Коррозия обычно возникает, когда большинство или все атомы на одной металлической поверхности окисляются, повреждая всю поверхность. Большинство металлов легко окисляются: они имеют тенденцию терять электроны с кислородом воздуха или воды. При уменьшении содержания кислорода он образует оксид с металлом. Это процесс, посредством которого металлы в промышленном состоянии возвращаются к своим естественным степеням окисления. Этот процесс представляет собой реакцию восстановления-окисления, при которой металл окисляется окружающей средой, часто кислородом воздуха. Эта реакция является как самопроизвольной, так и электрохимически благоприятной. Коррозия — это, по сути, образование вольтаических или гальванических элементов, в которых рассматриваемый металл действует как анод и, как правило, разрушается или теряет функциональную стабильность.
Типы методов предотвращения коррозии
Барьерное покрытие для предотвращения коррозии
Барьерное покрытие образует изолирующий и физический барьер, тем самым предотвращая контакт агрессивных элементов, таких как электролит, с подложкой. Барьерные покрытия обычно наносятся на металлы и керамику, когда они не в состоянии выдерживать очень жесткие условия эксплуатации. Многие промышленные процессы протекают при очень высоких температурах в потоке агрессивных газов. Металлы часто подвержены коррозии, что может привести к катастрофическим поломкам во время эксплуатации. Чтобы предотвратить это, а также увеличить срок службы и эффективность эксплуатации, металлические и керамические компоненты покрываются другими материалами, которые выдерживают эти жесткие условия эксплуатации.Свойства материала барьерного покрытия должны соответствовать свойствам нижележащего основания.
Барьерное покрытие направлено на предотвращение контакта с основанием воды, кислорода и других химических веществ. В действительности считается само собой разумеющимся, что некоторое количество воды и кислорода достигнет поверхности, которую защищают барьерные покрытия. Но поскольку вода, которая проникает через барьерное покрытие, не имеет значительного заряда (это означает, что в воде нет высокой концентрации ионов), не все основные элементы, необходимые для запуска процесса коррозии, присутствуют.
Горячее цинкование для предотвращения коррозии
Горячее цинкование — это одна из форм цинкования. Это процесс нанесения покрытия на железо и сталь цинком, который сплавляется с поверхностью основного металла при погружении металла в ванну с расплавленным цинком при температуре около 449 ° C (840 ° F). Горячее цинкование обеспечивает покрытие как снаружи, так и внутри полых секций, оно самовосстанавливается при повреждении, жертвует собой ради защиты основного металла, является экологически устойчивым, обладает хорошей ударопрочностью и стойкостью к истиранию.Как и другие системы защиты от коррозии, цинкование защищает сталь, действуя как барьер между сталью и атмосферой.
Горячее цинкование обеспечивает ряд преимуществ для стали, которую оно защищает. Слои сплава цинк-железо, скрепленные металлургическим способом, не только создают барьер между сталью и окружающей средой, но и катодно защищают сталь. Катодная защита, обеспечиваемая цинком, означает, что оцинкованное покрытие жертвует собой ради защиты лежащей в основе стали от коррозии. Плотно прилегающее покрытие, прочность сцепления которого составляет около 3600 фунтов на квадратный дюйм, также чрезвычайно устойчиво к истиранию, поскольку интерметаллические слои прочнее основной стали. Однако, даже если покрытие повреждено, расходуемый цинк защитит сталь на расстоянии до ¼ дюйма.
Легированная сталь (нержавеющая) для предотвращения коррозии
Когда к углеродистой стали добавляют другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, получается легированная сталь. Эти легированные стали обладают различными экологическими, химическими и физическими свойствами, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для легирования. Здесь соотношение легирующих элементов может обеспечивать различные механические свойства. Устойчивость к коррозии и образованию пятен, низкие эксплуатационные расходы и привычный блеск делают нержавеющую сталь идеальным материалом для многих применений, где требуются как прочность стали, так и коррозионная стойкость. Кроме того, из нержавеющей стали можно изготавливать листы, пластинки, прутки, проволоку и трубки. Легирующие элементы могут изменять углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может влиять на микроструктуру, условия термической обработки и механические свойства. Современные технологии с высокоскоростными компьютерами позволяют прогнозировать свойства и микроструктуру стали при ее холодной штамповке, термической обработке, горячекатаном производстве или легировании. Например, если для определенных применений от стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, то углеродистая сталь сама по себе не подойдет для этой цели, поскольку в ней присутствует углерод ..
Легированные стали изготавливаются путем сочетания углеродистой стали с одним или несколькими легирующими элементами, такими как марганец, кремний, никель, титан, медь, хром и алюминий. Эти металлы добавляются для получения специфических свойств, которых нет у обычной углеродистой стали. Элементы добавляются в различных пропорциях (или комбинациях), благодаря чему материал приобретает различные свойства, такие как повышенная твердость, повышенная коррозионная стойкость, повышенная прочность, улучшенная формуемость (пластичность); свариваемость также может изменяться.
Катодная защита для предотвращения коррозии
Катодная защита — это электрохимический процесс, который замедляет или останавливает ток коррозии путем подачи постоянного тока на металл. При правильном применении CP останавливает протекание коррозионной реакции для защиты целостности металла. Катодная защита работает путем помещения анода или анодов (внешних устройств) в электролит для создания электрической цепи. Ток течет от анода через электролит к поверхности конструкции. Коррозия перемещается к аноду, чтобы остановить дальнейшую коррозию конструкции. По сути, катодная защита соединяет основной металл, подверженный риску (сталь), с расходуемым металлом, который подвергается коррозии вместо основного металла. Технология обеспечения катодной защиты стали сохраняет металл за счет получения высокоактивного металла, который может действовать как анод и выделять свободные электроны. Вводя эти свободные электроны, активный металл жертвует своими ионами и предохраняет менее активную сталь от коррозии.
Существует два основных типа катодной защиты: гальваническая и катодная защита по току, действующему под давлением. Гальваническая защита заключается в нанесении защитного цинкового покрытия на сталь для предотвращения коррозии. Цинк корродирует вместо герметизированной стали. Срок службы этих систем ограничен, поскольку расходуемый анод, защищающий основной металл, будет продолжать разрушаться с течением времени до тех пор, пока расходуемый анод больше не будет способен обеспечивать защиту. Современные системы катодной защиты Impression состоят из анодов, подключенных к источнику питания, который обеспечивает постоянный поток электроэнергии. Метод защиты с расходуемым анодом использует металл, более активный, чем основной металл, для ”жертвования» ионами. Эти “расходуемые аноды” (обычно из таких сплавов, как магний, алюминий или цинк) обладают более высоким электрохимическим потенциалом. Этот метод часто может обеспечить гораздо более длительную защиту, чем расходуемый анод, поскольку анод питается от неограниченного источника питания.
Расходуемая защита для предотвращения коррозии
Расходуемая защита — это метод защиты от коррозии, при котором более электрохимически активный металл электрически присоединяется к менее активному металлу. Высокоактивный металл отдает электроны взамен тех, которые могли быть потеряны при окислении защищаемого металла. Это возвращает защищенному металлу его первоначальную форму и тем самым предотвращает его коррозию. Материалы, используемые в качестве расходуемых анодов, представляют собой либо чисто активные металлы, такие как магний или цинк, либо сплавы алюминия или магния, специально разработанные для использования в качестве расходуемых анодов.
Расходуемая защита может быть обеспечена с помощью анодов, обычно поставляемых с литыми накладками или подводящими проволоками. Подводящие провода могут быть прикреплены к конструкции с помощью механических или сварных соединений и должны иметь низкое сопротивление и изоляцию, чтобы предотвратить их коррозию или механическое повреждение.