Защита металлов от коррозии и огня

Коррозия — это разрушение металлов в результате их взаимо­действия с окружающей средой. В начале коррозия изменяет внеш­нюю поверхность металла, затем уменьшает пластичность, прочность, и, наконец, разрушает металл. От коррозии ежегодно безвозвратно теряется около 10% всех производимых металлов. Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия происходит при действии на металл су­хих газов или жидкостей органического происхождения. Химическое взаимодействие металла с внешней средой состоит из окисления (об­разования окалины). Окисление металла возможно в любой среде, но главным образом наблюдается на воздухе при высокой температуре, при действии растворов масел, нефти, бензина, сухих газов и пр.

Электрохимическая коррозия — наиболее распространенный вид коррозии металлов. Она возникает в электропроводящей среде при взаимодействии металлов с жидкими электролитами— водой, водными растворами солей, кислот и щелочей и протекает по законам гальванического элемента. Ионы металла переходят в раствор и ме­талл постепенно разрушается.

По характеру коррозионного разрушения различают сплошную (равномерную и неравномерную) и местную с локальными пораже­ниями поверхности.

Коррозии способствует неоднородность металла, при этом могут возникнуть микрокоррозии. Когда разрушения происходят по грани­цам зерен металла, коррозию называют межкристаллической. В за­висимости от характера окружающей среды электрохимическая кор­розия может быть атмосферной, подводной и почвенной.

Защита от коррозии. Современные методы борьбы с коррози­ей предусматривают комплекс мероприятий на всех стадиях произ­водства, применения и эксплуатации металлических изделий.

Эффективными методами являются: легирование металлов, нанесение защитных покрытий, нейтрализация и понижение корро­зионной активности (ингибирование) окружающей среды.

Легирование. Введение в металл легирующих добавок повыша­ет коррозионную стойкость сплава. Так, введение меди и хрома (ме­нее 1%) повышает сопротивление стали коррозии. Высокой стойко­стью к коррозии обладают высоколегированные нержавеющие стали, которые содержат до 20% различных легирующих добавок.

Нанесение защитных покрытий. Защитные покрытия могут быть лакокрасочными, металлическими и неметаллическими.

Лакокрасочные покрытия позволяют получить на поверхности конструкций плотную пленку, которая изолирует металл от воздейст­вия окружающей среды. Металлические поверхности окрашивают синтетическими эмалями, лаками, цветными нитроэмалями, краска­ми на основе растительных масел и др. Перед нанесением любого ви­да покрытия поверхность металла очищают от ржавчины, окалины и обезжиривают.

К металлическим покрытиям относятся: диффузионные, го­рячие и гальванические, а также металлизация.

Диффузионное покрытие заключается в насыщении легирую­щими элементами поверхностных слоев металла при высоких темпе­ратурах. Легирующие элементы образуют в поверхностных слоях твердые растворы или химические соединения, противодействующие коррозии. Этим способом производят хромирование, азотирование, насыщение алюминием. Такие покрытия хорошо защищают металл от химической коррозии.

Горячие покрытия наносят путем погружения металлического изделия в ванну с расплавленным защитным металлом, температура плавления которого ниже температуры плавления изделия. Так про­изводят покрытие оловом, оцинкование. Олово и цинк хорошо защи­щают металлы от электрохимической коррозии.

Более универсальный метод покрытия — гальванический, ос­нованный на электролитическом осаждении металлов из растворов солей, причем основной металл служит катодом, а осаждаемый ме­талл — анодом. Этот способ позволяет наносить покрытия очень тон­ким слоем и тем самым экономить расход материала. Таким же обра­зом наносят оловянные и цинковые покрытия. Широко применяется хромирование как защитное и декоративное покрытие.

Металлизация — покрытие поверхности изделия расплавлен­ным металлом распыленным сжатым воздухом. Этот метод позволяет защитить от коррозии уже собранные конструкции.

Неметаллические покрытия весьма разнообразны. К ним от­носят оксидирование, напыление, эмалирование, покрытие стеклом, обмазку мастиками и др.

При оксидировании стали изделия, покрытые слоем асфальто­вого или масляного лака, выдерживают в печи при 350...450 °С в те­чение 20 мин. Изделие покрывается оксидной пленкой толщиной 2...5 мкм, окрашивается в сине-черный цвет, проникающее в поры масло предохраняет металл от коррозии. Процесс этот называют во­ронением стали.

В настоящее время широко применяют для нейтрализации и понижения коррозионной активности ингибирование — защиту от коррозии с помощью веществ, замедляющих коррозию. Из ингибито­ров наиболее распространен нитрит натрия.

Ванны, раковины, мойки, декоративные изделия эмалируют. Для защиты от коррозии на поверхность металла наплавляют при 750...800 °С различные силикаты (кварц, полевой шпат, буру, глину и др.). Защитное покрытие должно быть непроницаемым для агрессив­ной среды, иметь высокую прочность сцепления с металлом, равно­мерно и сплошным образом распределяться по всей поверхности и придавать изделию более высокую твердость, износостойкость и жаро­стойкость.

Защита от огня. Незащищенные стальные конструкции стой­ки до 600 °С. Для защиты металлических конструкций от огня при­меняют вспучивающиеся покрытия или краски на основе полимер­ных связующих, которые при действии огня вспучиваются и образуют защитный слой в виде закоксовавшегося вспененного расплава, пре­пятствующего нагреву металла.

Такие покрытия, кроме защитных функций, выполняют роль отделки и наносятся малярным способом.

Для повышения огнестойкости стальных и алюминиевых кон­струкций применяют различные покрытия, наносимые пневмонапылением: асбестоцементные, асбестоперлитовые, асбестовермикулитовые; облицовки и штукатурки из несгораемых материалов (кирпича, керамических плиток, гипсовых плит, растворов и др.).

Перевозка и хранение. Завод-изготовитель должен смазать нейтральной смазкой для защиты от коррозии обработанные сталь­ные отливки и мелкие изделия. Стальные прокатные и фасонные из­делия можно перевозить на открытых платформах и хранить на от­крытых складах.

Цветные металлы, сплавы и изделия из них перевозят в кры­тых вагонах, а хранят в закрытых складах.

Хранят металлические изделия обернутыми антикоррозионной ингибиторной бумагой, пропитанной раствором смеси нитрита натрия и уротропина. Перед хранением все металлические материалы и из­делия рассортировывают по видам и размерам, укладывая на дере­вянные подкладки так, чтобы были видны бирки с маркировкой или заводские клейма.

 

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте классификацию металлов.

2. Изложите сущность до­менного процесса получения чугуна.

3. Назовите способы производст­ва стали.

4. Как маркируются углеродистые и легированные стали?

5. Назовите виды стальных изделий, применяемых в строительстве.

6. Как классифицируют арматурную сталь для железобетона?

7. Укажите причины коррозии металлов и меры защиты от нее.

8. Назначение и виды термической обработки стали.

9. Расскажите о применении сплавов цветных металлов в строительстве.