Способы защиты металлов от коррозии

Существует много способов защиты металлов от коррозии, которые применяют в зависимости от условий эксплуатации изделий или конструкций, от вида коррозионных сред и других факторов. Основными способами предотвращения коррозионных процессов являются следующие:

выбор материалов, устойчивых против коррозии в данной среде;

тщательная обработка поверхностей, соприкасающихся с коррозионной средой;

нанесение металлических покрытий;

нанесение неметаллических покрытий;

обработка коррозионной среды;

электрохимическая защита.

При выборе материалов для изготовления изделий и кон­струкций необходимо стремиться к тому, чтобы эти материалы при прочих равных условиях обладали наибольшей коррозион­ной стойкостью в данной среде.

Так, материалы электродов или присадочной проволоки, ис­пользуемые при сварке, не должны отличаться по составу от материала свариваемых изделий или конструкций. В противном случае, например при сварке нержавеющей стали электродами из углеродистой стали, сварной шов будет корродировать ана­логично обыкновенной углеродистой стали.

Тщательная обработка поверхностей повышает сопротивляе­мость изделий и конструкций к коррозии, особенно если они работают в активных коррозионных средах. В судостроении такими конструкциями являются обшивка корпуса судна, греб­ные винты, трубы судовых систем, крыльевые устройства судов на подводных крыльях и т. д.

Нанесение покрытий (металлических и неметаллических) представляет собой пассивную защиту, цель которой — не до­пустить соприкосновения коррозионной среды с основным ме­таллом.

Все металлические покрытия делятся на две группы: анод­ные и катодные.

Анодными покрытиями называются такие, электродный по­тенциал которых ниже электродного потенциала основного ме­талла.

Катодными покрытиями называются такие, электродный по­тенциал которых выше электродного потенциала основного ме­талла.

В качестве анодных покрытий для железа будут, например, цинк и кадмий, а катодных — олово, медь и никель.

Катодные покрытия защищают основной металл механиче­ски до тех пор, пока сохраняется их сплошность. При наруше­нии покрытия (царапины, трещины и т. п.) создается гальваническая пара и происходит коррозия основного металла как бо­лее активного.

Анодные покрытия защищают основной металл механиче­ским и электрохимическим путем. При нарушении покрытия также создается гальваническая пара и происходит коррозия металла покрытия как более активного.

Металлические покрытия могут быть нанесены следующими способами: гальваническим, плакированием, металлизацией (набрызгиванием), диффузионным, горячим.

Гальванический способ заключается в нанесении на поверхность изделия покрытия путем электролиза. Изделие погружают в ванну с электролитом, содержащим соли защит­ного металла, присоединяют к катоду, а пластину покрываю­щего металла — к аноду источника тока. При пропускании электрического тока через электролит металл с пластины осаж­дается на изделии в виде плотного сплошного слоя одинаковой толщины.

Плакирование заключается в покрытии одного ме­талла другим путем их механического соединения в нагретом состоянии. Для защиты от коррозии покрывающий слой ме­талла должен быть антикоррозионным. Например, сталь чаще всего плакируют медью, алюминием, никелем и латунью. С целью экономии металла и одновременно повышения его ан­тикоррозионных свойств, один металл плакируют металлом того же рода, но с более высокой степенью сопротивляемости к коррозии. Например, углеродистую сталь плакируют нержа­веющей сталью, дуралюмин — чистым алюминием.

Металлизация (набрызгивание) заключается в нанесении на поверхность изделий или конструкций слоя рас­плавленного металла, обладающего более высокой антикорро­зионной стойкостью, чем защищаемый. Антикоррозионный слой наносят при помощи специального устройства (металлизатора). В металлизатор металл подается в виде проволоки, затем рас­плавляется газовым пламенем или электрической дугой и рас­пыляется сжатым воздухом. Диффузионный способ заключается в насыщении поверхностных слоев изделий элементами, стойкими к коррозии. Он осуществляется при высоких температурах и обеспечивает получение стойких к коррозии поверхностей изделий не только при обычной температуре, но и при нагреве до 1200 К.

Широко распространены следующие виды диффузионной за­щиты: алитирование — насыщение алюминием, азотирование — насыщение азотом, хромирование — насыщение хромом, силици-рование — насыщение кремнием и др.

Горячий способ заключается в нанесении покрытий путем погружения изделий в ванну с расплавленным металлом   или нанесения его на нагретую поверхность изделий. Подобным

образом могут быть нанесены покрытия только из низкоплавких металлов: олова, цинка, свинца и их сплавов. Покрытие изде­лий оловом и его сплавами называется лужением, цинком — цинкованием, свинцом — свинцеванием.

Цель нанесения неметаллических покрытий на поверхность изделий, так же как и металлических,— не допустить соприкос­новения коррозионной среды с основным металлом.

К неметаллическим покрытиям относятся: лаки, краски, эмали, смазки, цементные покрытия, резина, эбонит, окисные защитные пленки.

Нанесение лакокрасочных покрытий — основной метод за­щиты изделий от коррозии, особенно в судостроении.

Смазки применяют обычно для защиты от атмосферной кор­розии различных изделий при их хранении на складах или транспортировке. Смазки представляют собой смеси незатвер-девающих и неокисляющих веществ (вазелина, парафина, масла) с добавками загустителей. Срок действия зависит от их состава.

Покрытие изделий антикоррозионными смазками называется консервацией.

Цементные покрытия применяют в судостроении для защиты от коррозии, например, внутренних поверхностей цистерн питье­вой воды. В этом случае они помогают сохранить вкус питьевой воды.

Покрытие изделий резиной или эбонитом — гуммирование — производят таким образом: сперва их обезжиривают, обраба­тывают металлическими щетками для придания им шерохова­тости, затем покрывают резиновым клеем, приклеивают листы резины и производят вулканизацию. Гуммирование предназна­чено для защиты изделий от воздействия кислот, щелочей, рас­творов солей.

Защита окисными пленками заключается в создании на по­верхности изделий антикоррозионных пленок путем окисления их поверхностных слоев. Защитные пленки получают оксиди­рованием и фосфатированием.

Оксидирование — это создание окисных пленок в силь­ных окислителях. Для этого изделия из стали погружают в рас­творы азотнокислых солей и выдерживают в течение 1—2 ч при температуре примерно 400 К. Оксидирование изделий из алюминиевых и магниевых сплавов производят химическим или электрохимическим способами. Оксидирование стали обычно на­зывают воронением.

Фосфатирование — это создание на поверхности из­делия защитной пленки фосфорнокислых соединений железа и марганца. Для фосфатирования изделие погружают в раствор фосфорнокислых соединений железа и марганца и выдержи­вают в течение 1 —1,5 ч при температуре около 373 К. После фосфатирования на поверхности изделия образуется пленка светло- или темно-серого цвета. Фосфатирование является одним из самых экономичных и надежных способов защиты сталь­ных изделий от коррозии.

Защита изделий от коррозии путем обработки коррозионной среды заключается или в удалении из нее веществ, вызывающих коррозию, или во введении особых веществ, понижающих кор­розионную активность среды. Например, из воды, питающей су­довые паровые котлы, удаляют кислород с помощью специаль­ных устройств, называемых деаэраторами. Отсутствие кисло­рода резко снижает коррозионную активность воды.

Для понижения активности коррозионной среды вводят ве­щества, называемые замедлителями коррозии или ингибито­рами.

Электрохимический способ является эффективным средством защиты изделий от коррозии. С помощью этого способа можно значительно снизить, а в некоторых случаях и полностью ис­ключить коррозию судовых конструкций. Существуют два ме­тода электрохимической защиты: катодный и протекторный.

Катодный метод основан на предотвращении корро­зии при помощи постоянного тока. Конструкция присоединяется к источнику постоянного тока и служит катодом. Анодом слу­жат специально устанавливаемые на конструкции электроды, которые изготовляют из мягкой стали, кремнистого чугуна, гра­фита или магниевого сплава. В результате при прохождении электрического тока коррозионному разрушению подвергается не поверхность конструкции, а специальные электроды.

Протекторный метод защиты заключается в том, что к защищаемой конструкции присоединяют пластину ме­талла с более низким электродным-потенциалом, чем защищае­мый. При этом протектор — металл с более низким потенциа­лом— разрушается и таким образом защищает металл кон­струкции. Протекторы с основным металлом образуют гальва­ническую пару, в которой протектор является анодом, а основ­ной металл катодом.

Так, для защиты стального корпуса судов применяют про­текторы из цинка, магния, алюминия и их сплавов. Их изготов­ляют в виде цилиндров, дисков, планок, шаров, листов и т. п. Протекторы присоединяют к конструкции при помощи сварки или на шпильках. После разрушения их заменяют новыми. Протектор может защищать поверхность конструкции, которая примерно в 200 раз больше его собственной. Протекторная за­щита является надежной, но увеличивает массу конструкции, а в движущейся воде увеличивает силу сопротивления.

 

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ

К железоуглеродистым сплавам относят чугун и сталь.

Чугунпредставляет собой сплав железа с углеродом, в котором углерода находится свыше 2 % Чаще всего в технике применяют чугуны, имеющие от 2,4 до 3,8 % углерода. Содержание примесей в чугунах достигает следующих пределов: кремния — до 3,6%, марганца—_; до 1,5 %, серы — до 0,06 %, фосфора — до 1,2 %',

Чугун — самый дешевый машиностроительный мате­риал. Он служит для изготовления отливок и является исходным продуктом для выплавки стали.   

Для получения чугуна необходимо приготовить ших­ту— смесь сырых материалов, подлежащую переработке в доменных печах. Шихта для производства чугуна со­стоит из железных руд, топлива и флюсов.

Железными рудами называют природные ископаемые, в состав которых входят окислы железа и пустая порода (глинозем; кремнезем и др.). Железные руды являются источниками железа в процессе получения чугуна. Для выплавки чугуна применяют в основном железную руду двух видов: красный железняк и магнитный же­лезняк .

Для удаления пустой породы из руды применяют (флюсы — вещества, образующие с пустой породой легко­ плавкие соединения. В качестве флюсов используют известняк.                

Топливо (кокс) обеспечивает необходимую температу­ру для расплавления шихты. Углерод кокса входит так­же в состав железоуглеродистых сплавов.

Углерод в чугуне может находиться либо в химиче­ском соединении с железом — в виде карбида железа Fe₃C (цементита), либо в свободном состоянии — в виде частиц графита. В зависимости от формы и состояния углерода различают белый, серый, высокопрочный и ков­кий чугун.

Если углерод в чугуне находится в виде цементита, то такой чугун имеет в изломе белый цвет и поэтому назы­вается белым. Белый чугун очень твердый и хрупкий. Он плохо обрабатывается резанием и имеет низкие литейные свойства. Получению белого чугуна способствует марганец, который препятствует процессу графитизации. Основная масса белого чугуна используется на передел­ку в сталь, поэтому белый чугун называют также передольным. Часть белого чугуна идет на получение ковкого чугуна.

Если углерод в чугуне находится в свободном состоя­нии в виде графита, то такой чугун имеет в изломе серый цвет и называется серым. Получению серого чугуна спо­собствует кремний.

Серый чугун отличается от передельного чугуна мень­шей твердостью и хрупкостью, а также хорошей обраба­тываемостью резанием. Он имеет отличные литейные свойства и применяется для получения отливок, поэтому серый чугун называют литейным чугуном.

В сером чугуне графит имеет форму пластинок. Они нарушают целостность металлической основы чугуна и играют роль надрезов и мелких трещин. Поэтому серый чугун плохо сопротивляется растяжению и имеет низкую пластичность и вязкость. Чем меньше графитовых вклю­чений в чугуне и чем они мельче, тем выше механические свойства чугуна.

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1649; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!