Как предотвратить коррозию металла

Коррозия является процессом, при котором металл теряет свои свойства при соприкосновении с различными окислителями в окружающей среде. Коррозия принимает различные формы и может иметь много первопричин. Одним из распространенных примеров этого является процесс образования ржавчины, в ходе которого в присутствии влаги образуются оксиды железа. Коррозия является серьезной проблемой для строителей зданий, катеров, самолетов, автомобилей и большинства других металлических конструкций. Например, когда металл используется как часть конструкции моста, структурная целостность этого металла, которая может быть снижена коррозией, имеет решающее значение для безопасности людей, пользующихся этим мостом. См. Шаг 1 ниже, чтобы понять, как защитить металлы от коррозии.

Метод 1

Метод 1 из 3:

Понимание общих типов коррозии металлов

Загрузить PDF

Учитывая то, как много различных типов металлов используется в настоящее время, строители и производители должны защищать его от различных видов коррозии. Каждый металл имеет свои уникальные электрохимические свойства, которые определяют, каким типам коррозии (если таковые имеются) подвержен металл. В таблице ниже представлена подборка металлов и типов коррозии, которой они могут подвергнуться.

*Общие металлы и их свойства коррозии*
Metal	Уязвимость коррозией металла	Общие профилактические методы	Гальваническая деятельность*
Нержавеющая сталь (Пассивная)	Сплошная коррозия, гальваническая, точечная, щелевая (все виды морской)^{[1]XИсточник информации}	Очистка защитного покрытия или изоляция	Низкая (начальная коррозия формирует стойкий оксидный слой)
Железо	Сплошная коррозия, гальваническая, щелевая	Очистка, защитное покрытие или изоляция, гальванизация, антикоррозийное покрытие^{[2]XИсточник информации}	Высокая
Медь	Сплошная коррозия, выщелачивание, напряжение	Очистка, защитное покрытие или изоляция (обычно масло или лак), добавление олова, алюминия или мышьяка для плавки^{[3]XИсточник информации}	Умеренная
Алюминий	Гальваническая, точечная, щелевая^{[4]XИсточник информации}	Очистка, защитное покрытие или изоляция, анодирование, гальванизация, катодная защита, электрическая изоляция ^{[5]XИсточник информации}	Высокая (начальная коррозия формирует стойкий оксидный слой)
Медь	Гальваническая, точечная, эстетическое потускнение	Очистка, защитное покрытие или изоляция, добавление никеля для плавления (особенно для морского) ^{[6]XИсточник информации}	Низкая (начальная коррозия формирует стойкий налет)

Обратите внимание, что колонка "Гальваническая активность" относится к относительной химической активности металла, как описано в ряде гальванических таблиц в справочниках. ^{[7]XИсточник информации}Главное, что здесь нужно понимать: «чем выше гальваническая активность выхода металла, тем быстрее будет проходить гальваническая коррозия при соединении с менее активным металлом».

1
Предотвращение сплошной коррозии, защищая поверхность металла. Сплошная коррозия является одним из видов коррозии, которая возникает однородным способом на открытой поверхности металла. В этом типе коррозии вся поверхность металла подвержена коррозии и, таким образом, коррозия проходит с одинаковой скоростью. Например, если незащищенная железная крыша систематически подвергается воздействию дождя, вся поверхность крыши будет вступать в контакт с примерно одинаковым количеством воды и, таким образом, будет разъедаться с равномерной скоростью. Самый простой способ защиты от сплошной коррозии - поставить защитный барьер между металлом и разъедающим агентом. ^{[8]XИсточник информации}Этого можно избежать большим разнообразием методов, применением краски, масляного герметика или электрохимическим решением типа гальванического цинкового покрытия.
- В метро или при погружении катодная защита также является хорошим выбором.^{[9]XИсточник информации}
2
Предотвращение гальванической коррозии путем остановки ионного потока из одного металла в другой. Это одна из важных форм коррозии, которая может произойти, независимо от физической силы металлов, участвующих в электрохимической коррозии. Гальваническая коррозия происходит, когда два металла с различным электродным потенциалом находятся в контакте друг с другом в присутствии электролита (например, морской воды), который выступает в качестве электрического проводника между ними. Когда это происходит, ионы металлов вытекают из более активного металла к менее активному металлу, в результате чего более активный металл подвергается коррозии в ускоренном темпе, а менее активный металл – с меньшей скоростью. В практическом плане это означает, что коррозия будет развиваться на более активном металле в точке контакта между двумя металлами.
- Любой метод защиты, который предотвращает поток ионов между металлами, может потенциально остановить электрохимическую коррозию. Если защитить металл защитным покрытием, это может помочь предотвратить воздействие электролитов из окружающей среды от создания электрического проводника между двумя металлами, а электрохимические процессы защиты, такие как гальванизация и анодирование, также будут хорошо работать. Кроме того, можно помешать электрохимической коррозии изолируя области металлов, которые вступают в контакт друг с другом.
- Также, от гальванической коррозии может защитить использование катодной защиты или расходуемого анода. См. ниже для получения дополнительной информации.
3
Предотвращение точечной коррозии, защищая поверхность металла, избегая экологических источников хлорида и избегая вмятин и царапин. Точечная коррозия - одна из форм коррозии, которая происходит на микроскопическом уровне, но может иметь масштабные последствия. Она оказывает большое воздействие на металлы, которые защищаются от нее тонким слоем пассивных соединений на поверхности, так как эта форма коррозии может привести к повреждению конструкции в ситуациях, когда защитный слой, как правило, им мешает. Точечная коррозия происходит, когда небольшая часть металла теряет свой защитный пассивный слой. Когда это происходит, гальваническая коррозия происходит на микроскопическом уровне, что приводит к образованию небольших отверстий в металле. Вокруг этих отверстий локальное окружение становится очень кислым, что ускоряет процесс. Точечную коррозию обычно можно предотвратить путем нанесения защитного покрытия на металлическую поверхность и/или используя катодную защиту.^{[10]XИсточник информации}
- Контакт с окружающей средой с высоким содержанием хлоридов (как, например, с соленой водой), как известно, ускоряет процесс точечной коррозии.
4
Предотвращение щелевой коррозии за счет минимизации ограниченного пространства при проектировании объекта. Щелевая коррозия происходит в пространствах металлических предметов, которые имеют плохой доступ к воздуху или жидкости, например, под винтами, под шайбами, под раковинами или между соединениями шарнира. Щелевая коррозия происходит там, где разрыв вблизи металлической поверхности достаточно широк, чтобы позволить жидкости войти, но достаточно узок, чтобы жидкость могла оттуда выйти, поэтому она там застаивается. Локальное окружение этих небольших пространств образует коррозию и металл разъедается как в случае с точечной коррозией. Предотвращение щелевой коррозии, как правило, вопрос дизайна. Нужно сводить к минимуму возникновение узких щелей в строительстве металлических предметов путем закрытия этих пробелов или создавать хороший поток воздуха или жидкости, чтобы минимизировать щелевую коррозию.
- Щелевая коррозия вызывает особые проблемы, при работе с такими металлами, как алюминий, который имеет защитный, пассивный внешний слой, а механизм щелевой коррозии может способствовать пробиванию этого слоя.^{[11]XИсточник информации}
5
Предотвращение коррозии под напряжением с помощью безопасной нагрузки и/или отжига. Коррозия под напряжением (SCC) является редкой формой коррозии, связанной с разрушением конструкции, которая представляет особый интерес для инженеров, которые проектируют строительные конструкции, предназначенные для выдерживания серьезных нагрузок. В случае SCC, несущие металлические формы образуют трещины и переломы ниже указанного предела нагрузки. В присутствии коррозионных ионов, крошечные, микроскопические трещины в металле, вызванные растягивающим напряжением от большой нагрузки, распространяются как коррозионные ионы и достигают конца трещины. Это приводит к тому, что трещины постепенно начинают расти и в конечном итоге могут привести к разрушению конструкции. SCC особенно опасно, так как это может произойти даже в присутствии веществ, которые очень слабо влияют на коррозию металла. Это означает, что коррозия происходит в то время, когда остальная часть поверхности металла кажется незатронутой.^{[12]XИсточник информации}
- Предотвращение SCC отчасти является вопросом дизайна. Например, выбрав SCC устойчивый материал для окружающей среды, в которой он будет работать, и проверив его на устойчивость, можно предотвратить SCC. Кроме того, процесс отжига металла может устранить остаточное напряжение от его изготовления.
- SCC, как известно, усугубляется высокими температурами и наличием жидкости, содержащей растворенные хлориды. ^{[13]XИсточник информации}
Реклама

Метод 2

Метод 2 из 3:

Предотвращение коррозии в домашних условиях

Загрузить PDF

1
Покройте краской поверхность металла. Возможно, самый распространенный, доступный метод защиты металла от коррозии - просто покрыть его слоем краски. Процесс коррозии - это влага и окислитель, взаимодействующие с поверхностью металла. Таким образом, когда металл покрыт защитным барьером краски, ни влага, ни окислители не могут вступать в контакт с самим металлом и коррозия отсутствует.
- Тем не менее, краска сама по себе подвержена деградации. Необходимо наносить новый слой краски, когда появляются сколы, изношенности или повреждения. Если краска разлагается до такой степени, что металл становится открытым, обязательно проверьте его на наличие коррозии или повреждений.
- Есть множество методов нанесения краски на металлические поверхности. Слесари часто используют некоторые из этих методов в сочетании, чтобы гарантировать, что весь металлический объект будет тщательно покрыт. Ниже приводится выборка из методов с комментариями:
  - Кисть подходит для труднодоступных мест.
  - Ролик используется для покрытия больших площадей. Дешевый и удобный способ покрытия.
  - Спрей используется для покрытия больших площадей. Быстрый способ, но менее эффективен, чем ролик (высок процент потери краски).
  - Безвоздушное/электростатическое безвоздушное распыление используется для покрытия больших площадей. Быстрый способ позволяет наносить краску разными уровнями толщины. Менее расточительный, чем обычный спрей. Оборудование стоит дорого.
Используйте морскую краску для металла, который контактирует с водой. Металлическим объектам, которые регулярно (или постоянно) вступают в контакт с водой, таким как лодки, необходимы специальные краски для защиты от повышенной возможности получения коррозии. В таких ситуациях, "нормальная" коррозия в виде ржавчины не единственная проблема (хотя является одной из основных), а морская живность (ракушки и т.д.), которая может нарастать на незащищенном металле, может стать дополнительным источником износа и коррозии. Для защиты металлических предметов, таких как лодки и так далее, не забудьте использовать полноценную морскую эпоксидную краску. Этот тип краски защищает основной металл от влаги, а также препятствует росту морской живности на ее поверхности.
3
Применяйте защитные смазочные материалы для продвижения металлических деталей. Для плоских, статических металлических поверхностей краска делает большую работу по поддержанию влаги и предотвращению коррозии, не затрагивая полезность металла. Тем не менее, краска обычно не подходит для перемещаемых металлических деталей. Например, если вы закрасите дверные петли, когда краска высохнет, она будет держать шарнир на месте, препятствуя его движению. Если вы откроете дверь силой, краска потрескается, оставляя отверстия для влаги, которые могут достигнуть металла. Лучший выбор для металлических деталей, таких как петли, швы, подшипники и так далее, - подходящая нерастворимая в воде смазка. Густая консистенция такого типа смазки, естественно будет отталкивать влагу и одновременно обеспечивать бесперебойное легкое движение вашей металлической детали.
- Поскольку смазочные материалы не высыхают так, как краски, они со временем ухудшаются и иногда требуют повторного применения. Смазывайте повторно металлически детали, чтобы они остались в зоне действия герметиков.
4
Тщательно чистите металлические поверхности перед покраской или смазкой. Используете ли вы обычную краску, морскую краску или защитную смазку/герметик, вы должны быть уверены, что поверхность метала чистая и сухая, прежде чем начать процесс покраски. Следите за тем, чтобы металл полностью был очищен от грязи, жира, остаточного сварочного мусора, или существующая коррозия может подорвать ваши усилия, способствуя будущей коррозии.
- Грязь, пыль и другой мусор мешают краске, смазочным материалам сохранять краску или смазку от присоединения непосредственно к поверхности металла. Например, если вы закрасите стальной лист с какими-то частицами металлической стружки на поверхности, краска ляжет на стружку, оставляя пробелы на основной металлической поверхности. Если эта стружка отпадет, место станет уязвимым для коррозии.
- Если вы покрываете краской или смазкой металлическую поверхность с некоторыми элементами уже существующей коррозии, вы должны сделать поверхность ровной и гладкой, чтобы обеспечить наилучшее сцепление герметика с металлом. Используйте проволочную щетку, наждачную бумагу и/или химический выводитель ржавчины, чтобы удалить как можно больше существующей коррозии, насколько это возможно.
5
Держите незащищенные металлические изделия подальше от влаги. Как отмечалось выше, большинство форм коррозии усугубляет влага. Если вы не можете обеспечить металлическую поверхность краской или герметиком, вы должны позаботиться, чтобы она не подвергалась воздействию влаги. Храните незащищенные металлические инструменты в сухом месте. Это может улучшить их полезность и удлинить их эффективную жизнь. Если ваши металлические предметы подвергаются воздействию воды или влаги, необходимо очищать и высушить их сразу после использования, чтобы предотвратить возникновение коррозии.
- Кроме того, что вы должны следить за воздействием влаги, не забудьте хранить металлические предметы в чистом, сухом месте. Для больших предметов, которые не вписываются в шкаф, можно использовать покрытие брезентом или тканью. Это поможет удержать влагу из воздуха и предотвратит накопление пыли на поверхности.
После каждого использования металлической детали, окрашеной или нет, необходимо очищать функциональные поверхности, удаляя грязь или пыль. Накопление грязи и мусора на поверхности металла может внести вклад в износ и образовать отверстия в металле и/или на его защитном покрытии, что со временем приведет к коррозии.
Реклама

Метод 3

Метод 3 из 3:

Предотвращение коррозии электрохимическим способом

Загрузить PDF

1
Используйте процесс гальванизации. Оцинковывайте металл тонким слоем, чтобы защитить его от коррозии. Цинк более химически активен, чем основной металл^{[14]XИсточник информации}, поэтому он окисляется при контакте с воздухом. После того как слой цинка окисляется, он образует защитное покрытие, предотвращая дальнейшую коррозию металла, находящегося под ним. Наиболее распространенным типом гальванизации сегодня является процесс горячей оцинковки, когда металлические части (обычно стальные) погружают в чан с горячим расплавленным цинком, чтобы получить однородное покрытие.
- Этот процесс включает обработку промышленными химикатами, некоторые из которых являются опасными при комнатной температуре и при чрезвычайно высокой температуре, поэтому делать это могут только специально подготовленные специалисты. Ниже приведены основные этапы процесса гальванизации горячей оцинковки на стали: ^{[15]XИсточник информации}
  - Сталь очищается раствором каустической соды, чтобы удалить грязь, жир, краску и т.д., а затем тщательно промывается.
  - Сталь замачивается в кислоте для удаления окалины, а затем промывается.
  - Затем применяют материал, называемый «поток» и дают высохнуть. Это помогает оцинковке плотно прилегать к стали.
  - Сталь погружают в ванну с расплавленным цинком и оставляют для нагревания до температуры цинка.
  - Сталь охлаждают в резервуаре для закаливания, содержащим воду.
2
Используйте анод. Один из способов защиты металлических предметов от коррозии является присоединение к металлу небольшого реактивного куска металла под названием «жертвенный анод». Из-за электрохимической взаимосвязи между большим металлическим предметом и небольшим реактивным объектом, только небольшой, реактивный кусок металла будет подвергаться коррозии, в результате чего большой важный металлический предмет останется нетронутым. Когда «жертвенный анод» будет полностью разъеден коррозией, он должен быть заменен, или коррозия перекинется на большой металлический объект. Этот метод защиты от коррозии часто используется для подземных сооружений, таких как подземные резервуары, или для объектов, постоянно контактирующих с водой (лодки).
- Аноды, изготовлены из нескольких различных типов химически активных металлов. Цинк, алюминий, магний - самые распространенные из них, используемые для этой цели. Вследствие химических свойств этих материалов, цинк и алюминий часто используются для металлических объектов в соленой воде, тогда как магний больше подходит для пресной.
- Причина работы «жертвенного анода» связана с химией самого процесса коррозии. Когда разъедается металлический объект, образуются области, которые химически похожи на аноды и катоды в электрохимической ячейке. Электроны вытекают из большинства анодных частей поверхности металла в окружающие электролиты. Так как аноды химически очень активны, по сравнению с металлом, который нужно защитить, сам объект становится очень катодным, таким образом, поток электронов из «жертвенного анода» подвергается коррозии, но сберегает остальную часть металла.
3
Используйте воздействие тока. Поскольку химический процесс коррозии металла включает электрический ток в виде электронов, текущих из металла, можно использовать внешний источник электрического тока, чтобы одолеть коррозию током и предотвратить коррозию. По сути, этот процесс подает непрерывный отрицательный электрический заряд на защищаемый металл. Этот разряд пересиливает текущие электроны, вытекающие из металла, прекращая коррозию. Этот тип защиты часто используется для подземных металлических конструкций, таких как емкости для хранения и трубопроводы.
- Обратите внимание, что тип тока, используемый для современных систем защиты, как правило, постоянный (DC).
- Обычно предотвращение коррозии током генерируется путем захоронения двух металлических анодов в почве вблизи металлического объекта, который нужно защитить. Поток направляется через изолированный провод для анодов, которые затем проходят через почву в металлический объект. Поток проходит через металлический предмет и возвращается к источнику тока (генератор, выпрямитель и т.д.) через изолированный провод.^{[16]XНадежный источникUnited States Environmental Protection AgencyПерейти к источнику}
4
Используйте анодирование. Анодирование представляет собой особый тип защиты поверхностного покрытия, а также применяет штампы и так далее. Если вы когда-нибудь видели ярко-цветной металл карабин, значит, вы видели анодированную поверхность металла. Вместо того чтобы физически наносить защитное покрытие, анодирование использует электрический ток, чтобы обеспечить металл защитным покрытием, которое предотвращает почти все формы коррозии.
- Химический процесс анодирования связан с тем, что многие металлы, такие как алюминий, естественно образуют химические продукты, называемые оксидами, когда они вступают в контакт с кислородом в воздухе. Это приводит тому, что металл обычно имеет тонкий внешний слой оксида, который защищает (в разной степени, в зависимости от металла) его от дальнейшей коррозии. Электрический ток, используемый в процессе анодирования, по существу, создает намного более толстый слой оксида на поверхности металла, чем обеспечивает большую защиту от коррозии.
- Есть несколько различных способов анодирования металла. Ниже приведены основные этапы этого процесса:^{[17]XИсточник информации} См. «Как анодировать алюминий» для получения дополнительной информации.
  - Алюминий очищается и обезжиривается.
  - Поверхностные примеси алюминия удаляются специальным обезжиривающим раствором.
  - Алюминий опускается в кислотную ванну при постоянном токе и температуре (например, 12 А/кв.м и 21-22 градусов С).
  - Алюминий удаляется и промывается.
  - Алюминий произвольно погружается в краситель при 38 - 60 градусах С.
  - Алюминий запечатывается путем помещения в кипящую воду на 20-30 минут.
5
Используйте металл, который проявляет пассивирование. Как отмечалось выше, некоторые металлы на воздухе естественно образуют защитное оксидное покрытие. Некоторые металлы образуют это оксидное покрытие настолько эффективно, что металл, в конечном счете, становится химически не активен. Мы говорим, что эти металлы «пассивны» со ссылкой на процессе пассивирования, с помощью которого они становятся менее активными. В зависимости от его использования, пассивированный объект может не требовать дополнительной защиты от коррозии.
- Один известный пример такого металла, который проявляет пассивирование - нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь представляет собой сплав из обычной стали и хрома, который эффективно не ржавеет в большинстве условий, не требуя каких-либо других средств защиты. Для большинства предметов из нержавеющей стали коррозия не свойственна.
  - Однако стоит отметить, что в определенных условиях нержавеющая сталь не является 100% нержавеющей, в частности, в соленой воде. Точно так же многие пассивные металлы становятся не пассивными при определенных экстремальных условиях и, следовательно, не могут подходить для всех видов использования.
Реклама

Советы

Будьте очень осторожны с межкристаллитной коррозией. Это влияет на способность металла формироваться и поддаваться управлению и это ухудшает общую прочность металла.
Алюминиевые и стальные лодки не должны иметь склеенные детали, чтобы наилучшим образом предотвращать коррозию металлов.

Предупреждения

Никогда не оставляйте сильно проржавевшие металлические детали в автомобиле или на судне. Уровень коррозии может существенно различаться, но любая коррозия может указывать на серьезные структурные повреждения. В целях безопасности замените или полностью удалите все признаки коррозии на металле.
При применении «жертвенных анодов» воздержитесь от окрашивания поверхности. Это лишает возможности электроны высушиваться через поверхность, а значит, не может препятствовать возникающей коррозии.