Elektrokeemiline kaitse. Metalltoodete kaitse korrosiooni eest - tõhusalt ja usaldusväärselt

Metalli korrosioon - metalli iseeneslik hävimine keemilise või füüsikalis-keemilise koostoime tulemusena keskkonnaga.

Tsink ja selle korrosioonivastased omadused

Tsingi omadused, mis määravad selle kasutamise tõhususe terase korrosioonikaitseks. Tsink on hõbevalge, tavatingimustes üsna habras metall tihedusega ~7,1 g/cm3 ja sulamistemperatuuriga umbes 420°C.

Nii nagu raud, kuulub tsink suurenenud termodünaamilise ebastabiilsusega metallide rühma, mille elektroodi potentsiaal on väiksem kui vesinikelektroodi potentsiaal pH = 7 (-0,413 V) juures.

Tsingile vesi aga peaaegu mingit mõju ei avalda. See on tingitud asjaolust, et tsingi kokkupuutel veega tekib selle pinnale hüdroksiid, mis praktiliselt ei lahustu ja takistab reaktsiooni edasist kulgu. Ka nõrgalt happelises keskkonnas pidurdub puhta tsingi korrosioon, mis on seotud tsingil tekkiva vesiniku eraldumise ülepinge üsna suure väärtusega (~1 V).

Õhus tsink oksüdeerub, kaetakse õhukese, kuid vastupidava oksiidi- või aluselise tsinkkarbonaadi kilega. See kile kaitseb seda usaldusväärselt edasise oksüdeerumise eest ja tagab kõrge korrosioonikindluse.

Seevastu näiteks rooste ei moodusta raua pinnale pidevat kilet ja üksikute hüdraatunud raudoksiidi kristallide vahel on suured tühimikud, mille olemasolu seletab raua kalduvust progresseeruvale korrosioonile.

Tsingi kõrged korrosioonivastased omadused rauale (terasele) kandmisel tulenevad ka sellest, et tsingi elektrokeemiline potentsiaal on madalam kui raual (vastavalt -760 ja -440 mV), seega tsingi-rauda elektrokeemilises paaris. mis tekib vee (niiskuse) juuresolekul, toimib tsink anoodina ja lahustub ning metallsubstraat (raud) toimib katoodina:

Zn – 2e ↔ Zn2 + H2O + ½O2 + 2e ↔ 2OH¯

Selle tulemusena toimub terase passiveerimine leelistamise tõttu.

Tsingiioonid reageerivad õhus leiduva süsinikdioksiidiga. Sellega kaasneb tihedate lahustumatute tsinkkarbonaatide kihtide teke, mis pärsivad korrosiooniprotsessi edasist arengut.

Kolm metalli korrosioonivastase kaitse mehhanismi

Barjäär - mitteläbilaskva või väheläbilaskva katte loomine, mis takistab väliskeskkonna tungimist agressiivne keskkond(niiskus, hapnik ja muud oksüdeerijad);
Inhibeeriv - metalli korrosioonikindluse suurendamine ja korrosioonikiiruse aeglustamine keemiliste ja elektrokeemiliste protsesside tõttu katte koostisesse sisestatud spetsiaalsete komponentide (korrosiooniinhibiitorite) osalusel;
Katoodne - metallkonstruktsioonide elektrokeemiline kaitse kaitsvate tsingirikaste praimeritega, mis põhineb terase ja tsingi standardsete elektroodide potentsiaalide erinevusel, mis toimib ohverdava anoodina.

Metallist kaitsmekaitse

Kaitsev kaitse metall - korrosioonivastase kaitse meetod, mille puhul kaitstud pind peab olema kontaktis aktiivsema metalliga. Rauaga võrreldes on aktiivsemad metallid kaadmium, kroom, tsink, magneesium ja teised metallid.

Metalli korrosioonimehhanismist järeldub, et rohkem aktiivne metall hakkab kiirgama elektrone ja kinnituda elektrolüüdilahusest moodustunud hüdroksüülrühma ioonidele ning teine, vähem aktiivne, võtab elektrone vastu, kinnitades need oma ioonidega. Selle tulemusena oksüdeerub aktiivsem metall - anood ja vähem aktiivne metall - katood. Seega kaitseb anood korrosiooni eest

Tulemusena, anood oksüdeerub ja katood taastama

Kaitsmekaitse on leidnud laialdast rakendust selliste objektide kaitsmiseks nagu: maa-alused torujuhtmed, mahutid, mere- ja jõelaevad jne. Kõik need objektid on pidevas kontaktis elektrolüüdiga, olenemata sellest, kas põhjavesi, keemilised lahused, mere- või jõevesi.

Turvisekaitse rakendamiseks on vaja tagada, et kaitse ise puutuks kokku kaitstud metalli puhta pinnaga (vt joonis).

Kui seda konstruktsiooni mõjutab väliskeskkond, lähevad kaitseelektronid kaitstud metalli ja katoodil hakkab eralduma vesinik. Kaitseioonid, kombineerituna hapnikuga (hüdroksüülrühmad OH), põhjustavad oksüdatiivne reaktsioon, mis toob kaasa metalli hüdroksiidi ilmumise, millest kaitse on valmistatud. Seega tagatakse metalli katoodkaitse, kuni kaitse on korrosiooni tõttu täielikult hävinud. Pärast täielikku hävitamist hakkab metall ise korrodeerima.

Külmtsinkimine

Värvide ja lakkide hulgas eristatakse kaitsvate kruntvärvide klassi (tsingiga täidetud või tsinki sisaldavad). Seda tüüpi materjali kasutamist nimetatakse külmtsinkimine.

Mõiste "külmtsinkimine" päritolu

Jekaterinburgi VMP artikkel "Tööstusrajatiste usaldusväärsed Venemaa pinnakatted" (Industrial Painting Magazine nr 05-06) sisaldab järgmist teavet:

„96% (massi järgi) tsinki sisaldava ZINOL-katte mõõdetud potentsiaal on lähedane kuumtsinkimise puhul tüüpilistele väärtustele. See muutub aja jooksul vähe ja aitab kaasa tõhusale katoodkaitsele. Selle fakti esmakordsel kindlakstegemisel nimetati ZINOL-katet analoogselt kuumtsinkimisega (st tsingisulatisse kastmisel saadud kate) "külmaks", see mõiste juurdus turul ja laienes hiljem ka kattekihile. muud tsingirikkad katted, mis kantakse peale värvi- ja lakimeetodil.

Kaitsvate tsingirikaste kruntvärvide kasutamine

On teada, et kuna tsink oksüdeerub, moodustub tihedad tooted mikropooridesse ja katte pinnale. keemiline reaktsioon, turvise kaitse järk-järgult väheneb ja tõkkekaitse suureneb. Kahe kaitsemehhanismi suhe ja nende muutumise iseloom ajas on iga materjali puhul individuaalne. Esialgu sõltuvad katte kaitseomadused tugevalt tsingipulbri sisaldusest, selle suurusest, pakendi iseloomust ja kilet moodustava aine iseloomust. Mida suurem on tsingisisaldus ja mida suurem on katte elektrijuhtivus, seda paremini need väljenduvad. Kuid tsingirikaste katete vähem väljendunud kaitseomadusi saab kompenseerida tugevamate barjäärikaitsemehhanismidega.

Kõigi seas olemasolevad liigid metallide hävitamine, kõige levinum on elektrokeemiline korrosioon, mis tekib selle interaktsiooni tulemusena elektrolüütiliselt juhtiva keskkonnaga. Selle nähtuse peamine põhjus on metallide termodünaamiline ebastabiilsus neid ümbritsevas keskkonnas.

Paljud objektid ja struktuurid on allutatud seda tüüpi korrosioonile:

gaasi- ja veetorustikud;
sõidukite elemendid;
muud metallist konstruktsioonid.

Atmosfääris, maapinnas ja isegi soolases vees võivad tekkida söövitavad protsessid, st rooste. Metallkonstruktsioonide puhastamine elektrokeemilise korrosiooni ilmingutest on keeruline ja pikk protsess, mistõttu on selle tekkimist lihtsam vältida.

Peamised sordid

Elektrolüütide korrosiooni käigus muundatakse keemiline energia elektrienergiaks. Sellega seoses nimetatakse seda elektrokeemiliseks. On tavaks eristada järgmisi elektrokeemilise korrosiooni liike.

Teradevaheline

Teradevaheline korrosioon viitab sellisele ohtlikule nähtusele, kus nikli, alumiiniumi ja teiste metallide terapiirid selektiivselt hävivad. Selle tulemusena kaob materjali tugevus ja plastilised omadused. Seda tüüpi korrosiooni peamine oht on see, et see ei ole alati visuaalselt nähtav.

Pitting

Punktne elektrokeemiline korrosioon on vase ja teiste metallide pinna üksikute piirkondade punktkahjustus. Olenevalt kahjustuse iseloomust on kinniseid, lahtisi ja ka pindmisi süvendeid. Mõjutatud piirkondade suurus võib varieeruda 0,1 mm kuni 1,5 mm.

piludega

Pragude elektrokeemilist korrosiooni nimetatakse tavaliselt metallkonstruktsioonide tõhustatud hävitamise protsessiks pragude, tühimike ja pragude kohtades. Lõhekorrosioon võib tekkida õhuatmosfääris, gaasisegudes ja ka merevesi. Seda tüüpi hävitamine on tüüpiline gaasijuhtmetele, laevade põhjadele ja paljudele muudele objektidele.

Korrosiooni tekkimine väikese koguse oksüdeeriva aine tingimustes on tavaline pilu seintele raske lähenemise tõttu. See toob kaasa söövitavate toodete kogunemise pilude sisse. Pilu siseruumis sisalduv elektrolüüt võib korrosiooniproduktide hüdrolüüsi mõjul muutuda.

Metallide kaitsmiseks pragude korrosiooni eest on tavaks kasutada mitmeid meetodeid:

lünkade ja pragude tihendamine;
elektrokeemiline kaitse;
pärssimise protsess.

Ennetusmeetoditena tuleks kasutada ainult neid materjale, mis on kõige vähem roostetundlikud, samuti esialgselt kompetentselt ja ratsionaalselt projekteerida gaasitorud ja muud olulised objektid.

Pädev ennetamine on paljudel juhtudel lihtsam protsess kui hilisem metallkonstruktsioonide puhastamine tõrksast roostest.

Kuidas korrosioon avaldub?

Söövitava protsessi käigus võib näiteks tuua erinevate seadmete, autoosade, aga ka mis tahes metallist valmistatud ja paiknevate konstruktsioonide hävitamise:

atmosfääriõhus;
vetes - mered, jõed, mis sisalduvad pinnases ja mullakihtide all;
tehnilistes keskkondades jne.

Roostetamise käigus muutub metall multielektrooniliseks galvaanielemendiks. Näiteks kui vask ja raud puutuvad kokku elektrolüütilises keskkonnas, on vask katood ja raud on anood. Annetades elektrone vasele, siseneb lahusesse raud ioonide kujul. Vesinikuioonid hakkavad liikuma vase suunas ja väljuvad seal. Üha negatiivsemaks muutudes muutub katood peagi võrdseks anoodi potentsiaaliga, mille tulemusena hakkab korrosiooniprotsess aeglustuma.

Erinevat tüüpi korrosioon avaldub erineval viisil. Elektrokeemiline korrosioon on intensiivsem, kui katoodis on korrodeeruvaga võrreldes väiksema aktiivsusega metallisulgusid - rooste ilmub neile kiiremini ja on üsna ilmekas.

Atmosfäärikorrosioon tekib niiske õhu ja normaalse temperatuuri tingimustes. Sel juhul moodustub metalli pinnale niiskuskile koos lahustunud hapnikuga. Metalli hävimisprotsess muutub intensiivsemaks, kui õhuniiskus ning süsiniku ja väävli gaasiliste oksiidide sisaldus suureneb, eeldusel, et:

praod;
karedus;
muud tegurid, mis soodustavad kondenseerumisprotsessi.

Pinnase korrosioon mõjutab kõige enam mitmesuguseid maa-aluseid ehitisi, gaasitorusid, kaableid ja muid ehitisi. Vase ja teiste metallide hävimine toimub nende tihedas kokkupuutes mulla niiskusega, mis sisaldab ka lahustunud hapnikku. Torujuhtmete hävitamine võib toimuda juba kuus kuud pärast nende ehitamist, kui pinnast, kuhu need paigaldatakse, iseloomustab suurenenud happesus.

Võõrkehadest lähtuvate hulkvoolude mõjul tekib elektriline korrosioon. Selle peamised allikad on elektrienergia raudteed, elektriliinid, samuti alalisvoolul töötavad spetsiaalsed paigaldised. Seda tüüpi korrosioon põhjustab suuremal määral hävitamist:

gaasijuhtmed;
kõikvõimalikud rajatised (sillad, angaarid);
elektrikaablid;
naftajuhtmed.

Voolu mõju provotseerib elektronide sisenemise ja väljumise alade - see tähendab katoodide ja anoodide - ilmumist. Kõige intensiivsem hävitav protsess toimub just anoodidega piirkondades, mistõttu on neil roostet rohkem märgata.

Gaasijuhtmete ja veetorustike üksikute komponentide korrosiooni võib põhjustada asjaolu, et nende paigaldamise protsess on segatud, see tähendab, et see toimub erinevate materjalide abil. Kõige levinumad näited on vaseelementides tekkivad täpid ja bimetalli korrosioon.

Vase ja tsingi sulamitega raudelementide segapaigalduse korral on korrosiooniprotsess vähem kriitiline kui vasevalu, st vase, tsingi ja tina sulamite puhul. Torujuhtmete korrosiooni saab vältida spetsiaalsete meetoditega.

Rooste vältimise meetodid

Salakavala rooste vastu võitlemiseks kasutatakse erinevaid meetodeid. Mõelge neist kõige tõhusamatele.

Meetod number 1

Üks populaarsemaid meetodeid on malmi, terase, titaani, vase ja muude metallide elektrokeemiline kaitse. Millel see põhineb?

Metallide elektrokeemiline töötlemine on spetsiaalne meetod, mille eesmärk on muuta kuju, suurust ja pinna karedust anoodsel lahustamisel elektrolüüdis elektrivoolu mõjul.

Usaldusväärse roostevastase kaitse tagamiseks tuleb metalltooteid, mis sisaldavad erinevaid orgaanilise ja anorgaanilise päritoluga komponente, juba enne töö alustamist töödelda spetsiaalsete vahenditega. See meetod võimaldab teatud aja jooksul vältida rooste ilmnemist, kuid hiljem peate katet värskendama.

Elektrikaitse on protsess, mille käigus metallkonstruktsioon ühendatakse välise konstantse allikaga elektrivool. Selle tulemusel moodustub selle pinnale katoodtüüpi elektroodide polarisatsioon ja kõik anoodipiirkonnad hakkavad muutuma katoodideks.

Metallide elektrokeemiline töötlemine võib toimuda anoodi või katoodi osalusel. Mõnel juhul toimub metalltoote vahelduv töötlemine mõlema elektroodi abil.

Katoodkorrosioonikaitse on vajalik olukordades, kus kaitstaval metallil ei ole kalduvust passiivseks muutuda. Metalltootega on ühendatud väline vooluallikas - spetsiaalne katoodkaitsejaam. See meetod sobib gaasijuhtmete, samuti veevarustuse ja küttetorustike kaitsmiseks. Sellel meetodil on aga teatud puudused pragunemise ja kaitsekatete hävimise näol - see juhtub objekti potentsiaali olulise nihke negatiivses suunas.

Meetod number 2

Metallide elektriparkide töötlemist saab läbi viia paigaldiste abil erinevat tüüpi- kontaktivaba, kontakt, samuti anood-mehaaniline.

Meetod number 3

Gaasitorustike ja muude torustike usaldusväärseks kaitsmiseks rooste eest kasutatakse sageli sellist meetodit nagu elektrikaare pihustamine. Selle meetodi eelised on ilmsed:

kaitsekihi märkimisväärne paksus;
kõrge tase jõudlus ja töökindlus;
suhteliselt odavate seadmete kasutamine;
lihtne tehnoloogiline protsess;
automatiseeritud liinide kasutamise võimalus;
madalad energiakulud.

Selle meetodi puuduste hulgas on madal efektiivsus konstruktsioonide töötlemisel söövitavas keskkonnas, samuti mõnel juhul ebapiisav haardumine terasalusega. Igas muus olukorras on selline elektrikaitse väga tõhus.

Meetod number 4

Erinevate metallkonstruktsioonide – gaasijuhtmete, sillakonstruktsioonide, igasuguste torustike – kaitsmiseks on vajalik tõhus korrosioonivastane töötlus.

See protseduur viiakse läbi mitmes etapis:

rasvade ja õlide põhjalik eemaldamine tõhusate lahustite abil;
töödeldud pinna puhastamine vees lahustuvatest sooladest toimub professionaalsete kõrgsurveaparaatidega;
olemasolevate konstruktsioonivigade eemaldamine, servade joondamine – see on vajalik pealekantud värvikihi lõhenemise vältimiseks;
pinna põhjalik puhastamine liivapritsiga - seda tehakse mitte ainult rooste eemaldamiseks, vaid ka soovitud kareduse saavutamiseks;
korrosioonivastase materjali ja täiendava kaitsekihi pealekandmine.

Gaasitorustike ja erinevate metallkonstruktsioonide nõuetekohane eeltöötlus tagab neile töötamise ajal usaldusväärse kaitse elektrokeemilise korrosiooni eest.

Metallkonstruktsioonide elektrokeemiline kaitse korrosiooniilmingute eest põhineb kaitstud tootele negatiivse potentsiaali pealesurumisel. See näitab kõrget efektiivsust juhtudel, kui metallkonstruktsioonid on allutatud aktiivsele elektrokeemilisele hävitamisele.

1 Korrosioonivastase elektrokeemilise kaitse olemus

Igasugune metallkonstruktsioon hakkab aja jooksul korrosiooni tagajärjel lagunema. Sel põhjusel kaetakse metallpinnad enne kasutamist tingimata spetsiaalsete ühenditega, mis koosnevad erinevatest anorgaanilistest ja orgaanilistest elementidest. Sellised materjalid kaitsevad metalli teatud aja jooksul usaldusväärselt oksüdatsiooni (rooste) eest. Kuid mõne aja pärast tuleb neid värskendada (rakendage uusi ühendeid).

Kui kaitsekihti ei ole võimalik uuendada, teostatakse torustike, auto kere ja muude konstruktsioonide korrosioonikaitse elektrokeemilise tehnikaga. See on hädavajalik maa all töötavate tankide ja konteinerite, merelaevade põhjade, erinevate maa-aluste kommunaalteenuste roostekaitseks, kui korrosioonipotentsiaal (seda nimetatakse vabaks) on toote mitteväärismetalli ülepassivatsiooni tsoonis või selle aktiivne. lahustumine.

olemus elektrokeemiline kaitse seisneb selles, et metallkonstruktsiooniga ühendatakse väljastpoolt konstantne elektrivool, mis moodustab metallkonstruktsiooni pinnale katoodtüüpi mikrogalvaaniliste elektroodide polarisatsiooni. Selle tulemusena täheldatakse metalli pinnal anoodiliste piirkondade muutumist katoodpiirkondadeks. Pärast sellist ümberkujundamist tajub keskkonna negatiivset mõju anood, mitte materjal, millest kaitstud toode on valmistatud.

Elektrokeemiline kaitse võib olla kas katoodne või anoodiline kaitse. Katoodi potentsiaal nihkub metalli negatiivsele küljele, anoodil - positiivsele.

2 Katoodelektrikaitse – kuidas see töötab?

Protsessi mehhanism, kui te sellest aru saate, on üsna lihtne. Elektrolüütilisse lahusesse sukeldatud metall on suure hulga elektronidega süsteem, mis sisaldab ruumis eraldatud katood- ja anooditsoone, mis on üksteise suhtes elektriliselt suletud. Selline olukord on tingitud metalltoodete (näiteks maa-aluste torujuhtmete) heterogeensest elektrokeemilisest struktuurist. Metalli anoodialadel tekivad selle ionisatsiooni tõttu korrosiooniilmingud.

Materjali ühendamisel suur potentsiaal(negatiivne) elektrolüüdis oleva mitteväärismetalli suhtes, täheldatakse katoodi ja anoodi tsoonide polarisatsiooniprotsessi tõttu ühise katoodi moodustumist. Sel juhul mõistetakse suurt potentsiaali sellise väärtusena, mis ületab anoodreaktsiooni potentsiaali. Moodustunud galvaanilises paaris lahustub elektroodi madala potentsiaaliga materjal, mis viib korrosiooni suspensiooni (kuna kaitstud metalltoote ioonid ei saa lahusesse siseneda).

Vajalik auto kere, maa-aluste mahutite ja torustike, laevade põhjade kaitsmiseks, elektrivool võib tulla välisest allikast, mitte ainult mikrogalvaanilise paari toimimisest. Sellises olukorras on kaitstud struktuur ühendatud elektrivoolu allika "miinusega". Madala lahustuvusastmega materjalidest valmistatud anood on ühendatud süsteemi "plussiga".

Kui vool saadakse ainult galvaanilistest paaridest, siis räägitakse ohverdavate anoodidega protsessist. Ja välisest allikast pärineva voolu kasutamisel räägime torustike, sõidukite osade ja veesõidukite kaitsest, kasutades ülevoolu. Nende skeemide kasutamine tagab objekti kõrgekvaliteedilise kaitse üldise korrosiooni lagunemise ja mitmete selle erivõimaluste eest (selektiivne, täpiline, pragunemine, teradevaheline, kontakt).

3 Kuidas anooditehnika töötab?

Seda elektrokeemilist tehnikat metallide korrosiooni eest kaitsmiseks kasutatakse konstruktsioonide puhul, mis on valmistatud:

süsinikterased;
passiveeritud erinevad materjalid;
tugevalt legeeritud ja;
titaanisulamid.

Anoodiskeem eeldab kaitstud terase potentsiaali nihkumist positiivses suunas. Pealegi jätkub see protsess seni, kuni süsteem läheb stabiilsesse passiivsesse olekusse. Selline korrosioonikaitse on võimalik keskkondades, mis juhivad hästi elektrivoolu. Anooditehnika eeliseks on see, et see aeglustab oluliselt kaitstud pindade oksüdatsioonikiirust.

Lisaks saab sellist kaitset läbi viia söövitava keskkonna küllastamisel spetsiaalsete oksüdeerivate komponentidega (nitraadid, bikromaadid ja teised). Sel juhul on selle mehhanism ligikaudu identne traditsioonilise metallide anoodilise polarisatsiooni meetodiga. Oksüdeerivad ained suurendavad oluliselt katoodprotsessi mõju terase pinnale, kuid tavaliselt mõjutavad nad keskkonda negatiivselt, vabastades sellesse agressiivseid elemente.

Anoodkaitset kasutatakse harvemini kui katoodkaitset, kuna kaitstavale objektile esitatakse palju spetsiifilisi nõudeid (näiteks torustike või auto kere keevisõmbluste laitmatu kvaliteet, elektroodide pidev olemasolu lahuses jne. ). Anoodtehnoloogia katoodid on paigutatud rangelt määratletud skeemi järgi, mis võtab arvesse kõiki metallkonstruktsiooni omadusi.

Anooditehnika jaoks kasutatakse vähelahustuvaid elemente (neist valmistatakse katoode) - plaatina, nikkel, roostevaba kõrgsulamiga sulamid, plii, tantaal. Sellise korrosioonikaitse paigaldus ise koosneb järgmistest komponentidest:

kaitstud ehitis;
vooluallikas;
katood;
spetsiaalne võrdluselektrood.

Lubatud on kasutada anoodkaitset mahutitel, kus hoitakse mineraalväetisi, ammoniaagiühendeid, väävelhapet, silindriliste paigaldiste ja keemiaettevõtetes kasutatavate soojusvahetite jaoks, mahutitele, milles teostatakse keemiline nikeldamine.

4 Terase ja metalli turvisekaitse omadused

Üsna sageli kasutatav katoodkaitse versioon on spetsiaalsete kaitsematerjalide kasutamise tehnoloogia. Sarnase tehnikaga ühendatakse konstruktsiooniga elektronegatiivne metall. Teatud aja jooksul mõjutab korrosioon kaitset, mitte kaitstavat objekti. Pärast kaitsja lagunemist kuni teatud tase, selle asemel panid nad uue "kaitsja".

Kaitsev elektrokeemiline kaitse on soovitatav pinnases, õhus, vees (see tähendab keemiliselt neutraalses keskkonnas) asuvate objektide töötlemisel. Samal ajal on see efektiivne ainult siis, kui keskkonna ja kaitsematerjali vahel on üleminekutakistus (selle väärtus on erinev, kuid igal juhul on see väike).

Praktikas kasutatakse kaitsmeid siis, kui terasest või metallist esemele vajaliku elektrivoolu laengu andmine on majanduslikult ebaotstarbekas või füüsiliselt võimatu. Eraldi väärib märkimist asjaolu, et kaitsematerjale iseloomustab teatud raadius, milleni nende positiivne mõju ulatub. Sel põhjusel on vaja õigesti arvutada kaugus nende eemaldamiseks metallkonstruktsioonist.

Populaarsed kaitsjad:

Magneesium. Neid kasutatakse keskkondades, mille pH on 9,5–10,5 ühikut (muld, mage ja madala soolasisaldusega vesi). Valmistatud magneesiumipõhistest sulamitest, millele on lisatud alumiiniumi (mitte rohkem kui 6–7%) ja tsinki (kuni 5%). Keskkonnale on sellised esemeid korrosiooni eest kaitsvad kaitsmed potentsiaalselt ohtlikud, kuna need võivad põhjustada metalltoodete pragunemist ja vesiniku haprumist.
Tsink. Need "kaitsmed" on suure soolasisaldusega vees töötavate konstruktsioonide jaoks asendamatud. Neid pole mõtet kasutada muudes keskkondades, kuna hüdroksiidid ja oksiidid ilmuvad nende pinnale paksu kile kujul. Tsingipõhised kaitsmed sisaldavad vähesel määral (kuni 0,5%) rauda, plii, kaadmiumi, alumiiniumi ja mõningaid muid keemilisi elemente.
Alumiiniumist. Neid kasutatakse voolavas merevees ja rannikualal asuvates rajatistes. Alumiiniumist kaitsmed sisaldavad magneesiumi (umbes 5%) ja tsinki (umbes 8%), samuti väga väikeses koguses talliumi, kaadmiumi, räni ja indiumi.

Lisaks kasutatakse mõnikord rauast kaitsmeid, mis on valmistatud ilma lisanditeta rauast või tavalistest süsinikterasest.

5 Kuidas toimub katoodskeem?

Temperatuurikõikumised ja ultraviolettkiired kahjustavad tõsiselt kõiki sõidukite välisosi ja komponente. Auto kere ja mõnede selle muude elementide kaitsmine korrosiooni eest elektrokeemiliste meetoditega on tunnistatud väga heaks tõhus viis ideaali pikendamine välimus autod.

Sellise kaitse toimimise põhimõte ei erine ülalkirjeldatud skeemist. Auto kere roostetamise eest kaitsmisel saab anoodifunktsiooni täita peaaegu iga pind, mis on võimeline kvaliteetselt elektrivoolu juhtima (märg teepind, metallplaadid, teraskonstruktsioonid). Katood on otse sõiduki kere.

Auto kere elektrokeemilise kaitse elementaarsed meetodid:

Kinnitusjuhtme ja täiendava takisti kaudu ühendame aku plussiga garaažikorpuse, milles auto seisab. See auto kere korrosioonivastane kaitse on eriti produktiivne suvel, kui autogaraažis on kasvuhooneefekt. See efekt lihtsalt kaitseb auto välimisi osi oksüdeerumise eest.
Kinnitame sõiduki taha spetsiaalse maandusega metalliseeritud "saba", mis on valmistatud kummist, et vihmase ilmaga sõites niiskuse tilgad peale langeksid. Kõrge õhuniiskuse korral tekib maantee ja auto kere vahele potentsiaalivahe, mis kaitseb sõiduki välimisi osi oksüdeerumise eest.

Samuti toimub kaitsmete abil auto kere kaitse. Need on paigaldatud auto lävedele, põhja, tiibade alla. Kaitsjad on sel juhul väikesed plaadid, mis on valmistatud plaatinast, magnetiidist, karboksüülist, grafiidist (anoodid, mis aja jooksul ei lagune), samuti alumiiniumist ja roostevabast terasest (neid tuleks vahetada iga paari aasta tagant).

6 Torujuhtmete korrosioonivastase kaitse nüansid

Torusüsteemid on praegu kaitstud äravoolu ja katoodelektrokeemiliste tehnikatega. Torujuhtmete kaitsmisel korrosiooni eest vastavalt katoodskeemile kasutatakse järgmist:

Välised vooluallikad. Nende pluss ühendatakse anoodi maandusega ja miinus toru endaga.
Kaitseanoodid, mis kasutavad galvaaniliste paaride voolu.

Katoodtehnika eeldab kaitstud teraspinna polarisatsiooni. Samal ajal on maa-alused torujuhtmed ühendatud katoodkaitsekompleksi "miinusega" (tegelikult on see vooluallikas). "Plus" ühendatakse täiendava välise elektroodiga spetsiaalse kaabli abil, mis on valmistatud juhtivast kummist või grafiidist. See skeem võimaldab teil saada suletud vooluringi, mis sisaldab järgmisi komponente:

elektrood (välimine);
elektrolüüt pinnases, kus torujuhtmed paigaldatakse;
torud otse;
kaabel (katood);
vooluallikas;
kaabel (anoodne).

Torujuhtmete turvisekaitseks kasutatakse alumiiniumil, magneesiumil ja tsingil põhinevaid materjale, mille efektiivsus on alumiiniumil ja tsingil põhinevate kaitsmete kasutamisel 90% ning magneesiumisulamitest ja puhtast magneesiumist valmistatud kaitsmete puhul 50%.

Torusüsteemide äravoolukaitseks kasutatakse hulkvoolude maasse suunamise tehnoloogiat. Drenaažitorustiku jaoks on neli võimalust - polariseeritud, maandatud, tugevdatud ja sirge. Otsese ja polariseeritud äravoolu korral asetatakse džemprid hulkuvate voolude "miinus" ja toru vahele. Maanduskaitseahela jaoks on vaja teha maandus lisaelektroodide abil. Ja torusüsteemide täiustatud äravooluga lisatakse vooluringile muundur, mis on vajalik äravoolu voolu suurendamiseks.

Kõik metalltooted hävivad kergesti teatud välistegurite, enamasti niiskuse mõjul. Selliste nähtuste vältimiseks kasutatakse ohverdavat korrosioonikaitset. Selle ülesanne on vähendada alusmaterjali potentsiaali ja seeläbi kaitsta seda korrosiooni eest.

Protseduuri olemus

Kaitsev kaitse põhineb ainel, näiteks inhibiitoril. See on kõrgete elektronegatiivsete omadustega metall. Õhuga kokkupuutel turvis lahustub. Selle tulemusel säilib alusmaterjal ka siis, kui see on tugevalt korrosioonist mõjutatud.

Katoodelektrokeemiliste meetoditega, mis hõlmavad kaitset, saab hõlpsasti võita erinevaid korrosioonitüüpe. Selline protseduur on ideaalne lahendus, kui ettevõttel puudub rahaline või tehnoloogiline potentsiaal, et pakkuda täielikku kaitset söövitavate protsesside eest.

Peamised eelised

Metallide kaitse korrosiooni eest on hea viis mis tahes metallpindade kaitse. See on kasulik mitmel juhul:

Kui ettevõttel ei ole piisavalt tootmisvõimsust energiamahukamate meetodite kasutamiseks.
Kui teil on vaja kaitsta väikesi struktuure.
Kui on vaja kaitsta metalltooteid ja esemeid, mille pinnad on kaetud isoleermaterjalidega.

Maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks on soovitatav kasutada kaitset elektrolüütilises keskkonnas.

Millal on kaitset vaja?

Korrosioon esineb igal metallpinnal erinevates valdkondades – alates nafta- ja gaasitööstusest kuni laevaehituseni. Kaitsev korrosioonikaitse on laialdaselt kasutusel tankerite kerede värvimisel. Need paadid puutuvad pidevalt kokku veega ja spetsiaalne värv ei täida alati seda tööd, mis takistab niiskuse reageerimist metallpinnaga. Kaitsmete kasutamine on lihtne ja tõhus lahendus probleemile, eriti kui laevad on pikka aega töös.

Enamik metallkonstruktsioone on valmistatud terasest, seetõttu on soovitatav kasutada kaitsmeid, millel on negatiivne elektroodipotentsiaal. Peamised kaitsmete tootmiseks on kolm metalli - tsink, magneesium, alumiinium. Nende metallide ja terase suure potentsiaali erinevuse tõttu muutub kaitseraadius laiemaks ja igasugune korrosioon on kergesti kõrvaldatav.

Milliseid metalle kasutatakse?

Kaitsesüsteem on ehitatud erinevate sulamite baasil, olenevalt kaitsmete konkreetsest kasutusest, näiteks keskkonnast, kus seda kasutatakse. Kaitsev korrosioonikaitse on kõige sagedamini nõutav raud- ja terastoodete puhul, kuid seda nõuavad ka tsink-, alumiinium-, kaadmium- või magneesiumpinnad. Turvisekaitse eripäraks on galvaaniliste anoodide kasutamine, mis kaitsevad torusid pinnase korrosiooni eest. Selliste paigaldiste arvutamisel võetakse arvesse mitmeid parameetreid:

voolutugevus kaitsjas;
selle vastupidavuse näitajad;
1 km toru jaoks vajalik kaitseaste;
sama segmendi kaitsmete arv;
kaitsesüsteemi elementide vaheline kaugus.

Erinevate kaitsmete plussid ja miinused

Kaitse on ehitatud kaitsmete baasil ehituskonstruktsioonid korrosiooni vastu, torustikud erinevat tüüpi(levi-, põhi-, kaubanduslik). Sel juhul peate neid õigesti kasutama:

konstruktsioonide ja rajatiste kaitsmiseks merevees ja rannikualal on soovitatav kasutada alumiiniumist kaitsmeid;
Magneesium sobib kasutamiseks nõrgalt elektrit juhtivas keskkonnas, kus alumiinium- ja tsinkkaitsed näitavad kehva jõudlust. Kuid neid ei saa kasutada, kui see on vajalik tankerite, paakide, õlivannide sisepindade kaitsmiseks, kuna magneesiumikaitseid iseloomustab suurenenud plahvatus- ja tuleoht. Ideaalis tuleks sellel elemendil põhinevaid projektoreid kasutada värskes keskkonnas kasutatavate konstruktsioonide väliseks kaitseks;
tsinkkaitsed on täiesti ohutud, seega saab neid kasutada mis tahes objektidel, isegi kui neil on kõrge tuleoht.

Kui värvimine

Väga sageli on vaja õli- või gaasitorustikku kaitsta korrosiooni eest, võttes arvesse värvimist. Selle kombineerimine kaitsmega on passiivne viis konstruktsioonide kaitsmiseks korrosiooni eest. Samal ajal pole sellise sündmuse tõhusus nii kõrge, kuid saavutatakse järgmine:

defektid metallkonstruktsioonide katetel, torujuhtmed on tasandatud, näiteks koorumine, pragunemine;
turvise materjalide tarbimine väheneb, samas kui kaitse ise on vastupidavam;
kaitsevool jaotub ühtlaselt üle toote või eseme metallpinna.

Kaitsev korrosioonikaitse kombinatsioonis värvikatetega - see on võimalus jaotada kaitsevool täpselt nendele pindadele, mis nõuavad maksimaalset tähelepanu.

Torujuhtmete kaitsest

Nagu te kasutate metallist torud seest ja väljast korrosioonile avatud. Naast tekib tänu sellele, et läbi torude voolavad agressiivsed ained, mis reageerivad materjalidega. Pinnase niiskuse kõrge tase mõjutab metalltoodete sisemist seisundit. Kui ehituskonstruktsioonide kvaliteetne kaitse korrosiooni eest ei ole läbi mõeldud, juhtub järgmine:

torujuhe hakkab seestpoolt kokku kukkuma;
vaja on sagedamini kiirteede ennetavaid ülevaatusi;
vaja on sagedasemat remonti, mis mõjutab lisakulusid;
nafta rafineerimine või muu tööstuskompleks tuleb täielikult või osaliselt peatada.

Torujuhtmete kaitsmiseks on mitu võimalust - passiivne, aktiivne. Samuti võib kaitsevahendina toimida keskkonna agressiivsuse vähendamine. Selleks, et kaitse oleks igakülgne, võetakse arvesse torujuhtme tüüpi, selle paigaldamise meetodit ja koostoimet keskkonnaga.

Passiivsed ja aktiivsed kaitsemeetodid

Kõik peamised viisid torujuhtmete korrosiooni eest kaitsmiseks taanduvad mitmete tööde tegemisele. Kui räägime passiivsetest meetoditest, väljendatakse neid järgmiselt:

spetsiaalne paigaldusviis, kui korrosioonikindlus on läbi mõeldud isegi torujuhtme paigaldamise etapis. Selleks jäetakse maapinna ja toru vahele õhuvahe, mille tõttu ei satu torujuhtmesse põhjavesi, sool ega leelised;
torudele spetsiaalsete katete kandmine, mis kaitsevad pinda pinnase mõjude eest;
töötlemine spetsiaalsete kemikaalidega, näiteks fosfaatidega, mis moodustavad pinnale kaitsekile.

Skeemipõhine kaitse aktiivsed meetodid hõlmab elektrivoolu ja ioonivahetuse elektrokeemiliste reaktsioonide kasutamist:

Turvise kaitsmise põhjused

Nagu näete, on torujuhtmete ja muude metalltoodete kaitseomaduste parandamiseks palju võimalusi. Kuid need kõik nõuavad elektrikulu. Torujuhtmete kaitse korrosiooni eest on tulusam lahendus, kuna kõik oksiidiprotsessid peatatakse lihtsalt muude materjalide sulamite kandmisega metallist valmistatud torude pinnale. Selle meetodi kasuks räägivad järgmised tegurid:

kulutõhusus ja protsessi lihtsus, mis on tingitud alalisvooluallika puudumisest ning magneesiumi, tsingi või alumiiniumisulamite kasutamisest;
ühe- või rühmapaigaldiste kasutamise võimalus, kusjuures turvise kaitseskeem on läbimõeldud, võttes arvesse projekteeritava või juba ehitatud rajatise iseärasusi;
kasutamise võimalus mis tahes pinnasel ja merede/ookeanide tingimustes, kus väliste vooluallikate kasutamine on kulukas või võimatu.

Turvisekaitset saab kasutada erinevate ekstreemsetes tingimustes kasutatavate tankide, laevakerede, tankide korrosioonikindluse tõstmiseks.

Seal on järgmised kaitsemeetodid.

1) Korrosiooni tekkimise keskkonna töötlemine. Meetodi olemus on kas eemaldada alates keskkond need ained, mis toimivad depolarisaatorina või metalli eraldamisel depolarisaatorist. Näiteks kasutatakse veest hapniku eemaldamiseks spetsiaalseid aineid või keetmist. Hapniku eemaldamist söövitavast keskkonnast nimetatakse õhutustamine . Korrosiooniprotsessi on võimalik võimalikult palju aeglustada, viies keskkonda spetsiaalseid aineid - inhibiitorid . Laialdaselt kasutatakse lenduvate ja aurufaaside inhibiitoreid, mis kaitsevad mustadest ja värvilistest metallidest valmistatud esemeid atmosfääri korrosiooni eest ladustamisel, transportimisel jne. Inhibiitorite toimemehhanism seisneb selles, et nende molekulid adsorbeeritakse metalli pinnale, vältides elektroodide protsesside tekkimist.

A (-) Kr| H2O, O2 | Fe(+)K

anoodil: Cr-2e→ Cr2+

katoodil: 2H 2 O+O 2 + 4e → 4OH -

Cr 2+ + 2 OH - → Cr(OH)2

Hüdroksiidkroom (II) oksüdeeritakse õhuhapniku toimel Cr (OH) 3-ks:

4 Cr(OH)2 + 2H2O + O2→ 4Cr(OH)3

Seega elektrokeemilise korrosiooni tagajärjel anoodi kate hävib.

katoodkatted . Katoodikattel on standardne elektroodipotentsiaal positiivsem kui kaitstud metall. Kuni kattekiht isoleerib metalli keskkonnast, elektrokeemilist korrosiooni ei toimu. Kui katoodkatte katkematus katkeb, ei kaitse see enam metalli korrosiooni eest. Lisaks intensiivistab see isegi mitteväärismetalli korrosiooni, kuna tekkivas galvaanilises paaris on anood mitteväärismetall, mis hävib. Näiteks võib tuua raua tinakatmise (tinatatud raud). Mõelge galvaanilise elemendi tööle, mis sel juhul tekib.

A (-) Fe| H2O, O2 | Sn (+) K

anoodil: Fe-2e→ Fe2+

katoodil: 2H 2 O+O 2 + 4e → 4OH -

Fe 2+ + 2 OH - → Fe(OH)2

Kaitstud metall hävib. Seega, kui võrrelda anood- ja katoodkatete omadusi, võib järeldada, et anoodkatted on kõige tõhusamad. Need kaitsevad mitteväärismetalli isegi siis, kui katte terviklikkus on kahjustatud, katoodkatted aga kaitsevad metalli ainult mehaaniliselt.

3) Elektrokeemiline kaitse. Elektrokeemilist kaitset on kahte tüüpi: katood- ja kaitsev. Mõlemal juhul luuakse tingimused kõrge elektronegatiivse potentsiaali esinemiseks kaitstud metallil.

Kaitsev kaitse . Korrosiooni eest kaitstud toode on kombineeritud elektronegatiivsema metalli (turvise) metallijäätmetega. See võrdub galvaanilise elemendi loomisega, milles kaitsja on anood ja hävitatakse. Näiteks maa-aluste rajatiste (torustike) kaitsmiseks maetakse vanaraud (kaitse) neist teatud kaugusele, kinnitades selle konstruktsiooni külge (joonis 8.3).