5.7.2. 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

286

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.

287

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).

288

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.