Файл: Реферат по теме "Коррозия металлов и средства защиты от нее".rtf
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 310
Скачиваний: 19
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Обезжиривание конструкций перед окрашиванием, как правило, производится в тех случаях, когда металл не покрыт толстыми слоями окалины или ржавчины (холоднокатаная сталь, алюминий) или когда прокат уже защищен металлическими покрытиями, консервационными смазками, межоперационными или консервационными грунтовками (оцинкованная сталь, канаты, очищенный и законсервированный прокат). Зажиренные участки в этих случаях очищают органическими растворителями, которые не разрушают уже имеющееся защитное покрытие. Исключение составляют случаи, когда необходимо обезжиривание поверхности, зажиренной до первой или второй степеней (ГОСТ 9.402-80), а также перед очисткой от ржавчины ручным или механизированным инструментом или перед кислотным травлением. В тех случаях, когда подготовка поверхности и нанесение покрытий выполняются полностью на монтажных площадках, например, при защите от коррозии рулонируемых конструкций негабаритных резервуаров, очищать поверхности от окислов необходимо сухим абразивом.
Грунтовки и фосфатирование. Часто под лакокрасочный слой наносят грунтовки. Пигменты, входящие в ее состав, также должны обладать ингибиторными свойствами. Проходя через слой грунтовки, вода растворяет некоторое количество пигмента и становится менее коррозионно-активной. Среди пигментов, рекомендуемых для грунтов, наиболее эффективным признан свинцовый сурик Pb3O4.
Вместо грунтовки иногда проводят фосфатирование поверхности металла. Для этого на чистую поверхность кистью или распылителем наносят растворы ортофосфатов железа (III), марганца (II) или цинка (II), содержащих и саму ортофосфорную кислоту H3PO4. В заводских условиях фосфатирование ведут при 99-97 0С в течение 30-90 минут. В образование фосфатного покрытия вносят вклад металл, растворяющийся в фосфатирующейся смеси, и оставшиеся на его поверхности оксиды.
Для фосфатирования поверхности стальных изделий разработано несколько различных препаратов. Большинство из них состоят из смеси фосфатов марганца и железа. Возможно, наиболее распространенным препаратом является "мажеф" – смесь дигидрофосфатов марганца Mn(H2PO4)2, железа Fe(H2PO4)2 и свободной фосфорной кислоты. Название препарата состоит из первых букв компонентов смеси. По внешнему виду мажеф – это мелкокристаллический порошок белого цвета с соотношением между марганцем и железом от 10:1 до 15:1. Он состоит из 46-52 % P
2O5; не менее 14 % Mn; 0,3-3 % Fe. При фосфатировании мажефом стальное изделие помещается в его раствор, нагретый примерно до ста градусов. В растворе происходит растворение с поверхности железа с выделением водорода, а на поверхности образуется плотный, прочный и малорастворимый в воде защитный слой фосфатов марганца и железа серо-черного цвета. При достижении толщины слоя определенной величины дальнейшее растворение железа прекращается. Пленка фосфатов защищает поверхность изделия от атмосферных осадков, но мало эффективна от растворов солей и даже слабых растворов кислот. Таким образом, фосфатная пленка может служить лишь грунтом для последовательного нанесения органических защитных и декоративных покрытий – лаков, красок, смол. Процесс фосфатирования длится 40-60 минут. Для его ускорения в раствор вводят 50-70 г/л нитрата цинка. В этом случае время сокращается в 10-12 раз.
Электрохимическая защита. В производственных условиях используют также электрохимический способ – обработку изделий переменным током в растворе фосфата цинка при плотности тока 4 А/дм 2 и напряжении 20 В и при температуре 60-70 0С. Фосфатные покрытия представляют собой сетку плотносцепленных с поверхностью фосфатов металлов. Сами по себе фосфатные покрытия не обеспечивают надежной коррозионной защиты. Преимущественно их используют как основу под окраску, обеспечивающую хорошее сцепление краски с металлом. Кроме того, фосфатный слой уменьшает коррозионные разрушения при образовании царапин или других дефектов.
Силикатные покрытия. Для защиты металлов от коррозии используют стекловидные и фарфоровые эмали, коэффициент теплового расширения которых должен быть близок к таковому для покрываемых металлов. Эмалирование осуществляют нанесением на поверхность изделий водной суспензии или сухим напудриванием. Вначале на очищенную поверхность наносят грунтовочный слой и обжигают его в печи. Далее наносят слой покровной эмали и обжиг повторяют. Наиболее распространены стекловидные эмали – прозрачные или загашенные. Их компонентами являются SiO2 (основная масса), B2O3, Na2O, PbO. Кроме того, вводят вспомогательные материалы: окислители органических примесей, оксиды, способствующие сцеплению эмали с эмалируемой поверхностью, глушители, красители. Эмалирующий материал получают сплавлением исходных компонентов, измельчением в порошок и добавлением 6-10 % глины. Эмалевые покрытия в основном наносят на сталь, а также на чугун, медь, латунь и алюминий.
Эмали обладают высокими защитными свойствами, которые обусловлены их непроницаемостью для воды и воздуха (газов) даже при длительном контакте. Их важным качеством является высокая стойкость при повышенных температурах. К основным недостаткам эмалевых покрытий относят чувствительность к механическим и термическим ударам. При длительной эксплуатации на поверхности эмалевых покрытий может появиться сетка трещин, которая обеспечивает доступ влаги и воздуха к металлу, вследствие чего и начинается коррозия.
Цементные покрытия. Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия. Поскольку коэффициенты теплового расширения портландцемента и стали близки, то он довольно широко применяется для этих целей. Недостаток портландцементных покрытий тот же, что и эмалевых, – высокая чувствительность к механическим ударам.
4. Защита стальных строительных конструкций от коррозии металлическими покрытиями
Горячее цинкование и алюминирование. Процесс нанесения покрытия основан на погружении сварных конструкций или проката в расплавленный металл. Толщина покрытия на конструкциях из толстолистового или профильного проката колеблется в широких пределах (60-200 мкм) и зависит от продолжительности нанесения покрытий, состава ванны, температуры расплавленного металла или сплава, конструктивной формы и скорости извлечения конструкции из ванны. Процесс отличается простотой технологии и высокой производительностью.
Возможные ограничения в применении горячего цинкования или алюминирования связаны: с габаритами ванн (в настоящее время глубина вертикальных ванн для цинкования в РФ достигает 7 м, размеры зеркала ванны – до 2x2 м). Более перспективны горизонтальные ванны, длина которых может достигать 20 м. Однако следует считаться с возможным короблением при нагреве тонкостенных конструкций и с невозможностью получить качественное покрытие в нахлесточных соединениях, если не обеспечен зазор между элементами не менее 1,5 мм или не выполнена обварка по контуру.
Металлизационные покрытия могут быть нанесены как на технологических линиях в заводских условиях, так и на монтажных площадках. Процесс заключается в распылении расплавленного металла на очищенную от окислов поверхность проката или конструкций. Скорость коррозии металлизационных покрытий выше, чем скорость коррозии покрытий из соответствующего металла, полученных методом погружения в расплав, а расход металла несколько больше. Поэтому металлизационные покрытия рекомендуется применять для конструкций, которые нетехнологично защищать методом погружения в расплав. Металлизация готовых решетчатых конструкций вообще нецелесообразна из-за непроизводительных потерь металла.
При малых толщинах металлизационное покрытие пористое и требует дополнительной пропитки, а получение толстых слоев (150-300 мкм) при ручном нанесении покрытия – длительный процесс, поэтому желательна механизация работ на линиях. Эффективность металлизации труб и листовых конструкций на линиях по расходу материалов и производительности труда сопоставима с эффективностью горячего цинкования или алюминирования.
Преимущества металлизационных покрытий, наносимых распылением, по сравнению с покрытиями, полученными погружением в расплав, следующие:
- можно получать практически любую заданную толщину, в связи с чем целесообразно применять относительно тонкие металлизационные покрытия как подслой под лакокрасочное покрытие для конструкций, эксплуатируемых в средне- или сильноагрессивных средах;
- покрытия можно наносить на конструкции любых габаритов, в том числе после монтажа;
-можно получать металлизационные покрытия заданного состава, например алюминий с цинком (псевдосплав).
Гальванические покрытия. Гальваническим методом наносят на поверхность стали цинковые, кадмиевые, хромовые и другие металлические покрытия. Гальванические покрытия получают осаждением металлов из растворов или расплавов солей под действием электрического тока на поверхности защищаемых изделий. Метод применяется для защиты относительно мелких деталей. Толщина гальванического покрытия в зависимости от материала покрытия обычно не превышает 20 мкм. Заданную толщину покрытия можно регулировать с точностью до нескольких микрон.
Ингибиторы. Применение ингибиторов – один из самых эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах. Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от латинского inhibere, что означает сдерживать, останавливать. Ещё по данным 1980 года, число известных науке ингибиторов составило более пяти тысяч. Ингибиторы дают народному хозяйству немалую экономию.
Ингибирующее воздействие на металлы, прежде всего на сталь, оказывает целый ряд неорганических и органических веществ, которые часто добавляются в среду, вызывающую коррозию. Ингибиторы имеют свойство создавать на поверхности металла очень тонкую пленку, защищающую металл от коррозии.
Ингибиторы в соответствии с Х. Фишером можно сгруппировать следующим образом.
1) Экранирующие, то есть покрывающие поверхность металла тонкой пленкой. Пленка образуется в результате поверхностной адсорбции. При воздействии физических ингибиторов химических реакций не происходит.
2) Окислители (пассиваторы) типа хроматов, вызывающие образование на поверхности металла плотно прилегающего защитного слоя окисей, которые замедляют протекание анодного процесса. Эти слои не очень стойки и при определенных условиях могут подвергаться восстановлению. Эффективность пассиваторов зависит от толщины образующегося защитного слоя и его проводимости.
3) Катодные – повышающие перенапряжение катодного процесса. Они замедляют коррозию в растворах неокисляющих кислот. К таким ингибиторам относятся соли или окислы мышьяка и висмута.
Эффективность действия ингибиторов зависит в основном от условий среды, поэтому универсальных ингибиторов нет. Для их выбора требуется проведение исследований и испытаний.
Наиболее часто применяются следующие ингибиторы: нитрит натрия, добавляемый, например, к холодильным соляным растворам, фосфаты и силикаты натрия, бихромат натрия, различные органические амины, сульфоокись бензила, крахмал, танин и т. п. Поскольку ингибиторы со временем расходуются, они должны добавляться в агрессивную среду периодически. Количество ингибитора, добавляемого в агрессивные среды, невелико. Например, нитрита натрия добавляют в воду в количестве 0,01-0,05 %.
Ингибиторы подбираются в зависимости от кислого или щелочного характера среды. Например, часто применяемый в качестве ингибитора нитрит натрия может использоваться в основном в щелочной среде и перестает быть эффективным даже в слабокислых средах.