Кто знает, что в переводе с латинского означает коррозия? Это слово переводится как «грызть». Данный процесс протекает от взаимодействия металлов с окружающей средой и относится к категории химического взаимодействия.
Поэтом борьба с коррозией так актуальна в настоящее время.
Разрушение металлов или коррозия металлов начинается только на поверхности и является процессом самопроизвольным.
Его нельзя ни в коем случае путать с процессом эрозия металлов, где разрушение происходит под механическим воздействием окружающей среды.
С использованием металлов в строительстве постоянно ведется борьба с коррозией металла, человечество год от года изобретает новые методы, которые помогают увеличить срок эксплуатации металлических изделий и конструкций.
Поэтому защита металлов – это основная проблема, которая до сих пор считается одной из важных составляющих в сфере строительства.
Результатом коррозии металла обычно являются продукты, связанные с окислением самого металла. А это:
- Оксиды;
- Гидроксиды;
- И так далее.
А это в свою очередь ведет к изменениям свойств, и к тому же не в лучшую сторону.
Виды процесса разрушения металлов
Коррозию металлов ученые разделили на два вида:
- Химическая коррозия металлов;
- Электрохимическая коррозия.
Первый вид коррозии еще называют газовым, это связано с тем, что часто данный процесс происходит под воздействием газовых составляющих, которые находятся в окружающей среде, но при этом высокая температура обязательный фактор.
Агрессивные среды также могут вызвать химическую коррозию металла. И все же главная отличительная черта химической коррозии – это отсутствие электрического тока в системе, где она образуется.
Ко второму виду коррозии металлов относится коррозия, где процесс разрушения происходит под воздействием электрического тока.
Здесь необходимо дать пояснения и привести примеры, которые точно раскроют процесс электрохимической коррозии металлов.
Начнем с примеров. Любые виды металлических конструкций, расположенных
- В грунтах;
- Воде морской или пресной;
- В атмосфере;
- Закрытые пленкой, где образуется влага.
Узлы и детали машин и механизмов, работающих в охлаждающих жидкостях, растворах, предназначенных для технических нужд и так далее. Это все подвержено электрохимической коррозии металлов.
Как было сказано выше, данный процесс происходит на поверхности металла. И здесь главную роль играют электроны, которые под воздействием определенных химических реакций переносятся от одной среды в другую.
Точнее сказать, между двумя веществами, одним из которых является металл, а с другой стороны выступают, к примеру, вода или грунт, образуется электрический ток, разделяющий вещества на катоды и аноды. Особенно это сильно заметно, если металл имеет примеси и различные включения, то есть масса металла является неоднородной.
И здесь участки металла, разделенные примесями, создают катодные и анодные зоны, которые в свою очередь и разрушают сам металл.
Из школьного курса химии можно вспомнить один опыт, где простой стальной гвоздь, обмотанный медной проволокой, опускали в раствор поваренной соли. Через пару дней гвоздь начинал сильно ржаветь.
Опыт показывал, как происходит процесс коррозии металлов. В данном случае роль анода выполняет гвоздь, а роль катода – медная проволока.
В процессе химической реакции, а раствор поваренной соли – это прекрасный электролит, происходит передача электронов от гвоздя (железо) к меди.
Электроны в данном случае выступают в роли ионов. Перешедшие в раствор ионы двигаются к медной проволоке, где и разряжаются.
Медь набирает отрицательный потенциал, который со временем выравнивается с гвоздем. И здесь коррозия металла, в данном случае гвоздя, прекращается.
Электрохимическая коррозия металла в основном зависит от присутствия влаги. Но, к примеру, атмосферная коррозия будет также зависеть от качества самого металла.
Трещины, шероховатость поверхности и другие дефекты будут только ускорять процесс коррозии.
А почвенная коррозия металлов сделает любой трубопровод, не защищенный специальной изоляцией, негодным. И для этого понадобится всего несколько месяцев.
Ведь в почве большое количество не только влаги, но и различных химически активных элементов, которые создают повышенную кислотную среду.И сегодня защита трубопроводов – это неотъемлемая часть в строительной области.
Необходимо отметить и блуждающие токи, которые создают все условия для образования коррозии металлов. Здесь необходимо отметить:
- Линии электропередач;
- Электроустановки;
- Железная дорога, которая работает на электрическом токе;
- И так далее.
Защита металлов
Если рассмотреть статистику, то можно отметить, что практически 30% от общей массы эксплуатируемого металла подвергается такому разрушительному процессу, как коррозия металла. И десятая часть уходит в отходы, остальная правда переплавляется.
Чем же отвечает научно-технический прогресс коррозии металлов? Только созданием хороших коррозионно-стойких материалов и технологий, которые могут создать условия, при которых коррозия невозможна.
Защита металла от коррозии включает в себя несколько способов, которые доказали, что с этим процессом можно эффективно бороться.
Многие методы борьбы с коррозией металлов известны давно и прекрасно используются в настоящее время. Первый способ – это изоляция от агрессивной среды.
Здесь необходимо отметить:
- Всевозможные полимерные пленки;
- Лаки;
- Краски;
- Олифы.
Так и металлы, которыми покрывают металл в виде слоя, не разрушающегося под воздействием агрессивных сред.
Покраска металлических поверхностей против их разрушения используется давно и считается первым способом защиты металлов от коррозии.
Проводить данную операцию несложно. Кстати, эта защита металлов считается одной из эффективных. Но здесь необходимо соблюдать некоторые правила.
Первый этап – это очистка металлических поверхностей от загрязнений. Он считается как подготовительным этапом, так и самым главным, потому что нанесение краски на поверхность, которую не очистили, приведет к нулевому результату.
Особое внимание при проведении очистки необходимо уделять удалению грязи, ржавчины и жирных пятен.
Второй этап – грунтовка поверхности. Этот процесс необходим для одной лишь цели – это сцепление краски и поверхности металла. Если данную процедуру не проводить, то краска долго держаться не будет и через непродолжительное время облупится и сойдет с поверхности.
Третий этап – это сам процесс нанесения антикоррозионной краски. В данной ситуации используется несколько способов нанесения краски.
Традиционным является использование молярных инструментов, таких как валик и кисти, этот способ называется ручным. И еще один способ – с помощью краскопульта, который считается более экономичным.
Современный рынок строительных материалов в настоящее время предлагает огромный выбор всевозможной лакокрасочной продукции, которая прекрасно справляется с коррозией.
Сейчас можно также сказать о том, что компании-производители антикоррозионной краски стали выпускать особые краски, которые прекрасно справляются с очень агрессивными средами.Такая защита может противостоять даже морской воде.
А вот использование различных пленок на основе полимеров при защите металлов от коррозии в настоящее время стало принимать массовый характер. И это понятно, ведь данный вид покрытий имеет ряд преимуществ, к которым относятся:
- Высокий уровень водостойкости;
- Высокий показатель противостояния химическому воздействию.
Но необходимо отметить, что данный метод является более дорогим по сравнению с покраской.
Если металлические конструкции или изделия расположены под землей, к примеру, трубопровод, то иногда используют для защиты такие материалы, как битум, асфальт, различные полимерные ленты.
Конечно, сравнивать вышеуказанные способы с покрытием поверхности металлов другими металлами или другими материалами нельзя, потому что последний считается самым эффективным. К примеру, процесс лужения, где на поверхность металла наносится слой олова.
Или процесс гуммирования, где металл обрабатывается каучуком. Правда, данные процессы достаточно дороги, но защита при этом самая эффективная.
Второй способ, где коррозия металлов удерживается под воздействием изменения электрической направленности.
То есть, если металлическая конструкция установлена в грунт, то рядом устанавливают специальный стержень из более активного металла (алюминий, цинк), который подсоединен к источнику электрического тока.
Основная конструкция и стержень также соединены между собой проводником. Полярность конструкции меняется, и она из анода переходит в разряд катода. То есть заряжается отрицательными зарядами.
Стержень берет на себя все положительно заряженные ионы и разрушается, то есть происходит его коррозия.
Третий способ. Коррозия металла, как процесс разрушения, может быть остановлен, а точнее сказать, замедлен путем добавления в агрессивные среды органических или неорганических ингибиторов. Обычно данный способ используется при очистке:
- Паровых котлов;
- Емкостей под соляную кислоту;
- Различных деталей с окалиной.
Использование ингибиторов стало возможным только по одной причине, они при взаимодействии с металлом создают на его поверхности пленку, которая состоит из трудно растворимых соединений.
Тем самым создается покрытие, которое отличается высокой прочностью. Кстати, толщина ингибиторного покрытия намного меньше, чем толщина любого искусственного антикоррозионного покрытия.Такая защита часто используется в котельных, где внутри котлов всегда агрессивная среда.
В настоящее время еще в стадии проектирования строительные компании стараются собрать всю информацию, касающуюся характера агрессивных воздействий и условия эксплуатации металлических конструкций.
От собранной информации будут зависеть проектные решения, то есть сегодня во главу угла ставятся в основном показатели, которые будут влиять на срок эксплуатации здания или сооружения.
Лабораторные исследования и современные разработки сегодня принимаются во внимание в первую очередь при проведении антикоррозионных работ. А использование новейших материалов является залогом успешной защиты металлических конструкций от коррозии.
Особенно большое значение придается натурным обследованиям уже существующих зданий и сооружений.
Именно на их примере можно с большой вероятностью определить качество и долговечность антикоррозийных материалов. Кстати, в этой области накоплен достаточно большой опыт.
Сегодня говорить о том, что коррозия металла как процесс его разрушения практически побежден, преждевременно. И проблем здесь хватает. Но ученые прилагают все усилия, чтобы коррозия металла как можно меньше доставляла неудобств в процессе эксплуатации металлических конструкций.
Все больше появляется методов борьбы с этим процессом, все больше появляется материалов, которые гарантируют эффективную защиту.
На исследования тратятся большие финансовые средства, поэтому коррозия металла должна отступить в будущем, а точнее сказать, сдать свои позиции. Коррозия металлов и меры борьбы с ней – это одна из главных задач, которую ставят перед собой строители, начиная поднимать новый объект.