Защита металла от коррозии

Что такое коррозия?

Коррозионные разрушения металла – явление достаточно известное. Поверхностная ржавчина является только одним из признаков коррозии. Под действием неблагоприятных факторов окружающей среды структура металла постепенно разрушается вглубь. Как правило, коррозионные процессы запускаются при контакте металла с жидкими, газообразными веществами. Чаще всего это влага – конденсат, атмосферные осадки, сточные воды. Последующее разрушение происходит из-за окисления материала. Результатом коррозионного воздействия становится утрата конструкцией своих свойств, выход изделия из строя. Скорость процесса окисления во многом зависит от степени агрессивности окружающей среды.

Почему образуется коррозия?

Железо, его сплавы подвержены разрушению – коррозии. Она возникает при электрохимическом, химическом взаимодействии отдельных компонентов материала с веществами из окружающей среды. Окислительно-восстановительные реакции способствуют преобразованию металлов в их оксиды.

Виды коррозии металлов

Коррозионные процессы отличаются по следующим моментам:

• Характер разрушения материала;
• Механизм протекания процесса;
• Тип агрессивной среды, которая вызывает коррозию.

Основными видами коррозии являются химическая или электрохимическая.

Химическая

Химические реакции провоцируют процессы, разрушающие металлические связи. Их результатом становится образование новых связей между окислителем и атомами металла. Химические коррозионные процессы возникают, когда железо или его сплав контактирует со средой, которая не проводит электрический ток. Такие среды разделяются на газовые и жидкие.

• Когда на поверхности металла отсутствует влажный конденсат, но при этом он вступает в контакт с газом или паром, то происходит газовая коррозия. Она способна полностью разрушить изделия. Отдельные металлы и их сплавы в газовой среде могут защищаться от повреждения оксидной пленкой, образующейся на их поверхности. Химические коррозионные процессы газового типа вызываются кислородом, диоксидом серы, сероводородом и другими газами.
• Жидкостное ржавление возникает при соприкосновении поверхности металлов с неэлектролитными жидкостями. Это чаще нефть, продукты ее переработки.

Но если при контакте присутствует даже малое количество влаги, то химическая коррозия быстро переходит в электрохимическую.

Электрохимическая

Наиболее распространенным видом коррозии можно назвать электрохимический. Он возникает, если происходит контакт между металлом и жидким электролитом. Здесь протекают два взаимосвязанных процесса. Первый – анодный. При нем ионы из металла переходят в электролитический раствор. Второй – катодный. Образованные на анодной стадии электроны, образуют связь с частицами окислителя.

Типы поражения ржавчиной

В зависимости от характера разрушения, вызываемого коррозией, поражение ржавчиной может быть:

• Сплошным;
• Местным;
• Точечным;
• Межкристаллическим.

Каждый тип имеет свои особенности.

Сплошная

При сплошной коррозии вся поверхность металлоизделий поражается ржавчиной. Она может быть равномерной или неравномерной.

Местная

При местном виде коррозионного процесса ржавеют только отдельные части поверхности металла.

Точечная

Питтинг-коррозия разрушает металл точечно. Ржавчина появляется на отдельных участках, но проникает глубоко в структуру материала. Нередко поражения становятся сквозными.

Межкристаллическая

При межкристаллической коррозии разрушения структуры металла происходит по границам кристаллических зерен.

Типы агрессивных сред

• Атмосферная – относится к наиболее распространенным. Ржавчина появляется в условиях атмосферы, влажных газов. Металл окисляется под воздействием кислорода и воды, содержащихся в воздухе. Химически активные загрязнения воздушных масс ускоряют коррозионный процесс.
• Растворы электролитов – кислотные, щелочные, солевые, пресная вода.
• Почвенная – наибольшей агрессией обладают кислые грунты, наименьшей – песчаники.
• Аэрационная – образуется при неравномерном доступе воздуха к различным участкам поверхности металла.
• Биологическая – возникает при воздействии на металлические изделия продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Это сероводород, углекислый и другие газы, способствующие коррозии материала.
• Электрическая – блуждающие токи.

Металлические поверхности, которые плохо обдуваются воздушными потоками, удобны для оседания и длительного сохранения пыли, влаги. Они подвержены коррозионным процессам активнее.

Способы защиты металла от коррозии

Защитить металлические изделия можно, предприняв своевременные меры по ограждению поверхности металла от нежелательных контактов с окружающей средой. Это в значительной степени способствует продлению срока эксплуатации конструкций.

На данный момент разработано большое количество разнообразных методов по защите металлов от окисления. Индустриальные, строительные металлоконструкции, транспортные средства защищают промышленными способами. Это затратно и довольно сложно. В быту применяются методы, которые более просты в технологии и доступнее по цене.

Коррозионная стойкость во многом зависит от природы металла, температуры окружающей среды, ее типа.

• Благодаря химической инертности благородные металлы окислению не подвергаются.
• На поверхности алюминия, цинка, титана, хрома, никеля образуется оксидная газонепроницаемая пленка, надежно защищающая металл от коррозии.
• У железа оксидная пленка рыхлая, поэтому оно ржавеет очень сильно.

Антикоррозийная защита металлов бывает конструктивной, пассивной, активной. Металлические поверхности предохраняют от ржавчины при помощи защитных покрытий, производства легированных сталей, электрохимическим способом.

Защитные покрытия

Толстослойные покрытия – панели, заслоны, резиновые прокладки используются нечасто. Они сложны в установке, стоят дорого, занимают немало места. Такая защита обычно применяется в труднодоступных местах.

Более распространены пассивные защищающие тонкослойные покрытия. Их задача заключается в создании надежного барьера между металлом и агрессивной средой. Для этого применяют краски, грунтовки, лаки, эмали. Такие покрытия способны создавать на поверхности металлоизделий твердую, прочную пленку, которая имеет хорошую адгезию с основанием.

К достоинствам пассивной защиты относится удобство нанесения, доступная цена, значительный ассортимент красящих материалов. Но у нее есть и минусы в применении. Защитный слой требует периодического обновления, он не сильно устойчив к механическим повреждениям.

Создание сплавов, стойких к коррозии

Защитить металл от коррозии можно еще в процессе его производства. Для этого в состав стали при выплавке добавляют легирующие элементы. Они способны предотвратить возникновение очагов ржавчины всех или отдельных видов коррозии. Наиболее часто применяемой легирующей добавкой является хром. В составе стали его должно быть больше 11 %. Также в качестве легирующих компонентов могут выступать никель, молибден, другие элементы.

Физические свойства таких сплавов существенно отличаются от характеристик чистого металла. Легирование улучшает коррозионную стойкость. Так получают нержавеющую сталь, новые высокотехнологичные сплавы.

Изменение состава воды

Коррозионные процессы можно замедлить, если в среду, которая окружает металлоконструкцию, добавить ингибиторы коррозии. Они способны снизить скорость или вообще подавить образование ржавчины.

Электрохимическая защита

Когда на поверхность металла наносится более активный металл (протектор), то защитный слой разрушается быстрее. При этом защищаемый металл не подвергается коррозии.

Активная (электрохимическая) защита чаще выполняется с помощью цинкования поверхности металла. Цинк наносится несколькими методами:

• Горячим;
• Холодным;
• Термодиффузным;
• Гальваническим.

Большее распространение получила горячая оцинковка. Ее выполняют только в условиях производства. Здесь можно варьировать толщину защитного слоя.  Холодное цинкование чаще используют в быту. На металлоизделия наносят цинконаполненный материал. Такой способ подходит для местного восстановления поврежденного цинкового слоя. Защита цинкованием долговечна, но поверхность металла нуждается в тщательной подготовке. Также необходимо четко соблюдать технологию процесса.

Методы защиты металлоизделий в индустрии очень разнообразны. Конкретный способ подбирается, исходя из их назначения и условий эксплуатации.

Народные средства защиты от коррозии

В бытовых условиях чаще используются защитные лакокрасочные покрытия с разнообразным составом. Изделия из металла, которые уже подверглись поражению коррозией, обычно обрабатывают преобразователями ржавчины. Такие средства не только способствуют восстановлению железа из окислов, но и предотвращают дальнейшие коррозионные процессы. К преобразователям ржавчины относятся различные грунты, стабилизаторы, составы, преобразующие оксиды железа в соли, смолы, масла, нейтрализующие частицы ржавчины.

Но защиту металлических изделий можно осуществить народными способами. Такие методы также подойдут, если нельзя применять готовые химические составы.

Керосин и парафин

Керосин и парафин соединяются в соотношении 10:1. Затем состав выдерживают в течение 24 часов. Средство наносят на ржавые участки металла. По истечении 12 часов место обработки протирают сухой тряпкой. Так можно убрать коррозию с поверхности инструментов, стройматериалов. Но этот метод не стоит применять в жилых помещениях, санузлах, кухнях из-за специфического запаха керосина.

Каустическая сода

Использование каустической соды в домашних условиях весьма эффективно. Чтобы приготовить состав, потребуется 40 % формалин (250 г), каустическая сода и аммоний (по 50 г), 300 мл воды. Указанные ингредиенты соединяются вместе, разбавляются в 1 л воды. В раствор на 15-30 мин помещаются заржавевшие металлоизделия. Затем их протирают сухой салфеткой.

Перекись водорода

Раствор из 40 г лимонной кислоты, 1 столовой ложки соли и 100 г перекиси водорода также активно применяют для устранения ржавчины. В него укладывают металлические детали на 2 часа. Очаги коррозии исчезают полностью. Для удаления ржавчины в санузлах и на кухне подойдет смесь нашатырного спирта и перекиси водорода.

Защита от коррозии необходима практически всем изделиям из металла. Профилактические меры способствуют более легкому и быстрому удалению ржавчины. Иначе окислы с металлических поверхностей придется убирать при помощи дорогих сильнодействующих средств.