несколькими соприкасающимися металлическими изделиями с раз­личными электрохимическими потенциалами, называется кон­тактной коррозией.

Физический смысл этой коррозии — один ме­талл с меньшим электродным потенциалом начинает функциони­ровать в качестве анода и усиленно разрушается, а другой вы­полняет функцию катода. Для уменьшения контактной коррозии важен правильный выбор контактирующих металлов (табл. 7.6).

Самым надежным защитным материалом против контактной коррозии являются изоляционные покрытия, прокладки, втулки, пластмассы, полимерные пленки, герметики и резина. Действие контактной коррозии можно понизить введением в коррозионную среду ингибиторов коррозии (например, бихромата калия, кото­рый снижает контактный ток примерно в 10 раз, нитрата натрия).

Эффективным средством борьбы с контактной коррозией яв­ляется электрохимическая защита (в контактную пару подклю­чают более эффективный анод, который выполняет роль анода первым и подвергается разрушению, а основная пара работает без разрушения), цинковые или магниевые протекторы (особенно для деталей, находящихся в морской воде).

Протектор устанавли­вают с тщательной зачисткой его самого и места установки. Про­тектор заменяют при изнашивании примерно на 50 %. В балласт­ных водяных цистернах рекомендуется устанавливать цинковые протекторы.

Защита металла металлом

Железную деталь можно окрасить не только краской или полимером, но и слоем другого металла. В отличие от железа многие металлы, например цинк, олово практически не поддаются коррозии.

Блестящее полированное покрытие образует тончайший слой хрома или никеля. Таким покрытием щеголяют самые разные детали, от никелированных смесителей для воды до хромированных деталей мотоциклов и автомобилей.

Не менее распространено лужение — покрытие тонким слоем олова. Из стальной жести покрытой изнутри и снаружи оловом делают всем известные консервные банки. Такая обработка сохраняет не только металл банки, но и ее содержимое.

Для нанесения защитного металла наиболее распространен электролитический способ. Деталь погружают в ванну с электролитом, и под воздействием электрического тока молекулы покрытия «налипают» на поверхность железа. Несмотря на то, что этот слой тоньше человеческого волоса служит он десятки лет.

Особенности протекторной защиты

Учитывая физико-химические особенности такой защиты металлических сооружений, можно сделать вывод о нецелесообразности применения протектора в случае, если конструкция эксплуатируется в кислых средах. Протекторная защита рекомендована к применению, если сооружение находится в нейтральной среде (грунт, вода, воздух и пр.).

Чтобы защитить железный трубопровод, в качестве протектора имеет смысл использовать кадмий, хром, цинк, магний (более активные металлы). Но и при их использовании существует ряд нюансов.

Например, чистый магний имеет высокую скорость ржавления, чистый цинк из-за крупнозернистой структуры растворяется неравномерно, алюминий быстро покрывается оксидной пленкой. Чтобы предотвратить негативные явления, в чистое вещество, которое будет служить протектором, вводят легирующие составляющие. Фактически протектором выступает не чистый металл, а его сплав с другими веществами.

Магниевая защита

Чаще всего в качестве защиты применяют сплавы магния. Легирующими компонентами состава выступают алюминий (максимум 7 %), цинк (до 5 %), также вводят медь, свинец и никель, но их суммарная доля не превышает сотой части состава. В качестве протектора такие составы могут применяться в средах с показателем кислотности не выше 10,5.

Даже в составе сплава магний быстро растворяется, а потом на его верхнем слое появляются труднорастворимые соединения. Магниевые сплавы имеют существенный недостаток — после нанесения они могут спровоцировать растрескивание металлических изделий, способствовать возникновению повышенной водородной хрупкости.

Цинковая защита

Альтернативой магниевому сплаву для защиты конструкций, расположенных в соленой воде, выступают цинковые составы. Легирующими компонентами для цинка становятся кадмий (максимальный показатель 0,15 %), алюминий (менее 0,5 %) и незначительное количество железа, свинца и меди (суммарно до 0,005 %). От влияния морской воды такой протектор будет идеальным, но в нейтральных средах протекторы из цинкового сплава быстро покроются оксидами и гидроксидами, сведя на нет весь антикоррозийный комплекс.

Цинковые сплавы выступают как протекторы от коррозии, обеспечивая максимальную взрыво- и пожарную безопасность. Этими составами целесообразно обрабатывать трубопроводы для горючих и взрывоопасных веществ, например, газа. Еще один «балл» в свой актив такие составы получают за экологическую безопасность – при анодном растворении не образуется загрязняющих веществ. Поэтому цинковые композиции часто применяются для коррозийной защиты нефтепроводов, а также для транспортирующих нефть танкеров и судов.

От воздействия проточной соленой воды обычно применяют алюминиевые составы. В сплав также вводят цинк (до 8 %), магний (до 5 %) и индий с кремнием , таллием и кадмием с незначительной долей (до 0,02 %). Добавки предупреждают возникновение окислов на алюминии. Также алюминиевые сплавы пригодны в условиях, где используется магниевая защита.