Задача защиты изделий из стали, железа, алюминия и ряда других металлов и сплавов от коррозии решается разными способами. Суть коррозионных процессов состоит в возникновении химических реакций металла с водой, кислородом, солями и щелочами, в результате которых структура изделия разрушается, и физические свойства ухудшаются. Решение задачи состоит в том, чтобы изолировать металл от действия активных реагентов, или нейтрализовать их действие.
В зависимости от условий эксплуатации металлоконструкций, коррозия подразделяется на:
- газовую, возникающую при контакте с атмосферой или промышленной газовой средой;
- электролитическую, активаторами которой служат соли и щелочи;
- подземную, проявляющаяся при контакте с грунтом без присутствия кислорода;
- биологическую, в результате действия микроорганизмов;
- электрическую, в результате изменения электрохимического потенциала из-за блуждающих токов.
Физические факторы — повышенные нагрузки, высокая температура или сила трения к коррозионным не относятся. Они тоже приводят к снижению долговечности конструкций, но методы снижения их воздействия другие.
Проблемы от коррозии
Металл подвержен коррозии в первую очередь там, где в результате сварки или механической обработки изменена внутренняя структура. Это сварные швы, линии изгиба, места клепки. Но со временем ржавчина покрывает поверхность полностью и постепенно проникает внутрь материала. Это необратимый процесс, изменяющий кристаллическую решетку, восстановить которую не удается.
В результате коррозии поверхность становиться рыхлой, теряет гладкость. При проникновении ржавчины в швы и трещины, теряется прочность металлоконструкций. При длительном воздействии коррозионных агентов труба, балка или стенка резервуара могут проржаветь насквозь. Из всех использующихся в промышленности, строительстве и технике металлов наиболее подвержены коррозии сталь и железо. В результате коррозии они покрываются характерным красноватым налетом, получавшим название «ржавчина». Термин стал нарицательным и используется как синоним слова «коррозия» и для других металлов.
Методы коррозионной защиты
Для защиты металлоконструкций и отдельных изделий разработано ряд методов и способов защиты. Технологии разделяются на три группы — протекторные, ингибиторные и пассивные. При их разработке использованы знания и физико-химических свойствах металлов и сплавов и их взаимоотношении с основными коррозионно опасными реагентами.
Протекторная защита базируется на использовании покрытий химическая активность которых выше, чем защищаемого металла. Протектор принимает на себя основную нагрузку от воздействия влаги, кислорода, кислот и других реагентов, постепенно разрушаясь. Освободившиеся ионы протектора частично восстанавливают основной материал и замедляют окисление. По отношению к стали и железу протекторами выступают:
- магний;
- цинк;
- хром;
- кадмий.
Металлы используются как в чистом виде, так и в качестве компонентов сплавов между собой, или с другими веществами, например, алюминием.
Ингибиторы коррозии — вещества, которые нейтрализуют воздействие внешних факторов на химическом или электрохимическом уровне. Подразделяются на анодные, органические, щелочные, кислотные. Выбор ингибитора определяется условиями эксплуатации металлоконструкции, видом металла и наиболее активными коррозионными компонентами в окружающей среде.
Пассивная защита — один из распространенных методов, который постоянно усовершенствуется. Для пассивной защиты используют:
- грунтовки;
- краски;
- лаки;
- эмали.
Покрытие создает герметичный слой, непроницаемый для кислорода, воды и многих растворителей. Защита требует регулярного обновления.
Антикоррозийная краска
Для защиты от ржавчины и окисления используют разные виды красок, которые можно разделить на два вида — жидкие и порошковые. Отличаются они как составом, так и способами нанесения. Современные жидкие краски выпускают на базе разных вяжущих веществ:
- масляных;
- алкидных;
- акриловых;
- эпоксидных.
В состав добавляют пигменты, позволяющие увеличить декоративные свойства металлоконструкции, модификаторы и другие компоненты. В результате получают краски с высокой маслобензостойкостью, термостойкие, защищающие от морской воды, повышенной прочности и т.д. Ряд красок содержит ингибиторы и преобразователи коррозии, грунтовки, обеспечивающие увеличение адгезии. Такие составы можно наносить непосредственно на ржавчину, их маркируют «2 в 1», или «3 в 1». Наносят жидкие краски кистями, валиками, распылителями, как в заводских условиях, так и на объекте.
Порошковые краски — особый вид покрытий. Созданы на основе ПВХ, поливинилбутираля, полиамида, полипропилена, акрилатов и других синтетических веществ. На поверхности металла образуют гладкое прочное покрытие, нечувствительное к воде, кислороду и ультрафиолету. Окраска требует использования специального оборудования и в своем большинстве может быть выполнена только в заводских условиях. Большинство порошковых покрытий намного прочнее и долговечнее, чем защита жидкими красками.
Электрохимическая защита
Способ базируется на использовании протекторных свойств цинка. Стальная поверхность покрывается слоем цинка разными способами. Холодное цинкование — это нанесение специальной краски на очищенную поверхность конструкций как в заводских условиях, так и непосредственно на объектах. Краска пригодна не только для стали и железа, эффективная защита обеспечивается и для алюминия, чугуна, титана. Одно из преимуществ холодного цинка — возможность использования на готовых изделиях, находящихся в эксплуатации, например, железнодорожных вагонах и цистернах, речных и морских судах, автомобилях.
Горячий и гальванический метод оцинкования обеспечивает более долговечную, прочную и надежную защиту. Наносится протекторный слой только в заводских условиях, как базовая (например, для профнастила), или основная защита.
Преобразователи ржавчины
Ржавчина — это продукт окисления металла (оксид железа), обладающий рядом характерных химических свойств, отличающихся от чистого железа и стали. Ржавчина способна вступать в реакцию с некоторыми веществами, инертными к железу, и образовать более прочные и стойкие соединения. Именно это свойство и находится в основе действия преобразователей. При нанесении на пораженные коррозией места, преобразователь растворяет ржавчину, превращая в тонкую пленку, прочно соединяющуюся с железной основой и повышающей прочность поверхности.
По типу базового вещества, преобразователи подразделяются на кислотные и безкислотные. Активное вещество первых — ортофосфорная кислота, вторых — танин. Безкислотные преобразователи можно использовать даже по мокрой поверхности. Используют вещества как самостоятельно, так и в составе красок «2 в 1», или «3 в 1». Преимущества — возможность использования на конструкциях и изделиях, которые находятся в эксплуатации.
Покрытия от ржавчины
С целью антикоррозионной защиты также используют покрытия из полимерных материалов — каучука, нейлона, ПВХ, фторопласта. В качестве защиты также используют полимеры:
- полиэстер;
- пластизол;
- полиуретан;
- поливинилиденфторид (ПВДФ);
- акрил;
- Printech.
Преимущественно полимер наносят поверх протекторного цинкового покрытия, что увеличивает срок службы конструкции до 50 – 60 лет без повторной окраски.