Способы снижения интенсивности и скорости коррозии металлических изделий

Способы снижения интенсивности и скорости коррозии металлических изделий

Коррозией называют самопроизвольное разрушение поверхностей из металла под воздействием взаимного действия металла с внешней средой. Очень сильно проявляя себя при очень высоких механических и напряжениях температуры, процессы ржавления наносят большой убыток конструкциям из стали. Адекватно оценить скорость коррозии значит увеличить долговечность изделия.

Классификация видов ржавчины

Ржавчина классифицируется по следующим признакам:

  1. По равномерности протекания. Встречается более однородная, находящаяся на поверхности ржавчина (при которой с одинаковой степенью уменьшается толщина стенки изделия) и неравномерная, очаговая ржавчина, которая отличается появлением повреждённых точек или язв на стальной поверхности.
  2. По направленности действия. Встречается избирательная ржавчина, при которой поражаются только конкретные составляющие структуры металла, и контактная, разрушающая конкретный металл (для биметаллических соединений).
  3. По масштабам собственного действия известны такие разновидности коррозии, как межкристаллитная, разрушительно действующая по границам зерен стали (с поэтапным распространением вглубь), и объемная, поражает каждый сантиметр поверхности одновременно.

Интенсивность коррозии существенно возрастает, если не считая негативных изменений/температурных колебаний и влаге на контактную металлическую поверхность дополнительно воздействуют напряжения растяжения, а еще химически опасная среда.

Интенсивность коррозии неоднократно увеличивается из-за трещины между соседними кристаллитами и их блоками. Еще агрессивнее на сталь влияют наружные растягивающе-сжимающие напряжения.

Механизмы появления и формирования коррозионных явлений

Потому как большое количество поверхностей на основе стали работают в обстановке конкретной влаги, а еще в воде, водных растворах солей, кислот и щелочей, то доминирующим механизмом возникновения ржавчины считается электролитический. Исключение составляет лишь печная ржавчина, которая появляется в железных конструкциях нагревательных устройств: там поверхностное разрушение происходит благодаря образования высокотемпературной ржавчины – окалины.

Электролитическая

При электролитической коррозии в наличии кислорода происходит реакция гидратации железа стали, конечным продуктом которой считается гидрат окиси железа Fe(OH)2. Подобное явление называют коррозией анодного типа. Но на этом процесс не завершается. Гидрат окиси железа – вещество нестабильное и в наличии воды (или водных паров) очень быстро распадается на разные окислы железа:

  • при очень высоких температурах появится в основном закись железа FeO;
  • при комнатных либо немного больше – окись железа Fe2O3;
  • при промежуточных (в температурном диапазоне +250…+450°C) – магнитная закись-окись железа Fe3O4.

При любых обстоятельствах стальную поверхность ржавеет, только индикаторы данного явления могут быть либо красновато-коричневыми, либо серовато-жёлтыми.

В наличии кислот

Немного другой механизм образования ржавчины происходит в наличии кислот, кислых растворов либо жидких сред, которые не имеют кислорода. Тут происходит анодное растворение стали с образованием гидридов – соединений железа с водородом. Однако последние являются химически нестойкими веществами, быстро окисляются в воздушной и мокрой обстановке и также образовывают ржавчину, только более рыхлую. В особенности быстро распадаются гидриды железа тогда, когда в атмосфере или внешней среде присутствуют соединения серы.

В наличии нагрузок

По третьей схеме происходит ржавчина при наложении внешних нагрузок на контактные поверхности. Тут, кроме 2-ух классических составляющих, в первую очередь есть 3-ий элемент – смазка. Потому как все органические соединения всегда содержат кислород и водород, то как только температура увеличивается на контакте протекают механохимические реакции окисления смазки. Они кончаются тем, что взамен уменьшения трения отработанная и отчасти уже разрушенная смазка начинает активно окислять поверхности, организуя ржавчины.

Способы оценки процессов ржавления

Интенсивность коррозии относительно стали устанавливается в зависимости от характера коррозионных явлений. Начинают в большинстве случаев со зрительного обнаружения наличия ржавчины на поверхности.

При помощи обыкновенного микроскопа либо даже лупы можно очень точно оценить интенсивность процессов ржавления и степень повреждения металлические поверхности.

Намного точнее определяют степень повреждения говоря иначе показатели коррозии. При их помощи можно узнать:

  • потерю массы изделия из-за коррозийных процессов;
  • сокращение линейного размера детали или конструкции;
  • интенсивность повреждения в зависимости от времени нахождения детали в коррозионно-активной обстановке.

Не считая количественной оценки наличия ржавчины, вероятна и высококачественная. Ее индикаторами являются выявленные изменения микроструктуры стали. Так, обнаруживают межкристаллитную или избирательную коррозию. Очень редко интенсивность и скорость коррозии устанавливается для изменения химического состава находящейся вокруг металл среды или по количеству выделенного водорода.

Определенные показатели коррозии, которые воздействуют на скорость коррозии, в себя включают:

  1. Интегральная коррозионная характеристика. Она рассчитывается как потеря массы изделия из стали за год, деленная на поверхностную площадь, на которой возникла коррозия. При этом подвергшейся коррозии поверхностью стали считается данная, на которой есть даже единичные повреждённые точки.
  2. Линейная ржавчина. Рассчитывается в зависимости от плотности детали и толщины корродировавшего за год слоя изделия.

Какую величину лучше применять? Если существует возможность точно взвесить деталь до и после ее эксплуатации либо оценить изменения в химическом составе раствора, в котором данная деталь функционировала, то лучше интегральная оценка процессов ржавления. В особенности, оценивают трудоспособность контактной смазки. Если деталь исследуется лишь пару раз за год либо оценку интенсивности коррозионных явлений нужно сделать быстро, то лучше применять второй параметр.

Обозначение быстроты процессов коррозии

Показатели коррозии помогают определить и интенсивность негативных изменений. Чтобы это сделать применяют понятие «скорость коррозии металла». Ее можно оценить 2-мя разными параметрами, изменяющимися во времени.

Индикаторы коррозии установить можно по следующим количественным свойствам:

  • по площади корродируемой поверхности;
  • по суммарной потере массы;
  • по переменам в плотности;
  • по времени нахождения детали или конструкции в коррозионной обстановке (сутки);
  • по уменьшению толщины.

При этом количественными параметрами для оценки характера коррозии стали на протяжении конкретного временного периода могут быть:

  • полные коррозионные потери по площади;
  • изменение размеров линий изделия;
  • линейное коррозионное сопротивление;
  • скорость коррозии;
  • линейная скорость коррозии (миллиметров в течении года);
  • общая устойчивость к коррозии или долговечность.

В практических условиях использование того либо другого критерия зависит от способа защиты поверхности металла. Ее можно окрасить атмосферостойкими красками, а можно применять металл с покрытиями с защитным эффектом. Если ржавчина течет одинаково, тогда результативность защиты может быть оценена намного точнее.

Если же интенсивность образования ржавчины в различных местах изделия различна, то подобрать намного более подходящий метод защиты можно собственно тогда, когда деталь нагружается внешними растягивающими напряжениями. Тогда на протяжении определенного времени меняется не только внешний вид поверхности, но и некоторые ее физические характеристики, например, проводимость тепла и электросопротивление.

Практика коррозионных испытаний металлов

Индикаторами коррозии являются факторы климата – температура, состав и условная влажность внешней среды, характер распределения внешних нагрузок. Во внимание следует принимать также изменение освещенности по времени суток, кол-во осадков, возможное засорение воздуха. К примеру, в зонах выбросов отходов дыма вблизи химических комбинатов и металлургических производств, сопровождающихся резким повышением процентного содержания SO2, процессы ржавления резко активизируются.

В качестве индикаторов коррозионной активности можно применять количественные зависимости коррозии от времени:

  1. Линейные – практически всегда это свойственно для поверхностей из металла, которые не имеют покрытия с защитным эффектом.
  2. Экспоненциально убывающие – встречаются при кислотной коррозии обыкновенных металлов и сплавов.
  3. Экспоненциально возрастающие – когда на поверхности детали есть покрытие для защиты.

Интенсивность образования ржавчины при подобных условиях уменьшают:

  • небольшая скорость ветра;
  • пониженная цикличность во времени изменения показателей относительной влаги;
  • характер влияния коррозионно-активной среды на поверхность.

При слабеньком ветре или его отсутствии нет условий для смешивания потока, омывающего контактную стальную поверхность. При продолжительных фазах пониженной и очень большой влажности на протяжении года пленка верхней ржавчины успевает сформироваться, разбухнуть и отделиться от ключевого металла. Толщина поверхности уменьшится, зато процессы ржавления вынуждены «запуститься» сначала, а чтобы это сделать требуется не только время, но и подходящие условия – ветер или изменения в химическом составе воздуха, что бывает совсем не всегда.

Влага, кислота или щелочь попадать могут на стальную поверхность в виде капель либо струйным путем. Первый метод свойственен для зон с очень высоким количеством осадков, а второй – для неблагоприятной внешней среды, в которой функционирует деталь или металлоконструкция.

Способы снижения коррозии: механизм и результативность

Способность покрытой краской поверхность сопротивляться процессам ржавления зависит от того, какой механизм коррозии доминирует. К примеру, при систематическом во времени влиянии химически активной среды значительно меняется разница потенциалов поверхности с внешней стороны изделия из металла и его внутренних объемов. При этом появляются коррозионные токи, усиливающие процесс коррозии (явление, нередко вызывающее разрушение труб профильных в подземных трубопроводах). Тут окрашивание не даёт никакого эффекта, потому как химсостав поверхности, покрытой слоем краски, на протяжении определенного времени не меняется.

Покрытие металлами

Иное дело, когда поверхность покрыта металлом, имеющим негативный электролитический потенциал в отношении к окислительно-восстановительным процессам. При преобладании окислительных реакций сталь эффектнее обезопасить нанесением поверхностного покрытия, имеющего в себе алюминий и цинк, – металлы, которые по собственной кислородной активности стоят «левее» железа.

Подобные процессы – цинкование и алюминирование – широко используются в практике противокоррозионной защиты стальных узлов и некоторых деталей, присутствующих в окислительной обстановке. Окрашивание в данных ситуациях носит дополнительный характер, для увеличения декоративных параметров поверхности.

В восстановительной обстановке процесс образования гидридов железа может быть эффектно блокирован разработкой поверхностных покрытий из металлов, присутствующих «правее» водорода: это медь и все драгоценные металлы. Меднение, хоть и используется В практических условиях, в большинстве случаев делается для сравнительно небольших по площади поверхностей, потому как считается очень расходным процессом в плане финансов. Именно для этих ситуаций можно и необходимо использовать окрашивание.

Окрашивание

Защитная роль красок заключается в том, что в их составе всегда присутствуют ингибиторы коррозии – элементы, тормозящие во времени скорость протекания процессов окалинообразования. Химические формулы веществ-ингибиторов разработаны подобным образом, что в результате приостанавливается возникновение ржавчины. Пластичность современных окрашивающих составов позволяет покрытиям удачно сопротивляться также и поверхностным напряжениям, которые провоцируют начало процессов ржавления.

Антикоррозионные показатели красок становятся больше, если в их составе находятся кремнийорганические полимерные материалы, которые увеличивают способность покрытой краской поверхность сопротивляться перепадам влаги и температуры это не зависит от периода года. Но подобные краски владеют 2-мя серьёзными недостатками:

  • ядовиты;
  • практически не эффективны в условиях электролитического механизма коррозии.

Подобным образом, хорошо выбранные красящие составы могут достаточно прекрасно блокировать процессы ржавления. Для этого они обязаны содержать в себе ингибиторы коррозии, иметь достаточную пластичность и механическую надёжность, несущественно изменяющуюся на протяжении определенного времени.

Колеблющиеся блесны-Виды колебалок и способы проводки приманки видео «Секреты рыболовства»


admin

You must be logged in to post a comment