Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Горные работы для отчистки вод

Антикоррозионная защита металлов


Антикоррозионная защита металлов

Указанная защита — это комплекс средств, которые следует предусматривать на всех стадиях производства и эксплуатации металлических изделий — от проектирования объекта и выплавки металла до транспортировки, хранения готовых изделий, монтажа металлических сооружений и их эксплуатации.

Система антикоррозионной защиты определяется условиями эксплуатации и видом коррозии (электрохимическая или химическая).

По механизму действия все методы антикоррозионной защиты можно разделить на две основные группы: электрохимические, оказывающие влияние на потенциал металла или его критические значения; механические, изолирующие металл от воздействия окружающей среды созданием защитной пленки и покрытий.

К основным методам антикоррозионной защиты относятся: легирование металлов, термообработка, ингибирование окружающей металл среды, деаэрация среды, водоподготовка, защитные покрытия, создание микроклимата и защитной атмосферы.

Легированием при электрохимической коррозии достигается перевод металла из активного состояния в пассивное. При этом образуется пассивная пленка, обладающая высокими защитными свойствами. Например, легирование железа хромом позволило перевести первое в устойчивое пассивное состояние и создать целый ряд нержавеющих- сталей. Дополнительное легирование нержавеющих сталей молибденом устраняет их склонность к точечной коррозии. Легирование стали небольшим количеством титана резко повышает ее коррозионную стойкость в агрессивных слабо окислительных средах. Легированием также защищают стали и сплавы от структурной коррозии.

Термическая обработка металлов устраняет структурную неоднородность, вызывающую избирательную коррозию, и снимает внутренние напряжения в сплавах, исключая тем самым их склонность к межкристаллитной и точечной коррозии, а также к коррозии под напряжением (например, аустенитных нержавеющих сталей, не содержащих титана и ниобия; алюминиевых сплавов, мартенситных низколегированных и нержавеющих сталей).

Для борьбы с коррозией металлов широко применяют ингибиторы, небольшое количество которых создает на поверхности металла адсорбционную пленку, тормозящую электродные процессы и изменяющую электрохимические параметры металлов.

Наличие кислорода и агрессивных анионов, особенно хлор-ионов, в воде резко сокращает срок службы энергетических установок из-за коррозионного растрескивания.

В качестве антикоррозионной защиты используют покрытия, которые делятся на металлические (чистые металлы и их сплавы) и неметаллические.

Металлические покрытия могут быть анодными и катодными в зависимости от потенциала защищаемого металла. Вследствие смещения потенциала анодные покрытия уменьшают или полностью устраняют коррозию основного металла, то есть обеспечивают электрохимическую защиту, в то время как катодные покрытия могут усиливать коррозию основного металла. Несмотря на это ими часто пользуются, так как они повышают физико-химические свойства металла, например, износостойкость, твердость. При этом требуется значительно большая толщина покрытия, а в ряде случаев дополнительная защита.

Металлические покрытия разделяются также по способу получения. Широко распространены, особенно в машиностроении, гальванические покрытия, химические методы осаждения металлов путем их восстановления из водных растворов солей, например, никелирование, нанесение покрытий из расплавов цинка, олова и алюминия. Последний используется главным образом в металлургии на автоматических линиях высокой производительности для горячего цинкования, лужения, алюминирования. Близко к такому методу защиты термодиффузионное поверхностное легирование сталей хромом, алюминием, кремнием, цинком с целью повышения их жаро- и коррозионной стойкости в агрессивных средах (диффузионная металлизация, алитирование, силицирование), что можно применить при производстве шахтного оборудования и строительных металлоконструкций. К термодиффузионным процессам относят также азотирование. Совмещение катодного осаждения металлов с термодиффузионными процессами позволяет получить покрытия с высокими защитными и адгезионными свойствами.

Широкое распространение получило лакирование — термохимический метод нанесения тонких слоев коррозионно-стойкого металла. Крупногабаритные изделия и сооружения удобно подвергать металлизации. Для нанесения тугоплавких металлов применяют плазменное напыление, а также осаждение из газовой, среды. Используется вакуумная металлизация изделий путем конденсации паров металла в вакууме на защищаемую поверхность. Таким методом можно осаждать различной толщины слои алюминия, кадмия и других металлов.

Для антикоррозионной защиты применяются также неорганические покрытия, состоящие из окисных, фосфатных, хроматных, фто-ридных и других сложных неорганических соединений.

Неорганические покрытия наносятся химическим и электрохимическим методами (оксидирование, фосфатирование, пассивирование, анодирование). Их используют и для повышения защитных свойств металла и гальванических покрытий.

К неорганическим покрытиям, получаемым горячим способом, относится эмалирование, широко распространенное для защиты металлов от газовой коррозии при вьГЬоких температурах.

Для антикоррозионной защиты широко используют различные неметаллические покрытия (лакокрасочные, пластмассовые, каучуковые). Они экономичны, обладают высокими защитными свойствами, их можно восстанавливать в процессе эксплуатации.

Неметаллические и комбинированные оксидно-металлические покрытия наносятся методом электрофореза.

При жестких допусках и посадках и в случае невозможности нанести покрытие, а также для дополнительной защиты пользуются защитными смазками, но они эффективны только при периодическом возобновлении.

Все большее распространение получают пластмассовые покрытия из полиэтилена, полиизобутилена, фторопласта, нейлона, поливинилхлорида и других материалов, обладающих высокой водо-кис-лото- и щелочестойкостью.

Подземные сооружения, например, трубопроводы защищают от коррозии битумами и асфальтами, а также полимерными лентами и эмалями; от блуждающих токов — с помощью дренажа, который отводит их от конструкции.

При длительном хранении и транспортировке металлические изделия и запасные части подвергают консервации. При горячей и термической обработке легко окисляющихся металлов с целью защиты от газовой коррозии используют защитные атмосферы (сварка металлов в аргоне, азоте и др).

В защите конструкций от коррозии большую роль играет рациональное конструирование, которое предусматривает устранение уязвимых для коррозии мест (щелей, зазоров, застойных участков)., исключение неблагоприятных контактов разнородных металлов, усиливающих коррозионный процесс, или изоляцию этих контактов, а также воздействия ударов на конструкцию и др.

Способы антикоррозионной защиты металлов

Никелирование — нанесение на поверхность изделий никелевого слоя толщиной от 1—2 до 40—50 мкм. Никелированию подвергаются преимущественно изделия из стали и сплавов на основе меди, цинка и алюминия. Разработан ряд способов нанесения никеля на неметаллические поверхности.

Наиболее распространены электролитические покрытия и химическое никелирование. Чаще применяют электролитическое, покрытие. Наиболее изучены и устойчивы в работе сернокислые электролиты. При добавлении в электролит специальных блескообразовате-лей осуществляется так называемое блестящее никелирование.

Электролитические покрытия обладают некоторой пористостью, которая зависит от тщательности подготовки поверхности основы и от толщины покрытия. Для защиты металла от коррозии необходимо полное отсутствие пор на поверхности покрытия, поэтому производят предварительное меднение или наносят многослойное покрытие, которое при одинаковой толщине надежнее однослойного (стальные изделия часто покрывают по схеме: медь — никель — хром).

К недостаткам электролитического никелирования следует отнести неравномерность осаждения никеля на рельефной поверхности и отсутствие возможности покрытия узких и глубоких отверстий и полостей.

Химическое никелирование несколько дороже электролитического, но обеспечивает возможность нанесения равномерного по толщине и качеству покрытия на любых участках рельефной поверхности при условии доступа к ним раствора. В основе процесса лежит реакция восстановления ионов никеля из его солей с помощью гипофосфита натрия (или других восстановителей) в водных растворах.

Диффузионная металлизация — процесс, основанный на диффузионном насыщении поверхностных слоев изделий из металлов и сплавов другими металлами. Диффузионная металлизация проводится для того, чтобы придать поверхностям металлических деталей специальные физико-химические и механические свойства. В зависимости от диффундирующего металла различают: алитирование, диффузионное хромирование, молибденирование, марганценирова-ние, хромоалитирование, хромотитанирование и др.

Диффузионное насыщение возможно из твердой, паровой, газовой и жидкой фаз. Насыщение из твердой фазы применяют для железа, никеля, кобальта и других металлов. В этом случае для диффузионной металлизации используют тугоплавкие металлы (молибден, вольфрам, ниобий и Др.), упругость паров которых меньше чем у основного металла. Процесс протекает в герметизированном контейнере, где обрабатываемые детали засыпаются порошкообразным металлом в вакууме или нейтральной среде при температуре 1000 — 1500 °С.

Для сплавов на основе железа, никеля, молибдена, титана и других металлов — применяют насыщение из паровой фазы такими элементами, упругость паров которых выше чем насыщаемого металла, например, цинк, алюминий, хром, титан и др.

Диффузионной металлизацией можно получать слой толщиной от 10 мкм до 3 мм. Она позволяет повысить жаростойкость сплавов, абразивную износостойкость (например, для стали У.12 в 6 раз), сопротивление термоудару, быстрой смене температур, коррозионную стойкость, кислотоупорность и улучшить другие свойства металлов и сплавов.

Пассивирование металлов — соядание тонкой пленки окислов на поверхности металлов с целью предохранения их от коррозии. Практическое значение пассивирования исключительно велико, так как все конструкционные металлы без их самопроизвольного пассивирования быстро подвергались бы коррозии не только в химически агрессивных средах, но и во влажной земной атмосфере.

При пассивировании металл подвергается химической и электрохимической обработке в подходящем растворителе, которая повышает стойкость его исходного пассивного состояния.

Азотирование — насыщение поверхности металлических деталей азотом с целью повышения твердости, износоустойчивости, предела усталости и коррозионной стойкости. Азотированию подвергают сталь, титан, некоторые сплавы, особенно хромоалюминиевые, а также сталь, содержащую ванадий и молибден.

Азотирование широко применяют в промышленности, в том числе для деталей, работающих при температуре 500—600 °С (гильзы цилиндров, коленчатые валы, шестерни, золотниковые пары, детали топливной аппаратуры и др.).

Алитирование — насыщение поверхности металлических деталей алюминием с целью повышения ок^линостойкости до температуры 1100 °С и сопротивления атмосферной коррозии. Чаще всего алитируют детали из малоуглеродистых аустенитных сталей и жаропрочных сплавов.

Алитирование происходит в порошкообразных смесях (50% алюминия или ферроалюминия, 49% глинозема и 1% нашатыря). При температуре 1000°С и выдержке 8 ч образуется слой 0,4—0,5 мм, насыщенный алюминием. При алитировании металлизацией слой алюминиевого порошка наносят на поверхность деталей и после изоляционной обмазки их подвергают диффузионному отжигу. Можно также окрашивать детали алюминиевой краской, а затем подвергать диффузионному отжигу в защитной атмосфере. Алитирование производят и в расплаве алюминия при температуре 700— 800° С с последующей выдержкой. Этот метод широко используется вместо горячего цинкования (листы, проволока, трубы, строительные конструкции).

Алитированию подвергают клапаны автомобильных двигателей, лопатки и сопла газовых турбин, детали аппаратуры для крекинга нефти и газа, трубы пароперегревателем, печную арматуру и т. п.

Оксидирование — преднамеренное окисление поверхностного слоя металлических изделий. Образующиеся в результате оксидирования оксидные пленки предохраняют изделия от коррозии, имеют декоративное значение, служат в качестве электроизоляции, являются основой для нанесения защитных покрытий — лака, краски, жировой смазки и т. д.

Оксидирование осуществляется химическими (в воздухе или жидкой среде — щелочах, кислотах) или электрохимическим (анодирование) методами.

В зависимости от режима оксидирования и состава сплава получают оксидные пленки толщиной от долей микрона до 500— 600 мкм. Оксидированию подвергают изделия из стали, чугуна, алюминиевых, медных, цинковых и других сплавов.

Анодирование (электрохимическое оксидирование) — образование защитной оксидной пленки на поверхности металлических изделий путем электролиза.

При анодировании изделие, погруженное в электролит, соединяют с положительно заряженным электродом (анодом). На поверхности изделия путем электролиза образуется пленка из того же металла толщиной 1—200 мкм, которая защищает изделие от коррозии, обладает электроизоляционными свойствами и служит хорошей основой для лакокрасочных покрытий.

Фосфатирование — создание химическим, путем на поверхности металлических изделий пленки нерастворимых фосфатов, предохраняющей металл (при дополнительном нанесении лакокрасочного покрытия) от атмосферной коррозии.

Фосфатированию подвергают главным образом углеродистую и низколегированную стали, а также чугун. Пленка, толщиной 2 мк и более хорошо удерживает смазку. Благодаря высокому удельному электрическому сопротивлению фосфатные покрытия выдерживают напряжение 300—500 В и сохраняют устойчивость до температуры 400—500 °С.

Процесс осуществляется погружением изделий в нагретый до 90—100 °С раствор фосфатов железа, марганца, цинка и кадмия. Промышленность выпускает готовый концентрат солей — мажеф (сокращенно от марганец, железо, фосфор). Продолжительность процесса около 1 ч. После фосфатирования и сушки изделие пассивируется в слабом хроматном растворе.

Применяется также электрохимическое фосфатирование (на переменном или постоянном токе). Длительность такой обработки 15— 20 мин.



Похожие статьи:
Консервация металлических изделии

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Горные работы для отчистки вод

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум