Введення

Високі темпи розвитку промисловості, інтенсифікація виробничих процесів, підвищення основних технологічних параметрів (температура, тиск, концентрація реагуючих засобів та ін) висувають високі вимоги до надійної експлуатації технологічного устаткування і будівельних конструкцій. Особливе місце в комплексі заходів щодо забезпечення безперебійної експлуатації устаткування відводиться надійного захисту його від корозії й застосування у зв'язку з цим високоякісних хімічно стійких матеріалів.

Необхідність здійснення заходів щодо захисту від корозії диктується тією обставиною, що втрати від корозії приносять надзвичайно великої шкоди. За наявними даними, приблизно близько 10% щорічного видобутку металу витрачається на покриття безповоротних втрат внаслідок корозії і наступного розпорошення. Основний збиток від корозії металу пов'язаний не тільки з втратою великих кількостей металу, але і з псуванням або виходом з ладу самих металевих конструкцій, тому внаслідок корозії вони втрачають необхідну міцність, пластичність, герметичність, тепло-і електропровідність, відбивну здатність та інші необхідні якості. До втрат, які терпить господарство від корозії, повинні бути віднесені також величезні видатки різного роду захисні антикорозійні заходи, збиток від погіршення якості продукції, що випускається, вихід з ладу устаткування, аварій у виробництві і ін

Захист від корозії є однією з найважливіших проблем, має велике значення для народного господарства.

У зв'язку з цим необхідно:

1. Вивчити умови виникнення і розвитку корозії;

2. Визначити швидкість розвитку процесів корозії в різних агресивних середовищах і при наявності різних супутніх фізичних факторів;

3. Визначити методи застосування протикорозійних захисних покриттів, в першу чергу лакофарбових.

 

Оглядово-аналітична частина

Характеристика корозійних процесів

Корозія металів - руйнування металів внаслідок фізико-хімічного впливу зовнішнього середовища, при цьому метал переходить в окислене (іонне) стан і втрачає притаманні йому властивості.

По механізму корозійного процесу розрізняють два основних типи корозії: хімічну і електрохімічну.

Під хімічної корозією розуміють взаємодія металевої поверхні з навколишнім середовищем, не супроводжується виникненням електрохімічних (електродних) процесів на межі фаз.

Механізм хімічної корозії зводиться до реактивної дифузії атомів або іонів металу крізь поступово товщає плівку продуктів корозії (наприклад окалини) і зустрічної дифузії атомів або іонів кисню. За сучасними поглядами цей процес має іонно-електронний механізм, аналогічний процесам електропровідності в іонних кристалах. Прикладом хімічної корозії є взаємодія металу з рідкими неелектролітами або сухими газами в умовах, коли волога на поверхні металу не конденсується, а також вплив на метал рідких металевих розплавів. Практично найбільш важливим видом хімічної корозії є взаємодія металу при високих температурах з киснем та ін газоподібними активними середовищами (HS, SO, галогени, водяні пари, CO та ін.) Подібні процеси хімічної корозії металів при підвищених температурах носять також назва газової корозії. Багато відповідальні деталі інженерних конструкцій сильно руйнуються від газової корозії (лопатки газових турбін, сопла ракетних двигунів, елементи електронагрівачів, колосники, арматура печей і т.д.). Великі втрати від газової корозії (чад металу) несе металургійна промисловість. Стійкість проти газової корозії підвищується при введенні в склад сплаву різних добавок (хрому, алюмінію, кремнію та ін.) Добавки алюмінію, берилію і магнію до міді підвищують її опір газової корозії в окисних середовищах. Для захисту залізних і сталевих виробів від газової корозії поверхню виробу покривають алюмінієм (алітування).

Під електрохімічної корозією розуміють процеси взаємодії металів з електролітами (у вигляді водних розчинів, рідше з неводними електролітами, наприклад з деякими органічними електропровідними сполуками або безводними розплавами солей при підвищених температурах).

Процеси електрохімічної корозії протікають за законами електрохімічної кінетики, коли загальна реакція взаємодії може бути розділена на наступні, в значній мірі самостійні, електродні процеси:

а) Анодний процес - перехід металу в розчин у вигляді іонів (у водних розчинах, зазвичай гідратованих) з залишенням еквівалентної кількості електронів в металі;

б) Катодний процес - асиміляція що з'явилися в металі надлишкових електронів деполяризаторами.

Розрізняють корозію з водневою, кисневою або окисною деполяризацією.

Типи корозійних руйнувань.

При рівномірному розподілі корозійних руйнувань по всій поверхні металу корозію називають рівномірною.

Якщо ж значна частина поверхні металу вільна від корозії й остання зосереджена на окремих ділянках, то її називають місцевою. Виразкова, крапкова, щілинна, контактна, межкресталліческая корозія - найбільш часто зустрічаються в практиці типи місцевої корозії. Корозійне розтріскування виникає при одночасному впливі на метал агресивного середовища і механічних напруг. У металі з'являються тріщини транскристаллитного характеру, які часто призводять до повного руйнування виробів. Останні 2 види корозійного руйнування найнебезпечніші для конструкцій, що несуть механічні навантаження (мости, троси, ресори, осі, автоклави, парові котли і т.д.)

Електрохімічна корозія в різних середовищах.

Розрізняють такі типи електрохімічної корозії, що мають найбільш важливе практичне значення:

1. Корозія в електролітах. До цього типу ставляться корозія в природних водах (морської і прісної), а також різні види корозії в рідких середовищах. Залежно від характеру середовища розрізняють:

а) кислотну;

б) лужну;

в) сольову;

г) морську корозію.

За умовами впливу рідкої середовища на метал цей тип корозії також характеризується як корозія при повному зануренні, при неповному зануренні, при змінному зануренні, що мають свої характерні особливості.

2. Грунтова (грунтова, підземна) корозія - вплив на метал грунту, що в корозійному відношенні повинен розглядатися як своєрідний електроліт. Характерною особливістю підземної електрохімічної корозії є велика різниця в швидкості доставки кисню (основний деполяризатор) до поверхні підземних конструкцій у різних грунтах (у десятки тисяч разів). Значну роль при корозії в грунті грає утворення і функціонування макрокоррозіонних пар внаслідок нерівномірної аерації окремих ділянок конструкції, а також наявність в землі блукаючих струмів. У ряді випадків на швидкість електрохімічної корозії в підземних умовах впливає також розвиток біологічних процесів у грунті.

3. Атмосферна корозія - корозія металів в умовах атмосфери, а також будь-якого вологого газу; спостерігається під конденсаційними видимими шарами вологи на поверхні металу (мокра атмосферна корозія) або під найтоншими невидимими адсорбційними шарами вологи (волога атмосферна корозія). Особливістю атмосферної корозії є сильна залежність її швидкості і механізму від товщини шару вологи на поверхні металу або ступеня зволоження утворилися продуктів корозії.

4. Корозія в умовах механічного впливу. Цьому типу руйнування піддаються численні інженерні споруди, працюючі як у рідких електролітах, так і в атмосферних і підземних умовах. Найбільш типовими видами подібного руйнування є:

а) Корозійне розтріскування; при цьому характерно утворення тріщин, які можуть поширюватися не тільки міжкристалітної, але також і транскристально. Прикладом подібного руйнування є лужна крихкість котлів, сезонне розтріскування латуней, а також розтріскування деяких конструкційних високоміцних сплавів.

б) Корозійна втома, викликана впливом корозійного середовища і знакозмінних або пульсуючих механічних напруг. Цей вид руйнування також характерний

освітою між-і транскристаллитного тріщин. Руйнування металів від корозійної втоми зустрічаються при експлуатації різних інженерних конструкцій (валів гребних гвинтів, ресор автомобілів, канатів, штанг глибинних насосів, охолоджуваних валків прокатних станів та ін.)

в) Корозійна кавітація, що є звичайно наслідком енергійного механічного впливу корозійного середовища на поверхню металу. Подібне корозійно-механічний вплив може призводити до вельми сильним місцевим руйнувань металевих конструкцій (наприклад для гребних гвинтів морських судів). Механізм руйнування від корозійної кавітації близький до руйнування від поверхневої корозійної втоми.

г) Корозійна ерозія, викликане механічним истирающим впливом іншого твердого тіла при наявності корозійного середовища або безпосереднім истирающим дією самої корозійного середовища. Це явище іноді називають також корозійним стиранням або фреттинг-корозією.

Методи захисту

З метою підвищення довговічності будівельних конструкцій, будівель, споруд проводяться роботи в області поліпшення протикорозійного захисту.

Широко застосовуються такі основні методи захисту металевих конструкцій від корозії:

1. Захисні покриття;

2. Обробка корозійного середовища з метою зниження корозійної активності. Прикладами такої обробки можуть служити: нейтралізація або знекиснення корозійних середовищ, а також застосування різного роду інгібіторів корозії;

3. Електрохімічний захист металів;

4. Розроблено та виробництво нових металевих конструкційних матеріалів підвищеної корозійної стійкості шляхом усунення з металу або сплаву домішок, що прискорюють корозійний процес (усунення заліза з магнієвих або алюмінієвих сплавів, сірки із залізних сплавів і т.д.), або введення в сплав нових компонентів, сильно підвищують корозійну стійкість (наприклад хрому в залізо, марганцю в магнієві сплави, нікелю в залізні сплави, міді в нікелеві сплави і т.д.);

5. Перехід у ряді конструкцій від металевих до хімічно стійким матеріалам (пластичні високополімерниме матеріали, скло, кераміка та ін);

6. Раціональне конструювання і експлуатація металевих споруд і деталей (виняток несприятливих металевих контактів або їх ізоляція, усунення щілин і зазорів в конструкції, усунення зон застою вологи, ударної дії струменів і різких змін швидкостей потоку в конструкції тощо).