Способы защиты стали от коррозии

Растрескивание металла под воздействием знакопеременной нагрузки или периодической динамической нагрузки называют усталостным разрушением. Чем быстрее приложенное в каждом цикле напряжение, тем быстрее разрушается металл.

Существуют способы снижения склонности коррозионной усталости. Для углеродистых сталей тщательная деаэрация растворов солей повышает предел усталости до его уровня на воздухе. Аналогичный результат дает катодная защита при потенциале -0,49В.

Эффективно также введение ингибиторов; в водопроводной воде с добавкой 200 мг/л дихромата натрия стойкость к коррозионной усталости, нормализованной стальной проволоки (0,35 % С) становится выше, чем на воздухе.

Достоинство покрытий протекторного типа (например, цинка или кадмия, электроосажденных на сталь) в том, что основной металл катодно защищен и на тех участках, где на покрытии есть дефекты. В одном из наиболее ранних исследований коррозионной усталости, проведенном Б.Хэйгом в 1916 г. В связи с преждевременным разрушением стальных буксировочных тросов, контактирующих с морской водой, было показано, что гальванические покрытия заметно увеличивают срок службы тросов. Цинковые покрытия по алюминию эффективны, в отличие от кадмиевых. Отмечается, что электролитические покрытия стали оловом, свинцом, медью или серебром предохраняют ее от разрушения главным образом за счет изоляции отвнешней среды, а не за счет повышения усталостной прочности. Данные о применении никелевых и хромовых покрытий противоречивы.

Органические покрытия полезны в тех случаях, когда в грунтовочном слое имеются ингибирующие пигменты (например, хромат цинка). Эффективна обработка металла, вызывающая напряжения сжатия на поверхности (например, дробеструйная).

Меры предотвращения коррозии стали.

1. Сочетание мягкого металла с твердым.

При достаточно высоких нагрузках мягкие металлы предохраняют поверхность раздела от контакта с воздухом. Более того, мягкий металл может течь при срезе, а не скользить по поверхности раздела, благодаря этому разрушение уменьшается. Для контакта со сталью можно рекомендовать металлы, покрытые оловом, серебром, свинцом, индием, кадмием. При сопряжении латуни со сталью разрушение меньше, чем при трении стали о сталь. Разрушении велики при сочетании нержавеющих сталей.

2. Проектирование контактирующих поверхностей с полным устранением проскальзывания (например, пескоструйная обработка поверхности).

Полностью устранить скольжение достаточно трудно, так как разрушение вызывается очень малым относительным перемещением поверхностей – на расстояние порядка размера атомов. Увеличение нагрузки дает эффект, когда она достаточна для полной остановки скольжения; в противном случае нагрузка крайне вредна.

3. Применение покрытий (например, нанесение на трущиеся поверхности резиновой мастики).

Покрытия предохраняют поверхности раздела от соприкосновения с воздухом.

4. Использование смазок.

Если нагрузка не очень велика, хороший результат дает применение масел с низкой вязкостью, особенно в сочетании с обработкой поверхности фосфатами. Маловязкие масла быстро проникают к свежей поверхности металла, образующейся при трении. В качестве твердой смазки можно использовать сульфид молибдена, особенно если он спекается с поверхностью металла, однако этот положительный эффект имеет временный характер, так как смазка в конце концов удаляется в результате движения поверхностей.

5. Применение эластомерных прокладок или материалов с низким коэффициентом трения.

Резина амортизирует колебания, предотвращая скольжение на поверхности раздела. Политетрафторэтилен (тефлон) имеет низкий коэффициент трения и снижает фреттинг. Эти материалы эффективны только при малых нагрузках в связи их относительно низкой прочностью.

6. Использование сплавов кобальта.

Эффективно только в присутствии воды ли водных растворов.

Ингибиторы коррозии

Ингибиторами коррозии являются такие химические соедине­ния (или смеси нескольких соединений), небольшая добавка ко­торых в коррозионную среду вызывает уменьшение скорости кор­розии металла, находящегося в этой среде. Очень часто металлические конструкции, находящиеся в агрессив­ной среде, невозможно целиком предохранить от коррозии с по­мощью защитных покрытий (например, внутреннюю поверхность труб). Случается, что покрытие не обеспечивает необходимой за­щиты (различные теплообменные аппараты закрытого типа, когда покрытия затрудняют теплообмен). В этих случаяхуменьшение потерь, вызываемых коррозией, может быть достигнуто при помощи ингибиторной защиты.

Ингибиторнаязащита может применяться как самостоятельный метод борьбы с коррозией, а также в сочетании с другими методами (комплексная защита). Сначала ингибиторы использовались только взамкнутых системах(например, системы охлаждения двигате­лей локомотивов, судов, автомобилей) или при периодической замене среды (процессы травления металлов, конденсаторы и т. д.). В дальнейшем, по мере развития техники, ингибиторы получили более широкое распространение. Разработка специальных доза­торов позволила использовать этот экономичный метод борьбы с коррозией и в открытых циклах (например, промышленные транс­портирующие трубопроводы).

Современная промышленность создает неограниченные возмож­ности для использования ингибиторной защиты. Ингибиторы ши­роко применяются в травильных цехах (ингибиторы травления), в автотракторной, (машиностроительной) и электронной промыш­ленности (средства временной защиты и летучие ингибиторы), в нефтехимии (ингибиторы для процессов нефтепереработки, до­бавки к маслам и горючим), в коммунальном хозяйстве (ингиби­торы для водооборотных систем), в пищевой промышленности (мясо-, рыбо-, овощеперерабаты­вающие предприятия) использует миллионы металлических кон­сервных банок, которые при стерилизации и пастеризации подвергаются сильной коррозии. Применение ингибиторов в сочетании с пленкообразующими материалами—наиболее надежное средство защиты, так как в этом случае предотвращается корро­зия банок в ходе изготовления консервов, во время их транспор­тировки и хранения, а также сохраняется удовлетворительный внешний вид продукции.

Эффективным способом борьбы с коррозией металлов является также изменение коррозионной среды, в частности удаление из нее агрессивных компонентов. Например, интенсивная коррозия стальных резервуаров и труб в системах теплоснабжения, вызы­ваемая присутствием растворенного в воде кислорода, может быть уменьшена благодаря добавке в нее поглотителей кислорода (гид­разина, сульфита натрия).

Имея в виду широкие перспективы использования ингибитор­ной защиты, следует помнить, что и изменение коррозионной сре­ды, и введение в нее ингибиторов коррозии не должны противоре­чить технологическим условиям процесса и общим правилам за­щиты здоровья людей и охраны природной среды. Ингибиторами коррозии могут быть как неорганические, так и органические соединения. В зависимости от характера корро­зионной среды, механизма действия и вида защитной пленки, об­разованной на поверхности металла, их можно разделить на груп­пы. Однако вследствие сложного механизма действия ингибиторов любая их классификация является условной.

С электрохимической точки зрения ингибиторы делятся на ка­тодные, анодные и смешанные. Это деление ингибиторов иллюстри­рует рис. I, из которого следует, что введение ингибитора вызы­вает изменение коррозионного потенциала системы и в значитель­ной мере влияет на уменьшение плотности коррозионного тока (рисунки даны в полулогарифмических координатах), являюще­гося мерой скорости коррозии металлов.

Замедление коррозии металла можно осуществить уменьше­нием скорости катодной реакции (рис. I, а), анодной реакции (рис. I, б) или обеих реакций одновременно (рис. I, в). Боль­шинство применяемых ингибиторов коррозии влияет на ход как катодных, так и анодных реакций: смешанное ингибирующее дей­ствие обнаруживает, в частности, значительное число органических ингибиторов.

Рис.1. Влияние ингибитора на ход поляризационных кривых в растворе электролита:

а) катодный ингибитор; б) анодный ингибитор; в) смешанный ингибитор

Говоря об ингибиторах коррозии, следует рассматривать кон­кретную коррозионную систему (металл и среда, в которой он на­ходится), так как универсальных ингибиторов не существует. Другими словами, определенное химическое соединение может быть ингибитором коррозии одного металла и одновременно в той же среде стимулятором коррозии другого. Изменяя коррозион­ную среду, следует применять и соответствующие ингибиторы. Например, нитриты, эффективно защищающие от коррозии железо в нейтральной среде, наоборот, ускоряют его коррозию в сильнокис­лых средах.

Большинство аппаратов и металлических конструкций (тепло­обменники, радиаторы, химические реакторы и т. д.) изготавли­ваются из нескольких металлов. Ингибиторная защита таких конструкций вполне реальна, но чаще всего необходимо применять смеси ингибиторов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: