Защита металлов от коррозии

Огромные потери металлов и сплавов происходят ежегодно из-за коррозии, поэтому специальные методы защиты и предотвращения коррозионного процесса разработаны к настоящему времени и эти методы продолжают разрабатываться и улучшаться. Наиболее распространенный метод - это создание защитного покрытия на поверхности металла:

1) покрытие масляными красками, лаками, эмалями, а также битумное покрытие (твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесьуглеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.- отходы нефтеперерабатывающей промишлености)

2) металлическое покрытие. Делится на анодное и катодное.

a) Катодное пoкрытие - это когда металл, имеющий более положительный электродный потенциал, наносится как покрытие на конструкцию из другого, более активного металла (например, железо, покрытое оловом, мелью или никелем).

Покрытия, указанные в пунктах 1, и 2a - эффективны так долго как они остаются неповрежденными. Если трещина или другое повреждение появляется на покрытии, на открывшемся месте начинается коррозия.

b) Анодное покрытие металлом, имеющем более отрицательный потенциал, чем металл который оно защищает (например, оцинкованное железо). Когда цинковое покрытие повреждается, оно все равно продолжает оказывать защитное действие по отношению к металлу-основе:

A (Zn) Zn-2e ® Zn²⁺

C (Fe) Ox + ne ® Red

Следовательно, целостность не является очень строгим требованием к анодному покрытию.

3) Защита вследствие пленок (слоев), которые образуются на металле в результате химических реакций. В некоторых случаях такие пленки образуются при взаимодействии металла с окружающей средой, чаще всего образуются оксидные пленки (оксид алюминия). В настоящее время разработаны методы искусственного создания и укрепления (утолщения) таких пленок для усиления их защитного действия. Кроме оксидных пленок на поверхности формируют оксидно-хроматные, фосфатные, сульфидные и др. пленки .

Оксидирование (полирование, воронение) железа и стали производится погружением деталей в очень концентрированный щелочной раствор с оксидирующим реагентом таким как MnO₂, добавляется также NaNO₂.

В настоящее время электролитическое оксидирование применяется очень широко (aнодное оксидирование, aнодирование).

4) Хорошо известно, что добавки в металл (например, железо) определенных компонентов позволяет получать специальные сплавы (например, легированные стали) и в результате этого коррозионная устойчивость металла повышается. Например, таким образом получена нержавеющая сталь - это сталь с добавками хрома, и никеля.

5) Добавление ингибиторов в агрессивную среду.

6) Специальные электрохимические методы для предотвращения коррозии. Они основаны на катодной поляризации защищаемого металла. Один из них - протекторная защита, когда более активный металл (протектор) соединяют с металлом, который нужно "защитить", становясь анодом, протектор таким образом превращает анодные участки поверхности защищаемого металла на катодные.

Протекторная защита трубопровода.

А-трубопровод, Б-металл-протектор, В - проводник.

A (Zn) Zn-2e ® Zn²⁺

C (Fe) O₂ + H₂O +4e ® 4OH^-

Катодная защита - при этом защищаемый металл соединяют с отрицательным полюсом внешнего источника постоянного тока. Защитное действие осуществляется благодаря повышению концентрации электронов в поверхностном слое металла, что препятствует его коррозии

Рис. Катодная защита трубопровода

7) При проектировании металлических конструкций нужно обязательно учитывать места, где возможно возникновение коррозии.

a) если, например 2 различных металла предполагается использовать рядом, то значение разности потенциалов между ними должно быть не больше 0.3В;

b) предусматривать и стараться устранять места, где возможна конденсация и/или скопление воды;

c) предусматривать возможность периодической обработки поверхности металла (покраска, лакирование);

d) нейтрализация и дегидратация коррозионной среды.