Защита металлов от коррозии и огня

Коррозией называют разрушение металла под воздействием окружающей среды. В результате коррозии безвозвратно теряется около 10 - 12% ежегодного производства черных металлов.

Виды коррозии. В зависимости от механизма процесса разрушения металла коррозия может быть химической и электрохимической.

Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов или жидкостей органического происхождения, которые не являются электролитами. Примером химической коррозии служит окисление металла при высоких температурах, в результате чего на его поверхности возникает продукт окисления - окалина. Данный вид коррозии встречается редко.

Электрохимическая коррозия образуется в результате воздействия на металл электролитов (растворов кислот, щелочей и солей). Ионы металла переходят в раствор, при этом металл постепенно разрушается. Этот вид коррозии может также возникать при контакте двух разнородных металлов в присутствии электролита, когда между этими металлами проходит гальванический ток. В гальванической паре любых двух металлов будет разрушаться тот металл, который стоит ниже в ряду электрохимических напряжений. Например, железо в ряду напряжений расположено выше цинка, но ниже меди, следовательно, при контакте железа с цинком будет разрушаться цинк, а при контакте железа с медью - железо. В металлах из-за наличия неоднородных структурных составляющих может возникнуть микрокоррозия. Распространяясь по границам зерен металла, она вызывает межкристаллическую коррозию.

В зависимости от характера окружающей среды электрохимическая коррозия может быть атмосферной подводной и почвенной, а также вызванной блуждающими токами. Стальные конструкции часто подвергаются атмосферной коррозии. Находящиеся в атмосфере углекислый и сернистый газы образуют с влагой воздуха электролит, воздействующий на сталь. При этом степень разрушения стали зависит от вида и концентрации электролита. Подводная коррозия возможна в металле, погруженном в воду. Почвенная коррозия протекает при взаимодействии металла конструкций с почвой. Довольно распространена коррозия металла труб, металлического каркаса подземных сооружений от воздействия блуждающих токов, возникающих при близком расположении подземных кабелей, и рельсов трамвайных или железнодорожных путей.

Защита металла от коррозии. Существуют различные методы защиты металлов от коррозии, среди которых защита основного металла лакокрасочными, неметаллическими и металлическими пленками, а также введение в состав металла легирующих элементов.

Лакокрасочное покрытие - наиболее распространенный вид антикоррозионной защиты металла. В качестве пленкообразующих материалов используют нитроэмали, нефтяные, каменноугольные и синтетические лаки, краски на основе растительных масел и др. Образующаяся при покрытии на поверхностях конструкций плотная пленка изолирует металл от воздействия окружающей его влажной среды.

Неметаллические покрытия довольно разнообразны. К ним относят эмалирование, покрытие стеклом, цементно-казеиновым составом, листовым пластиком и плитками, напыление пластмасс и др. Эти покрытия довольно стойки к внешним агрессивным средам и надежно защищают металл от коррозии.

Металлические покрытия наносят на металлы гальваническим, химическим, горячим, металлизацией и другими способами. При гальваническом способе защиты на поверхности металла путем электролитического осаждения из раствора солей металлов создается тонкий защитный слой какого-либо металла. Покрываемое изделие при этом служит катодом, а осаждаемый металл - анодом. В качестве примера можно привести оцинковку закладных деталей для железобетонных конструкций. Химическая обработка металлических изделий обеспечивает создание на поверхности металла защитной пленки. При горячем способе покрытия изделия погружают в ванну с расплавленным защитным металлом (цинк, олово, свинец) .

Металлизация - распространенный способ защиты металлов. Он состоит в нанесении сжатым воздухом тончайшего слоя распыленного расплавленного металла на поверхность защищаемого от коррозии металлического изделия. Для этой цели применяют аппараты - металлизаторы.

При защите легированием в металл вводят легирующие элементы, повышающие сопротивление сплава коррозии. Например, введение меди значительно повышает коррозионную стойкость стали. Большой стойкостью к коррозии отличаются высоколегированные нержавеющие стали.

Защита от огня. Для защиты металлоконструкций наиболее перспективны так называемые вспучивающиеся покрытия или краски на основе полимерных связующих, которые при воздействии огня образуют закоксовавшийся вспененный расплав, препятствующий нагреву металла.

Для повышения предела огнестойкости (600°C) металлических, в том числе алюминиевых конструкций применяют также асбестоцементные, асбестоперлитовые, асбестовермикулитовые покрытия, наносимые пневмонапылением. Новый вид огнезащиты - фосфатное покрытие толщиной 20 - 30 мм, представляющее собой стойкую при 1000°С монолитную легкую массу. Традиционные способы увеличения предела огнестойкости - использование облицовок и штукатурок из несгораемых огнезащитных материалов (кирпича, пустотелой керамики, гипсовых плит, растворов и др.).

Лекция 3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА (4 часа)