CC BY
29УДК 620.19
Коровкина А.И.
канд. экон. наук, доцент кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела Воронежский государственный технический университет
(г. Воронеж, Россия)
Гасанов З.С.
канд. техн. наук, доцент кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела Воронежский государственный технический университет
(г. Воронеж, Россия)
Бурляев В.
магистрант кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела Воронежский государственный технический университет
(г. Воронеж, Россия)
ЗАЩИТА СООРУЖЕНИЙ ОТ КОРРОЗИИ, НОВЫЕ МЕТОДЫ
Аннотация: для обеспечения долгой и безотказной работы со средой крайне важно знать о коррозии и о том, какое влияние она может оказывать на продукт и систему в рабочей среде. Значительная часть материального ущерба и последующего отказа компонентов, вызванного коррозией, может быть устранена путем выбора оптимального материала для данной области применения.
Ключевые слова: коррозия, компоненты, методы, металл, слой, краска.
Коррозия - один из величайших врагов, с которыми сталкиваются металлы. Это естественное явление, вызванное реакцией металла и факторов окружающей среды [1, С.23].
Коррозия может ухудшить внешний вид металла и, что еще хуже, повлиять на характеристики с точки зрения прочности и несущей способности.
К счастью, существуют эффективные методы защиты от коррозии, которые могут продлить срок службы металлического оборудования до 250%.
Не все методы защиты от коррозии одинаковы. Крайне важно выбрать правильный метод в зависимости от типа металла и рассматриваемых факторов окружающей среды.
Один из наиболее эффективных способов защиты от коррозии -использование металлов, не подверженных коррозии. К ним относятся алюминий и нержавеющая сталь [1, С.130].
Если это позволяет область применения, покупка металлов, которые не подвержены коррозии, может снизить потребность в дополнительной защите от коррозии, особенно если область применения не находится рядом с водоемами.
К химической коррозии относятся:
• газовая коррозия - коррозионное разрушение под воздействием газов при высоких температурах;
• коррозия в жидкостях-неэлектролитах.
Газовая коррозия - наиболее распространенный вид химической коррозии. При высоких температурах поверхность металла под воздействием газов разрушается. Это явление наблюдается в основном в металлургии (оборудование для горячей прокатки, ковки, штамповки, детали двигателей внутреннего сгорания и др.) [3, С.551].
Самый распространенный случай химической коррозии -взаимодействие металла с кислородом [5, С.2]. Процесс протекает по реакции: Ме + 1/2О2 - МеО
Направление этой реакции (окисления) определяется парциальным давлением кислорода в смеси газов (рО2) и давлением диссоциации паров оксида при определенной температуре (рМеО).
Эта химическая реакция может протекать тремя путями:
рО2 = рМеО, реакция равновесная;
рО2 > рМеО, реакция сдвинута в сторону образования оксида;
рО2 < рМеО, оксид диссоциирует на чистый металл и оксид, реакция
протекает в обратном направлении.
Зная парциальное давление кислорода газовой смеси и давление диссоциации оксида можно определить интервал температур, при которых термодинамически возможно протекание данной реакции.
Рассмотрим коррозию железа как электрохимический процесс. Ржавление железа есть не что иное, как анодная реакция Ре,
Чтв)
Бе2+ + 2е,
Катодная реакция - восстановление атмосферного кислорода:
02(г)+4Н+ + 4е ^2Н20,
(ж)
К:
03/40Н"
= +1,23 В.
Водородные ионы поставляет вода. Если бы в воде не было растворенного кислорода, то коррозия была бы невозможна. Следовательно, железо корродирует в слое воды, насыщенном кислородом. Таким образом, начальную стадию коррозии железа можно передать реакцией 2Fe + O2 + 4^ ^ 2FeO + 2H2O.
На скорость коррозии существенное влияние оказывает концентрация ионов Н+. Повышение рН приводит к замедлению коррозии, поскольку восстановление О2 из Н2О замедляется. При pH = 9-10 коррозия железа практически прекращается. Известно, что в водной среде ионы Fe2+ в присутствии кислорода окисляются до Fe3+. Вторая стадия коррозии соответствует реакции образования гидратированного оксида железа (ржавчины) Fe2Oз•nH2O:
4Fe2+ + O2 + 4H2O + xH2O = 2Fe2Oз•xH2O + 8H+.
Свежий слой краски улучшит внешний вид вашей металлической конструкции и предотвратит коррозию. Однако не все краски столь эффективны в предотвращении коррозии. Резиновые краски являются наиболее эффективными, потому что они действуют как барьер, который предотвращает взаимодействие химической структуры металла с соединениями окружающей среды, такими как вода и кислород, которые вызывают коррозию [2, С.49-51].
Нанесение порошкового покрытия - еще один эффективный метод защиты от коррозии. Порошковое покрытие, нанесенное на поверхность металла, нагревается до образования гладкой защитной пленки. Чаще всего используются порошки из нейлона, уретана, полиэстера, эпоксидной смолы и акрила. Для металлических листов полимерное покрытие также может помочь в
некоторой степени предотвратить коррозию, а также скрыть дефекты, вызванные контактом с роликами на станах.
Теоретически обшивка практически не отличается от покраски. Вместо краски на металл, который необходимо защитить, наносится тонкий слой металла. Металлический слой предотвращает коррозию и придает эстетичный вид [5, С.3].
Существует четыре типа металлического покрытия:
• Гальваника - тонкий слой металла, такого как хром или никель, наносится на металлическую основу в ванне с электролитом.
• Механическое покрытие - это холодная сварка металлического порошка к материалу подложки.
• Бесконтактный - этот метод использует химическую реакцию для нанесения покрытия из металла, такого как никель или кобальт, на первичный металл. Для завершения метода не требуется электрический ток.
• Горячее погружение - это простой метод нанесения покрытия, при котором подложка должна быть погружена в ванну с расплавом защитного металла, образуя тонкий защитный слой вокруг металла подложки [2, С.50].
Ингибиторы коррозии — это химические вещества, наносимые на поверхность металла, которые вступают в реакцию с металлом или окружающими газами для ингибирования или подавления электрохимических процессов, которые приводят к коррозии [3, С. 149].
Анодные ингибиторы
Этот тип ингибитора коррозии действует, образуя защитную оксидную пленку на поверхности металла. Это вызывает большой анодный сдвиг,
который заставляет металлическую поверхность попадать в зону пассивирования, что снижает коррозионный потенциал материала. Некоторые примеры - хроматы, нитраты, молибдаты и вольфрамат [6, С.5].
Катодные ингибиторы
Эти ингибиторы замедляют катодную реакцию, ограничивая диффузию восстанавливающих частиц на поверхность металла. Катодный яд и поглотители кислорода являются примерами ингибиторов этого типа.
Смешанные ингибиторы
Это пленкообразующие соединения, уменьшающие как катодные, так и анодные реакции. Наиболее часто используемые смешанные ингибиторы -силикаты и фосфаты, используемые в бытовых умягчителях воды для предотвращения образования ржавчины [4, С.100].
Жертвенные покрытия
В этом методе на поверхность металла, который необходимо защитить, наносится слой металла, который может окисляться. В этом случае можно использовать катодную защиту в процессе, известном как гальваника, или использовать анодную защиту.
Экологические меры
Окружающая среда играет значительную роль в процессе коррозии [7, С.6]. Контролируя окружающую среду, возможно предотвратить или снизить скорость коррозии. Можно попробовать как простые, так и сложные методы.
Простые из них включают уменьшение воздействия влаги, в то время как сложные альтернативы включают контроль уровней кислорода, серы или хлора в окружающей среде вокруг металла.
Изменение дизайна
При проектировании с учетом коррозии можно замедлить процесс и продлить срок службы металла. Простые настройки, такие как предотвращение трещин и ям, в которых металл может удерживать воду или способствовать свободному движению воздуха, могут иметь большое значение для предотвращения коррозии. Также очень важно рассматривать регулярное
обслуживание как дополнительный метод [4, С.6].
Один из лучших способов предотвращения коррозии - заранее спланировать. Использование эффективных методов защиты от коррозии может продлить срок службы металла и сохранить эстетический вид [6, С.5].
Современные предложения для защиты металла от коррозии
Упаковка VCI
VCI Packaging - это простой в использовании, чистый и сухой вариант упаковки для предотвращения ржавчины на металлических и металлических деталях. Ингибиторы паровой коррозии (VCI) представляют собой тип химического соединения, используемого для защиты черных и цветных металлов от ржавчины и коррозии, которые вводятся в упаковочные материалы, включая полимерные пленки, бумагу, эмиттеры, древесно-стружечные плиты, влагопоглотители и многие другие компоненты.
При правильном хранении металлических деталей с продуктами VCI Packaging, VCI активируются и заполняют паровое пространство внутри упаковки. Ионы VCI образуют защитный экран на поверхности металла, который вытесняет влагу и уничтожает ржавчину. VCI Packaging надежно предотвращает коррозию защищенных металлов без использования грязной смазки, масел, защитных покрытий или других трудоемких методов. EONCOAT
Выбрать подходящую защиту от коррозии для металла непросто. У каждого из вышеперечисленных методов есть свои плюсы и минусы. EonCoat — это экономичное, не требующее обслуживания и простое в применении решение, которое защищает срок службы актива. Он работает с помощью комбинации вышеперечисленных методов. Сначала он легирует металл, а затем создает толстый слой ингибиторов, которые устраняют любые повреждения слоя сплава. EonCoat не содержит токсичных химикатов и летучих органических соединений, поэтому является наиболее экологически чистым решением. Независимое тестирование показывает, что это решение является наиболее эффективным и долговечным из всех альтернатив.
Таким образом, можно сделать вывод, что все перечисленные методы имеют свои плюсы и минусы, однако их используют по сей день.
По завершению работы, можно сказать, что цель, поставленная в начале, достигнута в полной мере.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Бахвалов, Г.Т. Коррозия и защита металлов / Г.Т. Бахвалов, А.В. Турковская. - М.: Металлургиздат, 2001. - 400 c.
2. Георгий, Сергеевич Белоглазов Квантово-химический анализ действия ингибиторов коррозии металлов / Георгий Сергеевич Белоглазов. - М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. - 176 c.
3. Федорченко, В. И. Коррозия металлов / В.И. Федорченко. - М.: Бибком, 2009. - 655 c.
4. Хохлачева, Н. М. Коррозия металлов и средства защиты от коррозии. Учебное пособие / Н.М. Хохлачева, Е.В. Ряховская, Т.Г. Романова. - М.: ИНФРА-М, 2016. - 118 c.
5. Защита сооружений от коррозии блуждающими токами / З. С. Гасанов, А. И. Коровкина, Н. М. Попова, А. И. Калинина // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. - 2023. - № 3(32). - С. 24-29.
6. Методы борьбы с коррозией теплоэнергетического оборудования котельных и тепловых сетей в АПК / З. С. Гасанов, Н. В. Колосова, А. И. Коровкина [и др.] // Вопросы современной науки: проблемы, тенденции и перспективы (современный мир в условиях глобальной турбулентности) : Материалы VI Международной научно-практической конференции. Новокузнецк, 08-09 декабря 2022 года / Отв. редактор Т.А. Евсина. редколлегия:Ю.А. Кузнецова [и др.]. - Кемерово-Новокузнецк: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, филиал КузГТУ в г. Новкузнецке, 2022. - С. 37-39. - EDN VOVIQL.
7. Антикоррозионные покрытия трубопроводов / З. С. Гасанов, А. И.
Коровкина, М. С. Кучмасов, И. С. Волков // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. - 2022. - № 1(26). - С. 28-35. - EDN NURQJF.
Korovkina A.I.
Voronezh State Technical University (Voronezh, Russia)
Gasanov Z.S.
Voronezh State Technical University (Voronezh, Russia)
Burlyaev V.
Voronezh State Technical University (Voronezh, Russia)
PROTECTION OF STRUCTURES FROM CORROSION, NEW METHODS
Abstract: to ensure long and trouble-free operation with the environment, it is extremely important to know about corrosion and what impact it can have on the product and system in the working environment. A significant part of the material damage and subsequent component failure caused by corrosion can be eliminated by choosing the optimal material for this application.
Keywords: corrosion, components, methods, metal, layer, paint.
