Захист металів від корозії
Захист металів від корозійного руйнування складається з цілого комплексу заходів щодо збільшення працездатності і надійності машин і конструкцій у данному середовищі. Частина цих заходів закладається ще в процесі проектування, частина — у процесі виготовлення машин або конструкцій, а інші заходи повинні бути вжиті в процесі експлуатації.
Створення раціональних конструкцій. Вибір матеріалів і їхнього сполучення для даного виробу, звичайно, диктується технічною й економічною доцільністю, але повинно забезпечувати їх корозійну стійкість. Конструктор повинний перетбачити раціональні форми частин машини, що припускають швидке очищення від бруду; машина не повинна мати місць скупчення вологи, що є збудником корозії.
Обробка навколишнього середовища. Для різних видів корозійних процесів обробка середовища набирає різні форми. Сюди можна віднести вилучення чи зниження концентрації речовин, що викликають чи прискорюють корозійні процеси, а також уведення сповільнювачів чи інгібіторів корозії.
Так, наприклад, високотемпературна газова корозія відбувається головним чином за рахунок кисню чи повітря інших середовищ, що окисляють. Вилучити кисень з них не можна, тому
що це порушить роботу машини (двигунів) чи конструкцій (оболонки, площини і т.д.).
Тому обробка зводиться тільки до вилучення каталізуючих речовин, наявність яких приводить до порушення стійких оксидних шарів, що пасивують метал. Прикладом для першого випадку обробки середовища може служити вилучення з'єднань ванадію, що містяться іноді в сірчистих мазутах. Ванадій, окисляючи до у процесі горіння мазуту, діє як каталізатор при руйнуванні металевих поверхонь навіть при вмісті його в мазутах Зв'язування ванадію в міцні з'єднання зі ступенем окислювання +5 усуває його шкідливий вплив ("ванадієва корозія").
На стійкість оксидних шарів шкідливо впливає наявність галогенів, що створюють леткі з'єднання. Поглинання галогенів, зміна складу окисного середовища (без галогенів) значно підвищує стійкість металевих поверхонь.
До обробки середовища можна повною мірою віднести і загальні заходи щодо збереження навколишнього середовища, що вимагають очищення промислових і вихлопних газів, тому що збільшення змісту в повітрі
оксидів азоту й іншіх газів не тільки згубно діє на навколишню природу, але і форсує руйнування металевих конструкцій у результаті атмосферної корозії, особливо у великих містах і поблизу промислових підприємств.
Електрохімічна корозія залежить від складу електроліту, і регулювання рН і зміст іонів СІ, що істотно впливають на швидкість корозії. Кисень, розчинений в електролітах (наприклад, живильна вода парових казанів), також форсує корозію з кисневою деполярізацією, і зниження його концентрації приводить до стабілізації поверхні металу. Кисень, що міститься в живильній воді, можна поглинути, пропускаючи воду через фільтри з металевої стружки. Окислювання стружки, яку завжди легко замінити у фільтрі, охороняє стінки казана.
У приладобудівній практиці при герметизації схем звичайно заміняють повітря на гелій чи аргон високої чистоти, що взагалі виключає корозію. Якщо є можливість, то створюється вакуум При необхідності встоновлення приладового пристрою в атмосфері і неможливості герметизації його ставлять поглиначі, що сорбірують вологу і діоксид вуглецю з повітря і тим самим знижують можливість появи корозійного шару.
Створення ізолюючих плівок на металах. Для різних умов корозії на поверхні металів створюються ізолюючі плівки. їхня стійкість залежить від температури і корозійного середовища.
Захисні шари від високотемпературної корозії можуть бути створені з тугоплавких з'єднань, що мають низьку дифузійну проникненість для агента корозії (ПРО, N, галогени). Для підвищення корозійної стійкості металів і сплавів їх легують поверхово чи об'ємно іншими металами.
Жаростійке облегування здійснюють одночасно з одержанням того чи іншого конструкційного металу. Уводяться такі легуючі компоненти, що збільшують жароміцність і, крім того, мають високу дифузійну здатність в даному металі, сплаві і, виходячи на поверхню, утворюють стійкі оксидні шари.
Так, наприклад, хром і нікель у нержавіючих сталях, дифундуючи до поверхні, утворюють оксидний шар, що містить шпінель і частково шпінель Оксидний шар такого складу виявляється більш стійкий, чим просто оксид що утворюється на поверхні чистого хрому. Поверхневе легування уявляє собою насичення поверхні даного сплаву металом, що має міцний оксидний шар, — алітування, хромування, сіліціювання і т. і. Воно здійснюється дифузійно з газової фази, що містить пару або леткі з'днання легуючого компонента, нанесення шару цього металу вакуумним чи плазмовим напилюванням, або навіть наплавлення, але обов'язково з наступною термообробкою виробу. При нанесенні на поверхню даного металу легуючого компонента можливе утворення між ними інтерметалідів.
Прикладом такого типу захисних плівок може служити сіліціюваний та молібденування: на поверхню молібдену дифузійним шляхом наноситься шар кремнію, що утворює з молібденом з'єднання Захисні шари від низькотемпературної корозії можуть оути органічні, неорганічні чи металеві. При консервації виробів застосовується змащення оліями, що неокислюються, (вуглеводи стійкі до окислювання). Олії наносяться при підвищеній температурі (поліпшення змочування, зниження в'язкості) і, застигаючим, утворюють шар, що захищає метал від електронного середовища і повітря. Особливо стійкий такий захист при додаванні до складу змащення інгібіторів. Незручність консервування змащенням складається в необхідності вилучення олії з поверхні металу при наступних операціях (знежирення).
Лакування — нанесенняя високомолекулярних з'єднань, розчинених у леткому розчиннику на поверхні металу. Після випару розчинника на металі залишається полімерний шар, що не пропускає окислювач і має електроізоляційні властивості. Лаки виготовляються з природних смол (шелак) чи із синтетичних полімерів (фенолальдегідів, гліфталеві, силіконові т. ін.). При випаровуванні розчинника можуть утворюватися шпари в лаковому покритті, і тому найчастіше вживаються багатошарові покриття, імовірність утворення наскрізних шпар в яких значно менше.
Фарбування металевих поверхонь супроводжується утворенням полімеру безпосередньо на поверхні металу в процесі нанесення фарби і її тужавіння. Олійна фарба уявляє собою суміш (оліфа) і пігменту — барвника. При нанесенні фарби тонким шаром на зачищену до блиску поверхні металу олія швидка окисляється киснем повітря і тужавіє, утворюючи на поверхні металу щільну плівку, що і захищає метал від корозії.
Для збільшення корозієстійкості до чорних металів в процесі їх виготовлення додають легуючі елементи, хром, нікель, ванадій, титан та ін. Ці леговані сталі дуже дорогі і їх використовують в основному для агресивних середовищ.
Контрольні запитання до 5 розділу
1. Класифікація та призначення чорних металів.
2. Виготовлення чавуну.
3. Виготовлення сталі.
4. Устрій домнової печі.
5. Устрій конвертера та мартенової печі.
6. Класифікація та властивості кольорових металів.
7. Виготовлення міді.
8. Виготовлення алюмінію.
9. Виготовлення титану.
10. Виготовлння магнію.
11. Корозія металів.
12. Антикорозійних захід.
13. Обробка сталевих виливків.
14. Сплави кольорових металів.