Виды коррозии металлов и способы защиты от коррозии: это? Виды и способы защиты от коррозии на металлических изделиях

это? Виды и способы защиты от коррозии на металлических изделиях

Коррозия металла – это ржавчина, в первую очередь, которая образовалась на поверхности, чем больше ржавчины, тем глубже она проникает и разрушает материал элемента.

Любую коррозию возможно охарактеризовать тремя признаками:

• Во-первых, это восстановительно-окислительный процесс.
• Во-вторых, этот процесс является самопроизвольным, то есть возникает в любых условиях.
• В-третьих, процесс коррозии чаще всего возникает и распространяется на поверхности элемента, и иногда проникает вглубь.

Коррозия металла — это процесс, который проходит в химических или электрохимических средах, он приводит к повреждению верхних слоев материала.

Коррозии поддаются не только металлические изделия, но и бетонные, а также керамические.

Виды коррозии по характеру разрушения

На материале может протекать коррозия двух видов:

• Сплошная – распространена на всей поверхности изделия. Такой вид также делится на несколько подвидов:

• Равномерная – ржавчина появляется в одинаковом количестве на всех участках изделия.
• Неравномерная – ржавчина появляется с разной скоростью на разных участках.

• Избирательная – разрушению подвергается определенный компонент металлического сплава.
• Местная – коррозия образуется на отдельных небольших по размеру участках на поверхности детали. Выражается в единичных углублениях, раковинах и коррозирующих точках.

Виды коррозии металлов по механизму протекания

Существует несколько причины возникновения коррозии металла, химия этих процессов на сегодняшний день достаточно изучена, что помогает эффективно бороться с разрушением материалов.

Химическая коррозия металлов – происходит между металлом и средой, протекает окислительно-восстановительная реакция. Данный вид коррозии характерен для такой среды, в который не может протекать электрический ток. Химическая коррозия по условию протекания может быть:

• При газовой коррозии ржавчина возникает в результате воздействия на металл газовой среды чаще всего при высоких температурах. Особенностью этого вида является то, что воздействие газовой среды на некоторые металлы приводит к их полному разрушению, но на некоторых металлах (цирконий, алюминий, хром) протекающая реакция оставляет лишь защитную пленку.
• Жидкостная поверхностная коррозия возникает при воздействии жидких агрессивных сред, также без возможности протекания электрического тока.

Электрохимическая коррозия – эта реакция имеет место быть только в средах, где возможно протекание электрического тока.

Электрохимическая коррозия имеет возможность протекать в самых разных средах, но все они делятся на два типа по условию протекания:

• Коррозия с участим электролитов в растворах– протекает в среде кислот, соли, воде, оснований.
• Коррозия в атмосферных условиях – является самой часто встречающейся коррозией.

Виды коррозии по условиям протекания

Как было отмечено выше, по условиям протекания коррозия может быть газовой, жидкостной, атмосферной или в растворах электролитов. Необходимо сделать этот список более полным, поэтому ниже раскрыты дополнительные типы коррозии:

• Коррозия металлов, протекающая в почвах и грунтах;
• Биокоррозия, возникающая вследствие жизнедеятельности микроорганизмов на поверхности материала;
• Структурная — возникает из-за неоднородной структуры металла;
• Контактная коррозия проявляется при долгом соприкосновении металлов с различными потенциалами в электролите;
• Трение материала в коррозийной среде;
• Коррозия, возникающая от трения материала в коррозийной среде;
• Фреттинг-коррозия проявляется во время возникновения колебаний в коррозийной среде;
• Кавитация появляется при воздействии существующей коррозийной среды и ударного воздействия извне.

Результат коррозии

Пластинчатая коррозия металла – вид на протекающий процесс

Основные типы атмосферной коррозии

Принято выделять три основных типа атмосферной коррозии: влажная, мокрая, сухая. Жидкая и мокрая, в силу способности проводить электрический ток, протекают по электрохимическим законам, а сухая по химическим.

• Влажная глубокая коррозия металла будет протекать там, где на металле можно наблюдать тонкую влажную пленку. В зависимости от происходящего в окружающей среде, на пленке может образовываться конденсат, после чего начинается процесс коррозийного разрушения.
• Мокрая коррозия начинается на поверхности хорошо увлажненной, при относительной влажности окружающей среды около 100%. Капли, образовавшиеся на поверхности, помогают коррозийному износу.
• Сухая атмосферная коррозия менее агрессивна, потому что процесс разрушения протекает при малой влажности воздуха. Образовавшаяся на изделии пленка замедляет образование ржавчины.

Закорродировавший корабль

Виды коррозии бетона

Бетон является крепким каменным строительным материалом, состоящим из цемента, наполнителя и связующих веществ. Так как этот материал эксплуатируется в условиях открытой окружающей среды, а также нередко в агрессивно-опасных средах, то он так же подвержен коррозийному износу.

Схема коррозии на бетоне

Существует несколько видов бетонной коррозии:

1. В результате взаимодействия с окружающей средой, на поверхности бетона могут образовываться легкорастворимые соли, которые при взаимодействии с внутренними компонентами материала приводят к его разрушению.
2. Часто встречающаяся проблема – это разъединение составных частей цементного камня водой или вымывание гидроксида кальция, который образовывается в процессе такой реакции или ранее.
3. В условиях окружающей среды, в состав бетона проникают вещества, которые имеют достаточно большой объем, в сравнении с исходными продуктами реакции, что приводит к механическим и химическим повреждениям целостности материала, далее эти участки под воздействием окружающей среды начинают коррозировать про принципу 1 или 2.

При коррозии бетона, невозможно выявить только одну причину, зачастую образовавшаяся коррозия – продукты нескольких факторов в совокупности.

Коррозия железа и меди

Коррозия железа

Давно выявлено, что зачастую коррозия (ржавчина) на железных элементах возникает вследствие протекания реакций окисления воздухом или кислотами – окислительно-восстановительные реакции. Как и в любом металле, ржавчина захватывает верхние слои железного изделия и возникает химическая коррозия, электрохимическая или электрическая.

Если рассмотреть каждый этот процесс в отдельности то получится, что при химическом возникновении ржавчины происходит переход электронов на окислитель, в результате образовывается оксидная пленка, а реакция выглядит так:

3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO•Fe2O3)

Образовавшаяся пленка не защищает материал от дальнейшего возникновения окислительно-восстановительных реакций, она свободно пропускает воздух, что способствует образованию новой ржавчины.

При электрохимической коррозии, которая чаще всего возникает с железом в грунте, протекает реакция с образованием свободного кислорода и воды, если они остаются на железном элементе, то это вызывает новые продукты коррозии.

Fe + O2 + h3O → Fe2O3 · xh3O

Электрическая коррозия железа является самой непредсказуемой, так как возникает из-за блуждающих токов, которые могут попадать к железному элементу от линий электропередач, трамвайных путей, крупногабаритного электрооборудования и другое. Блуждающий ток запускает процесс электролиза металла, а он способствует образованию ржавых пятен.

Коррозия меди

При эксплуатации медных элементов необходимо учитывать причины коррозии, зачастую они обусловлены средой, где находится элемент. Например, в таких средах как: атмосферная, морская вода, при контакте с галогеновыми веществами и в слабых растворах солей медь коррозирует стабильно медленно.

1)Cu+2h3SO4→CuSO4+SO2↑+2h3O

2)Cu+h3SO4→CuO+SO2↑+h3O

Также медь подвергается коррозии в обычных атмосферных условиях:

2Cu+h3O+CO2+O2→ CuCO3*Cu(OH)2

Методы и способы защиты металлов от коррозии

Вследствие того, что коррозийный процесс протекает на верхних слоях металла конструкции, то защита поверхности заключается в создании верхнего защитного слоя для изделия, который убирает следы коррозии на металле. Такими защитными покрытиями выступают вещества металлические и неметаллические.

Важно понимать, что защита от коррозии не избавляет от нее, а лишь замедляет уже происходящие процессы. Однако, если верно подобрать средство борьбы, то возможно замедлить процесс образования коррозии на несколько лет.

Исходя из названия, металлические покрытия – это вещества, в основе которых металл. Например, чтобы защитить конструкцию из железа от коррозии на ее поверхность наносят слои цинка, меди или никеля.

Очистка труб от коррозии

Неметаллические покрытия – специальные вещества, наиболее широкая группа защитных соединений. Они изготавливаются в виде красок, эмалей, смазок, грунтовок, составов на битумной и битумно-полимерной основе и т.д.

Большая популярность неметаллических соединений в устранении следов коррозии  заключается в их широком выборе, большом ценовом диапазоне, легкости изготовления и хороших защитных свойствах.

Наименьшую популярность приобрели химические покрытия из-за необходимости проводить сложные химические процессы:

• Оксидирование – образование оксидных пленок на поверхностях защищаемых деталей.
• Азотирование – насыщение верхних слоев материала азотом.
• Цементация – реакция, при которой верхние слои соединяются с углеродом и т.д.

Также при коррозии металлов существуют способы защиты, при которых на этапе сплавления металлов в них вводят специальные соединения, которые смогут повысить коррозийную устойчивость будущего материала.

Большую группу защиты представляют способы электрохимической и протекторной защиты.

Электрохимическая защита состоит в процессе преобразования продуктов коррозии в среде электролитов с помощью проводящего электрического тока. Постоянный ток присоединяется к катоду (защищаемому материалу), а в качестве анода выступает проводящий металлический источник, который при своем разрушении защищает объект от ржавчины.

Электрохимическая защита от коррозии

Протекторная защита протекает по такому же принципу, однако вместе металлического связующего изделия выступают специальные изделия – протекторы, которые выступают в роли анода. В результате протекающей реакции, протектор разрушается, защищая катод (конструкцию из металла).

Таким образом, хоть коррозия является необратимым процессом, но на данный момент люди научились эффективно замедлять ее губительное воздействие.

Способы защиты от коррозии

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер.

Более всего подвержены коррозии чистые металлы. Сплавы, пластики и прочие материалы в этом отношении характеризуются термином «старение». Вместо термина «коррозия» также часто применяют термин «ржавление».

Виды коррозии

Коррозионный процесс портит жизнь людям многие века, поэтому он изучен достаточно широко. Существуют различные классификации коррозии в зависимости от типа окружающей среды, от условия использования коррозирующих материалов (находятся ли они под напряжением, если контактируют с другой средой, то постоянно или переменно и пр.) и от множества других факторов.

Электрохимическая коррозия

Коррозировать могут два различных металла, соединенных между собой, если на их стык попадет, например, конденсат из воздуха. У разных металлов различные окислительно-восстановительные потенциалы и  на стыке металлов образуется фактически гальванический элемент. При этом металл с более низким потенциалом начинает растворяться, в данном случае, коррозировать. Это проявляется на сварочных швах, вокруг заклепок и болтов.

Для защиты от такого вида коррозии применяют, например, оцинковку. В паре металл-цинк коррозировать должен цинк, но при коррозии у цинка образуется оксидная пленка, которая сильно замедляет процесс коррозии.

Химическая коррозия

Если поверхность металла соприкасается с коррозионно-активной средой, и при этом нет электрохимических процессов, то имеет место т.н. химическая коррозия. Например, образование окалины при взаимодействии металлов с кислородом при высоких температурах.

Борьба с коррозией

Несмотря на то, что сгнивающие на дне моря корабли с сундуками не так уж и плохи для экологии, коррозия металлов ежегодно приносит огромные убытки людям. Поэтому неудивительно, что уже давно существуют различные методы защиты от коррозии металлов.

Различают три вида защиты от коррозии:

Конструкционный метод включает в себя использование сплавов металлов, резиновых прокладок и др.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

Пассивная борьба с коррозией – это применение эмалей, лаков, оцинковки и т.п. Покрытие металлов эмалями и лаками направлено на изоляцию металлов от окружающей среды: воздуха, воды, кислот и пр. Оцинковка (как и другие виды напыления) кроме физической изоляции от внешней среды, даже в случае повреждения ее слоя, не даст развиваться коррозии металла, т.к. цинк коррозирует охотнее железа (см. «электрохимическая коррозия» выше по тексту).

Наносить защитные покрытия на металл можно различными способами. Оцинковку можно проводить в горячем цеху, «на холодную», газотермическим напылением. Окраску эмалями можно проводить распылением, валиком или кистью.

Большое внимание надо уделять подготовке поверхности к нанесению защитного покрытия. От того, насколько качественно будет очищена поверхность металла, во многом зависит успех всего комплекса мер по защите от коррозии.

Коррозия металлов – виды коррозии и методы защиты

Внешняя среда является кислой и оказывает негативное воздействие на некоторые материалы. Такое воздействие на металл называют коррозией, которая приводит к разрушению веществ и, соответственно, износу металлических изделий.

Эта печальная особенность материалов приводит к большим экономическим потерям коммерческих предприятий, а также государственных.

Виды коррозии

Классифицировать коррозию металлов можно по механизму протекания. Выделяют два типа – химическая и электрохимическая (данный вид наблюдается исключительно при наличии тока электричества).

По условиям протекания выделяют шесть типов коррозии:

1. Атмосферная, которая происходит под непосредственным воздействием обыкновенного кислорода и водяного пара, находящегося в атмосфере.

2. Жидкостная. Мало того, что сама жидкость негативно воздействует на металлоизделия, так еще и вещества, которые входят в ее состав, также могут оказывать определенное влияние.

3. Газовая, происходящая при высоких температурах. Такой вид возникает только в условиях нагрева металла. Такое происходит при его обработке для ускорения реакции.

4. Воздействие почвы, когда часть деталей тесно контактирует с ней. Например, заборы или столбы, которые вкопаны в землю. На такие металлические элементы негативно воздействуют блуждающие токи почвы.

5. Биологическая или бактериальная.

6. Усталостная. Так как некоторые продукты подвержены постоянным нагрузкам и коррозии. Из-за этого механические свойства постепенно снижаются. Это приводит к тому, что разрушаться металл может даже после самых незначительных приложенных усилий.

Методы защиты от коррозии металлов

Защищать изделия нужно максимально хорошо на всех этапах: от производства до эксплуатации. То есть при изготовлении всех металлических деталей необходимо обеспечивать контроль температуры, так как от газовой коррозии может происходить потеря до двух процентов материала.

Во время непосредственной эксплуатации популярны методы повышения устойчивости сплавов, то есть добавление легирующих компонентов в состав. Например, наличие в общем составе изделия вольфрама и молибдена снижают устойчивость к коррозии, а вот фосфор и сера еще и ускоряют ее действие. Это значит, что такие материалы требуют дополнительной защиты.

Второй способ — ограничение непосредственного воздействия окисляющих веществ на металл. Покрытия для стали богаты содержанием цинка, хрома и олова, а также других неактивных металлов. Хорошим способом защиты, особенно цветных металлов, является правильная окраска. Прочитать о ней можно в этой статье.

Способы защиты металлов от коррозии

Железо и сплавы на его основе подвержены коррозии – разрушению, которое происходит вследствие химического или электрохимического взаимодействия компонентов металлов и сплавов с различными веществами окружающей среды. В результате этих окислительно-восстановительных реакций металлы связываются в оксиды, что приводит к потере их эксплуатационных свойств. Первые проявления разрушительного процесса – образование на поверхности пятен рыжего цвета. Своевременные меры по предотвращению коррозии обеспечивают значительное продление срока службы металлических изделий и конструкций.

Виды коррозии металлов

Коррозионные процессы различаются по характеру разрушения, механизму протекания процесса, типу агрессивной среды, вызывающей коррозию.

Характер разрушения

По этому признаку выделяют следующие типы коррозии:

• Сплошная – равномерная или неравномерная. Затрагивает равномерно всю поверхность металлоизделия или конструкции.
• Местная. Поражаются отельные участки поверхности.
• Питтинг-коррозия (точечная). Поражения – отдельные, глубокие или сквозные.
• Межкристаллитная. Разрушающиеся области располагаются вдоль границ зерен.

Механизм протекания коррозии

Основные типы коррозии – химическая и электрохимическая. Химические коррозионные процессы протекают в результате химреакций, при которых разрушаются металлические связи, а образуются новые – между атомами металла и окислителя. Химическая коррозия возникает при контакте металлов и сплавов со средами, не проводящими электрический ток. Она может быть жидкостной и газовой.

• Газовая коррозия протекает в агрессивных газовых и паровых средах при отсутствии сконденсированной влаги на поверхности металлоизделия или металлоконструкции. Она может стать причиной полного разрушения железа и сплавов на его основе. На поверхности алюминия и алюминиевых сплавов в газовых средах образуется защитная пленка, защищающая их от коррозии. Примеры газов, которые становятся причиной возникновения химических коррозионных процессов: кислород, диоксид серы, сероводород.
• Жидкостная коррозия протекает при контакте металлической поверхности с жидкими неэлектролитами – нефтью и нефтепродуктами. При наличии даже небольшого количества воды этот химический процесс легко превращается в электрохимический.

Электрохимическая коррозия возникает при контакте металлов и сплавов с жидкостями-электролитами вследствие протекания двух взаимосвязанных процессов:

• анодный – ионы металла переходят в раствор электролита;
• катодный – электроны, которые образовались на стадии анодного этапа, связываются частицами окислителя.

В зависимости от среды, в которой протекают электрохимические коррозионные процессы, различают следующие типы коррозии:

• Атмосферная. Самая распространенная. Протекает в условиях атмосферы или другого влажного газа.
• В растворах электролитов – кислотах, щелочах, солях, обычной воде.
• Почвенная. Скорость процесса зависит от состава грунта. Наименее агрессивны песчаные почвы, наиболее – кислые почвы.
• Аэрационная. Ее вызывает неравномерный доступ воздушной среды к разным частям изделий и конструкций.
• Биологическая. Ее провоцируют микроорганизмы, которые в результате жизнедеятельности вырабатывают углекислый газ, сероводород и другие газы, вызывающие коррозионные процессы.
• Электрическая. Возникает из-за блуждающих токов, которые появляются при эксплуатации электротранспорта.

Общий вывод! Коррозионные процессы активнее всего развиваются на поверхностях, удобных для отложения пыли, осадков, плохо обдуваемых воздушными струями. Поэтому они подвержены застою воздуха, накоплению и длительному сохранению на поверхности влаги.

Способы защиты металла от коррозии

На стадии производства стали в ее состав могут вводиться легирующие добавки, которые предотвращают появление очагов всех (или некоторых) видов коррозии. Таким элементом является, хром, которого должно быть не менее 13 % от общего количества всех компонентов. Для предотвращения возникновения и развития коррозии в сталях без легирующих добавок используют следующие методы антикоррозионной защиты – конструктивные, пассивные, активные.

Конструктивные

Заключаются в защите поверхности металла с помощью нетонкослойных покрытий – панелей, резиновых прокладок, заслонов. Эти способы имеют мало преимуществ: их сложно, а иногда невозможно реализовать, материалы для конструктивной защиты стоят дорого и после монтажа занимают много места. Их применяют нечасто и только в местах, где они скрыты от глаз.

Пассивные

На металлическое изделие наносится тонкослойное покрытие, которое выполняет чисто барьерные характеристики, то есть процесс защиты заключается в предотвращении контакта металла с наружной средой. Для пассивного способа защиты используют неметаллические покрытия – грунтовки, лаки, краски, эмали. После высыхания они образуют прочную и твердую пленку, имеющую хорошее сцепление с основанием.

Преимущества пассивного способа: невысокая цена и удобное нанесение покрытий, большой ассортимент составов разных цветов и характеристик, создание надежного барьера между металлом и окружающей средой. Недостатки: невысокая устойчивость к механическим повреждениям, необходимость периодически обновлять барьерный слой.

Активные (электрохимические)

Самый распространенный способ создания активной защиты для стальной поверхности – цинкование (горячее, термодиффузионное, гальваническое, холодное). Первые три технологии осуществимы только в производственных условиях. Чаще всего используется горячее цинкование. Стальной листовой прокат цинкуют на непрерывных линиях. Преимущества такого процесса: возможность получать цинковый слой достаточной толщины, высокие автоматизация и производительность процесса. В бытовых условиях применяют только холодное цинкование – нанесение на стальную поверхность цинкнаполненного материала. Обычно холодное цинкование применяют для локального восстановления цинкового покрытия.

Принцип активного защитного действия цинка заключается в том, что он обладает меньшей скоростью коррозии в данной среде, что позволяет ему обеспечить электрохимическую катодную защиту стальной основы. При нанесении на сталь цинкового покрытия цинк с железом образуют гальваническую пару, в которой цинк является более активным металлом. При контакте с влагой и другими коррозионноопасными средами цинк-анод отдает электроны, которые принимает железо-катод, что позволяет ему сохранять свои технические характеристики. Защитный процесс длится до полного исчезновения цинкового слоя.

Плюсы цинкования – долговечность и возможность добавлять цинковый слой в процессе эксплуатации изделий и конструкций. Минусы – необходимость в тщательной подготовке поверхности, обязательное соблюдении технологических правил, сложность утилизации токсичных отходов.

Защита от коррозии металла: виды, способы, процесс

Человек активно использует различные виды металлов и их сплавы. Данные материалы подвержены образованию ржавчины. Для предотвращения этого используются разные методы и технологии. Высокой эффективностью характеризуется нанесение на поверхность защиты.

Специалисты «ПЗКИ» имеют большой опыт в нанесении высококачественного покрытия на металлические изделия в производственных условиях для защиты от коррозии. Подобная обработка позволяет значительно продлить срок их использования.

Виды коррозионных изменений

Существуют следующие виды коррозии:

• возникающая под негативным воздействием атмосферных факторов. Сюда относится влияние кислорода с содержанием водяных паров, различных видов загрязнений действующими химическими веществами, которые ускоряют процедуру ржавления;
• коррозия активно образуется под влиянием жидкой среды, на скорость окисления влияет содержание солей в воде;
• срок эксплуатации конструкций, углубленных в грунт, зависит от химического состава почвы и грунтовых вод.

Способ защиты от коррозии для изделия или конструкции из металлов необходимо подбирать с учетом эксплуатационных характеристик.

Поражение ржавчиной может быть разным. Металлическая поверхность либо поражается полностью, либо повреждаются лишь ее отдельные участки. Не исключено проникновение ржавчины на месте очага поражения небольшого размера детали вглубь изделия.

Коррозия иногда встречается в виде глубоких трещин или окисления одного из элементов. Также ржавчина бывает глубинной, распространяющейся по всему объему изделия, и комбинированной.

Коррозия может появиться в результате химической реакции с активными компонентами, или в результате контакта с электролитическими средами.

Промышленные методы обработки

Промышленное покрытие металлов – защита от коррозии с гарантией. Учитывая сложность выполнения работ, такую обработку необходимо доверять исключительно специалистам с опытом.

Промышленная обработка предполагает применение метода пассивации, который подразумевает дополнение состава стали легирующими присадками. Надежная защита металла от коррозии – формирование тонкого слоя из другого металла.

Для создания электрозащиты применяют размещение анодов в виде специальных пластин вместе с элементом, требующим обработки. Замедлить или приостановить химическую реакцию позволит применение специальных веществ в виде ингибиторов.

К промышленным способам относят термообработку и формирование слоя специального лакокрасочного покрытия.

Бытовые методы защиты от коррозии

В домашних условиях распространена защита металла от коррозии с помощью нанесения лакокрасочных покрытий, которое можно выполнить самостоятельно, без привлечения мастеров. В их составе может быть силиконовая смола, полимерные вещества, ингибиторы, мелкая металлическая стружка.

В отдельную группу преобразователей коррозии относят грунтовку высокой адгезии. В составе вещества – ингибиторы, способствующие экономии финишной краски.

С помощью стабилизаторов удается добиться преобразования оксида железа в другие вещества. Отдельный вид преобразователей превращает оксид железа в соль.

Маслянистые и смолистые вещества способны обволакивать молекулы ржавчины и нейтрализовать ее.

Услуги нашей компании

Выгоднее всего заказать покрытие металла от коррозии на сайте нашего завода. Опытные специалисты применяют технологию цинкования. Процедура предотвращает окисление и появление коррозионных участков. Подобная обработка способствует увеличению срока использования изделий.

Обработкой занимаются высококвалифицированные специалисты, которые регулярно совершенствуют свои знания и навыки. Обратившись к нам, клиенты могут рассчитывать на оперативное выполнение работ вне зависимости от уровня их сложности. Справиться с задачами позволяет применение современных технологий.

Суть цинкования состоит в создании барьера между металлом и внешними факторами, приводящими к разрушению. Толщина цинкового слоя должна строго соответствовать параметрам, указанным в ГОСТе.

Основные характеристики гальванического и горячего цинкования

Учитывая экономические, экологические, технологические и физико-химические факторы, покрытию изделий от коррозии путем применения горячей технологии и гальванического цинкования нет равных.

Гальванические покрытия пластичны, образуют однородный слой на деталях. В роли анода выступает цинковая пластина, обрабатываемое изделие является катодом. Весь процесс состоит в электролизе. При расчете стоимости принимается во внимание толщина цинкового слоя.

Процедура гальванического цинкования подразумевает выполнение следующих действий:

• подготовительный этап;
• обезжиривание изделий электрохимическим способом;
• стадия кислотного травления;
• промывка водой;
• процедура активации;
• формирование цинкового слоя;
• декапирование;
• промывка;
• этап пассивации;
• промывание;
• просушивание.

Специалисты выполняют работы под строгим контролем на каждом этапе технологического процесса защиты металла.

Характеристика обработки холодным цинкованием и никелирования

Эффективностью и простотой проведения работ характеризуется нанесение защитного покрытия изделий из металла методом холодного цинкования. Цинковый слой начинает выполнять свои функции мгновенно с момента нанесения.

Холодное или горячее цинкование активно используют в процессе выполнения ремонта. Для цинкового слоя свойственна гибкость, стойкость к механическому воздействию.

Предупредить коррозию и придать деталям из металла привлекательный внешний вид поможет никелирование гальваническим методом.

Обработанное изделие схоже с хромированным, но имеет более теплый оттенок. Никелированный слой по толщине может быть от 12 мкм до 15 мкм.

Формирование защитного слоя мастера выполняют в барабанах и на подвесах. Мы применяем химические вещества исключительно проверенных торговых марок.

Для того чтобы воспользоваться услугами наших мастеров, достаточно подать заявку на сайте компании.

Техническая консультация

Задайте вопрос нашим техническим специалистам, отправьте чертеж или сделайте заявку.

Задать вопрос

Заказать звонок

Урок 9. коррозия металлов и её предупреждение — Химия — 11 класс

Химия, 11 класс

Урок № 9. Коррозия металлов и её предупреждение

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению видов коррозии, особенностям химической и электрохимической коррозии, методам защиты металлических изделий от коррозионного разрушения.

Глоссарий

Анодное покрытие – способ защиты металлического изделия от коррозии, когда защищаемый металл покрывается металлическим покрытием из более активного металла.

Газовая коррозия – разрушение металла в среде агрессивных газов (кислорода, оксида серы, хлороводорода) обычно при высоких температурах.

Гальванокоррозия – вид электрохимической коррозии, при которой два контактирующих металла в среде электролита образуют коррозионный гальванический элемент с возникновением электрического тока между металлами.

Жидкостная коррозия – разрушение металла в жидкостях, не проводящих электрический ток (органические растворители, нефтепродукты).

Ингибиторы – вещества, вводимые в коррозионную среду, в результате чего снижается её окисляющая способность.

Катодная защита – способ защиты металла от коррозии, когда защищаемое металлическое изделие подсоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника электрического тока.

Катодное покрытие – способ защиты металла от коррозии, когда металлическое изделие покрывается тонким слоем из менее активного металла.

Коррозия – разрушение металла в результате окислительно-восстановительных реакций между металлом и окружающей средой

Осушение – удаление из окружающей среды влаги для предотвращения возникновения коррозии.

Протекторная защита – способ защиты металла от коррозии, когда к защищаемому металлическому изделию присоединяют кусок другого, более активного металла.

Химическая коррозия – разрушение металла в среде, не проводящей электрический ток.

Электрокоррозия – вид электрохимической коррозии, возникающей в среде электролита под действием внешнего электрического поля.

Электрохимическая коррозия – разрушение металла в среде электролита при контакте двух металлов с образованием коррозионного элемента и возникновением электрического тока.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Коррозия и её виды

Коррозия металлов – процесс разрушения металлического изделия в результате окислительно-восстановительной реакции металла с окружающей средой. В зависимости от механизма различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия происходит в среде, не проводящей электрический ток. К этому виду коррозии относится газовая коррозия, в результате которой металл разрушается под действием агрессивных газов: кислорода, оксида серы, хлороводорода. Газовая коррозия обычно происходит при высоких температурах. Другой вид химической коррозии – жидкостная коррозия, которая возникает в агрессивных жидкостях, не проводящих электрический ток, например, в органических растворителях или нефтепродуктах.

Электрохимическая коррозия происходит в среде электролитов, которые хорошо проводят электрический ток. Различают два вида электрохимической коррозии: гальванокоррозия и электрокоррозия. Гальванокоррозия возникает в месте контакта двух металлов, наличия в металле примесей, разной температуры на соседних участках металлов, разной концентрации электролитов в среде, контактирующей с металлом и в случае разной концентрации кислорода на соседних участках металла. Например, в чугуне примеси углерода и карбида железа играют роль катода, на котором происходит восстановление молекулярного кислорода в присутствии паров воды: 2Н2О + О2 + 4е → 4ОН-, а железо становится анодом и окисляется.

Fe⁰ – 2e → Fe²⁺. В результате среда становится щелочной, образуется сначала «белая» ржавчина Fe(ОН)₂: Fe²⁺ + 2OH^— → Fe(ОН)2↓, которая окисляется кислородом воздуха во влажной среде до трёхвалентного гидроксида железа.

4Fe(ОН)2↓ + 2Н2О + О2 → 4Fe(ОН)3↓, Fe(OH)3 + nh3O → Fe2O3·xh3O (ржавчина).

Если в атмосфере присутствует большое количество кислых газов (СО₂, SO₂, NO₂), то при растворении их в воде образуются кислоты. В кислой среде коррозия идет ещё интенсивнее. В присутствии кислорода на катоде образуется вода, а в бескислородной среде выделяется водород.

На аноде: Fe0 – 2е → Fe2+;

На катоде: О2 + 4Н+ + 4е → 2Н2О

или в бескислородной среде: 2Н+ + 2е → Н20↑.

Ионы железа образуют соли с кислотными остатками образовавшихся при растворении газов кислот. В дальнейшем под действием кислорода воздуха, соли двухвалентного железа окисляются до солей трёхвалентного железа.

Электрокоррозия возникает под действием на металл электрического тока от внешнего источника постоянного тока. Часто она происходит под действием блуждающих токов от рельсов электротранспорта, от плохо изолированных опор линий электропередач. Участок, на который попадает ток от внешнего источника, заряжается отрицательно и становится катодом. На нём происходит восстановление элементов среды. А соседний участок становится анодом, на нём металл окисляется.

Факторы, увеличивающие скорость коррозии

Возникновение коррозионного гальванического элемента увеличивает скорость коррозии. При контакте двух металлов более активный металл отдает электроны менее активному. Возникает электрический ток. Активный металл растворяется и в результате реакции со средой, и за счет передачи электронов менее активному металлу. Принятые электроны менее активный металл отдает в окружающую среду, таким образом, окисление активного металла и восстановление компонентов окружающей среды происходит быстрее. Скорость коррозии зависит от количества кислорода, который контактирует с металлом. Железный гвоздь, погруженный в воду на половину своей длины, разрушается быстрее всего, так как доступу кислорода ничего не препятствует. Гвоздь, полностью погруженный в воду, разрушается медленнее, так как количество кислорода, участвующего в реакции, ограничивается скоростью растворения кислорода в воде. В пробирке, где сверху воды налили масло, коррозия идет медленнее всего, так как масло препятствует поступлению кислорода в воду.

Методы защиты металлов от коррозии

Одним из распространённых методов защиты металлов от коррозии является нанесение защитных покрытий. Покрытия бывают металлическими и неметаллическими. Если металлическое изделие покрыто слоем более активного металла, покрытие называют анодным. Если покрытие изготовлено из менее активного металла, оно называется катодным. Неметаллические покрытия – это различные эмали, лаки, краски, резиновые, битумные и полимерные покрытия. По отношению к железу анодными покрытиями будут цинковые, хромовые, алюминиевые покрытия. Эти покрытия защищают металл даже в случае появления царапин или трещин. Так как покрытие изготовлено из более активного металла, оно является анодом по отношению к защищаемому металлу и будет разрушаться. Защищаемое металлическое изделие разрушаться не будет. Катодные покрытия обычно делают из малоактивных металлов. Это никель, олово, свинец, медь, серебро, золото. Из-за низкой активности такие металлы слабо подвергаются воздействию коррозии, но в случае нарушения покрытия, возникнет коррозионный элемент, в котором анодом станет защищаемое металлическое изделие. Оно начнет разрушаться. Защитные оксидные покрытия на поверхности металла можно создать путем химической обработки концентрированной азотной кислотой (пассивация алюминия, хрома), концентрированным раствором щелочи и горячего масла (воронение), фосфорной кислотой и её кислыми солями (фосфатирование).

Эффективным, но дорогим методом защиты металлов от коррозии является введение в сплав антикоррозионных легирующих добавок: хрома, никеля, молибдена, титана. Для повышения стойкости к коррозии в кислой среде в сплав добавляют кремний.

К методам электрохимической защиты относятся протекторная и катодная защита. Протекторная защита предусматривает закрепление на защищаемом изделии пластин из активного металла: цинка, алюминия, магния. Попадая в агрессивную среду, протектор становится анодом, начинает разрушаться, а металлическое изделие, являясь катодом, не разрушается до полного разрушения протектора. Катодная защита производится путём подсоединения защищаемого металлического изделия к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного электрического тока. В результате защищаемый металл приобретает отрицательный заряд и становится катодом. В качестве анода используют вспомогательный кусок металла (железный лом, старый рельс), который заземляют.

Важным направлением предотвращения коррозии металлов является снижение агрессивности окружающей среды. Для этого проводят осушение почвы, воздуха. В жидкие среды добавляют ингибиторы – вещества, реагирующие с окислительными компонентами среды и снижающие скорость коррозии. Для борьбы с блуждающими токами проводят надёжную изоляцию токопроводящих конструкций, организацию бесстыкового пути.

Предотвращение потерь металла от коррозии позволит не только сберечь тонны металла, но и предотвратить аварии на производстве и транспорте, сберечь человеческие жизни.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчёт массы металла, предохраняемого от разрушения за счёт нанесения защитных покрытий

Условие задачи: В результате атмосферной коррозии толщина стального изделия уменьшается на 0,12 мм/год. Потерю какой массы стального изделия плотностью 7750 кг/м³ и площадью 10 м² можно предотвратить путем нанесения лакокрасочного покрытия, которое сохраняет свои защитные свойства в течение 4 лет? Ответ запишите в виде целого числа в килограммах.

Шаг первый: необходимо перевести скорость коррозии из мм/год в м/год.

Для этого скорость коррозии умножим на 10^-3:

0,12·10^-3 = 1,2·10^-4 (м/год).

Шаг второй: Найдём объём слоя металла, который может быть разрушен коррозией за 1 год. Для этого толщину слоя разрушенного в течение года металла умножим на площадь стального изделия:

1,2·10^-4·10 = 1,2·10^-3 (м³/год).

Шаг третий: Найдём массу вычисленного объёма металла.

Для этого объём металла умножим на его плотность:

1,2·10^-3·7750 = 9,3 (кг/год).

Шаг четвёртый: Найдём массу металла, которая могла бы разрушиться за 4 года. Для этого массу сохранённого за год металла умножим за 4 года:

9,3·4 = 37,2 (кг). Округляем до целого числа, получаем 37 (кг).

Ответ: 37

2. Расчёт массы металла, разрушенного в результате коррозии

Условие задачи: Через железную решётку, предохраняющую от попадания в канализацию крупного мусора, проходит 20 м³ воды в сутки. Содержание кислорода в воде 1 % от объёма воды. Какая масса железа окислится за 6 месяцев использования решётки, если на окисление металла расходуется 60% содержащегося в воде кислорода? Ответ записать в килограммах в виде целого числа.

Шаг первый: найдём объём кислорода, который содержится в 20 м³ воды.

Для этого разделим 20 м³ на 100:

20 : 100 = 0,2 (м³/сутки) = 200 (л/сутки)

Шаг второй: Найдём объём кислорода, который проходит в воде через решётку в течение 6 месяцев.

Для этого объём кислорода, проходящий через решетку в сутки, умножим на 30 дней и на 6 месяцев:

200·30·6 = 36000 (л).

Шаг третий: Найдём объём кислорода, который расходуется на окисление железа. Для этого умножим найденный объём кислорода на 60 и разделим на 100:

(36000·60) : 100 = 21600 (л).

Шаг четвёртый: Запишем уравнение реакции взаимодействия железа с кислородом в нейтральной среде:

2Fe + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂.

Шаг пятый: Найдём массу железа, окисленного 21600 л кислорода.

Для этого составим пропорцию с учётом того, что масса 1 моль железа равна 56 г/моль, а 1 моль газа в нормальных условиях занимает 22,4 л.

2·56 г железа реагирует с 22,4 л кислорода;

х г железа реагирует с 21600 л кислорода.

х = (2·56·21600) : 22,4 = 108000 (г) = 108 кг.

Ответ: 108.

Коррозия металлов. Виды и особенности. Защита и принцип действия

Коррозия металлов – это процесс разрушения металлической поверхности в результате неблагоприятного воздействия окружающей среды. Ее причиной является термодинамическая неустойчивость материала к влиянию различных веществ, которые с ним контактируют.

Виды коррозии

Разрушение поверхностей наступает вследствие химического или электрохимического взаимодействия неблагоприятной среды. Обе разновидности являются одинаково пагубными для изделий из металла.

Химическая коррозия

Данный процесс осуществляется в среде, которая не производит передачу электрического тока. Он наблюдается, например, при нагреве, в результате чего осуществляется образование химических соединений, таких как сульфиды, а также различные виды пленок. Нередко образованные сплошные пленки становятся непроницаемыми и консервируют поверхность, поэтому последующая коррозия металлов останавливается. Такой защитный слой можно встретить на поверхности из алюминия, хрома, никеля и свинца. Пленка на стали или чугуне является непрочной, поэтому ее наличие не останавливает дальнейшее продвижение разрушения вглубь материала.

Химическая коррозия может быть двух видов:

1. Газовой.
2. Жидкостной.

Газовая возникает в результате действия агрессивной газовой среды или пара на поверхность металла, что сопровождается повышенными температурами. Благодаря горячей среде на поверхности отсутствует конденсат. В качестве газа может применяться кислород, диоксид серы, водяной пар, сероводород и так далее. Подобное коррозийное влияние может вызывать абсолютное разрушение активного металла, за исключением случаев, когда образуется защитная непроницаемая пленка.

Жидкостная коррозия металлов возникает в жидкостных средах, которые не способны передавать электричество. В первую очередь она наблюдается при контакте металлов с сырой нефтью, нефтепродуктами или смазочными маслами. При наличии в таких веществах небольшой доли воды, коррозия переходит в электрохимическую.

В обоих вариантах химической коррозии скорость разрушения является пропорциональной химической реакции, с которой окислитель проникает сквозь созданную оксидную пленку на поверхности.

Электрохимическая коррозия металлов

Эта разновидность разрушения поверхности металла происходит в среде, которая может передавать электрический ток. В результате данного процесса наблюдается изменение состава металла. Атомы удаляются от кристаллической решетки в результате анодного или катодного воздействия. При анодном влиянии ионы металла переходят в раствор жидкости, которая его окружает. При катодном влиянии получаемые при анодном процессе электроны связываются с окислителем. Наиболее распространенной является электрохимическая коррозия под воздействием водорода или кислорода.

Процесс влияния электрохимической коррозии на металлы зависит от уровня их активности. По данному критерию их разделяют на 4 группы:

1. Активные.
2. Средней активности.
3. Малоактивные.
4. Благородные.

Активные имеют высокую нестабильность. Для них характерно возникновение коррозии даже в нейтральной водной среде, которая лишена растворенного кислорода или окислителей. Ярким представителем такого металла является кадмий.

Металлы средней активности располагаются на таблице химических элементов между кадмием и водородом. Они неподвержены началу разрушения в нейтральной жидкостной среде лишенной кислорода, но начинают интенсивно поддаваться коррозии при влиянии кислот.

Малоактивные металлы располагаются в таблице Менделеева между водородом и родием. Они не подвергаются влиянию коррозии при контакте с нейтральными жидкостями и кислой средой. Для активизации процесса их разрушения необходимо наличие кислорода или прочих окислителей.

Благородные металлы отличаются стабильностью, благодаря чему подвержены коррозии только при воздействии кислой среды при условии контакта с сильными окислителями. К перечню благородных металлов относится платина, золото, палладий и иридий.

Электрохимическая коррозия металлов является самой распространенной, поскольку естественные условия, в которых хранятся и эксплуатируются металлические изделия, зачастую подвержены влиянию влажной среды.

Различают следующие виды электрохимической коррозии:

• Электролитная – наблюдается при контакте с растворами солей, кислотами, оснований, в том числе и обычной водой.
• Атмосферная – наблюдается в условиях атмосферы, где содержатся испарения воды. Данный вид является самым распространенным, именно он влияет на практически все металлические изделия.
• Почвенная – наблюдается в результате воздействия влажной почвы, в составе которой могут содержаться различные химические элементы ускоряющие процесс разрушения металла. При воздействии с кислыми почвами процесс коррозии наблюдается наиболее агрессивно. Грунты с песком воздействуют медленней всего.
• Аэрационная – является более редкой и наблюдается в тех случаях, если к разным поверхностям металла оказывается неравномерный доступ воздуха. В результате неоднородного воздействия линии переходов между такими участками начинают разрушаться.
• Морская коррозия металлов подразумевает разрушение от влияния морской воды. Она выделяется в отдельную группу, поскольку данная жидкость отличается высоким содержанием солей и растворенных органических веществ. Это делает ее более агрессивной.
• Биокоррозия – данный вид разрушения возникает при условии воздействия на поверхность металла бактериями, которые в результате жизнедеятельности вырабатывают углекислый газ и прочие вещества.
• Электрокоррозия – такой вид разрушения металла наблюдается при воздействии на него блуждающих токов, что характерно для подземных сооружений, в частности рельсов метрополитена, стержней заземления, трамвайных линий и т.д.

Методы защиты от коррозии

Голая поверхность подавляющего большинства металлов склонна к быстрой коррозии, поэтому для снижения разрушающего воздействия применяются различные способы защиты.

Покрытие изоляционными слоями:

• Другим металлом.
• Цементным раствором.
• Лаками.
• Красками.
• Битумом.

Одним из самых эффективных способов защиты от коррозии является покрытие поверхности одного металла другим, менее склонным к коррозии. Примером такого технического решения является оцинковка, когда сталь защищается слоем цинка. Внутренний металл полностью изолирован до тех пор, пока цинк в результате естественной коррозии, которая протекает очень медленно, полностью не разрушится, оголив сталь. Такой метод защиты является одним из самых эффективных, поскольку покрывной металл полотна удерживается на основании, поэтому его невозможно срывать слоями. Недостаток метода заключается в том, что при механическом воздействии можно сцарапывать тонкую защитную пленку.

Покрытие металла защитным цементным раствором, битумом, лаками и красками является также очень распространенным решением, которое все же уступает оцинковке. Это связано с неоднородностью составов основания и покрытия. В результате низкой адгезии краски готовое покрытие будет отслаиваться. Такая защита может покрываться трещинами, обеспечивая доступ влаги.

Коррозия металлов может быть приостановлена при наличии химического покрытия:

• Оксидирование.
• Фосфатирование.
• Азотирование.
• Воронение.
• Цементация.

Поверхность металла подвергается влиянию различных веществ, фосфатов, азота или оксидов, в результате чего создаются пленки, которые благодаря своей непроницаемости предотвращают разрушение. Такие методы применимы в первую очередь для сталей. Также распространенным решением является воронение стали, когда поверхность металла взаимодействует с органическими веществами. Обработанные таким способом поверхности приобретают темный цвет, напоминающий крыло ворона, за что данный метод и получил свое название. Одним из наиболее эффективных вариантов химического покрытия является цементация, когда на поверхность воздействуют углеродом, в результате чего создается корка вступившего в реакцию металла.

Для защиты от коррозии черных металлов может применяться технология изменения их состава. Добавление различных соединений позволяет получить сплавы, отличающиеся большей устойчивостью к коррозии. Примером такого соединения является нержавеющая сталь.

Самым необычным является протекторная защита, которая подразумевает покрытие сооружений из одного металла пластинами из более активного металла, так называемого протектора. Поскольку он имеет более отрицательный потенциал, то выступает в роли анода. Защищаемая поверхность используется как катод. Они соединяются между собой проводником тока, благодаря чему создаются неблагоприятные условия для протектора. Как следствие разрушению поддается именно он, в то время как ценное сооружение остается целым.

Более редким решение является изменение состав окружающей среды. В таких условиях коррозия металлов замедляется или не происходит. Данный метод подразумевает очистку состава жидкости или газа от кислот и солей, вызывающих разрушение. Такой метод применим далеко не во всех случаях, поскольку отличается техническими сложностями и определенной дороговизной. Его используют в разных механизмах. К примеру, могут применять в определенных средах только те металлы, для которых те не агрессивны.

Похожие темы:

Типы и способы предотвращения коррозии — Различные типы коррозии

Размещено в июне 2017 г.

В предыдущем посте мы обсудили основы коррозии — от фундаментальной химической реакции до типов сред, в которых может возникать коррозия. Поскольку коррозия чаще всего возникает в водной среде, теперь мы исследуем различные типы разрушения, которые металл может испытывать в таких условиях:

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия считается равномерным воздействием по всей поверхности материала и является наиболее распространенным типом. коррозии.Это также наиболее щадящий метод, поскольку относительно легко оценить степень атаки, а результирующее влияние на характеристики материала довольно легко оценить благодаря способности последовательно воспроизводить и тестировать явление. Этот тип коррозии обычно возникает на относительно больших площадях поверхности материала.

Питтинговая коррозия

Точечная коррозия — один из самых разрушительных типов коррозии, поскольку его трудно предсказать, обнаружить и охарактеризовать. Точечная коррозия — это локализованная форма коррозии, при которой либо локальная анодная точка, либо, чаще всего, катодная точка, образует небольшую коррозионную ячейку с окружающей нормальной поверхностью.Как только яма образовалась, она перерастает в «дыру» или «полость», которая принимает одну из множества различных форм. Ямы обычно проникают с поверхности вниз в вертикальном направлении. Точечная коррозия может быть вызвана локальным разрывом или повреждением защитной оксидной пленки или защитного покрытия; это также может быть вызвано неоднородностями самой металлической конструкции. Точечная коррозия опасна, поскольку может привести к разрушению конструкции с относительно низкой общей потерей металла.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия также является локальной формой коррозии и обычно возникает в результате застойной микросреды, в которой существует разница в концентрации ионов между двумя областями металла.Щелевая коррозия происходит в экранированных областях, например, под шайбами, головками болтов, прокладками и т. Д., Где кислород ограничен. Эти меньшие площади позволяют проникать коррозионному веществу, но не позволяют достаточной циркуляции внутри, что снижает содержание кислорода, что предотвращает повторную пассивацию. По мере накопления застойного раствора pH меняется от нейтрального. Этот растущий дисбаланс между щелью (микросредой) и внешней поверхностью (объемная среда) способствует более высокой скорости коррозии. Щелевая коррозия часто может происходить при более низких температурах, чем точечная коррозия.Правильная конструкция швов помогает минимизировать щелевую коррозию.

Межкристаллитная коррозия

Исследование микроструктуры металла выявляет зерна, которые образуются во время затвердевания сплава, а также границы между ними. Межкристаллитная коррозия может быть вызвана примесями, присутствующими на этих границах зерен, или обеднением или обогащением легирующего элемента на границах зерен. Межкристаллитная коррозия происходит вдоль или рядом с этими зернами, серьезно влияя на механические свойства металла, в то время как основная часть металла остается нетронутой.

Примером межкристаллитной коррозии является выделение карбида — химическая реакция, которая может происходить, когда металл подвергается воздействию очень высоких температур (например, 800 ° F — 1650 ° F) и / или локальных горячих работах, таких как сварка. В нержавеющих сталях во время этих реакций углерод «поглощает» хром, образуя карбиды и вызывая падение уровня хрома, остающегося в сплаве, ниже 11%, необходимых для поддержания самопроизвольно формирующегося пассивного оксидного слоя. 304L и 316L — это улучшенные химические составы нержавеющей стали 304 и 316, которые содержат более низкие уровни углерода и обеспечивают лучшую коррозионную стойкость к осаждению карбидов.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) является результатом сочетания растягивающего напряжения и коррозионной среды, часто при повышенных температурах. Коррозия под напряжением может быть результатом внешнего напряжения, такого как фактические растягивающие нагрузки на металл или расширение / сжатие из-за быстрых изменений температуры. Это также может быть результатом остаточного напряжения, возникающего в процессе производства, например, в результате холодной штамповки, сварки, механической обработки, шлифования и т. Д. При коррозии под напряжением большая часть поверхности обычно остается нетронутой; однако в микроструктуре появляются мелкие трещины, что затрудняет обнаружение коррозии.Трещины обычно имеют хрупкий вид, форму и распространение в направлении, перпендикулярном месту напряжения. Выбор подходящих материалов для данной среды (включая температуру и управление внешними нагрузками) может снизить вероятность катастрофического отказа из-за SCC.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия — это разрушение одного металла вблизи стыка или стыка, которое происходит, когда два электрохимически разнородных металла находятся в электрическом контакте в электролитической среде; например, когда медь контактирует со сталью в морской среде.Однако даже когда эти три условия выполняются, существует множество других факторов, которые влияют на вероятность и количество коррозии, например, температура и качество поверхности металлов. Крупные инженерные системы, в конструкции которых используются многие типы металлов, в том числе различные типы крепежа и материалы, подвержены гальванической коррозии, если не проявлять осторожность на этапе проектирования. Выбор металлов, которые расположены как можно ближе друг к другу в гальванической серии, помогает снизить риск гальванической коррозии.

Заключение

В водной среде металлы могут подвергаться не только равномерной коррозии, но также различным видам местной коррозии, включая точечную, щелевую, межкристаллитную, механическую и гальваническую. В областях, где коррозия вызывает беспокойство, изделия из нержавеющей стали предлагают ценность и защиту от этих угроз. Благоприятный химический состав нержавеющей стали делает ее устойчивой ко многим распространенным коррозионным веществам, оставаясь при этом значительно более доступной по цене, чем специальные сплавы, такие как титан и сплавы Inconel®.

Нержавеющая сталь — это высоколегированная низкоуглеродистая сталь с высоким (не менее 11%) содержанием хрома. При воздействии кислородсодержащей среды хром вступает в реакцию с образованием пассивного оксидного слоя на поверхности металла, замедляя дальнейшее окисление и обеспечивая качество самовосстановления, что помогает противостоять равномерной и локальной коррозии. Никель помогает стабилизировать микроструктуру, увеличивая сопротивление SCC. Марганец в умеренных количествах и в сочетании с никелем будет выполнять многие функции, присущие никелю, и помогает предотвратить точечную коррозию.Добавление молибдена (дополнительный элемент в SS типа 316, повышающий его характеристики по сравнению с SS типа 304) помогает повысить стойкость к точечной и щелевой коррозии. Пониженный уровень углерода, например, в 304L и 316L, поможет предотвратить межкристаллитную коррозию. Наконец, азот, хотя и не является основным элементом в составе нержавеющей стали, увеличивает сопротивление питтингу. Выбор нержавеющей стали может помочь значительно снизить риск коррозии и обеспечить долгосрочную экономию за счет избежания затрат, связанных с повторной установкой некачественных изделий.

По вопросам о различных типах коррозии или о наших предложениях из нержавеющей стали, пожалуйста, обращайтесь к нам.

8 наиболее распространенных форм коррозии металлов

Коррозия влияет на наше общество ежедневно. Автомобили, здания, инфраструктура, бытовые приборы и системы распределения энергии являются примерами некоторых компонентов, на которые негативно влияет это явление.

Коррозия определяется как разрушение материала в результате химических реакций между ним и окружающей средой.Хотя коррозия поражает множество материалов, включая полимеры и керамику, этот термин чаще всего ассоциируется с деградацией металлов.

В исследовании 2016 года, проведенном NACE (ранее известное как Национальная ассоциация инженеров по коррозии) и изложенном в их публикации «Международные меры предотвращения, применения и экономики технологии коррозии (IMPACT)», коррозия влечет за собой глобальные затраты в размере 2,5 триллиона долларов США. Этот показатель составляет примерно 3,4 процента мирового валового внутреннего продукта (ВВП).

Наиболее распространенные типы коррозии

Коррозия состоит из серии обычно сложных химических реакций и может инициироваться несколькими различными механизмами, которые зависят от окружающей среды. Это привело к появлению различных классификаций коррозии.

Всей коррозии нет равных. Ключ к эффективному предотвращению и смягчению коррозии лежит в базовом понимании типа коррозии, с которой приходится иметь дело, и факторов, которые ответственны за ее образование.В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные типы коррозии и объясним механизм, лежащий в основе каждого из них.

Равномерная коррозия

Равномерная коррозия является наиболее распространенным типом и характеризуется атаками по всей поверхности металла, подверженной воздействию коррозионных агентов. Этот тип коррозии обычно вызывается химическими или электрохимическими реакциями, в результате которых металл расходуется с образованием оксидов или других соединений на больших видимых участках. Эти реакции заставляют металл со временем терять толщину и могут продолжаться до полного растворения металла.(Узнайте, как авиационная промышленность борется с этим типом коррозии, в разделе «Обнаружение и лечение однородной коррозии в самолетах».)

Биметаллическая коррозия, также известная как гальваническая коррозия, — это коррозия, которая возникает, когда два разнородных металла прямо или косвенно контактируют с каждым из них. Другие. Визуально этот вид коррозии характеризуется ускоренным износом одного металла, при этом другой остается неизменным.

Биметаллическая коррозия — это чисто электрохимическая реакция, вызванная разницей электродных потенциалов между двумя металлами.Под воздействием электролита два металла образуют элемент, известный как биметаллическая пара, в котором один металл действует как анод, а другой — как катод. Движение электронов от анода к катоду инициирует реакцию окисления на аноде, которая вызывает его растворение, то есть коррозию.

Этот тип коррозии зависит от величины разности потенциалов между двумя металлами. Следовательно, чем дальше друг от друга находятся металлы в гальваническом ряду, тем выше скорость коррозии анода.(Эта тема рассматривается в серии «Введение в гальваническую совместимость: гальваническая совместимость и коррозия».)

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия — это локализованная коррозия с высокой проникающей способностью, которая возникает в зазорах или щелях на поверхности или непосредственно рядом с ними. металл. Эти щели могут быть результатом соединения двух поверхностей (металл с металлом или металла с неметаллом) или скоплением отложений (грязь, грязь, биообрастание и т. Д.). Этот тип коррозии характеризуется разрушением в области щели, при этом окружающие области металлической основы остаются нетронутыми.

Одним из основных критериев развития щелевой коррозии является наличие застойной воды в трещине. Это отсутствие движения жидкости приводит к истощению растворенного кислорода и избытку положительных ионов в щели. Это приводит к серии электрохимических реакций, которые изменяют состав жидкости и делают ее кислой по своей природе. Кислая жидкость в щели разрушает пассивный слой металла и делает его уязвимым для коррозии.

Питтинговая коррозия

Точечная коррозия, также известная как точечная коррозия, представляет собой другую локализованную форму коррозии, которая возникает на металлических поверхностях. Точечная коррозия обычно проявляется в виде полостей или отверстий небольшого диаметра на поверхности объекта, в то время как остальная часть металлической поверхности остается незатронутой. Эта форма коррозии также обладает высокой проникающей способностью и считается одним из наиболее опасных типов коррозии, поскольку ее трудно предсказать и она имеет тенденцию вызывать внезапные и экстремальные отказы.

Точечная коррозия обычно возникает на участках металлической поверхности, где имеются несоответствия в защитной пассивной пленке. Эти несоответствия могут быть вызваны повреждением пленки, плохим нанесением покрытия или инородными отложениями на металлической поверхности. Области, где пассивность была уменьшена или потеряна, теперь становятся анодом, а окружающие области действуют как катод. В присутствии влаги анод и катод образуют коррозионную ячейку, в которой происходит коррозия анода (т.е. участков, незащищенных пассивной пленкой).Поскольку коррозия ограничивается определенной областью, точечная коррозия имеет тенденцию проникать через толщину материала.

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия включает ускоренную коррозию по границам зерен металла, в то время как большая часть поверхности металла остается свободной от воздействия. Некоторые сплавы при неправильной термообработке могут иметь примеси, сегрегированные на границах зерен, что может затруднить пассивацию на этих участках. Границы зерен теперь представляют собой путь высокой уязвимости к коррозии.

Например, аустенитные нержавеющие стали могут быть подвержены межкристаллитному разрушению, если они нагреваются в диапазоне от 500 ° C до 800 ° C (от 930 ° F до 1470 ° F). При этих температурах карбид хрома может выделяться на границах зерен, что снижает локальную концентрацию хрома на границах. (См. Дополнительную информацию по этой теме в разделе «Роль хрома в межкристаллитной коррозии».) В этом случае граница зерен вряд ли сможет сформировать эффективную пассивную пленку и теперь подвержена коррозии.

Выборочное выщелачивание

В определенных коррозионных средах некоторые металлические сплавы могут подвергаться коррозии, при которой только один элемент сплава разрушается и удаляется в результате коррозии. Это дискриминационное удаление определенного элемента известно как выборочное выщелачивание или удаление сплава.

Наиболее распространенным примером этого явления является избирательное удаление менее благородного цинкового элемента из латунных сплавов, также известное как децинкование. Сплавы, состоящие из наиболее удаленных друг от друга металлических элементов в гальваническом ряду, наиболее подвержены этому типу коррозии.

Эрозионная коррозия

Эрозионная коррозия определяется как ускоренное разрушение металла, возникающее в результате относительного движения между коррозионной жидкостью и поверхностью металла. Когда жидкость течет по поверхности (обычно с высокими скоростями), пассивный оксидный слой металла может быть удален или растворен, в результате чего сплав становится уязвимым. Во время этого процесса металл может быть удален в форме растворенных ионов или в виде продуктов коррозии, которые механически смываются с поверхности металла под действием силы текущей жидкости.

Эрозионная коррозия визуально распознается по появлению канавок, оврагов, кратеров и впадин на металлической подложке в виде направленного рисунка. (Узнайте, как предотвратить эрозионную коррозию, в статье Эрозионная коррозия: покрытия и другие профилактические меры.)

Коррозионное растрескивание под напряжением

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) — это форма коррозии, характеризующаяся образованием мелких трещин на определенных участках поверхности. металлической поверхности, в то время как металл остается неповрежденным на большей части своей поверхности.Это растрескивание обычно происходит из-за одновременного наличия растягивающих напряжений в агрессивной среде. SCC считается коварной формой коррозии, поскольку повреждение иногда не обнаруживается сразу во время осмотра и может привести к внезапным катастрофическим отказам.

Сварка, термообработка и холодная деформация могут вызвать остаточные напряжения на объекте, которые могут вызвать SCC. Одна ситуация, когда может возникнуть SCC, — это вдоль границ зерен, которые были корродированы межкристаллитной коррозией.Поскольку границы зерен стали ослаблены из-за сегрегации примесей, приложенные остаточные растягивающие усилия могут привести к мелким трещинам в микроструктуре.

Заключение

Коррозия существует во многих формах и может быть вызвана множеством механизмов. Есть много других, хотя и менее известных типов коррозии, не упомянутых в этой статье.

Тип коррозии, которая может образоваться на конкретной металлической поверхности, зависит в первую очередь от окружающей среды и физических и химических свойств металла.Следовательно, важно понимать механизмы, участвующие в каждом типе коррозии, чтобы гарантировать, что при необходимости используются наиболее эффективные меры предотвращения и смягчения.

видов коррозии | Американская ассоциация гальванизаторов

Дом »
Коррозия »
Процесс коррозии »
Типы коррозии

Существует несколько типов коррозии, и наука и понимание этих процессов постоянно развиваются.Вот краткий обзор некоторых распространенных типов коррозии:

• Гальваническая коррозия — наиболее распространенная и опасная форма коррозии. Это происходит, когда два разнородных (разных) металла контактируют в присутствии электролита. В гальваническом элементе (биметаллической паре) более активный металл (анод) подвергается коррозии, а более благородный металл (катод) защищается.На гальваническую коррозию влияет ряд факторов, включая типы металлов, относительный размер анода и окружающую среду (температура, влажность, соленость и т. Д.)
• Точечная коррозия возникает при определенных условиях, что приводит к ускоренной коррозии в определенных областях, а не к равномерной коррозии по всей детали. Такие условия включают низкие концентрации кислорода или высокие концентрации хлоридов (анионов), которые мешают сплавам преобразовывать пассивирующую пленку.В худшем случае большая часть поверхности остается защищенной, но небольшие колебания ухудшают качество пленки в нескольких критических областях. Коррозия в этих точках усиливается и может вызвать язвы.
• Микробная коррозия , обычно называемая микробиологической коррозией (MIC), вызывается микроорганизмами. Он применяется как к металлическим, так и к неметаллическим материалам с кислородом или без него. Когда кислород отсутствует, сульфатредуцирующие бактерии активны и производят сероводород, вызывая сульфидное растрескивание под напряжением.В присутствии кислорода некоторые бактерии могут непосредственно окислять железо до оксидов и гидроксидов железа. Концентрационные ячейки могут образовываться в отложениях продуктов коррозии, что приводит к локальной коррозии.
• Высокотемпературная коррозия , как следует из названия, представляет собой износ металла из-за нагрева. Это может произойти, когда металл подвергается воздействию горячей атмосферы в присутствии кислорода, серы или другого соединения, способного окислять материал.
• Щелевая коррозия возникает в замкнутых пространствах, где ограничен доступ жидкости из окружающей среды, например, в зазорах и областях контакта между деталями, под прокладками или уплотнениями, внутри трещин и швов, а также в пространствах, заполненных отложениями.

Три режима защиты от коррозии

Когда мы говорим о защите от коррозии, у вас может возникнуть соблазн подумать, что есть миллион способов сделать это. Но на самом деле защитные покрытия обеспечивают защиту от коррозии одним из трех способов.

По сути, они либо блокируют соединение необходимых элементов для запуска процесса коррозии, активно предотвращают возникновение электрохимической реакции, либо направляют процесс коррозии в направлении, которое в конечном итоге не наносит вреда активу.

Вот как работает каждая из этих трех стратегий:

Барьерные покрытия

Барьерные покрытия

предназначены для предотвращения контакта воды, кислорода и других химикатов с субстратом. На самом деле считается само собой разумеющимся, что некоторое количество воды и кислорода достигнет поверхности, которую защищают барьерные покрытия. Но поскольку вода, которая действительно проходит через барьерное покрытие, не имеет значительного заряда (это означает, что в воде нет высокой концентрации ионов), не все основные элементы, необходимые для запуска процесса коррозии, присутствуют.

Согласно NACE, важно, чтобы барьерное покрытие имело следующие характеристики:

• Химическая стойкость
• Вибростойкость
• Хорошие смачивающие свойства для равномерного нанесения
• Сильная адгезия даже в присутствии влаги

Большинство покрытий проявляют по крайней мере некоторые свойства барьерного покрытия. В зависимости от обстоятельств, некоторые из перечисленных ниже типов защиты от коррозии могут быть объединены с продуктом, специально разработанным с учетом барьерных свойств, для достижения максимальной защиты.

Термобарьерные покрытия — один из наиболее часто используемых примеров этого типа защиты от коррозии. Они используются для защиты от влаги на подложках, которые обычно достигают очень высоких температур. Поскольку между слоем изоляции и основанием часто образуется зазор, любая влага, достигающая поверхности, может начать процесс коррозии в отсутствие барьерного покрытия. Известная как коррозия под изоляцией (CUI), это распространенная проблема, которую призваны решать тепловые барьерные покрытия.

Ингибирующие покрытия

Ингибирующие покрытия, содержащиеся в грунтовочной части системы покрытия, состоят из пигментов, которые активно препятствуют химическим реакциям. Эти покрытия были разработаны для предотвращения возникновения коррозии. Они делают это, влияя на электролиты, необходимые для начала процесса коррозии.

Красный свинец — хорошо известный пример ингибирующего покрытия, поэтому его так широко использовали до того, как полностью осознали вредные последствия воздействия свинца.С тех пор, как в конце 1970-х годов стали жестко регулироваться свинцовые пигменты, эта стратегия коррозионной стойкости была жестко регламентирована до такой степени, что больше не использовалась широко в Соединенных Штатах.

Жертвенные покрытия

Жертвенные покрытия — это бескорыстная разновидность покрытий, состоящих из металла, обычно цинка, который корродирует преимущественно стали. По сути, этот метод перехватывает процесс коррозии и направляет его в направлении, которое не причинит вреда активу, который покрытие призвано защищать.Чтобы быть эффективными, защитные покрытия (также иногда называемые «катодной защитой») должны наноситься непосредственно на черный металл, например, на сталь.

Поскольку временные покрытия, такие как грунтовки на основе неорганического и органического цинка, предназначены для нанесения непосредственно на основу, их часто комбинируют с верхними покрытиями, которые демонстрируют другие барьерные свойства для комбинированной защиты от коррозии.

Цинковые грунтовки — отличный пример катодной защиты субстрата. Цинк не только корродирует преимущественно сталь, но и обычно корродирует медленнее, чем другие защитные покрытия, что позволяет проводить более длительные периоды между нанесением покрытия.

Давай поговорим

Какой вид защиты от коррозии подходит для вашего проекта? Это будет зависеть от ряда факторов. Если вы готовы обсудить свой проект с опытными профессионалами в области покрытий, свяжитесь с нами сегодня.

Как предотвратить коррозию — Cor Pro

Коррозия — это порча металлов из-за химической реакции с окружающей средой. Коррозия возникает из-за окисления металлов из-за воздействия катализаторов, таких как воздух и вода.Когда металлы реагируют на коррозионные катализаторы, возникает коррозия, и они медленно разрушают металлы до полной деградации.

Металлы могут подвергаться коррозии в различных формах. Каждый тип коррозии зависит от степени воздействия катализатора на металл, а также от типа металла, подверженного коррозии.

Ржавчина — это наиболее распространенная форма коррозии, причем степень ее разрушения одинакова для всех секций оборудования. Другие типы коррозии включают гальваническую коррозию, щелевую коррозию, точечную коррозию, межкристаллитную коррозию, избирательное выщелачивание, эрозию и коррозию под напряжением.

Коррозия — это естественный процесс, но правильное управление коррозией может замедлить его с помощью экспертов в отрасли. Надлежащие методы защиты от коррозии требуют современного оборудования, обширных знаний в области управления и предотвращения коррозии, а также обученного персонала, готового работать с любой формой коррозионного воздействия.

Компания Cor-Pro Systems, почти 30 лет возглавляющая антикоррозионную промышленность на побережье Мексиканского залива, предоставляет своим клиентам только лучшие услуги по защите от коррозии.

Типы методов предотвращения коррозии

Есть разные способы предотвращения коррозии металлов. Эти методы различаются в зависимости от различных переменных, таких как тип металла, окружающая среда, тип коррозионного агента и другие, чтобы гарантировать эффективную защиту от коррозии, которая может длиться в течение длительного времени.

Среди наиболее распространенных методов защиты от коррозии:

• Ингибиторы коррозии. Ингибиторы коррозии — это химические вещества, добавляемые к оборудованию для формирования тонкого слоя защиты от катализаторов коррозии.Эти добавки добавляются даже во время работы защищаемой машины. Хотя ингибиторы смешиваются с жидкостью во время нанесения, последняя не влияет на качество добавок. Хранилища жидкостей — одни из самых распространенных клиентов, которые получают ингибиторы коррозии.
• Покрытия. Покрытие — самый простой способ защитить ваше оборудование. Такие материалы для покрытия, как эпоксидная смола, уретан и цинк, могут добавить дополнительный уровень защиты вашим объектам при правильном нанесении и отверждении.Покрытия зависят от материала, который необходимо защитить, и типа используемого химического соединения.
• Абразивоструйная очистка. При абразивно-струйной очистке используется высокоскоростная машина, которая перемещает среду к поверхности материала. Таким образом, вы можете контролировать ущерб, нанесенный коррозией, и подготовить его к нанесению антикоррозионных материалов. Обычно абразивоструйная очистка проводится непосредственно перед нанесением на поверхность оборудования других антикоррозионных материалов.

Преимущества защиты стали от коррозии

Cor-Pro Systems обеспечивает качественную защиту стали от коррозии в Хьюстоне, штат Техас, и других районах побережья Мексиканского залива.Ниже перечислены преимущества получения высококачественной защиты стали от коррозии с помощью Cor-Pro Systems:

• Качественная защита от коррозии может продлить срок службы вашего оборудования до 250% .
• Защита от коррозии может снизить затраты на ремонт из-за коррозионного повреждения.
• Защищенное оборудование может избежать перебоев в обслуживании и сбоев в работе .
• Защита от коррозии может спасти жизни от травм, нанесенных изношенным оборудованием и объектами.
• Предотвращая травмы и повреждения от корродированного оборудования, компании могут избежать юридических и экологических обязательств .

Обладая многолетним опытом работы с некоторыми из самых жестких методов борьбы с коррозией от широкого круга клиентов, Cor-Pro Systems предоставит специализированные услуги по борьбе с коррозией стали, которые специально сформулированы в зависимости от потребностей клиента.

Velocity: часть приверженности Cor-Pro «Золотому стандарту Cor-Pro»

Благодаря непревзойденному отсутствию сбоев в защите от коррозии

Cor-Pro Systems и своевременной доставке, мы можем заверить вас, что вы не получите ничего, кроме «Золотого стандарта Cor-Pro», наивысшего сертификата в отрасли защиты от коррозии.

С нашей службой Velocity Service вы получите готовые проекты защиты от коррозии в считанные часы, а не дни. Кроме того, наш высококвалифицированный персонал позаботится о том, чтобы вы были в курсе наших проектов по мере их реализации.

О Cor-Pro Systems

С 1987 года Cor-Pro Systems Inc. обеспечивает первоклассную защиту от коррозии в Хьюстоне и других районах побережья Мексиканского залива. Наша цель — повысить осведомленность о коррозии и о том, как она влияет на всю отрасль, а также обеспечить удовлетворительную защиту от коррозии с помощью наших качественных методов, основанных на многолетних обширных исследованиях и разработках.

Помимо нашего беспрецедентного опыта в предоставлении защиты от коррозии нашим клиентам, мы также стараемся поддерживать длительные отношения с нашими партнерами в отраслях, чтобы гарантировать, что они никогда не столкнутся в будущем с инцидентами, связанными с коррозией.

Высококачественные методы борьбы с коррозией через Cor-Pro Systems, Inc.

Если у вас есть вопросы о том, как предотвратить коррозию, или вы хотите получить индивидуальное предложение для ваших нужд по защите от коррозии, позвоните по телефону 713-896-1091 или отправьте электронное письмо по адресу quotes @ cor-pro.com .

Коррозионно-стойкие покрытия для различных типов коррозии

Изображение предоставлено: GaViAl / Shutterstock.com

Высокопроизводительные структурные компоненты и технологическое оборудование обычно подвергаются той или иной форме коррозии независимо от типа используемого материала, а коррозионно-стойкие покрытия могут увеличить срок службы детали, а также снизить затраты на техническое обслуживание и замену. Однако, чтобы выбрать подходящее покрытие, важно определить вид коррозии, которой подвержена деталь.В зависимости от того, как используется деталь и в каких условиях она подвергается, вид коррозии может отличаться.

Какие бывают типы коррозии металла?

Многие металлы, подвергающиеся воздействию сухого воздуха, образуют слой коррозии на своей поверхности, который может защитить лежащий под ними металл, пока воздух остается сухим. Алюминий, например, быстро образует на своей поверхности пленку из оксида алюминия, которая плотно прилегает к основному металлу и предотвращает дальнейшую коррозию — даже при изменении атмосферных условий.С другой стороны, железо и сталь образуют слой ржавчины в сухих условиях, но по мере увеличения влажности и температуры эта ржавчина будет продолжать формироваться в основном материале. Но железный пруток в сухом воздухе может образовывать слой защитного оксида железа, пока воздух остается сухим.

Явление электрохимической коррозии хорошо известно. Два разнородных металла, такие как медь и цинк, погруженные в воду, быстро установят электрохимическую реакцию, в которой один металл — в данном случае цинк — станет анодом и отдаст электроны другому материалу — меди.Медь в этом случае действует как катод и называется. С химической точки зрения, цинк подвергается процессу окисления, при котором атомы металла теряют один или несколько электронов и становятся ионами металлов. Между тем, поскольку два металла электрически соединяются через водяную баню, медь вступает в процесс реакции и получает ионы цинка. Это принцип, лежащий в основе гальванического элемента.

Любые два разнородных металла в контакте будут испытывать это отношение анод-катод. Чтобы определить склонность любой комбинации разнородных металлов к коррозии, используется понятие электродного потенциала.Он присваивает стандартный электродный потенциал (в вольтах) каждому металлу, используя газообразный водородный электрод в качестве нулевого эталона. Ниже приведен список металлов с электродным потенциалом, показанным для двух крайних случаев (магний и золото).

Магний -2,363

Бериллий

Алюминий

Марганец

цинк

Хром

Утюг

Кадмий

Никель

Олово

Свинец

Водород 0

Медь

Меркурий

Серебро

Палладий

Платина

Золота +1.420

Для любых двух соприкасающихся металлов тот, который находится выше в таблице, станет анодом и подвергнется коррозии. Таким образом, использование жертвенных цинковых анодов для защиты корпусов кораблей.

Хотя химические вещества могут вызывать прямую коррозию металлов, большая часть коррозии металлов, которые удерживаются или погружены в воду, или которые подвергаются образованию влагообразующих пленок из-за атмосферного воздействия, имеет электрохимическую природу.

Существует пять основных типов коррозии: гальваническая, растрескивание под напряжением, общая, локальная, и коррозия, вызванная едким веществом .

Гальваническая коррозия чрезвычайно распространена и возникает, когда два металла с разными электрохимическими зарядами соединяются токопроводящим путем. Коррозия возникает, когда ионы металла перемещаются от анодного металла к катодному. В этом случае будет нанесено коррозионно-стойкое покрытие, чтобы предотвратить перенос ионов или условия, которые его вызывают. Гальваническая коррозия также может возникать при наличии одного загрязненного металла. Если металл содержит комбинацию сплавов, обладающих разными зарядами, один из металлов может подвергнуться коррозии.Это известно как межкристаллитная коррозия. Анодный металл является более слабым, менее стойким и теряет ионы по сравнению с более сильным положительно заряженным катодным металлом. Без воздействия электрического тока металл равномерно корродирует; тогда это называется общей коррозией.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) может серьезно повредить компонент, не подлежащий ремонту. Под воздействием экстремального растягивающего напряжения металлический компонент может испытывать SCC вдоль границы зерен — образуются трещины, которые затем становятся мишенями для дальнейшей коррозии.Существует несколько причин SCC, включая стресс, вызванный холодной работой, сваркой и термической обработкой. Эти факторы в сочетании с воздействием окружающей среды, которая часто увеличивает и усиливает растрескивание под напряжением, могут означать, что деталь переходит от незначительной коррозии под напряжением к отказу или непоправимому повреждению. В латуни разрушение из-за коррозионного растрескивания под напряжением называют «сезонным растрескиванием»; в стали это известно как «едкое охрупчивание». Водородное охрупчивание стали также считается явлением коррозии.

Общая коррозия возникает в результате ржавчины. Когда металл, особенно сталь, подвергается воздействию воды, поверхность окисляется и появляется тонкий слой ржавчины. Как и гальваническая коррозия, общая коррозия также является электрохимической. Чтобы предотвратить окисление, защитное покрытие должно препятствовать реакции.

Локальная коррозия возникает, когда небольшая часть компонента подвергается коррозии или контактирует с определенными вызывающими коррозию напряжениями.Поскольку небольшая «локальная» область корродирует гораздо быстрее, чем остальная часть компонента, а коррозия действует параллельно с другими процессами, такими как напряжение и усталость, конечный результат намного хуже, чем результат одного напряжения или усталости.

Едкий агент коррозии возникает, когда загрязненный газ, жидкости или твердые частицы изнашивают материал. Хотя большинство нечистых газов не повреждают металл в сухом виде, под воздействием влаги они растворяются с образованием вредных коррозионных капель.Сероводород является примером одного такого едкого агента.

Коррозионно-стойкие покрытия

Коррозионно-стойкие покрытия для металла различаются в зависимости от типа металла и типа необходимой защиты от коррозии. Чтобы предотвратить гальваническую коррозию сплавов железа и стали, полезны покрытия из цинка и алюминия. Крупные компоненты, такие как мосты и энергетические ветряные мельницы, часто обрабатываются антикоррозийными покрытиями из цинка и алюминия, поскольку они обеспечивают надежную долговременную защиту от коррозии.Крепежные детали из стали и железа, резьбовые соединения и болты часто покрываются тонким слоем кадмия, который помогает блокировать поглощение водорода, что может привести к растрескиванию под напряжением.

Помимо покрытий из кадмия, цинка и алюминия, в качестве коррозионных покрытий часто используются никель-хромовые и кобальто-хромовые покрытия из-за их низкой пористости. Они чрезвычайно влагостойкие и поэтому помогают предотвратить развитие ржавчины и возможное ухудшение состояния металла. Оксидная керамика и смеси металлокерамики являются примерами покрытий, которые обладают высокой износостойкостью, помимо того, что они устойчивы к коррозии.

Цинкование (гальваника) стали — это расходный анод. Цинк разъедает и защищает сталь, на которую он нанесен. Толщина покрытия определяет срок службы стальной детали. Аналогичным образом, расходуемые аноды могут быть размещены на конструкциях для защиты металла. Вместо стали «горит» анод. Для таких конструкций, как трубопроводы, которые слишком велики для защиты с помощью расходуемых анодов, для защиты от коррозии используется так называемый наведенный ток.Здесь отрицательная сторона источника питания постоянного тока подключена к конструкции, а положительная клемма подключена к электродам, которые вставлены рядом с конструкцией.

Анодирование — это еще один метод покрытия, используемый для предотвращения коррозии, особенно алюминия. В результате оксид алюминия наносится на поверхность более толстым слоем, чем это происходит в естественных условиях.

Стойкость стали к атмосферной коррозии можно улучшить, добавив примерно 0,20% меди. Однако высокопрочные низколегированные (HLSA) стали обладают еще большей стойкостью.

Многие металлы по своей природе устойчивы к коррозионным агентам: сталь устойчива к концентрированной серной кислоте; нержавеющая сталь устойчива к азотной кислоте; олово устойчиво к дистиллированной воде и т. д.

Покрытия, содержащие хроматы и фосфаты, являются эффективными ингибиторами коррозии. Также для защиты от коррозии используются многочисленные покрытия на основе полимеров.

Сводка

В этой статье представлено краткое обсуждение коррозионных и коррозионно-стойких покрытий. Для получения дополнительной информации о связанных продуктах или процессах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия из покрытий

Прочие «виды» статей

Больше от Chemicals

Защита металлов от коррозии

Практически во всех ситуациях коррозию металла можно контролировать, замедлять или даже останавливать с помощью надлежащих методов. Предотвращение коррозии может принимать различные формы в зависимости от обстоятельств коррозии металла. Методы предотвращения коррозии можно разделить на 6 групп:

Модификация окружающей среды

Коррозия вызывается химическим взаимодействием металла и газов в окружающей среде.Удалив металл из окружающей среды или изменив тип окружающей среды, можно немедленно снизить износ металла.

Это может быть так же просто, как ограничение контакта с дождем или морской водой путем хранения металлических материалов в помещении, или может быть в форме прямого воздействия на металл в окружающей среде.

Методы снижения содержания серы, хлорида или кислорода в окружающей среде могут ограничить скорость коррозии металла. Например, питательная вода для водогрейных котлов может быть обработана смягчителями или другими химическими средами, чтобы отрегулировать жесткость, щелочность или содержание кислорода, чтобы уменьшить коррозию внутри устройства.

Выбор металла и состояние поверхности

Ни один металл не защищен от коррозии во всех средах, но благодаря мониторингу и пониманию условий окружающей среды, которые являются причиной коррозии, изменение типа используемого металла также может привести к значительному снижению коррозии.

Данные о коррозионной стойкости металла можно использовать в сочетании с информацией об условиях окружающей среды для принятия решений относительно пригодности каждого металла.

Постоянно ведется разработка новых сплавов, предназначенных для защиты от коррозии в определенных средах. Никелевые сплавы Hastelloy, стали Nirosta и титановые сплавы Timetal — все это примеры сплавов, предназначенных для предотвращения коррозии.

Контроль состояния поверхности также важен для защиты металла от коррозии. Трещины, щели или неровности поверхности, вызванные эксплуатационными требованиями, износом или производственными дефектами, могут привести к более высокой скорости коррозии.

Надлежащий мониторинг и устранение излишне уязвимых состояний поверхности, а также принятие мер для обеспечения того, чтобы системы были спроектированы таким образом, чтобы избегать сочетаний химически активных металлов и чтобы коррозионные агенты не использовались при очистке или обслуживании металлических деталей, также являются частью эффективной программы снижения коррозии. .

Катодная защита

Гальваническая коррозия возникает, когда два разных металла находятся вместе в коррозионном электролите.

Это обычная проблема для металлов, погруженных вместе в морскую воду, но может также возникнуть, когда два разнородных металла погружены в непосредственной близости во влажную почву. По этим причинам гальваническая коррозия часто поражает корпуса судов, морские буровые установки и нефте- и газопроводы.

Катодная защита работает путем преобразования нежелательных анодных (активных) участков на поверхности металла в катодные (пассивные) посредством приложения противодействующего тока. Этот встречный ток поставляет свободные электроны и заставляет локальные аноды поляризоваться до потенциала локальных катодов.

Катодная защита может иметь две формы. Первое — это внедрение гальванических анодов. Этот метод, известный как жертвенная система, использует металлические аноды, введенные в электролитическую среду, чтобы жертвовать собой (корродировать), чтобы защитить катод.

Хотя металл, требующий защиты, может варьироваться, расходуемые аноды обычно изготавливаются из цинка, алюминия или магния, металлов с наиболее отрицательным электрическим потенциалом. Гальваническая серия обеспечивает сравнение различного электрического потенциала — или благородства — металлов и сплавов.

В жертвенной системе ионы металла перемещаются от анода к катоду, что приводит к более быстрой коррозии анода, чем в противном случае. В результате анод необходимо регулярно заменять.

Второй метод катодной защиты называется защитой от наложенного тока. Этот метод, который часто используется для защиты подземных трубопроводов и корпусов судов, требует подачи в электролит альтернативного источника постоянного электрического тока.

Отрицательный вывод источника тока соединен с металлом, а положительный вывод подсоединен к вспомогательному аноду, который добавляется для замыкания электрической цепи.В отличие от гальванической (протекторной) анодной системы, в системе защиты наложенным током вспомогательный анод не жертвуется.

Ингибиторы

Ингибиторы коррозии — это химические вещества, которые вступают в реакцию с поверхностью металла или окружающими газами, вызывая коррозию, тем самым прерывая химическую реакцию, вызывающую коррозию.

Ингибиторы могут работать, адсорбируясь на поверхности металла и образуя защитную пленку. Эти химические вещества можно наносить в виде раствора или в качестве защитного покрытия с помощью методов диспергирования.

Процесс замедления коррозии ингибитором зависит от:

• Изменение поведения анодной или катодной поляризации
• Уменьшение диффузии ионов к поверхности металла
• Повышение электрического сопротивления поверхности металла

Основными отраслями конечного использования ингибиторов коррозии являются нефтепереработка, разведка нефти и газа, химическое производство и водоочистные сооружения. Преимущество ингибиторов коррозии заключается в том, что они могут наноситься на металлы на месте в качестве корректирующего действия для противодействия неожиданной коррозии.

Покрытия

Краски и другие органические покрытия используются для защиты металлов от разрушающего воздействия газов окружающей среды. Покрытия сгруппированы по типу используемого полимера. Обычные органические покрытия включают:

• Алкидные и эпоксидно-эфирные покрытия, которые при сушке на воздухе способствуют окислению поперечных связей
• Двухкомпонентные уретановые покрытия
• Как акриловые, так и эпоксидные полимерные покрытия, отверждаемые излучением
• Виниловые, акриловые или стирол-полимерные комбинированные латексные покрытия
• Водные- растворимые покрытия
• высокотвердые покрытия
• порошковые покрытия

Покрытие

Металлические покрытия или гальваническое покрытие могут применяться для предотвращения коррозии, а также для обеспечения эстетической декоративной отделки.Есть четыре распространенных типа металлических покрытий:

• Гальваника: Тонкий слой металла — часто никеля, олова или хрома — наносится на металлическую основу (обычно сталь) в электролитической ванне. Электролит обычно представляет собой водный раствор, содержащий соли осаждаемого металла.
• Механическое покрытие: Металлический порошок можно приваривать холодным способом к металлической подложке путем переворачивания детали вместе с порошком и стеклянными шариками в обработанном водном растворе.Механическое покрытие часто используется для нанесения цинка или кадмия на мелкие металлические детали
• Без применения электричества: Металлическое покрытие, такое как кобальт или никель, наносится на металлическую основу с помощью химической реакции в этом неэлектрическом методе нанесения покрытия.
• Горячее погружение: При погружении в ванну расплава защитного металлического покрытия тонкий слой прилипает к металлу основы.

.