Особенности протекторной защиты металлов от коррозии

Защита металла от коррозии

От коррозии необходимо защищать различные емкости, корпусы судов, резервуары, которые эксплуатируются в экстремальных условиях. Существует несколько вариантов формирования защиты:

  • обработка химическими составами;
  • покрытие стенок защитными материалами;
  • предупреждение блуждающих токов;
  • организация катода или анода.

Защита металла от ржавчины предполагает целый комплекс мер:

  1. Пассивные действия. Во время монтажа трубопровода до прилежащей почвы оставляют некоторый зазор. Он предупреждает попадание грунтовых вод с примесями на металлическую поверхность. Трубопровод покрывают специальными составами, которые защищают металл от негативного воздействия грунта. Затем наносят специальные химические вещества, образующие защитную пленку на металлической поверхности.
  2. Активная защита. Создается электродренажная система, защищающая трубопровод от блуждающих токов. Металлическую поверхность от разрушения защищают созданием анода или катода.


Протектор может полностью предохранить от повреждения основной объект в случае, если показатель переходного сопротивления между объектом и окружающей средой незначительный.

1 Суть протекторной защиты металлов от коррозии

Данная антикоррозионная защита подразумевает присоединение к предохраняемой металлической поверхности специального протектора – металла с более электроотрицательными характеристиками. При растворении под действием воздуха такой протектор начинает выполнять свою функцию, которая состоит в предохранении основного изделия от разрушения.

По сути, протекторная защита трубопроводов и иных магистралей от коррозии является одним из видов катодной электрохимической методики.

Описываемый способ антикоррозионной обработки оптимален для ситуаций, когда у предприятия нет возможности возвести специальные электрические линии для организации эффективной катодной защиты от электрохимической коррозии либо их строительство признается экономически нецелесообразным. Протектор полностью выполняет свои задачи при условии, что величина переходного сопротивления между средой, окружающей обрабатываемый объект, и этим самым объектом невелика.

Протекторная защита изделий из металла от коррозии является результативной лишь на каком-либо конкретном расстоянии. Для того, чтобы установить данное расстояние, вводится понятие радиуса антикоррозионного действия используемого протектора. Он указывает на наибольшее удаление металла-защитника от предохраняемой конструкции.

Сущность коррозии металлов такова, что менее активный из них при взаимодействии станет присоединять к своим ионам электроны более активного, которые будут производиться активным компонентом системы. В результате происходит сразу два одновременных процесса:

  • восстановление менее активного металла (он является катодом);
  • окисление менее активного металла-анода, благодаря чему и происходит антикоррозионная защита газопровода, иной магистральной сети, какой-либо металлоконструкции.

Через определенное время действие протектора заканчивается (из-за утраты контакта с предохраняемым металлом либо при полном растворении “защитника”), после чего потребуется выполнить его замену.



Такое ограничение связано с тем, что магний сначала очень быстро растворяется, а затем на его поверхности формируются соединения, характеризуемые затрудненным растворением. Стоит сказать отдельно об опасности использования магниевых композиций для защиты от коррозии – они могут стать причиной растрескивания изделий из металла, а также их охрупчивания (водородного).

Пассивные и активные методы

Защита от коррозии является целым комплексом мероприятий, которые проводятся предприятиями. Пассивные способы защиты будут предполагать выполнение таких работ:

  • На стадии установки между грунтом и трубопроводом оставляют воздушный зазор, который препятствует попаданию грунтовой воды, в том числе в составе с щелочными и кислотными примесями.
  • Покрытие специальными составами, назначение которых распространяется от агрессивных почвенных воздействий.
  • Обработка металлов составами химического типа, с появлением тонкой пленки.

Активные методы защиты предусматривают применение тока и ионный обмен на базе химических реакций, за счет чего применяется:

  • Защита подземных трубопроводов от коррозии изготовлением электродренажной системы для изоляции трубопроводного транспорта от токов блуждающего типа.
  • Защита анодом от разрушений поверхностей из металла.
  • Катодная защита для того, чтобы увеличивать сопротивление оснований из металла.

Только с учетом всех методов, которые препятствуют образование ржавчины на металле, и будет увеличен срок эксплуатации конструкций. Антикоррозионная защита трубопровода должна быть выполнена комплексно.

  1. Протекторы, сделанные из алюминия, применять в средах морских вод и шельфах около берега.
  2. В средах с малой электропроводимостью применять магниевые протекторы. Но все же они не подойдут для обработки внутреннего покрытия резервуаров, отстойников нефти в связи с тем, что они имеют достаточно низкий уровень взрывоопасности.
  3. Применять протекторы для защиты среды от сред с пресной водой.
  4. Протекторы, сделанные на базе цинка, являются безопасными, и их можно использовать для взрывоопасных и пожароопасных производств.

Характеристики первого метода

Этот способ ЭХЗ трубопроводов, в силу простоты, наиболее распространён. Применятся он для предохранения крупных конструкций и элементов, в частности, трубопроводов подземного и наземного типов.

Методика помогает противостоять:

  • питтинговой коррозии;
  • коррозии из-за присутствия в зоне расположения элемента блуждающих токов;
  • коррозии нержавеющей стали межкристального типа;
  • растрескиванию латунных элементов вследствие повышенного напряжения.
  • питтинговой коррозии;
  • коррозии из-за присутствия в зоне расположения элемента блуждающих токов;
  • коррозии нержавеющей стали межкристального типа;
  • растрескиванию латунных элементов вследствие повышенного напряжения.

Особенности метода

Протекторы для защиты от коррозийных процессов в условиях кислых сред лишены смысла. В таких средах растворение протектора происходит опережающими темпами. Методика рекомендуется для применения только в нейтральных средах.

В сравнении со сталью, большей активностью обладают такие металлы, как хром, цинк, магний, кадмий, а также, некоторые иные. В теории именно перечисленные металлы нужно использовать для защиты трубопроводов и других металлоконструкций. Однако тут есть ряд особенностей, зная которые, можно обосновать технологическую бессмысленность применения чистых металлов в качестве защиты.

К примеру, для магния характерна высокая скорость развития коррозии, на алюминии стремительно образовывается толстая оксидная пленка, а цинк растворяется очень неравномерно из-за своей особой крупнозернистой структуры. Чтобы свести на нет подобные отрицательные свойства чистых металлов, в них добавляют легирующие элементы. Иначе выражаясь, защита газопроводов и других металлических конструкций осуществляется за счет использования всевозможных сплавов.

Нередко применяются магниевые сплавы. Помимо основного компонента — магния — в их составе имеется алюминий (5-7%) и цинк (2-5%). Кроме того, добавляются небольшие количества никеля, меди и свинца. Магниевые сплавы актуальны для защиты от коррозии в условиях сред, где показатель pH не превышает 10,5 единиц (традиционный грунт, пресные и слабосоленые водоемы). Данный ограничивающий показатель связан с быстрой растворяемостью магния на первом этапе и дальнейшим появлением труднорастворимых соединений.

Обратите внимание! Магниевые сплавы часто влекут трещины в металлических изделиях и повышают их водородную хрупкость.

Для конструкций из металлов расположенных в соленой воде (например, подводном морском трубопроводе), следует применять протекторы, в основе которых находится цинк. Такие сплавы также содержат:

  • алюминий (до 0,5%);
  • кадмий (до 0,15%);
  • медь и свинец (суммарно до 0,005%).

В водной соленой среде защита металлов от коррозии с помощью сплавов на основе цинка будет оптимальным вариантом. Однако в пресных водоемах и на обычном грунте такие протекторы очень быстро обрастают оксидами и гидроксидами, в результате чего антикоррозионные мероприятия теряют смысл.

Протекторы на основе цинка чаще используются для защиты от коррозии тех металлических конструкций, где технологические условия требуют наивысшей степени противопожарной безопасности и взрывобезопасности. Примером востребованности таких сплавов являются газопроводы и трубопроводы для транспортировки горючих жидкостей.

Кроме того, цинковые составы, в результате анодного растворения, не образуют загрязняющих веществ. Поэтому такие сплавы практически безальтернативны, когда нужно защитить трубопровод для транспортировки нефти или металлоконструкции в танкерных судах.

В условиях соленой проточной воды на прибрежном шельфе часто применяются алюминиевые сплавы. Такие составы включают кадмий, таллий, индий, кремний (в сумме — до 0,02%), а также магний (до 5%) и цинк (до 8%). Протекторные свойства алюминиевых составов близки со свойствами магниевых сплавов.

  1. Уменьшить отрицательное воздействие потенциальных изъянов покрытия металлоконструкций (отслаивание, набухание, растрескивание, вспучивание и тому подобное). Такие изъяны имеются не только в результате заводского брака, но и в связи с природными факторами.
  2. Уменьшить (порой на весьма значимую величину) расход дорогих протекторов, при этом увеличив их срок эксплуатации.
  3. Сделать распределение по металлу защитного слоя более равномерным.

Защита трубопровода от коррозии

Трубопроводные магистрали сегодня являются наиболее распространенным средством для осуществления доставки носителей энергии. К сожалению, у них есть существенный недостаток – они подвержены образованию ржавчины. Чтобы избежать появления коррозии на магистральных трубопроводах, выполняют катодную защиту. В чем же заключается ее принцип действия?

В наши дни существует много способов защиты водопроводов от коррозии. Суть их проста: металл, из которого изготовлены трубы, вступает в реакцию с определенными растворами и веществами. Результатом процесса становится образование небольшой защитной пенки.

Специалистами выделяются следующие методы защиты трубопроводов от коррозии:

Восстановление покрытия трубопровода, расположенного под землей, или днища морского судна – процесс достаточно трудоемкий и дорогой, а в некоторых случаях и невозможный. Благодаря электрохимической защите изделие будет надежно защищено от коррозии: покрытия подземных трубопроводов, днищ судов, всевозможных резервуаров не будут разрушаться.

ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА

Протекторная защита является разновидностью катодной защиты. Для ее реализации защищаемый металл приводят в контакт с протектором, в качестве которого выступает металл или сплав, имеющий в данной коррозионной среде потенциал меньший, чем у защищаемого. Вследствие создания таким образом короткозамкнутого гальванического элемента возникает защитный ток, катодно поляризующий защищаемый металл.

Суть протекторной защиты можно объяснить с помощью поляризационной диаграммы (рис. 8.1), характеризующей поведение двух контактирующих металлов.

Как следует из рис. 8.1, при контакте защищаемого металла с протектором потенциал защищаемого металла смещается от стационарного ) в область отрицательных значений, а потенциал протектора облагораживается. При этом значения потенциалов защищаемого металла и протектора, а также ток в контактной паре (/ ) зависят от сопротивления среды. Если коррозионная среда

имеет высокую электропроводность, то потенциалы контактирующих металлов равны между собой (?ащ| Мс = Д щ| ). В случае если омическое падение напряжения в среде (ДЕ ) отлично от нуля, то потенциалы протектора (? ащ2 ) и металла ш ми|2) будут отличаться:

В контактной паре протектор/защищаемый металл на протекторе протекает анодная реакция ионизации металла, а на защищаемом

Рис. 8.1. Поляризационная диаграмма для контактной пары протектор/

?ст пр и Ест Ме — стационарные потенциалы металла-протектора и защищаемого металла; ?адщ| Мс — потенциал металла и протектора в контакте в среде с высокой электропроводностью; Е^щ2 Мс и Еулш2п — потенциал металла и протектора в контакте в среде с высоким омическим сопротивлением; АЕом — омическое падение напряжения в коррозионной среде

металле — реакции восстановления деполяризатора Рассмотрим работу контактной пары протектор/защищаемый металл на конкретном примере магний/сталь:

Коррозионная диаграмма пары магний/сталь приведена па рис. 8.2.

Рис. 8.2. Коррозионная диаграмма протекторной защиты стали магнием:

1 — парциальная кривая ионизации железа; 2 — суммарная катодно-анодная кривая коррозии железа; 3 — парциальная кривая восстановления кислорода; 4 — суммарная катодная кривая на железе; 5 и 5’ — парциальные кривые восстановления ионов водорода на железе и магнии соответственно; 6 — суммарная катодноанодная кривая коррозии магния; 7 — парциальная кривая ионизации магния

Растворение металла протекает, как правило, по механизму замедленной ионизации (кривые 1 и 7 на рис. 8.2), образование водорода в любой среде контролируется замедленным разрядом (кривые 5 и 5’ на рис. 8.2), а скорость восстановления растворенного в коррозионной среде кислорода определяется транспортными ограничениями, т. е. диффузионной доставкой растворенного молекулярного кислорода к поверхности металла (кривая 3 на рис. 8.2). В средах, близких к нейтральным, процесс коррозии стали обычно протекает с кислородной деполяризацией при установлении стационарного потенциала Ест Рс со скоростью /кор Рс, равной предельному диффузионному току восстановления кислорода, а магния — с водородной деполяризацией при потенциале Е у Mg. При замыкании контакта между магнием и сталью образуется короткозамкнутый гальванический элемент, в котором в качестве положительного электрода выступает сталь, а отрицательным является магний. При этом потенциал стали смещается от величины стационарного потенциала железа Ecr Fc в сторону более отрицательных значений вплоть до Е . При таком потенциале, согласно анодной поляризационной кривой железа, скорость его растворения (/””р fT ) практически равна нулю. На этом и основан принцип протекторной защиты.

Читайте также:  Динитрол — защита ВСЕГО автомобиля от коррозии

Для того чтобы в контактной паре возникал ток, катодно поляризующий защищаемый металл, применяемые для изготовления протекторов металлы должны иметь отрицательный стационарный потенциал по отношению к потенциалу защищаемого металла, низкую пассивируемость в рабочей среде и низкую поляризуемость.

Для защиты стальных конструкций в качестве протекторов применяют сплавы на основе металлов: Al, Mg, Zn. Магниевые сплавы благодаря своему высокому отрицательному потенциалу и невысокой поляризуемости находят применение в средах с низкой электропроводностью. Протекторы на основе алюминиевых сплавов применяют для защиты сооружений, эксплуатирующихся в проточной морской воде, а также для защиты портовых сооружений и конструкций, располагающихся в прибрежном шельфе. Цинковые протекторы, имеющие потенциал, близкий к потенциалу алюминиевых сплавов, но меньшую токоотдачу, чем магниевые и алюминиевые, рекомендуются в случаях, когда необходимо обеспечить взрывопожаробезопасность, исключить выделение и накопление водорода.

Протектор работает эффективно, если переходное сопротивление между ним и окружающей средой невелико. Поэтому катодная защита с помощью протекторов рекомендуется для предотвращения коррозии в средах с электропроводностью более 2 См/м (металлоконструкции судов малого и среднего тоннажа, различные конструкции портовых сооружений, внутренние поверхности танков, резервуаров с электропроводными средами).

Протекторную защиту применяют также в тех случаях, когда получение электрической энергии извне для организации катодной защиты связано с трудностями, а сооружение специальных электролиний экономически невыгодно, например труднодоступные участки подземных трубопроводов. В этом случае для исключения колебаний электросопротивления грунта под влиянием сезонных изменений погоды и для уменьшения сопротивления растеканию тока протекторы помещают в специальную засыпку (активаторы).

Практическая часть

Цель работы — оценить эффективность протекторной защиты стали магнием в 3 % растворе NaCI и определить степень контроля катодного, анодного процессов и омической составляющей.

Методика эксперимента

1. Для проверки эффективности протекторной защиты провести коррозионные испытания стального образца с протекторной защитой и без нее. Для проведения коррозионных испытаний подготовить два стальных образца: измерить их геометрические размеры, зачистить и обезжирить поверхность, промыть проточной водопроводной водой, тщательно просушить и взвесить с точностью до ±0,0002 г.

Один из образцов (образец 1) поместить в стакан с 3 % (масс) раствором хлорида натрия, второй (образец 2) — в ячейку, показанную на рис. 8.3.

Перед тем как замкнуть контакт между рабочим электродом и протектором, измерить потенциалы стального образца t ) и магниевого протектора сг ). Далее замкнуть контакт и снова измерить потенциалы защищаемого электрода Fc) и протектора (? ш ). Миллиамперметром зафиксировать ток в цепи (/). Оставить электроды на 2 ч в коррозионной среде. Периодически измерять потенциалы защищаемого электрода и протектора и контактный ток.

По окончании коррозионных испытаний разомкнуть магниевый протектор и стальной образец. Стальные образцы (образцы 1 и 2) вынуть из раствора, промыть их водопроводной водой, просушить фильтровальной бумагой, удалить продукты коррозии с помощью школьной резинки и взвесить.

По убыли массы рассчитать скорость коррозии (г/(м 2 -ч)) образцов:

где т] и т2 — масса стального образца исходная и после выдержки в соляном растворе; S — площадь образца; t — время выдержки в растворе.

Сравнить полученные результаты расчета, отметить различие, рассчитать эффективность протекторной защиты:

Рис. 8.3. Схема лабораторной установки протекторной защиты:

ЦВ1 и ЦВ2 — цифровые вольтметры; К, и К, — разъемные контакты (зажимы «крокодил»); тА — миллиамперметр; СР и ЭК — хлорсеребряный электрод сравнения и электролитический ключ; Я — электролитическая ячейка; П — протектор (магниевый стержень); Р — рабочий электрод (стальной образец);

Э — 3 % (масс) раствор NaCl

где Кт[ и Кт2 — отрицательные показатели изменения массы испытуемых образцов 1 и 2 в отсутствие защиты и при протекторной защите соответственно.

2. Для определения контролирующей стадии при протекторной защите стали магнием построить поляризационную диаграмму контактной пары (как на рис. 8.1) по данным измерения потенциалов и контактного тока в ходе коррозионных испытаний.

Вычисление степени контроля (СК) разных стадий (катодная, анодная, омическая) позволяет оценить эффективность протекторной защиты с точки зрения определения доли созданной ЭДС между сталью и магниевым протектором, которая используется для сдвига потенциала защищаемого металла в отрицательную область, т. е. для замедления коррозии. Расчет степени контроля в процентах осуществляют следующим образом:

Оформление отчета

Описать суть протекторной защиты металлических конструкций и требования к материалу-протектору.

Сформулировать цель исследования.

Привести схему экспериментальной установки протекторной защиты.

Основные результаты экспериментов привести в виде графика зависимости Е—/(рис. 8.1) и таблиц (табл. 8.1 и 8.2) с пояснением расчетов.

Результаты оценки эффективности протекторной защиты

Площадь образца (5), см 2

Масса образца, г

Скорость коррозии (KJ, г/(м 2 • ч)

Степень защиты (Z), %

Образец 1 (без протекторной защиты) Образец 2 (с протекторной защитой)

Параметры протекторной защиты

Без протекторной защиты

Стационарный потенциал стального образца (?.iFc), В

Стационарный потенциал магниевого протектора (?.t Mg), В

С протекторной защитой

Потенциал Fe под защитой „В

Потенциал Mg при защите

Контактный ток в парс Fe’Mg мА

Степень контроля (СК), %

Сделать вывод об эффективности протекторной защиты с точки зрения снижения коррозионных потерь и расхода на защиту создаваемой ЭДС в контактной паре, о стабильности работы протектора.

Вопросы к коллоквиуму

  • 1. Сущность катодной защиты, способы реализации катодной защиты.
  • 2. Принцип протекторной защиты (пояснить с помощью коррозионной диаграммы).
  • 3. Достоинства и недостатки, области применения протекторной защиты.
  • 4. Требования к материалам, применяемым в качестве протекторов.
  • 5. Порядок выполнения работы и обработка результатов.

Один из образцов (образец 1) поместить в стакан с 3 % (масс) раствором хлорида натрия, второй (образец 2) — в ячейку, показанную на рис. 8.3.

Виды коррозии

Коррозия имеет широкое распространение и разнообразие тех условий и сред, в которых она может начаться. Поэтому конкретной классификации различных случаев коррозии пока нет.

В таблице представлена обширная типизация коррозии, существующая на сегодняшний день.

Условие/среда, способствующая протеканию процесса коррозииВиды коррозии
По типу агрессивных средгазовая коррозия
коррозия в неэлектролитах
коррозия в электролитах
атмосферная коррозия
подземная коррозия
коррозия по причине воздействия блуждающих токов
биокоррозия
По условиям протекания процесса коррозииконтактная коррозия
щелевая коррозия
коррозия при полном погружении
коррозия при частичном погружении
коррозия при попеременном погружении
межкристаллическая коррозия
коррозия при трении
коррозия под напряжением
По характеру разрушениясплошная коррозияравномернаякоррозия
неравномернаякоррозия
избирательнаякоррозия
местная коррозияязвеннаякоррозия
точечнаякоррозия
коррозия пятнами
сквозная коррозия
межкристаллитнаякоррозия
По механизму протекания процесса коррозиихимическая
электрохимическая

Огромное количество видов коррозии повлекло за собой появление столь же большого количества методов и приемов борьбы с каждым из них. Но вопрос этот не закрыт и продолжаются работы по созданию новых методов, которые будут более действенными.

Пассивный метод защиты металлов от коррозии предусматривает нанесение определенного покрытия (эмаль, краска, лак и другое) в целях препятствования началу коррозийного процесса. Данный метод является достаточно доступным для широкого круга людей.

Способы защиты металлов от коррозии, виды коррозии металла

Коррозия металла представляет собой его разрушение, как результат окисления под действием химических или электрохимических процессов. Яркими примером такой коррозии является ржавление. Однако разновидностей коррозии металлов немало.

Виды коррозии металла

Существует несколько классификаций коррозии металлов. Так, по виду разрушений выделяют сплошную, местную и точечную коррозии. Первая поражает всю поверхность металла равномерно. При местной коррозии выделяются отдельные коррозионные пятна. А точечная коррозия указывает на начальную стадию поражения и проявляется в отдельных точках разрушений.

По характеру проникновения внутрь металла можно выделить межкристаллитную (интеркристаллитную) и транскристаллитную коррозии. Первая проникает между зернами металла, выбирая наиболее слабые места их соединений. Вторая проходит прямо через зерна металла. Обе опасны тем, что быстро приводят к растрескиванию металла и потере им прочности. При этом поверхность изделия может оставаться нетронутой.

Отдельно в данной классификации можно выделить ножевую коррозию, которая обычно приводит к ровной трещине, располагающейся параллельно сварочному шву. Как правило, она возникает при использовании металлических изделий в агрессивных средах.

По способу взаимодействия металла со средой принято выделять химическую и электрохимическую коррозию. металла. При химической атомы металла связываются с атомами действующих на него окислителей, входящих в состав среды. Как правило, это происходит при взаимодействии со средой, не являющейся проводником электричества. При электрохимической коррозии катионы кристаллической решетки металла связываются с другими составляющими коррозионной среды. При этом сам окислитель заполучает высвободившиеся электроны. Подобный тип коррозии характерен для взаимодействия металлов с растворами или расплавами электролитов.

Можно выделить виды коррозии металла по типу среды, воздействующей на него. Так, выделяют газовую, атмосферную, жидкостную и подземную коррозии. Однако чаще всего речь идет о смешанных типах коррозии, когда на металл воздействует сразу несколько сред.

Методы защиты металлов от коррозии

Существует несколько основных методов защиты металла от коррозии:
– увеличение химического состава металла с целью повышения его антикоррозийных характеристик;
– изоляция поверхности металла антикоррозийными материалами;
– снижение агрессивности среды, в которой производятся и эксплуатируются металлические изделия;
– наложение внешнего тока, обеспечивающего электрохимическую защиту от коррозии.
Таким образом, можно защитить металлические изделия от коррозии до начала их эксплуатации или во время нее.

Мы давно занимаемся проблемой защиты металла от коррозии и можем предложить наилучшие варианты. Самый простой из них и широко применяемый нами – это использование специальных металлических защитных покрытий. Так, применение анодных покрытий увеличивает до максимума отрицательных электрохимический потенциал металла, исключая возможность его коррозии. Катодное покрытие имеет менее выраженное действие и требует нанесения более толстого слоя, но при этом оно значительно увеличивает твердость и износостойкость изделия.

Если рассматривать виды покрытия с точки зрения их получения, то можно выделить химическое и электролитическое осаждения, горячее и холодное нанесения, металлическое напыление, плакирование и термодиффузионную обработку.

Одним из самых популярных способов защиты металла от коррозии является нанесение неметаллических составов. Это может быть пластик, керамика, каучук, битум, полиуретан, лакокрасочные составы и многое другое. Причем последние представляют собой наиболее широкий ассортимент и могут применяться в зависимости от условий среды, в которых будет использоваться изделие. Так выделяют лакокрасочные покрытия, устойчивые к действиям воды, атмосферы, химическим растворам и т. д.

Читайте также:  Что такое морилка, для чего она нужна и как ею пользоваться

Для смягчения действия коррозионной среды можно ввести в нее небольшое количество ингибиторов, которые приводят к нейтрализации или обескислороживанию среды и образуют адсорбционную пленку, защищающую поверхность металла. При этом пленка может в некоторой степени изменить электрохимические показатели металлов.

Электрохимическая коррозионная защита металлов заключается в катодной или анодной поляризации (внешнем воздействии тока). Это также возможно осуществить путем присоединения к металлическому изделию протекторов, замедляющих коррозию.

В современном производстве большое значение уделяется разработке устойчивых к коррозии металлических сплавов. Например, коррозионная устойчивость значительно повышается при добавлении в железный сплав хрома и никеля. Магниевые сплавы с этой же целью легируются марганцем, а никелевые – медью.

Проблеме защиты металлической продукции от коррозии наша компания «Черметком» уделяет большое внимание, нанося специальные покрытия, производя обработку изделий из металла электрическим током или выполняя протекторную защиту. У нас вы также можете приобрести изделия, созданные из устойчивых к коррозии сплавов. Причем металл и продукцию из него можно купить на наших складах в Москве или заказать их изготовление по индивидуальному проекту.

Дополнительная вкладка, для размещения информации о магазине, доставке или любого другого важного контента. Поможет вам ответить на интересующие покупателя вопросы и развеять его сомнения в покупке. Используйте её по своему усмотрению.

Вы можете убрать её или вернуть обратно, изменив одну галочку в настройках компонента. Очень удобно.

Для смягчения действия коррозионной среды можно ввести в нее небольшое количество ингибиторов, которые приводят к нейтрализации или обескислороживанию среды и образуют адсорбционную пленку, защищающую поверхность металла. При этом пленка может в некоторой степени изменить электрохимические показатели металлов.

Протекторная защита (применение протектора)

Разновидностью катодной защиты является протекторная. При использовании протекторной защиты к защищаемому объекту подсоединяется металл с более электроотрицательным потенциалом. При этом идет разрушение не конструкции, а протектора. Со временем протектор коррозирует и его необходимо заменять на новый.

Протекторная защита эффективна в случаях, когда между протектором и окружающей средой небольшое переходное сопротивление.

Каждый протектор имеет свой радиус защитного действия, который определяется максимально возможным расстоянием, на которое можно удалить протектор без потери защитного эффекта. Применяется протекторная защита чаще всего тогда, когда невозможно или трудно и дорого подвести к конструкции ток.

Протекторы используются для защиты сооружений в нейтральных средах (морская или речная вода, воздух, почва и др.).

Для изготовления протекторов используют такие металлы: магний, цинк, железо, алюминий. Чистые металлы не выполняют в полной мере своих защитных функций, поэтому при изготовлении протекторов их дополнительно легируют.

Железные протекторы изготавливаются из углеродистых сталей либо чистого железа.

Цинковые протекторы

Цинковые протекторы содержат около 0,001 – 0,005 % свинца, меди и железа, 0,1 – 0,5 % алюминия и 0,025 – 0,15 % кадмия. Цинковые проекторы применяют для защиты изделий от морской коррозии (в соленой воде). Если цинковый протектор эксплуатировать в слабосоленой, пресной воде либо почвах – он достаточно быстро покрывается толстым слоем оксидов и гидроксидов.

Протектор магниевый

Сплавы для изготовления магниевых протекторов легируют 2 – 5 % цинка и 5 – 7 % алюминия. Количество в сплаве меди, свинца, железа, кремния, никеля не должно превышать десятых и сотых долей процента.

Протектор магниевый используют в слабосоленых, пресных водах, почвах. Протектор применяется с средах, где цинковые и алюминиевые протекторы малоэффективны. Важным аспектом является то, что протекторы из магния должны эксплуатироваться в среде с рН 9,5 – 10,5. Это объясняется высокой скоростью растворения магния и образованием на его поверхности труднорастворимых соединений.

Магниевый протектор опасен, т.к. является причиной водородного охрупчивания и коррозионного растрескивания конструкций.

Алюминиевые протекторы

Алюминиевые протекторы содержат добавки, которые предотвращают образование окислов алюминия. В такие протекторы вводят до 8 % цинка, до 5 % магния и десятые-сотые доли кремния, кадмия, индия, таллия. Алюминиевые протекторы эксплуатируются в прибрежном шельфе и проточной морской воде.

Анодная защита от коррозии

Анодную электрохимическую защиту применяют для конструкций, изготовленных из титана, низколегированных нержавеющих, углеродистых сталей, железистых высоколегированных сплавов, разнородных пассивирующихся металлов. Анодная защита применяется в хорошо электропроводных коррозионных средах.

При анодной защите потенциал защищаемого металла смещается в более положительную сторону до достижения пассивного устойчивого состояния системы. Достоинствами анодной электрохимической защиты является не только очень значительное замедление скорости коррозии, но и тот факт, что в производимый продукт и среду не попадают продукты коррозии.

Анодную защиту можно реализовать несколькими способами: сместив потенциал в положительную сторону при помощи источника внешнего электрического тока или введением в коррозионную среду окислителей (или элементов в сплав), которые повышают эффективность катодного процесса на поверхности металла.

Анодная защита с применением окислителей по защитному механизму схожа с анодной поляризацией.

Если использовать пассивирующие ингибиторы с окисляющими свойствами, то защищаемая поверхность переходит в пассивное состояние под действием возникшего тока. К ним относятся бихроматы, нитраты и др. Но они достаточно сильно загрязняют окружающую технологическую среду.

При введении в сплав добавок (в основном легирование благородным металлом) реакция восстановления деполяризаторов, протекающая на катоде, проходит с меньшим перенапряжением, чем на защищаемом металле.

Если через защищаемую конструкцию пропустить электрический ток, происходит смещение потенциала в положительную сторону.

Установка для анодной электрохимической защиты от коррозии состоит из источника внешнего тока, электрода сравнения, катода и самого защищаемого объекта.

Для того, чтоб узнать, возможно ли для определенного объекта применить анодную электрохимическую защиту, снимают анодные поляризационные кривые, при помощи которых можно определить потенциал коррозии исследуемой конструкции в определенной коррозионной среде, область устойчивой пассивности и плотность тока в этой области.

Для изготовления катодов используются металлы малорастворимые, такие, как высоколегированные нержавеющие стали, тантал, никель, свинец, платина.

Чтобы анодная электрохимическая защита в определенной среде была эффективна, необходимо использовать легкопассивируемые металлы и сплавы, электрод сравнения и катод должны все время находится в растворе, качественно выполнены соединительные элементы.

Для каждого случая анодной защиты схема расположения катодов проектируется индивидуально.

Для того, чтоб анодная защита была эффективной для определенного объекта, необходимо, чтоб он отвечал некоторым требованием:

  • – все сварные швы должны быть выполнены качественно;
  • – в технологической среде материал, из которого изготовлен защищаемый объект, должен переходить в пассивное состояние;
  • – количество воздушных карманов и щелей должно быть минимальным;
  • – на конструкции не должно присутствовать заклепочных соединений;
  • – в защищаемом устройстве электрод сравнения и катод должны всегда находиться в растворе.

Для реализации анодной защиты в химической промышленности часто используют теплообменники и установки, имеющие цилиндрическую форму.

Электрохимическая анодная защита нержавеющих сталей применима для производственных хранилищ серной кислоты, растворов на основе аммиака, минеральных удобрений, а также всевозможных сборников, цистерн, мерников.

Анодная защита может также применяться для предотвращения коррозионного разрушения ванн химического никелирования, теплообменных установок в производстве искусственного волокна и серной кислоты.

Установка для анодной электрохимической защиты от коррозии состоит из источника внешнего тока, электрода сравнения, катода и самого защищаемого объекта.

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H2 + Fe 2+

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системы протекторной защиты от коррозии

Коррозия корпусов танкеров (прежде всего старой постройки, не имеющих двойного дна) приводит к утечке нефтепродуктов и балластной воды с остатками перевозимых грузов и продуктами коррозии железа, что так же представляет серьёзную экологическую проблему.

К таким системам противокоррозионной защиты, как известно, относятся специальная окраска танков и установка электрохимической протекторной защиты.

Вместе с тем окраска корпуса судна не даёт 100% гарантии защиты от коррозии в морской воде, тем более что для судов, длительное время находящихся в эксплуатации, окраска внутренней поверхности танков представляет значительные трудности и требует больших финансовых затрат.

Это связано не только со стоимостью, но и с необходимостью тщательной подготовки поверхности. Поэтому для них наиболее эффективным и экономически выгодным является электрохимическая защита, установка которой не требует практически никакой подготовки поверхности и крайне проста в исполнении.

Электрохимическая протекторная защита металлов от коррозии, как известно, основана на использовании замечательного явления – прекращения коррозии металлов под действием постоянного электрического тока.

Поверхность любого металла, как известно, гальванически неоднородна, что и является основной причиной его коррозии в растворах электролитов, к которым относятся морская вода, все пластовые и все подтоварные воды.

При этом разрушаются только участки поверхности металла с наиболее отрицательным потенциалом (аноды), с которых ток стекает во внешнюю среду, а участки металлов с более положительным потенциалом (катоды), в которые ток втекает из внешней среды, не разрушаются.

Механизм действия электрохимической защиты заключается в превращении всей поверхности защищаемой металлической конструкции, в один общий неразрушающий катод. Анодами при этом будут являться подключенные к защищаемой конструкции электроды из более электроотрицательного металла – протекторы.

Поэтому такая электрохимическая защита называется протекторной. Электрический защитный ток при протекторной защите получается вследствие работы гальванической пары протектор – защищаемая конструкция.

При своей работе протекторы постепенно изнашиваются (анодно растворяются), защищая при этом основной металл, поэтому за рубежом протекторы называют «жертвенными анодами».

Электрохимическая защита является единственно эффективным средством против наиболее локальных видов коррозии металлов (питтинговой, язвенной, щелевой, контактной, межкристаллитной, коррозионного растрескивания) и при этом предотвращает дальнейшее развитие уже имеющихся коррозионных разрушений, т.е. она одинаково эффективна как для строящихся, так и для находящихся в эксплуатации судов, резервуаров и другого оборудования.

Протекторная защита обычно применяется совместно с лакокрасочными покрытиями. Такое сочетание пассивной защиты, какой является окраска и активной защиты, к которой относится протекторная защита, позволяет уменьшить расход протекторов и тем самым увеличить срок их службы, обеспечить более равномерное распределение защитного тока по поверхности защищаемых конструкций и, наконец, компенсировать все дефекты покрытия связанные с неизбежным его разрушением при монтаже, транспортировке и в процессе его эксплуатации, в том числе в вследствие естественного старения (набухания, вспучивания, растрескивания, отслаивания).

Защитный ток идет именно на те участки поверхности металла, где нарушена плотность покрытия, достигая всех затенённых участков, щелей зазоров и предотвращая коррозию оголившегося металла.

При этом следует отметить, что оголенной поверхности металла при его катодной поляризации в морской, пластовой и подтоварной водах выпадает катодный солевой осадок, состоящий из нерастворимых солей кальция и магния и играющий роль дополнительного покрытия.

Вместе с тем, протекторная защита в состоянии обеспечить полную защиту от коррозии стальных сварных сооружений и без их окраски. В этом случае должна быть обеспечена более высокая плотность защитного тока на неокрашенной стальной поверхности, что потребует увеличения количества протекторов и усилит их расход. Однако, принимая во внимание высокую трудоемкость нанесения лакокрасочных покрытий, особенно на судах и резервуарах, уже находящихся в эксплуатации, такой способ противокоррозионной защиты с помощью установки только одних протекторов представляется для них весьма перспективным.

Читайте также:  Обзор пропиток для деревянной мебели

Поскольку основная масса металлических конструкций делается, как правило, из стали, в качестве протектора могут использоваться металлы с более отрицательным, чем у стали электродным потенциалом. Из основных, их три – цинк, алюминий и магний

Одним из наиболее эффективных и экономически выгодных вариантов решений данной проблемы во многих случаях является применение систем протекторной защиты от коррозии в морской, пластовых, дренажных и подтоварных водах с использованием протекторов из цинкового сплава марки ЦП1, разработанных ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей», являющимся головной организацией России по защите от коррозии в судостроении и на флоте.

В отличие от широко применяемых протекторов из алюминиевых и магниевых сплавов, цинковые – полностью взрывопожаробезопасны, что позволяет их применять на объектах, к которым предъявляются жесткие требования по взрывопожаробезопасности.

Кроме того, при их анодном растворении не образуются продукты, загрязняющие рабочую среду и влияющие на кондиционную сохранность нефтепродуктов.

Поэтому по действующим стандартам, для протекторной защиты грузовых, грузобалластных и топливных танков нефтеналивных судов применяются только протекторы из цинкового сплава.

Установлено и закреплено в действующей нормативно-технической документации (ОСТ 5.9764-79), что только цинковые протекторы полностью подходят для защиты внутренней поверхности резервуаров, как полностью удовлетворяющих требованиям взрывопожаробезопасности и другим требованиям.

Учитывая, что протекторы из цинкового сплава марки ЦП 1 имеют более высокий рабочий потенциал, чем протекторы из алюминиевого сплава марки АП 3, а также принимая во внимание требования взрывопожаробезопасности для защиты от коррозии внутренней поверхности нефтяных резервуаров, в первую очередь, днищ и нижних поясов, наиболее рационально применять протекторы из цинкового сплава марки ЦП 1.

Что касается протекторов из магниевого сплава, то для защиты внутренней поверхности танков, резервуаров других емкостей для хранения, отстоя или перевозки нефти и нефтепереработки их применение совсем недопустимо.

Это связано с тем, что магниевые протекторы являются крайне взрывопожароопасными (при соударении магния со сталью образуются искры), а при работе магниевых протекторов выделяется газообразный водород, который сам способен создавать.

Протекторная защита из сплава ЦП 1 может применяться как на новых, так и находящихся в эксплуатации резервуарах, а также на других объектах, которые в процессе эксплуатации контактируют с пластовыми, дренажными или подтоварными водами (трубопроводах, сепараторах, емкостях для хранения нефтепродуктов, задвижках, стыках трубопроводов и др.).Протекторная защита здесь также может применяться как при окрашенной, так и при неокрашенной поверхности защищаемого металла. Во втором случае достигается максимальный экономический эффект, так как стоимость и трудоемкость работ по окраске внутренних поверхностей резервуаров весьма велики и не идут ни в какое сравнение со стоимостью протекторной защиты.

защита коррозия корпус танкер

Размещено на Allbest.ru

Классификация, особенности и механизм возникновения влажной атмосферной коррозии. Конденсация влаги на поверхности корродирующего металла. Влажность воздуха как один из главных факторов образования коррозии. Методы защиты от влажной атмосферной коррозии.

Системы протекторной защиты от коррозии

Как бороться с коррозией металла? С этой проблемой постоянно приходится сталкиваться и на производстве, и в быту.

Особенно важна эта проблема в тех областях производственной деятельности, где высока вероятность различных техногенных катастроф, а так же в нефтегазодобывающей промышленности, в судостроении, на морском флоте и др. Так, например, из-за сквозных коррозионных разрушений днищ резервуаров типа РВС (для отстоя нефти) и промысловых трубопроводов происходят многочисленные разливы нефти, загрязняющие окружающую среду, а также возникает преждевременная необходимость в замене днищ резервуаров, и это при диаметре днища, составляющего, например, для РВС-20 000 почти 50 м.

Коррозия корпусов танкеров (прежде всего старой постройки, не имеющих двойного дна) приводит к утечке нефтепродуктов и балластной воды с остатками перевозимых грузов и продуктами коррозии железа, что так же представляет серьёзную экологическую проблему. На сегодняшний день существует две основные системы противокоррозионной защиты: специальная окраска танков и установка электрохимической протекторной защиты. Как известно, окраска корпуса судна, требующая значительных финансовых затрат, не даёт 100% гарантии защиты от коррозии в морской воде, тем более для судов, длительное время находящихся в эксплуатации. Поэтому наиболее эффективным и экономически выгодным методом является протекторная защита, установка которой не требует специальной подготовки поверхности и крайне проста в исполнении.

Электрохимическая защита металлов от коррозии основана на том, что коррозия металлов прекращается под действием постоянного электрического тока. Поверхность любого металла, гальванически неоднородна, что и является основной причиной его коррозии в растворах электролитов, к которым относятся морская вода, все пластовые и все подтоварные воды. При этом разрушаются только участки поверхности металла с наиболее отрицательным потенциалом (аноды), с которых ток стекает во внешнюю среду, а участки металлов с более положительным потенциалом (катоды), в которые ток втекает из внешней среды, не разрушаются. Механизм действия электрохимической защиты заключается в превращении всей поверхности защищаемой металлической конструкции в один общий неразрушающий катод. Анодами при этом будут являться подключенные к защищаемой конструкции протекторы из более электроотрицательного металла. Электрический защитный ток при протекторной защите получается вследствие работы гальванической пары протектор – защищаемая конструкция. При своей работе протекторы постепенно изнашиваются (анодно растворяются), защищая при этом основной металл, поэтому за рубежом протекторы называют «жертвенными анодами». Электрохимическая защита является единственно эффективным средством против наиболее локальных видов коррозии металлов (питтинговой, язвенной, щелевой, контактной, межкристаллитной, коррозионного растрескивания) и при этом предотвращает дальнейшее развитие уже имеющихся коррозионных разрушений, т. е она одинаково эффективна как для строящихся, так и для находящихся в эксплуатации судов, резервуаров и другого оборудования.

Протекторная защита обычно применяется совместно с лакокрасочными покрытиями. Такое сочетание позволяет уменьшить расход протекторов и тем самым увеличить срок их службы, обеспечить более равномерное распределение защитного тока по поверхности защищаемых конструкций и, компенсировать дефекты покрытия, возникающие в процессе его эксплуатации. Защитный ток идет именно на те участки поверхности металла, где нарушена плотность покрытия, предотвращая коррозию оголившегося металла. При этом на оголенной поверхности металла при его катодной поляризации в воде выпадает катодный солевой осадок, состоящий из нерастворимых солей кальция и магния.

Протекторная защита в состоянии обеспечить полную защиту от коррозии стальныхсооружений и без их окраски. В этом случае должна быть обеспечена более высокая плотность защитного тока на неокрашенной стальной поверхности, что потребует увеличения количества протекторов и усилит их расход. Однако, учитывая трудность нанесения лакокрасочных покрытий, особенно на судах и резервуарах, уже находящихся в эксплуатации, такой способ противокоррозионной защиты с помощью только одних протекторов станет успешным решением.

Поскольку основная масса металлических конструкций делается, как правило, из стали, в качестве протектора могут использоваться металлы с более отрицательным, чем у стали электродным потенциалом. Из основных, их три – цинк, алюминий и магний.

Основное отличие магниевых протекторов – наибольшая разность потенциалов магния и стали, увеличивающая радиус защитного действия, что позволяет использовать меньшее количество магниевых протекторов, чем цинковых и алюминиевых. Кроме того, у магния и магниевых сплавов, в отличие от цинка и алюминия, отсутствует поляризация, сопровождаемая уменьшением токооотдачи. Это определяет основное применение магниевых протекторов для защиты подземных трубопроводов в грунтах с высоким удльным сопротивлением.

Для получения более подробной информации свяжитесь с нами по телефону +7 (342 53) 9-89-98. Наши специалисты будут рады вас проконсультировать.

Коррозия корпусов танкеров (прежде всего старой постройки, не имеющих двойного дна) приводит к утечке нефтепродуктов и балластной воды с остатками перевозимых грузов и продуктами коррозии железа, что так же представляет серьёзную экологическую проблему. На сегодняшний день существует две основные системы противокоррозионной защиты: специальная окраска танков и установка электрохимической протекторной защиты. Как известно, окраска корпуса судна, требующая значительных финансовых затрат, не даёт 100% гарантии защиты от коррозии в морской воде, тем более для судов, длительное время находящихся в эксплуатации. Поэтому наиболее эффективным и экономически выгодным методом является протекторная защита, установка которой не требует специальной подготовки поверхности и крайне проста в исполнении.

Коррозия металла и способы защиты от нее

Ученые и инженеры разработали множество способов защиты металлических конструкций от коррозии.

Защита от коррозии индустриальных и строительных конструкций, различных видов транспорта осуществляется промышленными способами.

Зачастую они достаточно сложные и дорогостоящие. Для защиты металлических изделий в условиях домовладений применяют бытовые методы, более доступные по цене и не связанные со сложными технологиями.

  • Пассивация. При выплавке стали в ее состав добавляют легирующие присадки, такие, как Cr, Mo, Nb, Ni. Они способствуют образованию на поверхности детали прочной и химически стойкой пленки окислов, препятствующей доступу агрессивных газов и жидкостей к железу.
  • Защитное металлическое покрытие. На поверхность изделия наносят тонкий слой другого металлического элемента — Zn , Al, Co и др. Этот слой защищает железо о т ржавления.
  • Электрозащита. Рядом с защищаемой деталью размещают пластины из другого металлического элемента или сплава, так называемые аноды. Токи в электролите текут через эти пластины, а не через деталь. Так защищают подводные детали морского транспорта и буровых платформ.
  • Ингибиторы. Специальные вещества, замедляющие или вовсе останавливающие химические реакции.
  • Защитное лакокрасочное покрытие.
  • Термообработка.

ТОП-8 средств защиты металла от коррозии: какой лучше выбрать и рейтинг лучших

Что такое коррозия металла, и во что она может в короткие сроки превратить металлические изделия или детали — знают, наверное, все. Особенно красноречиво, по всей видимости, не выбирая выражений, многое могут рассказать о ней автолюбители. Ведь без должного ухода, без специальной обработки, особенно в условиях массированного применения противогололедных химических смесей на наших дорогах, стальные корпуса автомобилей буквально за пару лет способны превратиться в ржавое решето. Только средства защиты металлов от коррозии способны «переломить ситуацию».

Немало проблем доставляется коррозия и в строительстве. Страдают металлические постройки гаражи, ангары и т.п., заборы, несущие детали каркасных конструкций, кровля. Не щадит этот «безжалостный противник» сантехнику и приборы бытового предназначения, особенно контактирующие с водой.

С коррозионными процессами непросто, но все же можно и обязательно нужно бороться. И очень хорошо, что человек создал для этих целей специальное «вооружение» — имеется в виду довольно широкий ассортимент разнообразных средств. Вот о них и пойдет речь: средства защиты металлов от коррозии — разновидности, способы применения, рейтинг наиболее эффективных составов.


Чаще всего приходится сталкиваться с коррозией черных металлов, то есть – различных сортов стали и чугуна, применяемых буквально повсеместно, во всех сферах деятельности человека. Процесс начинает выдавать себя появлением на металлической поверхности пятен или разводов рыжего цвета.

Ссылка на основную публикацию