Metody ochrany proti rzi

Kovy jsou chemické prvky v oxidačně-redukčních reakcích. Nekontrolovaný proces se nazývá koroze. Pokud není povrch kovového dílu chráněn před kontaktem s agresivními látkami, pevnost konstrukce se časem nenávratně zhorší. Každá šestá vysoká pec na světě pracuje na kompenzaci ztrát způsobených korozí. Podle studií Ústavu fyzikální chemie Ruské akademie věd činí roční ztráta železa 10 %.

Mechanismy destrukce kovů korozí

K degradaci kovu dochází v oblasti, kde je povrch výrobku v kontaktu s agresivním prostředím. Vzájemným působením vznikají nové chemické sloučeniny kovů – oxidy a soli. Struktura odvozených sloučenin může být hustá, chránící povrch kovu před dalším rozkladem, nebo volná, pak se zvětšuje rezavá krusta, proces oxidace kovu pokračuje.

Hustý ochranný film se pak může v nepříznivém prostředí rozpadnout – opět reaguje a uvolňuje povrch. Faktorů, které způsobují korozi kovů, je celá řada.Ochrana je nezbytná:

1. z chemicky agresivního prostředí v atmosféře, ve vodním prostředí a v podzemí;

2. elektrochemické procesy v elektronové páře;

3. bludné proudy;

4. biokorozí;

Každý z těchto škodlivých faktorů a jejich součet má mnohostranný vliv na vnější a vnitřní strukturu kovu.Korozní procesy kovů v přírodě probíhají v prostředí, kde každý faktor hraje svou roli:

1. Betonové konstrukce v zemské kůře, potrubí, sloupy jsou závislé na půdních podmínkách a složení podzemní vody.

2. Čím více je ve vzduchu vlhkých par a korozivních kyselých plynů, tím silnější je atmosférická koroze.

3. Kapalná média sladkovodních a slaných zdrojů se liší svou agresivitou v závislosti na složení solí, které působí jako elektrolyty, a na chemickém agresoru.

Jsou všechny kovy náchylné ke korozi?

Ušlechtilé kovy platina, stříbro a zlato chemicky nereagují, jsou inertní a nekorodují.

Na povrchu chromu, niklu, titanu, zinku, kadmia a hliníku se vytvářejí husté vrstvy oxidů. Některé nátěry však nejsou dostatečně odolné a v kyselém nebo zásaditém prostředí se rozpadají.

Měď a železo neposkytují ani minimální ochranu – povrch je trvale zoxidovaný, protože se vytváří porézní vrstva, která nebrání přístupu korozivních plynů.

Měď začíná vykazovat zelenou patinu.Železné konstrukce korodují v závislosti na podmínkách s různě barevnými usazeninami:

1. Ve vodném prostředíVe vodním prostředí se při nedostatku kyslíku tvoří žlutý povlak FeO(OH)

   O.

2. V suchém vzduchua vzácně rezavě hnědý Fe2O3.

3. Vystavení kovu atmosférické vlhkostivede k červené stupnici Fe2O3*

   O.

4. Černá šupina Fe3O4je feromagnet, který byl uměle vytvořen, aby se kov stal supravodivým.

Byla zjištěna zákonitost, která posiluje korozivní účinek prostředí při vzájemném kontaktu kovů. Podle příbuznosti se dělí do pěti skupin. Kovy ze stejné skupiny nejsou antagonisty, lze je používat společně. Různé kovy ze skupin kovů ve styku zvyšují elektrochemickou korozi.

1. 1 skupina– hořčík.

2. skupina 2– kadmium, hliník, zinek.

3. skupina 3– olovo, cín, železo a uhlíková ocel.

4. 4. skupina– Chromové a chromniklové oceli, chrom, nikl.

5. Skupina 5– Měď a její slitiny s niklem, stříbrem.

Nejběžnějším konstrukčním kovem na Zemi je železo. Ochrana ocelových a hliníkových konstrukcí proti korozi prodlužuje životnost výrobků a zabraňuje nebezpečným situacím.

Předpoklady pro korozi:

1. Dlouhodobé vystavení vlhkosti, kyselinám nebo zásadám.

2. Kolísání teploty.

3. Proměnlivé namáhání kovu, vibrace a tření.

4. Vystavení záření.

5. Vystavení vířivým proudům, statické elektřině, stejnosměrným proudům, elektromagnetickému záření.

6. Biologická destrukce kovů bakteriemi.

Typy koroze

Povaha korozního poškození konstrukcí závisí na typu kovu, ale vždy vede k poškození konstrukce a ztrátě pevnosti. Pevná koroze se projevuje jako odlupující se nepravidelná krusta křehkých zrn na povrchu. Spojovací prvky z jiných materiálů nejčastěji selhávají v místě spoje. Například hliníkové nýty na titanových deskách se zničí, zatímco základní kov zůstane neporušený.

Koroze se může neviditelně šířit pod povrchem a vytvářet delaminace. Interkrystalická – narušuje strukturu, součást ztrácí pevnost ztrátou vnitřních vazeb. Vlhkost vniká do mezery mezi dvěma spojovanými díly a vytváří podmínky pro vznik štěrbinové koroze. Porucha proražení v hloubce může vytvořit průchozí otvory.

Studují se všechny typy koroze, předpoklady pro jejich vznik, vymýšlí se stále nové metody ochrany povrchu před kontaktem kovu s vnějším prostředím.

Způsoby snížení rychlosti koroze

Nejúčinnějším způsobem, jak zvýšit odolnost kovu, je přidání ligandů, které mění vlastnosti materiálu. Takto vznikají speciální nerezové oceli a další slitiny.

Používají se vybrané typy ochrany:

1. Pasivní;

2. Aktivní;

3. Strukturální.

Pokud je cílem pasivní ochrana povrchu, používají se různé nátěry. Vytvářejí nepropustné vrstvy různé tloušťky a účelu.

Nekovové nátěry:

1. Chemická ochrana– Nitridace, fosfátování – aplikace inhibitorů koroze s následnou fixací.

2. Aplikace nátěrů.

3. Polymerní práškové lakování.

Výše uvedené metody nátěrů jsou účinné pouze tehdy, pokud povrch není popraskaný nebo se neloupe. Vyžadují systematickou renovaci a nepoužívají se v nepřístupném prostředí.

Před nanesením nového nátěru na povrch je nutné odstranit starý nátěr. Kov se očistí od zbytků laku a stop rzi, odmastí a opatří základním nátěrem. Časově náročný proces.

Aktivní kontrola koroze zajišťuje elektrochemickou degradaci probíhající v galvanických parách ve vlhkém prostředí. V tomto případě se jako destrukční kov instaluje obětní anoda, jako je tomu u elektrických teplovodních kotlů. Na konstrukci lze působit elektrickým polem, které zvýší potenciál elektrody konstrukčního kovu.

Konstrukční metoda – mezi antagonistickými kovy se zhotovují izolační podložky, používají se neutrální slitiny.

Typy nekovových povrchových úprav

Směsi jsou k dispozici v široké škále kvalit a jsou vhodné pro běžné i speciální aplikace. Do této skupiny patří základní nátěry, plniče, laky a barvy.

Typy ochrany:

1. Silikátové smaltyPráce při vysokých teplotách v agresivním prostředí. Zrcadlová vrstva chrání povrch velmi dobře, ale při nárazovém zatížení se vrstva pokryje trhlinami, hermetické utěsnění je narušeno.

2. Polymerní fólie, vytvořené ponořením, vířením a plynovým tepelným nástřikem kapalného IMS polystyrenu, polypropylenu, fluoroplastu, epoxidových pryskyřic. Vytvoří se tenká vrstva s možným protitlakovým účinkem.

3. fosfátováním dílů v roztoku zinečnatých a fosforečných solívytvoří se film, který je odolný vůči horkým solným roztokům.

4. humirovaniOxidace vnitřních povrchů nádrží a potrubí na alkálie a kyseliny. Pryžový povlak není odolný a po několika letech používání se musí vyměnit.

5. Oxidace.Modřená ocel s „tlustým“ modravým nádechem se vyrábí speciální alkalickou úpravou průchodem elektrického proudu. Povrch o tloušťce 1,5 mikronu je chráněn proti korozi po celou dobu životnosti dílu.

Typy galvanického pokovování

Galvanické pokovování je založeno na použití elektrolytu a stejnosměrného proudu. Elektrolyt – roztok pro chromování, zinkování nebo niklování. Jednou z použitých elektrod je část, na kterou je nanesena rovnoměrná vrstva plátování. Tento proces je složitý a závisí na mnoha faktorech a požadované tloušťce ochranného povlaku. Používá se na povrch železných a neželezných kovů. Eloxováním lze vytvořit ochrannou vrstvu různé tloušťky a struktury – porézní, tvárnou, tvrdou.

Vyvinuté metody:

1. Chemické a elektrolytické niklování;

2. Galvanické pokovování niklem;

3. Eloxování hliníku a jeho slitin;

4. Zinkový povlak;

5. Měděný povlak;

6. Chemická pasivace;

7. Elektrolytické leštění;

8. Vícevrstvé povlaky.

Podívejme se na některé z těchto procesů galvanického pokovování.

Eloxování hliníku

Eloxování hliníku a jeho slitin je běžný způsob, jak dosáhnout jedinečných vlastností lehkého kovu. Pistole Glock vyrobená z takového materiálu neztratí svůj výkon ani po měsíčním ponoření do mořské vody.

Eloxování se používá k dosažení povrchové úpravy imitující nerezovou ocel nebo plast s proměnlivou strukturou. Emulgace je forma galvanického pokovování, která vytváří matný nebo čirý ochranný film s vysokou tvrdostí.

Pozinkování

Zinkování probíhá na katodě a vyznačuje se schopností zachovat vlastnosti povrchu i po poškození ochranné vrstvy a zabránit rezivění. Zinek je však citlivý na pryskyřice, tuky a oleje.

Elektrolýza probíhá v lázni s alkalickým nebo mírně kyselým elektrolytem. Alkalická úprava je vhodná pro díly složitých tvarů; kyselá úprava vytváří dekorativní vrstvu, která imituje povrchovou úpravu chromu. Krátká pasivace chrání povrch před atmosférickým kyslíkem.

Pokud se do galvanické lázně přidá niklový elektrolyt, jsou usazeniny vhodné pro použití v ropném a dřevařském průmyslu.

Cementace

Vytváření niklového povrchového povlaku nauhličováním je užitečné pro nerezové a železné oceli. Slitina má zvýšenou odolnost proti oděru. Uzavřou se nejen póry v železné oceli, ale také mezikrystalové mezery, což zvyšuje korozní odolnost dvouvrstvého povlaku.

Kalení, primární proces galvanického pokovování, se nazývá galvanické pokovování, protože kapalný elektrolyt je vytlačován. Fólie na složitě tvarovaných hliníkových dílech se nemůže dlouhodobě odlupovat. Vytváří ochranný podklad pod hlavní vrstvou chemického nebo elektrochemického niklování.

Vlastnosti chemického niklování

Po cementaci nebo pokovení mědí chrání chemický niklový povlak výrobek proti tepelné korozi přídavkem fosforových solí v množství 10 %. Odolnost povlaku však lze zvýšit přidáním fosforu a boru. Zvýšená povrchová tvrdost materiálu se pak uplatňuje na klikových hřídelích, pístních čepech a válcích. Chemické poniklování je mnohem dražší než elektrolytické niklování.

Chemická pasivace

Dokonce i nerezové oceli bez povrchové ochrany mohou trpět důlkovou korozí. Chemická pasivace prováděná rovněž v galvanické lázni. Jako elektrolyty se používají chromany a molybdenany v dusičnanovém prostředí, což jsou silná oxidační činidla chránící kov před agresivními vlivy prostředí.

Oxidový film vytvořený na povrchu je nerozpustný ve vodě. Fólie je chráněna – pro prodloužení životnosti fólie je nanesena povrchová vrstva s lakem s inhibitorem koroze. Chemická pasivace mosazi má nejen ochranný a dekorativní účinek.

Výběr metody ochrany kovů závisí na aplikaci.

Způsoby technické ochrany proti rzi

Korozi lze zcela zvrátit umístěním kovového dílu do komory naplněné inertním plynem. To v praxi není možné. Proto se používají metody inhibice koroze odstraněním destruktivních faktorů.

Parní kotle používají odplyněnou vodu s odstraněním kyslíku a oxidu uhličitého, což vede k tvorbě důlků na parních trubkách a sběrných trubkách. Odstraňují se soli tvrdosti a chloridy.

Elektrochemická ochrana vrtných plošin, zakopaných potrubí a konstrukcí. Jsou zapojeny ve stejnosměrném obvodu jako katoda. Anody jsou inertní pomocné elektrody. Tato ochrana se nazývá ochranný povlak.

Odborníci považují za nejkomplexnější soubor opatření proti degradaci inženýrských sítí v zemi. Koroze půdy je vrtkavá a zákeřná. Elektrochemická ochrana zohledňuje zvláštnosti a vlhkost půdy, která vytváří katodické nebo anodické poškození.

U ponořených dílů se používají odolné povrchové úpravy tmely nebo polymery ve formě pásek, tavenin a emailů. Účinné jsou asfaltové nátěry o tloušťce 3-9 mm.

Potrubí v délce desítek nebo stovek kilometrů je položeno na podloží se stejnou kyselostí. Doplňte písek nebo vápno na kyselých místech, abyste zabránili vzniku galvanických výparů. Podél celého potrubí jsou instalovány stanice katodické ochrany.

Závěr

Korozi kovů nelze zastavit, ale její vliv lze omezit řadou technických metod. Bez ochrany se rychle zhoršuje, což má katastrofální následky.