Termokings.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коррозия металла

Коррозия металла. Почему возникает и как избежать

Тысячелетия развития цивилизации были бы невозможны без металла, из которого изготавливались как наконечники стрел и копий доисторического периода, так и сложнейшие машины современности. Целые эпохи носят «металлические» названия: бронзовый, медный, железный. Металлургические комбинаты работают круглосуточно для обеспечения промышленности необходимым количеством металлических заготовок. Машиностроительные предприятия изготавливают из них огромный ассортимент изделий от труб, рельсов и листов, до иголок и булавок.

Коррозия металлов, особенно ее основная разновидность — электрохимическая, всегда создавала трудности эксплуатации любых металлических изделий, безвременно разрушая их. Простейшие орудия труда (нож, топор, плуг) быстро приходили в негодность во влажной среде. Потребовались многочисленные и длительные исследования химических процессов разрушения, прежде чем были найдены технические решения, приостанавливающие коррозию металлов.

Коррозия металла. Почему возникает и как избежать

  • Антикор
    • Покрытия Cumixan
    • Покрытия PPG (Sigma)
    • Покрытия АРМОКОТ
    • Покрытия АРМОТАНК
    • Покрытия ПРОМАТЕХ
    • Покрытия ЭМЛАК
    • Покрытия PPG (Ameron)
    • Органосиликатные композиции (ОС)
    • Кремнийорганические эмали, лаки (КО)
    • Холодное цинкование
    • Полиуретановые покрытия (АУ, УР)
    • Эпоксидные покрытия (ЭП, БЭП)
    • Химстойкие покрытия (ХВ, ХС, ХП)
    • Грунтовки по металлу (ВЛ, ГФ, ФЛ)
    • Покрытия Teknos
    • Покрытия ВИНИКОР
    • Преобразователи ржавчины
    • Ингибиторы коррозии
    • Растворители
    • Обезжириватели
  • Огнезащита
    • Огнезащита металлических конструкций
    • Огнезащита воздуховодов
    • Огнезащита дерева
    • Огнезащита железобетона
    • Огнезащита кабеля и тканей
  • Ремонт бетона
    • Ремонт и защита бетона
    • Подливочные и анкеровочные составы
    • Усиление конструкций
    • Гидроизоляция
    • Клеи и герметики
    • Добавки к бетону
  • Промышленные полы
    • Упрочнители (топпинги)
    • Покрытия на основе цемента (стяжки)
    • Полимерные на эпоксидной основе
    • Полимерные на полиуретановой основе
    • Полимерные на эпокси-цементной основе
    • Полимерные на полиуретан-цементной основе
    • Полимерные на эпоксидно-полиуретановой основе
    • Антистатические
    • Спортивные покрытия
  • Теплоизоляция
    • Трубопроводы
    • Оборудование
    • Резервуары
    • Строительство
  • Оборудование
    • Окрасочно-сушильные камеры
    • Окрасочные агрегаты
    • Окрасочные турбины HVLP
    • Краскораспылители
    • Системы подачи краски
    • Компрессоры и арматура
    • Подготовка поверхности
    • Приборы контроля
    • Ремкомплекты, запчасти, аксессуары

Публикации по разделам

  • Антикор
  • Огнезащита
  • Ремонт бетона
  • Промышленные полы
  • Теплоизоляция
  • Оборудование
Защита от коррозии металлических и железобетонных конструкций мостов 02.07.2012

За последние десятилетия в транспортном строительстве использование стальных конструкций стало преимущественным, при этом сохраняется использование несущих железобетонных колонн и железобетонные автомобильные мосты. Современные технологии производства конструкционных сталей, железобетона, новые решения в проектировании транспортных сооружений (мостов, барьерных ограждений, вспомогательных конструкций и сооружений) позволяют устанавливать сроки их службы в десятки лет – 40 … 100 лет. Поэтому вопросы использования качественных защитных покрытий и своевременных ремонтно-восстановительных работ является предметом постоянного обсуждения в данной отрасли.

1. Коррозия стальных конструкций

Прежде чем обратиться к разным видам коррозии, которые проявляются на транспортных сооружениях, в частности, мостовых конструкциях и на барьерных ограждениях дорог, остановимся кратко на описании собственно процесса коррозии.

Коррозия – это электрохимический процесс, который протекает многостадийно. Первоначальная активность проявляется на анодных участках поверхности, где ионы железа (Fe ++ ) переходят в раствор. Высвобождающиеся электроны переходят через металлическую решетку на катодные участки поверхности, где они взаимодействуют с молекулами кислорода и воды, образуя гидроксид-ионы. Эти ионы реагируют с ионами железа, образуя гидроксид железа, который далее взаимодействует с кислородом воздуха и образует гидратированный оксид железа. Суммарная реакция может быть представлена следующим уравнением:

(Сталь) + (Кислород) + (Вода) = Гидратированный оксид железа (Ржавчина)

Отсюда также видно, что процесс коррозии протекает в присутствии активаторов – кислорода воздуха и воды. В их отсутствие процесс коррозии не протекает.

Таким образом, по истечении некоторого времени, и с накоплением продуктов коррозионного процесса, коррозия стали становится явной и усиливается. В результате появляются все новые и новые очаги коррозии (формируются новые анодные участки). Поэтому через длительный период времени потеря металла начинает протекать равномерно по всей поверхности, и такая коррозия называется «общей коррозией». Схематично механизм коррозии представлен на рис.1

Рис. 1. Схема коррозионных процессов на стали.

2. Коррозия железобетонных конструкций
3. Влияние на скорость коррозии

Основными факторами, определяющими скорость коррозии стали в атмосфере являются:

  • Время насыщения влагой. Это общее время, в течение которого поверхность металлических конструкций находится во влажном состоянии из-за дождя, конденсата и проч. Это означает, что для конструкций находящихся в условиях сухой атмосферы, скорость коррозии будет минимальна, из-за отсутствия воздействия влаги.
  • Атмосферные загрязнения. Здесь важно какой тип загрязнения и в каких количествах присутствует в атмосфере (например, сульфаты, хлориды и др.)

Сульфаты. Данный тип загрязнений появляется из-за сернистого газа (SO2), который является продуктом сгорания топлив. Сернистый газ реагирует с водой или влагой в атмосфере, образуя серную и сернистую кислоты. Промышленность является одним из основных поставщиков сернистого газа.

Читать еще:  Для безопасности и комфорта – перила из металла

Хлориды. Данные загрязнения присутствует в большом количестве в морской атмосфере. Часто даже в радиусе нескольких километров от береговой линии наблюдается высокая концентрация хлоридов в атмосфере.

Хлориды и сульфаты увеличивают скорость коррозии. они реагируют со стальной поверхностью конструкций транспортных сооружений и образуются соответствующие растворимые соли железа, которые концентрируются в питтингах и вызывают «питтинговую коррозию».

Кроме воздействия локальной атмосферы, загрязнения могут быть вызваны, иногда в значительной степени, из-за господствующих ветров. В связи с этим, для практического определения скорости коррозии, необходимо устанавливать как формируется микроклимат вокруг конкретного транспортного сооружения (мосты, путепроводы, барьерные ограждения).

Из-за постоянных изменений в атмосфере, не возможно точно установить (предопределить) скорость коррозии объектов и вывести единый стандарт по определению скорости. Однако климатические зоны классифицируются согласно ISO 12944. Часть 2, а скорости коррозии могут быть определены по соответствующим показателям. Более подробная информация приведена в ИСО 12944 и ИСО 9223.

4. Влияние конструкторских решений на коррозию. Рациональное проектирование

При рассмотрении вопросов коррозии в транспортном строительстве, прежде всего, необходимо обратиться к вопросам проектирования транспортных сооружений (мостовых металлических и железобетонных конструкций, барьерных ограждений). Ведь именно на данном этапе можно устранить до 70-80% коррозионно-активных мест в конструкциях и сооружениях. Старые мосты были спроектированы с большим количеством мелких конструкционных деталей и соединений, таких как связи и заклепки, что сильно затрудняло защитные (антикоррозионные) работы, по сравнению с уровнем современного проектирования данных узлов.

Соединительные элементы мостов, ограждений часто являются источниками коррозионных проблем, т.к. в местах соединений часто возникают потеки продуктов коррозии. В идеальном случае, избежать соединительных элементов можно было бы использовав протяженные (цельные) конструкции. Однако, на практике, избежать соединительных узлов не удается, и здесь можно рекомендовать удалять соединительные элементы от концов балок (ферм) с организацией системы слива накапливающегося в данных местах конденсата.

Также необходимо обращать внимание на производство подготовительных работ, чтобы все элементы конструкций были тщательно очищены (согласно утвержденной документации), во избежание появления коррозионных поражений уже в начальный период эксплуатации металлических или железобетонных конструкций. Кроме этого, необходимо устанавливать на будущие периоды плановые инспекционные работы по обследованию состояния защитного покрытия конструкций и сооружений. Специалисты инжинирингового центра ООО «ПРОМАТЕХ» имеют большой опыт в проведении инспекционных работ на объектах мостостроения. Подробнее в разделе «Сервис-центр».

Доступность конструкций для нанесения защитных покрытий и проведения плановых ремонтных антикоррозионных работ.

Доступ ко всем элементам конструкций позволяет не только производить тщательную очистку поверхности перед нанесением покрытий, но и производить плановые ремонтные антикоррозионные работы. Узкие отверстия, сложные для доступа углы, и труднодоступные поверхности необходимо максимально избегать при проектировании. Другими словами, расстояние между элементами в местах соединения конструкций, и значение угла между элементами жесткости должны обеспечивать полный доступ для нанесения покрытия и его дальнейшей эксплуатации. На рисунках 2 а) — к) ниже приведены примеры таких проектных решений.

Ребра жесткости.

Типичной деталью элементов жесткости конструкций, которые сложно защищать от коррозии, является ребро жесткости. Несмотря на то, что расстояние для доступа к ребрам значительно, на практике тщательно очистить ребра жесткости абразивоструйным методом не удается.

Устранение конденсата и мусора.

Элементы конструкций, которые потенциально могут задерживать влагу или, где может скапливаться мусор, должны быть по возможности исключены. Вот некоторые типичные решения, которые можно применить для устранения указанных мест:

  • Сглаживание (зачистка) сварных швов на горизонтальной поверхности,
  • Сокращение поперечного разреза ребер жесткости так, чтобы оно было короче и не доходило до нижней полки балки,
  • Избегать использования каналов с выходами по направлению «вверх»,
  • Уголки располагать таким образом, чтобы вертикальная полка была выше горизонтальной,
  • Избегать использования конструкций «Т» — типа для несущих элементов.

Щели и зазоры.

Щели и зазоры, возникающие при сопряжении элементов конструкции, приводят к накоплению и удержанию влаги. Применение высокопрочного болтового соединения приводит к определенной проблеме коррозии на данном участке, поэтому в некоторых случаях применение сварного соединения является предпочтительным с точки зрения устранения коррозии. Но и при использовании высокопрочных болтов для соединения проблему щелей и зазоров можно решить, уменьшив зазор болтового соединения, используя накладные гибкие металлические пластины. Зазоров, возникающих при соединении пересекающихся элементов, также можно избежать, использовав уплотнение из гибких металлических пластин такой же толщины, как и ребра жесткости несущих конструкций, и используя высокопрочные болты для соединения всех трех элементов.

Дренаж и вентиляция.

При сооружении конструкций необходимо уделять внимание правильному устройству дренажа и вентиляции для стальной поверхности, чтобы поддерживать ее в сухом состоянии, т.е. минимизировать «время насыщения влагой». Необходимо избегать близкого расположения балок и поверхности, по которым происходит движение по мосту, должны быть удалены от стальных поверхностей. Кроме этого, можно использовать при проектировании широкие консоли с соответствующими системами дренажа.

Читать еще:  Канатные стропы (чалки). Собственное ПРОИЗВОДСТВО

Виды коррозии

Второй этап ремонта пораженных участков — идентификация типа коррозии.

Зарубежные специалисты различают три типа этого недуга.

• Ржавчина на стальных поверхностях. Возникает, когда сплав подвергается воздействию электролита. Ржавчина проникает в металл и уменьшает его толщину.

• Алюминий-нитевидная коррозия. Возникает, когда основной металл подвергается воздействию электролита из-за неправильной подготовки поверхности. Внешне этот тип коррозии выглядит, как краска, отслаивающаяся от металла: белый, мелоподобный материал. Многие авторемонтники думают, что достаточно просто стереть его. Но это не так: данный тип коррозии требует подготовки поверхности так же, как стальной.

• Алюминий-гальваническая коррозия. Начинается, когда два разнородных металла вступают в контакт друг с другом. Если сталь и алюминий входят в контакт, то алюминий превращается в белый порошок, и на поверхности стали начинается коррозия. В кузовном цехе, если ремонтируется автомобиль с алюминиевым корпусом, и металл остается какое-то время «голым», необходимо переместить машину подальше от транспортных средств с корпусами из стали, чтобы уменьшить риск «заражения» алюминия.

Электрохимическая коррозия

Возникает при контакте с токопроводящей средой. Чаще всего процесс происходит за счет воды, которая находится в атмосфере. При этом изделие не обязательно должно погружаться в электролит — хватит тонкой пленки, покрывающей поверхность.

Часто коррозия появляется под воздействием бытовых или технических солей, которые в последнее времяиспользуются для удаления льда и снега на дорожном покрытии. Также на процесс сильно влияют блуждающие токи, возникающие при утечке тока в растворы или почву, а в дальнейшем и в металлические конструкции. Места на поверхности изделия, через которые блуждающие токи выходит из металла, постепенно разрушаются. В основном токи образуются от движения электротранспорта — трамваев и локомотивов на электрической тяге.

Профилактические работы для решения большинства проблем

Профилактические работы на яхте решают множество основных проблем. Обслуживание должно включать в себя такие основные элементы:

  • Помывку корпуса яхты;
  • Обработку днища с применением скребка:
  • Зачистку или замену проржавевших элементов;
  • Покраску свежей краской;
  • Проверку электропроводки и аккумуляторов;
  • Профилактику двигателя;
  • Замену отработанных анодов.

Использование протекторов не одно десятилетие значительно экономит деньги судовладельцам. Цена анодов несравнимо ниже стоимости того же гребного вала из нержавейки или бронзового винта. Но процесс распада цинка небезопасен. Это заставило задуматься защитников природы. Замеры в самых популярных стоянках показали скопление вредных ядовитых веществ, которые выделяет цинк при разрушении. Сплавы, как правило, содержат токсичный кадмий. Применение этого металла запрещено многими цивилизованными странами.

Альтернатива цинку была тотчас найдена ведущими производителями анодов. Алюминиевые сплавы ничем не уступают в электрохимической активности и не отравляют морских обитателей. Специалисты по обслуживанию рекомендуют регулярно осматривать протекторы и зачищать места контактов. Это поможет эффективно защитить судно от электрохимической коррозии.

Причины возникновения коррозии

Начну статью с пояснения причин возникновения коррозии. Коррозия металла – серьезная проблема, но знание причин поможет не допустить распространения заразы.

  1. Самой распространенной причиной возникновения коррозии металла является электрохимическая – ситуация, когда металл соприкасается с влажной средой. Электрохимическая коррозия зачастую вызвана неправильным хранением или неверной эксплуатацией.
  2. Вторая причина возникновения коррозии – химическая. Химическая коррозия возникает как правило при соприкосновении с сухими газовыми соединениям или солями. Например, когда дорогу посыпают солью зимой, в надежде защитить автомобили от скольжения. В таком случае детали авто покрываются солями натрия и калия, которые в итоге разъедают металл. Она неприятна тем, что ей подвержены абсолютно все металлы.
  3. Ну и последняя причина разрушения металлов – это биологическая. То есть металлы разрушаются под воздействием микроорганизмов, радиоактивных излучений. По-другому биологическая коррозия еще называется биокоррозией.

Как же избежать неприятных последствий коррозии металла? Существует множество способов борьбы с коррозией, но самыми эффективными считаются превентивные меры – когда вы заблаговременно покрываете металл специальными антикоррозийными растворами.

Коррозия

При выборе материалов для новой конструкции очень важно учитывать скорость коррозии. Компания Оглаенд Систем обладает большим и успешным опытом работы в самых суровых условиях по всему миру.

Многие из наших клиентов работают в очень агрессивных средах — береговых, промышленных и морских зонах. Большинство металлов подвержены повреждению от коррозии при воздействии определенных условий. Степень коррозии, связанная с конкретной средой, варьируется в зависимости от выбранных материалов.

Читать еще:  Что нужно знать о гибке нержавейки

Как происходит коррозия

Технически коррозия — это общий термин, используемый для описания превращения очищенных металлов в их более стабильные оксиды.

Гальваническая коррозия может возникнуть, если во влажном климате есть контакт между металлами с разными потенциалами электродов. Вода выступает в качестве электролита, а металлы в качестве электродов, как в гальваническом элементе. Как правило, наименее благородный металл растворяется, оставляя более благородную часть свободной от коррозии.

Многие факторы влияют на коррозию от воздействия окружающей среды, до химического состава воды, влажности и степени конденсации.

Как отличается воздействие коррозии у разных материалов

Скорость коррозии цинка более чем в десять раз ниже, чем у углеродистой стали. Поэтому цинк является наилучшим выбором для защиты от коррозии. В наших системах из горячеоцинкованной стали (HDG) стальная продукция погружается в расплавленный цинк. Это дает слой легирующего покрытия, который значительно снижает скорость коррозии.

Нержавеющая сталь (SS) содержит большое количество хрома. Добавление хрома приводит к образованию тонкого пассивирующего слоя на поверхности. Это позволяет контактировать с водой и другими электролитами без образования коррозии, которой подвержена незащищенная углеродистая сталь. Оглаенд Систем производит системы из 316/316L стали, а крепеж из A4, благодаря чему обеспечивается высокая устойчивость к коррозии.

В экстремальных условиях пассивирующий слой на нержавеющей стали может разрушиться. В этих условиях рекомендуется использовать наши изделия из FRP (полиэстера, армированного стекловолокном), так как они не подвержены коррозии.

Как предотвратить коррозию

Гальваническая коррозия может быть предотвращена, если все компоненты, находящиеся в непосредственном контакте друг с другом, имеют одинаковое покрытие, например, из нержавеющей (SS) или горячеоцинкованной (HDG) стали. Как альтернативный вариант, разнородные материалы должны быть изолированы друг от друга. Не рекомендуется полагаться только на краску для изоляции компонентов, так как краска будет служить лишь временным решением и будет быстро стираться в следствие нагрузок и повреждений, полученных под воздействием окружающей среды. Предпочтительным решением является изоляция компонентов с использованием твердого и непроводящего материала, такого как наши собственные изоляционные плиты из PTFE.

Во время сборки важно избегать сварочных искр. В случае появления сварочных искр при сварке и недостаточной очистки компонентов возможно появление гальванической коррозии. Оглаенд Систем предлагает инструкции, подробно описывающие, как чистить нержавеющую сталь, они доступны по запросу для наших клиентов.

Рекомендуется проводить испытания на воздействие окружающей среды перед планированием каждой новой установки. Это позволяет точно определить класс коррозии окружающей среды и, следовательно, правильно выбрать материал.

Язвенная коррозия алюминия

Для алюминия именно язвенная коррозия является наиболее частым видом коррозии. Она также случается только в присутствии электролита (воды или влаги), который содержит растворенные соли, обычно хлориды.

Эта коррозия обычно выглядит как очень маленькие ямки, которые на открытом воздухе достигают максимальной глубины незначительной части толщины металла. Глубина этих ямок может быть больше в воде и почве.

Предотвращение язвенной коррозии

Язвенная коррозия является в основном вопросом эстетическим, потому что, в практическом смысле, никогда не снижает прочности алюминиевых изделий.

Проявление язвенной коррозии, конечно, бывает более серьезным на алюминии с естественной поверхностью, то есть поверхностью без какой-либо защитной обработки. Защитная обработка поверхности алюминия (анодирование, окраска или другие методы нанесения покрытий) успешно защищает его от язвенной коррозии.

Для предотвращения язвенной коррозии применяют также катодную защиту (см. выше).

Конструирование дренажа

Очень важно проектировать алюминиевые профили и другие алюминиевые изделия так, что они имели возможность дренажа осадков и быстрого высыхания поверхности. Профили, которые могут подвергаться воздействию влаги, не должны иметь углов или карманов, в которых скапливается вода. Каждый профиль, в котором может скапливаться вода, должен иметь дренажные отверстия (рисунок 3).

Рисунок 3 – Конструктивный дренаж в алюминиевых профилях

Эффективный дренаж (рисунок 4) и вентилирование «мокрых» алюминиевых профилей значительно снижает риск появления на них язвенной коррозии.

Рисунок 4 – Дренажные отверстия в алюминиевом профиле

Заключение к содержанию

Процедура контроля труб с изоляцией и выявление очагов зарождающейся коррозии связано с высокими затратами средств и времени:

  • удаление изоляции;
  • проведение контроля;
  • восстановление изоляции.

Контроль без удаления изоляции значительно снижает стоимость сопутствующих работ и сроки их выполнения, но для этого требуется современное оборудование, которое стоит дороже стандартных приборов.

У всех описанных методов имеются свои преимущества и недостатки. Безусловно, ни один из методов не может рассматриваться как самостоятельный, и для объективного и качественного контроля необходимо использование нескольких взаимодополняющих методов контроля.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×