Характеристики химической коррозии и как ее устранить

Сферы применения коррозийно-устойчивых сплавов

Получаемые сплавы с примесью титана активно применяют в аэрокосмической промышленности и рекреационных сферах, мельхиора – в медицине, латуни – в химической промышленности и машиностроении.

В целом, комбинируя различные металлы в разном соотношение можно получить огромное количество коррозионно-стойкий сплавов, пригодных для использования в ряде сфер деятельности современного человека.

Мы — продавцы металлопроката — как никто сталкивается с этим наваждением — ржавиной. И мы точно знаем вред от коррозии. В этой статье мы скажем несколько слов об этой проблеме, ее проявлениях, ее масштабах.

Металлические покрытия

Эти методы предотвращения коррозии заключаются в погружении стали в расплав металла, электрический потенциал которого меньше, чем железа (чем больше разница, тем эффективнее покрытие).

Практическое применение находят гальванические покрытия цинком или оловом, а также диффузионные покрытия никелем, хромом, кремнием или алюминием. По сравнению с другими методами защиты от коррозии гальванизация известна более низкими начальными затратами, устойчивостью и универсальностью.

Поскольку расход металла-протектора довольно велик, преимущество получают технологии, отличающиеся экономичностью используемых компонентов и прочностью создаваемых покрытий. Первым в этом списке находится цинкование. Железо в стали вступает в реакцию с цинком, образуя прочное покрытие из сплава, которое служит защитой.

Лазерная очистка металла от коррозии

Кроме вышеописанных способов, существует еще один метод борьбы с коррозией металла. Он подразумевает использование лазерного оборудования. Это современная технология, которая характеризуется высокой скоростью проведения, качеством и эффективностью. Недостаток у нее только один — высокая стоимость, поэтому далеко не каждый может позволить себе ее применение. В силу высокой стоимости метода, он применяется для зачистки драгоценных металлов от коррозии и налета.

К преимуществам этого способа относятся следующие факторы:

• отсутствие выделения вредных веществ;
• автоматическое отключение лазерного луча;
• возможность работы с комбинированными материалами;
• высокая скорость и качество;
• отсутствие необходимости замены расходников.

Процедура очистки подразумевает воздействие лазерного излучения на участки, нуждающиеся в очистке от коррозии. Луч лазера воздействует исключительно на поверхности с загрязнениями. С чистых участков луч отражается, а поврежденные участки нагреваются, и тем самым осуществляется удаление с них налета.

При лазерном воздействии от нагревания происходит преобразование структуры, что вызывает в итоге отшелушивание налета. При увеличении мощности оборудования происходит процесс испарения налета. Оборудование способно нагревать заготовки до температуры в 16,5 тысяч градусов Цельсия. Процесс очистки выполняется в автоматическом режиме. Первоначально происходит сканирование рабочей поверхности, а затем фокусированный луч обрабатывает деталь.  

Это интересно! Применение такого оборудования для домашнего использования является нерациональным за счет высокой стоимости.

Что такое коррозия и её разновидности

Основной причиной интенсивного окисления поверхности металлов (что и является основной причиной коррозии) являются:

1. Повышенная влажность окружающей среды.
2. Наличие блуждающих токов.
3. Неблагоприятный состав атмосферы.

Соответственно этому различают химическую, трибохимическую и электрохимическую природу коррозии. Именно они в совокупности своего влияния и разрушают основную массу металла.

Химическая коррозия

Такой вид коррозии обусловлен активным окислением поверхности металла во влажной среде. Безусловным лидером тут является сталь (исключая нержавеющую). Железо, являясь основным компонентом стали, при взаимодействии с кислородом образует три вида окислов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная неприятность заключается в том, что определённому диапазону внешних температур соответствует свой окисел, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстая плёнка высокотемпературного оксида FeO сама начинает предохранять металл от последующего образования ржавчины. Это процесс называется воронением, и активно применяется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Но это – частный случай, и таким способом активно защищать металл от коррозии в большинстве случаев невозможно.

Электрохимическая коррозия

Эта разновидность коррозии более коварна: разрушение металла в данном случае происходит при совокупном влиянии воды и почвы на стальную поверхность (например, подземных трубопроводов). Влажный грунт, являясь слабощёлочной средой, способствует образованию и перемещению в почве блуждающих электрических токов. Они являются следствием ионизации частиц металла в кислородсодержащей среде, и инициирует перенос катионов металла с поверхности вовне. Борьба с такой коррозией усложняется труднодоступностью диагностирования состояния грунта в месте прокладки стальной коммуникации.

Электрохимическая коррозия возникает при окислении контактных устройств линий электропередач при увеличении зазоров между элементами электрической цепи. Помимо их разрушения, в данном случае резко увеличивается энергопотребление устройств.

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Методы и способы защиты металлов от коррозии

Вследствие того, что коррозийный процесс протекает на верхних слоях металла конструкции, то защита поверхности заключается в создании верхнего защитного слоя для изделия, который убирает следы коррозии на металле. Такими защитными покрытиями выступают вещества металлические и неметаллические.

Исходя из названия, металлические покрытия – это вещества, в основе которых металл. Например, чтобы защитить конструкцию из железа от коррозии на ее поверхность наносят слои цинка, меди или никеля.

Очистка труб от коррозии

Неметаллические покрытия – специальные вещества, наиболее широкая группа защитных соединений. Они изготавливаются в виде красок, эмалей, смазок, грунтовок, составов на битумной и битумно-полимерной основе и т.д.

Большая популярность неметаллических соединений в устранении следов коррозии  заключается в их широком выборе, большом ценовом диапазоне, легкости изготовления и хороших защитных свойствах.

Наименьшую популярность приобрели химические покрытия из-за необходимости проводить сложные химические процессы:

• Оксидирование – образование оксидных пленок на поверхностях защищаемых деталей.
• Азотирование – насыщение верхних слоев материала азотом.
• Цементация – реакция, при которой верхние слои соединяются с углеродом и т.д.

Также при коррозии металлов существуют способы защиты, при которых на этапе сплавления металлов в них вводят специальные соединения, которые смогут повысить коррозийную устойчивость будущего материала.

Большую группу защиты представляют способы электрохимической и протекторной защиты.

Электрохимическая защита состоит в процессе преобразования продуктов коррозии в среде электролитов с помощью проводящего электрического тока. Постоянный ток присоединяется к катоду (защищаемому материалу), а в качестве анода выступает проводящий металлический источник, который при своем разрушении защищает объект от ржавчины.

Электрохимическая защита от коррозии

Протекторная защита протекает по такому же принципу, однако вместе металлического связующего изделия выступают специальные изделия – протекторы, которые выступают в роли анода. В результате протекающей реакции, протектор разрушается, защищая катод (конструкцию из металла).

Таким образом, хоть коррозия является необратимым процессом, но на данный момент люди научились эффективно замедлять ее губительное воздействие.

Ржавчина на смородине и других ягодных кустарниках

Ржавчина может проявиться на любых ягодных кустарниках, но чаще всего поражает смородину. Хотя это и не смертельно опасное заболевание, но оно довольно сильно ослабляет растение, снижает его урожайность и зимостойкость.

Первые признаки ржавчины на ягодных кустарниках – появление желтоватых пятнышек, которые постепенно сливаются между собой. С нижней стороны листа становится заметен ржавый налет. Особенно часто ягодные кустарники поражаются в тех регионах, где поблизости от участков много сосновых лесов.

Профилактика

Лучшая профилактическая мера – не разбивать участки вблизи сосновых лесов, осенью удалять все растительные остатки – листья, сломанные побеги, опавшие плоды.

Меры борьбы

В борьбе с ржавчиной на ягодных кустарниках достаточно эффективными будут такие фунгициды, как: Агролекарь, Байлетон, Бактофит, 1%-ная бордоская жидкость, Прогноз, Пропи Плюс, Титан и Титул 390. Обработку нужно проводить как до, так и после цветения растений.

Условия

Коррозия – результат взаимодействия металла с веществами-окислителями, к которым относятся кислород, водород, кислоты, щёлочи. Основной характеристикой коррозии является окислительно-восстановительная реакция. Металл при коррозии окисляется, восстанавливая окислительный компонент среды.

Условиями для образования коррозии являются:

• наличие металла – простого или сложного вещества (сплава);
• наличие коррозионной среды – активных веществ, находящихся вокруг металла и воздействующих на его поверхность;
• продолжительный период времени.

Ржавчина – оксид или гидроксид железа (III) – образуется на железосодержащих изделиях и имеет рыжий цвет. Предметы из меди при коррозии приобретают зеленоватый оттенок. Это многослойная патина, верхний слой которой состоит из карбоната меди (II).

Коррозия классифицируется по нескольким признакам. Классификация приведена в таблице.

Признак

Вид

Описание

Захватывает всю металлическую поверхность

Охватывает часть поверхности

Глубоко поражает отдельные участки

Протекает под действием химических веществ в отсутствии электролитов. Может происходить на воздухе (газовая коррозия) и в водной среде (жидкостная коррозия). Под действием коррозионной среды металл окисляется, на поверхности образуются сульфидные, оксидные и другие плёнки, а коррозионные вещества восстанавливаются. Выделяют кислородную химическую коррозию и водородную деполяризацию

Протекает в присутствии электролита – проводящего ток вещества в растворах или в расплавах. Может происходить в грунте, море, атмосфере. Состоит из анодного и катодного процессов, взаимосвязанных между собой и протекающих одновременно. При анодном процессе металл окисляется, при катодном происходит восстановление окислителя, находящегося в растворе (расплаве)

Тип агрессивной среды

Происходит во влажной атмосфере

Протекает в отсутствии влаги

Происходит в кислых и щелочных почвах

Протекает в жидкой среде

Воздействие радиоактивных веществ

Соприкосновение двух металлов во влажной среде

Влияние живых организмов. Продукты жизнедеятельности бактерий окисляют и разрушают металл

Если в металле находятся примеси (соли, неметаллы, модификации углерода), то наблюдается ускоренная коррозия. Проверить это можно дома, опустив в соляной раствор (NaCl + H₂O) металлическую деталь. Уже через сутки появится ржавчина.

Коррозия металла – что это такое и как с ней бороться?

Известно, что большинство металлов содержится в рудах не в чистом виде, а в различных химических соединениях. Поэтому, чтобы извлечь металлы из этих соединений, приходится задействовать непростые и энергозатратные металлургические операции.

И все же немалую часть результатов этих процессов отнимает у нас коррозия – главный враг металла.

Что такое коррозия

Коррозия – это распад и уничтожение металлов под воздействием окружающей среды. Когда происходит коррозия – металлы снова возвращаются в положение химических соединений, похожих на те, в которых они находятся в рудах.

Коррозия различается по видам, но обычно она начинается на поверхности металла и затем проходит внутрь. Различные металлы реагируют на коррозию по-разному: одни поддаются ее разрушительному действию быстрее, другие медленнее, но не существует металла, обладающего полной защитой от коррозии. Такие благородные металлы, как платина, золото и другие, также подвержены разрушению при некоторых условиях. Например, они растворяются при погружении в раствор соляной и серной кислоты, известный как «царская водка».

Виды коррозии.

1. Химическая коррозия. В том случае, когда на металл оказывают воздействие газы – это и есть химическая коррозия. Например: следы ее заметны на серебряных предметах, которые со временем покрываются темным налетом. Это происходит вследствие, вступления в химическую реакцию с серебром, соединений серы, которые находятся в воздухе, и сульфид серебра, образующийся при этой реакции, откладывается на верхнем слое серебряных предметов.

Это воздействие мы можем видеть во время ковки или прокатки. При этих процессах, возникают тонкие пленки или окислы, которыми покрываются металлы. Эти тонкие, но прочные пленки взаимодействуют с металлом, на котором они образуются, и предохраняют его от воздействия коррозии. При этом на некоторых других металлах корка возникает не такая прочная, и коррозия проходит внутрь металла. В наше время существует много способов увеличения действия защиты окисного слоя, они связаны внешней обработкой материалов.

2. Электрохимическая коррозия. Это — наиболее распространенный и вредоносный вид коррозии. Такая коррозия опасна и непредсказуема. Она может возникнуть в одном куске металла, который состоит из различных соединений. При этом на поверхности материала возникают различные гальванические структуры, а вода от дождя, росы, пара является электролитом.

Еще одним фактором возникновения коррозии является сильное загрязнение окружающей среды пылью и газами, особенно в местах скопления промышленных объектов. В случае, когда коррозия проходит постепенно, ее еще можно контролировать, но она крайне опасна при локализации в частях деталей или материалов и здесь можно говорить о сквозной коррозии, возникающей в растворах, включающих в себя различные хлориды.

Возникает коррозия также под влиянием различных механических нагрузок, разрушая металл под действием напряжения. В этом случае на поверхности изделий образуются трещины, уходящие далее в тело материала. Этому виду коррозии подвержены многие металлы и сплавы, находящиеся в различных средах.

Защита от коррозии.

Для предотвращения коррозии или уменьшения ее действия необходимы огромные усилия и финансовые вложения. Одним из способов защиты является покрытие металлических изделий лакокрасочными материалами. Но пока это – один из самых распространенных способов защиты огнезащита металлических конструкций от коррозии. Существуют еще несколько методов защиты. Например, погружение изделия в расплав металла, когда на поверхности изделия образуется защитная пленка. Этот метод включает в себя плакирование, металлизацию и некоторые другие.

Гальванический способ защиты металлов также имеет широкое распространение. С помощью этого процесса многие предметы, изделия и механизмы эффективно защищаются от воздействия коррозии. Некоторые детали автомобиля, серебряная посуда и многое другое обрабатывается гальваническим способом.

Коррозия металлических материалов наносит значительный урон промышленности, требует огромных затрат на ее предупреждение и устранение. Но различные методы борьбы с коррозией, изложенные выше, помогают защитить и по возможности предупредить последствия этого разрушительного явления. Поделиться… VK 0

Механическая чистка

Механический способ считается трудоемким, но дает прекрасные результаты. Очистка происходит ручным или механизированным инструментом. В ход идет наждачная бумага, щетки с проволокой, шлифовальные машинки, а также абразивные составы на основе песка, или песка с водой. В итоге удается добиться шероховатой поверхности, которая отличается высокой адгезией к краске.

Для механической очистки используются следующие средства:

• проволочные щетки. Это специальные инструменты с довольно жестким основанием. С помощью человеческой силы, под давлением они влияют на стальной продукт, как бы соскабливая с него следы разложения. В основном, к нему прибегают для устранения мелких очагов коррозии, а также для зачистки сварных швов при первичной отделке. Способ не позволяет добиться высокого качества очищения, поскольку щетки вовсе не снимают окалину. К тому же, в процессе образуется большое количество пыли;
• шлифовальные диски. Это куда более эффективный способ, который позволяет снять весь ржавый налет. Метод подходит при наличии небольших дефектов, используется во время восстановительных работ. Если есть рыхлые слои, то их лучше убрать вручную, и только потом браться за шлифовальные диски. Приличных результатов получится добиться, если использовать высококачественные круги для шлифовки. Правда, этот способ отличается и некоторыми недостатками. Потребуются недешевые расходники и определенные навыки работы с инструментом;
• в пескоструйной установке проводится обработка поврежденной поверхности песком или другим абразивом, который под большим напором воздуха поступает через трубку наружу, воздействует на поверхность, полностью очищая ее отслоя ржавчины и грязи, даже в самых труднодоступных местах. Преимущество состоит в том, что для пескоструя берутся как речные, так и строительные песчаные микрочастицы (размер и форма частиц в зависимости от технологии и установки могут отличаться), более того – они могут легко использоваться повторно. Правда, при вторичном использовании того же песка эффективность обработки снижается, а количество пыли повышается.
• гидроабразивное зачищение (водопескоструй) использует похожий принцип, но очистка в данном случае происходит под мощной струей воды и песка. Обработка может происходить при разном давлении. Сверхвысокое давление (более 1700 атм) используется, когда надо полностью удалить все следы сильно въевшейся ржавчины. При высоком давлении (700-1700 атм) хорошо удаляется бОльшая часть ржавчины и краски, могут оставаться незначительные следы, которые при более длительной обработке также уходят. Очистка при давлении 350-700 атм позволяет избавиться от старого слоя краски, загрязнений и части ржавчины, но магнетиты все равно останутся на поверхности. Обработку при давлении до 350 атм используют, в основном, для предварительной очистки поверхности, удалении грязи, шелушащейся краски. Очистка при давлении 6-8 атм позволяет наиболее экономично расходовать абразив, снижает уровень образования пыли, но после очистки может возникнуть вторичная ржавчина. Гидроабразивная очистка считается сложной, подобную установку нелегко соорудить, а работать с ней должны только профессиональные, опытные специалисты.

После механической обработке на поверхность металла наносится преобразователь ржавчины. Когда он высыхает, оценивают результат. Если ржавчина все еще есть, то проводят повторную обработку. Все работы выполняют в средствах индивидуальной защиты: спецодежда, очки, респиратор.

Удаление коррозии – шпаклевки

Когда коррозия металла достигает своей максимальной активности, место поражения обрабатывается преобразователями ржавчины, что способствует разрыхлению поврежденных областей. В результате, это место можно легко почистить механическим способом и заполнить специальными шпаклевками по металлу. Обрабатывая шпаклевкой листовой металл, скрываются не только видимые повреждения, но и заполняются микротрещины, неровности, сколы и пр. Шпаклевки можно наносить, как на грунтовки, так и на чистый металл, при этом данный материал очень хорошо сочетается с любыми лакокрасочными покрытиями.

Основные объекты коррозии

Неоднородные металлические участки хаотично расположены на поверхности изделия и зависят от технологии и качества их изготовления, поэтому коррозионные разрушения чаще носят локальный характер. Кроме этого, локальность корродирования зависит от неоднородности:

• защитных оксидных пленок;
• электролита;
• влияния внешних факторов (нагрева, облучения);
• внутренних напряжений, вызывающих неравномерную деформацию.

Сварные и заклепочные соединения являются яркими представителями контакта инородных металлов, подвергающихся активной электрохимической коррозии. Сварка и заклепка — самые распространенные технологии в конструкции неразъемных соединений во всех ведущих отраслях промышленности и крупных трубопроводных системах:

• машиностроение;
• судостроение;
• нефтепроводы;
• газопроводы;
• водопроводы.

Наиболее значительные разрушения сварных швов и заклепочных соединений возникают в морской воде, присутствие соли в которой, значительно ускоряет процесс коррозии.

Катастрофическая ситуация сложилась в 1967 году с рудовозом «Анатина», когда морская вода от высоких штормовых волн попала в трюмы корабля. Медные конструкции во внутренней отделке трюмов и стальной корпус способствовали созданию коррозионного элемента в электролите из морской воды. Скоротечная электрохимическая коррозия вызвала размягчение корпуса судна и создание аварийной ситуации, вплоть до эвакуации команды.

Положительный эффект от электрохимической коррозии встречается очень редко. Например, при монтаже новых труб в системах горячего отопления жилых домов. Резьбовые соединения муфт начинают течь при первичном пуске до тех пор, пока продукты коррозии, состоящие из гидратированного железа, не заполнят микропоры в резьбе.

Вне зависимости от вида коррозии, химической или электрохимической, ее последствия одинаковые — разрушение изделий огромной стоимости. Причем помимо прямых потерь от пришедших в негодность материалов, существуют косвенные потери, связанные с утечками продуктов, простоями при замене негодных материалов и деталей, нарушении регламентов технологических процессов.

Как убрать ржавчину в домашних условиях?

Если коррозия еще не вгрызлась в металл, а сама деталь или конструкция не выполняет никаких ответственных задач, то можно попробовать удалить ржавчину подручными средствами. Народная смекалка позволила разработать несколько интересных и действенных средств:

• белый уксус способен растворять ржавчину, для этого поврежденную деталь на несколько часов погружают в уксус, после чего рыхлую ржавчину счищают механическим способом. Если предмет большой, то уксус просто наливают на поверхность. Можно использовать алюминиевую фольгу, окунуть ее в уксус и применять вместо стольной щетки. Подойдет и обычный уксус, но время обработки увеличится до 24 часов. В некоторых рецептах белый уксус смешивают с солью (1 ст. ложка на 300 мл уксуса) и мукой, средством обрабатывают поврежденные участки, потом смывают;
• пищевую соду можно разбавить водой до консистенции жидкой сметаны, чтобы состав можно было нанести на поверхность. Очистка проводится зубной щеткой, потом поверхность ополаскивается;
• можно тщательно посыпать поврежденную поверхностью солью, потом выдавить на нее сок лайма или лимона. Постарайтесь выдавить его как можно больше. Оставьте на 2-3 часа, а после этого очистите поверхность, для этого можно использовать щетку или кожуру лайма;
• лимонную кислоту можно залить теплой водой в емкости необходимого размера и поместить туда поврежденную деталь. Появление пузырей говорит о том, что процесс пошел. Оставьте предмет на 8-10 часов, потом промойте и высушите;
• картофель содержит щавелевую кислоту, которая может воздействовать на ржавчину. Способ подходит для очень небольших очагов, например, для только что образовавшейся ржавчине на ноже. Картофель разрезают пополам, посыпают солью и чистят ею нож. Можно приложить картофель к ржавому месту на 15-20 минут. Другая вариация способа предполагает предварительное натирание картофеля хозяйственным мылом, после этого картофель прикладывают к очагу на пару часов;
• можно использовать и саму щавелевую кислоту, только не забудьте о защитной маске, перчатках и халате. Смешайте щавелевую кислоту с теплой водой из расчета 10 мл кислоты на 100 мл воды. В полученный раствор окуните пораженный ржавчиной предмет на 20 минут (заранее его не мешает помыть с моющим средством), потом почистите его с щеткой, промойте и высушите;
• рыбий жир может растворить ржавчину, если его нанести на повреждение и оставить на пару часов. Более того, это средство позволит создать защитную пленку на металле;
• можно добавить к 300 мл воды 50 г каустической соды, 50 г аммония, 250 г формалина (40%), разбавить средство в 1 л воды. В полученный раствор погрузить поврежденную деталь на 15-35 мин – срок зависит от степени поражения. Затем предмет промывают в горячей воде и вытирают насухо;
• дизельное топливо также может справиться с ржавчиной. Возьмите 1 л солярки, положите туда поржавевшие инструменты, оставьте на сутки, потом почистите их ершиком и протрите ветошью;
• есть даже способ, согласно которого ржавчину обрабатывают кетчупом, томатной пастой и даже Кока-Колой. Вопреки кажущейся нереальности этих методов, они работают;
• позволяет справиться с коррозией и средство «Альказельцер». Пару таблеток растворяют в тазу с водой, туда помещают поврежденные детали. Осталось вытереть и просушить их;
• специальные магазинные средства на основе фосфорной или щавелевой кислоты очень эффективны, но работать с ними небезопасно, так что позаботьтесь о защите кожных покровов, глаз и дыхательных путей. На упаковке средства будет указана инструкция. Стоят такие вещества недешево. К самым популярным отнесем «Золушку», «Топперр» и «Фурман»;
• после зачистки поверхности щеткой можно нанести слой автоочистителя толщиной 3-4 мм и оставить на несколько минут, потом смыть и вытереть;
• наждачная бумага, стальная щетка-мочалка, шлифовальный станок – эти приспособления механической очистки могут использоваться в домашних условиях, правда, потребуют значительных усилий;
• преобразователь ржавчины в баллончике позволит приостановить развитие процесса коррозии, может использоваться после обработки одним из перечисленных выше способов