Как препятствуют процессу ржавления

КАК ПРЕПЯТСТВУЮТ ПРОЦЕССУ РЖАВЛЕНИЯ СДО РЖД ОТВЕТЫ

На железнодорожных путях происходит постоянное образование ржавчины на металлических поверхностях. Это существенно уменьшает срок службы вагонов и локомотивов.

Чтобы предотвратить процесс ржавления, существует несколько методов. Один из них — использование специальных составов. Они наносятся на поверхность металла и создают защитный слой, который препятствует контакту металла со влагой и кислородом.

Еще одним методом является электростатическая обработка. Она заключается в создании на поверхности металла электрического поля, которое препятствует образованию ржавчины.

Кроме того, регулярная очистка и покраска металлических поверхностей также помогает уменьшить процесс ржавления.

Поиск билетов:

Катодная защита от коррозии Volvo Penta

В России создали новый способ защиты от износа и коррозии

Лабораторная работа «Металлы. Коррозия металлов»

ЧУМОВОЕ СРЕДСТВО от ржавчины, как убрать ржавчину за 2 часа!

Защита металла от коррозии.Теоретический курс Полихим Воронеж

Ингибитор ржавчины завода «Краски Нипол»

2. Защита металлов от коррозии

Коррозия приводит к разрушению металлических изделий и конструкций: машин, цистерн, корпусов кораблей, трубопроводов, мостов и т. д. Этот процесс ухудшает свойства металлов и значительно снижает их прочность. Разрушенные коррозией детали могут стать причиной аварий и экологических катастроф. На ремонт и восстановление поражённых коррозией конструкций приходится тратить огромные средства. Поэтому антикоррозионная защита металлов и сплавов является одним из важнейших технологических вопросов.

Для защиты металлов от коррозии используются следующие способы:

• легирование металлов;
• нанесение защитных покрытий;
• изменение свойств среды;
• электрохимические способы.

Легирование — это введение в состав сплава веществ, повышающих его устойчивость к коррозии. В качестве таких добавок используются металлы, которые на воздухе покрываются оксидной плёнкой. Это хром, никель, алюминий, вольфрам, молибден, титан и другие. Наиболее известные легированные сплавы — нержавеющие стали, из которых изготавливают медицинские инструменты, кухонную посуду, детали машин.

Рис. \(1\). Хирургические инструменты

Защитные покрытия препятствуют контакту металла с окружающей средой. По своей природе они бывают металлические, неметаллические и химические.

Используются разные металлические покрытия. Например, лужение — это нанесение на поверхность стали тонкого слоя олова. Применяют также оцинковывание, хромирование, никелирование и т. д.

Рис. \(2\). Хромированное изделие

В качестве неметаллических покрытий используются органические и неорганические вещества: полимеры, лаки, краски, масла. Эти вещества наносятся тонким слоем на поверхность металла, что препятствует его контакту с воздухом или с жидкой средой.

Рис. \(3\). Радиатор, покрытый краской

Химические покрытия — создание на поверхности металла плёнки соединения, защищающей от коррозии. Пример такого покрытия — воронение стальных изделий. На поверхности металла создают плёнку из оксидов железа, которая защищает от ржавления и придаёт красивый внешний вид. Используются также фосфатные, силикатные, нитридные и другие покрытия.

Изменение свойств среды достигается двумя путями. Первый путь — это уменьшение концентрации коррозионно-активных веществ (например, удаление кислорода из воды кипячением). Второй путь — добавление ингибиторов, т. е. веществ, замедляющих коррозию. В качестве ингибиторов используются соединения, имеющие восстановительные свойства (амины, мочевина формальдегид и др.).

Электрохимические методы защиты от коррозии — это протекторная (анодная) защита и катодная защита.

Протекторная защита заключается в прикреплении к металлическому изделию кусков более активного металла (протектора). Например, к стальным трубопроводам, корпусам кораблей приваривают магний или цинк. Более активный металл (протектор) разрушается, а сталь от коррозии защищена.

Используются также заклёпки или детали из протектора. На фотографии показано использование протектора для защиты корпуса лодки. Детали из более активного металла окисляются, на них заметен налёт продуктов коррозии. Стальные части корпуса защищены, следов ржавления не видно.

Рис. \(4\). Протекторная защита

Катодная защита предполагает подключение изделия к отрицательному полюсу источника тока, что делает окисление металла невозможным.

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

• Благородные металлы не подвергаются коррозии из-за химической инертности.
• Металлы Al, Ti, Zn, Cr, Ni имеют плотные газонепроницаемые оксидные плёнки, которые препятствуют коррозии.
• Металлы с рыхлой оксидной плёнкой – Fe, Cu и другие – коррозионно неустойчивы. Особенно сильно ржавеет железо.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Как правило, химическая коррозия металлов происходит при действии на металл сухих газов, её также называют газовой.

При химической коррозии также возможны процессы:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металла, который сопровождается электрохимическими процессами. Как правило, электрохимическая коррозия протекает в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

При этом электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к олову, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe 2+

На поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

2H + + 2e → H₂

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Например, при контакте железа с оловом в растворе соляной кислоты происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: 2H + + 2e → H₂

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H₂ + Fe 2+

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Суммарная реакция:

Fe 2+ + 2OH – → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂+ 2H₂O → 4Fe(OH)₃

При этом образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии

Защитные покрытия

Защитные покрытия предотвращают контакт поверхности металла с окислителями.

• Катодное покрытие – покрытие менее активным металлом (защищает металл только неповреждённое покрытие).
• Покрытие краской, лаками, смазками.
• Создание на поверхности некоторых металлов прочной оксидной плёнки химическим путём (анодирование алюминия, кипячение железа в фосфорной кислоте).

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Изменение состава среды

Коррозия замедляется при добавлении в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии — это вещества, подавляющие процессы коррозии.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита: при присоединении к металлической конструкции пластинок из более активного металла – протектора. В результате идёт разрушение протектора, а металлическая конструкция при этом не разрушается.

Защита металла от коррозии

Коррозионные разрушения металла – явление достаточно известное. Поверхностная ржавчина является только одним из признаков коррозии. Под действием неблагоприятных факторов окружающей среды структура металла постепенно разрушается вглубь. Как правило, коррозионные процессы запускаются при контакте металла с жидкими, газообразными веществами. Чаще всего это влага – конденсат, атмосферные осадки, сточные воды. Последующее разрушение происходит из-за окисления материала. Результатом коррозионного воздействия становится утрата конструкцией своих свойств, выход изделия из строя. Скорость процесса окисления во многом зависит от степени агрессивности окружающей среды.

Почему образуется коррозия?

Железо, его сплавы подвержены разрушению – коррозии. Она возникает при электрохимическом, химическом взаимодействии отдельных компонентов материала с веществами из окружающей среды. Окислительно-восстановительные реакции способствуют преобразованию металлов в их оксиды.

Виды коррозии металлов

• Характер разрушения материала;
• Механизм протекания процесса;
• Тип агрессивной среды, которая вызывает коррозию.

Основными видами коррозии являются химическая или электрохимическая.

Химическая

Химические реакции провоцируют процессы, разрушающие металлические связи. Их результатом становится образование новых связей между окислителем и атомами металла. Химические коррозионные процессы возникают, когда железо или его сплав контактирует со средой, которая не проводит электрический ток. Такие среды разделяются на газовые и жидкие.

• Когда на поверхности металла отсутствует влажный конденсат, но при этом он вступает в контакт с газом или паром, то происходит газовая коррозия. Она способна полностью разрушить изделия. Отдельные металлы и их сплавы в газовой среде могут защищаться от повреждения оксидной пленкой, образующейся на их поверхности. Химические коррозионные процессы газового типа вызываются кислородом, диоксидом серы, сероводородом и другими газами.
• Жидкостное ржавление возникает при соприкосновении поверхности металлов с неэлектролитными жидкостями. Это чаще нефть, продукты ее переработки.

Но если при контакте присутствует даже малое количество влаги, то химическая коррозия быстро переходит в электрохимическую.

Электрохимическая

Наиболее распространенным видом коррозии можно назвать электрохимический. Он возникает, если происходит контакт между металлом и жидким электролитом. Здесь протекают два взаимосвязанных процесса. Первый – анодный. При нем ионы из металла переходят в электролитический раствор. Второй – катодный. Образованные на анодной стадии электроны, образуют связь с частицами окислителя.

Типы поражения ржавчиной

В зависимости от характера разрушения, вызываемого коррозией, поражение ржавчиной может быть:

• Сплошным;
• Местным;
• Точечным;
• Межкристаллическим.

Каждый тип имеет свои особенности.

Сплошная

При сплошной коррозии вся поверхность металлоизделий поражается ржавчиной. Она может быть равномерной или неравномерной.

Местная

При местном виде коррозионного процесса ржавеют только отдельные части поверхности металла.

Точечная

Питтинг-коррозия разрушает металл точечно. Ржавчина появляется на отдельных участках, но проникает глубоко в структуру материала. Нередко поражения становятся сквозными.

Межкристаллическая

При межкристаллической коррозии разрушения структуры металла происходит по границам кристаллических зерен.

Типы агрессивных сред

Коррозионные процессы также разделяются по типу сред, в которых они протекают. Различают следующие агрессивные среды:

• Атмосферная – относится к наиболее распространенным. Ржавчина появляется в условиях атмосферы, влажных газов. Металл окисляется под воздействием кислорода и воды, содержащихся в воздухе. Химически активные загрязнения воздушных масс ускоряют коррозионный процесс.
• Растворы электролитов – кислотные, щелочные, солевые, пресная вода.
• Почвенная – наибольшей агрессией обладают кислые грунты, наименьшей – песчаники.
• Аэрационная – образуется при неравномерном доступе воздуха к различным участкам поверхности металла.
• Биологическая – возникает при воздействии на металлические изделия продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Это сероводород, углекислый и другие газы, способствующие коррозии материала.
• Электрическая – блуждающие токи.

Металлические поверхности, которые плохо обдуваются воздушными потоками, удобны для оседания и длительного сохранения пыли, влаги. Они подвержены коррозионным процессам активнее.

Способы защиты металла от коррозии

Защитить металлические изделия можно, предприняв своевременные меры по ограждению поверхности металла от нежелательных контактов с окружающей средой. Это в значительной степени способствует продлению срока эксплуатации конструкций.

На данный момент разработано большое количество разнообразных методов по защите металлов от окисления. Индустриальные, строительные металлоконструкции, транспортные средства защищают промышленными способами. Это затратно и довольно сложно. В быту применяются методы, которые более просты в технологии и доступнее по цене.

Коррозионная стойкость во многом зависит от природы металла, температуры окружающей среды, ее типа.

• Благодаря химической инертности благородные металлы окислению не подвергаются.
• На поверхности алюминия, цинка, титана, хрома, никеля образуется оксидная газонепроницаемая пленка, надежно защищающая металл от коррозии.
• У железа оксидная пленка рыхлая, поэтому оно ржавеет очень сильно.

Антикоррозийная защита металлов бывает конструктивной, пассивной, активной. Металлические поверхности предохраняют от ржавчины при помощи защитных покрытий, производства легированных сталей, электрохимическим способом.

Защитные покрытия

Толстослойные покрытия – панели, заслоны, резиновые прокладки используются нечасто. Они сложны в установке, стоят дорого, занимают немало места. Такая защита обычно применяется в труднодоступных местах.

Более распространены пассивные защищающие тонкослойные покрытия. Их задача заключается в создании надежного барьера между металлом и агрессивной средой. Для этого применяют краски, грунтовки, лаки, эмали. Такие покрытия способны создавать на поверхности металлоизделий твердую, прочную пленку, которая имеет хорошую адгезию с основанием.

К достоинствам пассивной защиты относится удобство нанесения, доступная цена, значительный ассортимент красящих материалов. Но у нее есть и минусы в применении. Защитный слой требует периодического обновления, он не сильно устойчив к механическим повреждениям.

Создание сплавов, стойких к коррозии

Защитить металл от коррозии можно еще в процессе его производства. Для этого в состав стали при выплавке добавляют легирующие элементы. Они способны предотвратить возникновение очагов ржавчины всех или отдельных видов коррозии. Наиболее часто применяемой легирующей добавкой является хром. В составе стали его должно быть больше 11 %. Также в качестве легирующих компонентов могут выступать никель, молибден, другие элементы.

Физические свойства таких сплавов существенно отличаются от характеристик чистого металла. Легирование улучшает коррозионную стойкость. Так получают нержавеющую сталь, новые высокотехнологичные сплавы.

Изменение состава воды

Коррозионные процессы можно замедлить, если в среду, которая окружает металлоконструкцию, добавить ингибиторы коррозии. Они способны снизить скорость или вообще подавить образование ржавчины.

Электрохимическая защита

Когда на поверхность металла наносится более активный металл (протектор), то защитный слой разрушается быстрее. При этом защищаемый металл не подвергается коррозии.

Активная (электрохимическая) защита чаще выполняется с помощью цинкования поверхности металла. Цинк наносится несколькими методами:

• Горячим;
• Холодным;
• Термодиффузным;
• Гальваническим.

Большее распространение получила горячая оцинковка. Ее выполняют только в условиях производства. Здесь можно варьировать толщину защитного слоя. Холодное цинкование чаще используют в быту. На металлоизделия наносят цинконаполненный материал. Такой способ подходит для местного восстановления поврежденного цинкового слоя. Защита цинкованием долговечна, но поверхность металла нуждается в тщательной подготовке. Также необходимо четко соблюдать технологию процесса.

Методы защиты металлоизделий в индустрии очень разнообразны. Конкретный способ подбирается, исходя из их назначения и условий эксплуатации.

Народные средства защиты от коррозии

В бытовых условиях чаще используются защитные лакокрасочные покрытия с разнообразным составом. Изделия из металла, которые уже подверглись поражению коррозией, обычно обрабатывают преобразователями ржавчины. Такие средства не только способствуют восстановлению железа из окислов, но и предотвращают дальнейшие коррозионные процессы. К преобразователям ржавчины относятся различные грунты, стабилизаторы, составы, преобразующие оксиды железа в соли, смолы, масла, нейтрализующие частицы ржавчины.

Но защиту металлических изделий можно осуществить народными способами. Такие методы также подойдут, если нельзя применять готовые химические составы.

Керосин и парафин

Керосин и парафин соединяются в соотношении 10:1. Затем состав выдерживают в течение 24 часов. Средство наносят на ржавые участки металла. По истечении 12 часов место обработки протирают сухой тряпкой. Так можно убрать коррозию с поверхности инструментов, стройматериалов. Но этот метод не стоит применять в жилых помещениях, санузлах, кухнях из-за специфического запаха керосина.

Каустическая сода

Использование каустической соды в домашних условиях весьма эффективно. Чтобы приготовить состав, потребуется 40 % формалин (250 г), каустическая сода и аммоний (по 50 г), 300 мл воды. Указанные ингредиенты соединяются вместе, разбавляются в 1 л воды. В раствор на 15-30 мин помещаются заржавевшие металлоизделия. Затем их протирают сухой салфеткой.

Перекись водорода

Раствор из 40 г лимонной кислоты, 1 столовой ложки соли и 100 г перекиси водорода также активно применяют для устранения ржавчины. В него укладывают металлические детали на 2 часа. Очаги коррозии исчезают полностью. Для удаления ржавчины в санузлах и на кухне подойдет смесь нашатырного спирта и перекиси водорода.

Защита от коррозии необходима практически всем изделиям из металла. Профилактические меры способствуют более легкому и быстрому удалению ржавчины. Иначе окислы с металлических поверхностей придется убирать при помощи дорогих сильнодействующих средств.

Сайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ. Цены и наличие товаров указаны на момент последнего обновления ассортимента, и могут изменяться.

Нержавеющий и цветной металлопрокат оптом и в розницу с доставкой по РФ и СНГ. С 2009 года.

ООО «Металинокс НС»
ИНН 5263096100
ОГРН 1125263007308

Нержавеющая сталь