Коррозия железа – раковое заболевание металлоконструкций

Железо явно доминирует среди конструкционных материалов, используемых в наше время. Объемы его промышленного производства в двадцать раз превосходят суммарный выпуск других металлов, выходящих из металлургических цехов.

Изделия из железа окружают нас в быту и на производстве, тем нагляднее проявления коррозии железа, в обиходе называемые ржавлением. Результатом коррозионного воздействия на железо или другие материалы является разрушение материала, оправдывающее полученное от латинского «corrosio» (разъедание) название.

Механизм протекания коррозионных реакций в металлах

Процессы коррозии, то есть самопроизвольного разрушения,  вызываются в металлах при их взаимодействии с контактирующей окружающей средой. По типу протекания взаимодействия реакции коррозии разделяют на два вида:

  • Химическая коррозия, протекающая в средах, которые электрический ток не проводят. К таким средам можно отнести сухие газы, жидкости органического происхождения типа спирта или бензина;
  • Электрохимическая коррозия, происходящая в средах, проводящих электроток. К таким средам относятся водные растворы и просто влажный воздух.

ЦепьВ практических условиях очень трудно обеспечить реакцию химического корродирования в чистом виде.

Теоретически она представляет собой взаимодействие материала и среды, не сопровождающееся электрохимическими процессами на фазовых границах. Такое взаимодействие с кислородом для железосодержащих сплавов при высокой температуре заканчивается образованием окалины. Окалина – типичный продукт коррозии химической. Ее можно наблюдать даже в процессе простой заливки на воздухе расплава железа в изложницу.

В реальных условиях, когда окисление железа происходит во влажной среде, каковой является обычный атмосферный воздух, протекает электрохимическая коррозия железа с образованием гидратированного оксида железа Fе2O3·H2О – того самого рыхлого светло-коричневого порошка, называемого ржавчиной. Поэтому электрохимическую коррозию нередко провоцируют присутствующие в железе случайные примеси или введенные легирующие добавки. Если железо не имеет таких добавок и является сверхчистым, то оно практически не корродирует.

Наглядные примеры тому – изделия древних мастеров, использовавших железо без примесей. В Индии установлена железная колонна, которая свыше полутора тысяч лет стоит без разрушений, хотя индийский климат очень влажный. В составе железа этой колонны практически нет каких-либо посторонних добавок. Как древние металлурги добились этакой степени чистоты – остается загадкой.

Ущерб от корродирования железа

Вопрос, как защитить железо от коррозии, далеко не праздный. Корродирование железосодержащих металлоконструкций и технологического оборудования приводит не только к снижению надежности работы механизмов и сроков службы агрегатов, но и к аварийным ситуациям, имеющим катастрофические последствия. Для повышения прочности металлоизделий вводятся завышенные коэффициенты запаса, однозначно ведущие к завышенным расходам металла.Металлолом

Экономический ущерб от коррозии железа наносится не только за счет дополнительных затрат на расход металла, но и от простоя оборудования в процессе ремонта или замены вышедших из строя механизмов, от потерь и утечек сырья (газ, нефть, вода) на «прохудившихся» магистральных трубопроводах. Колоссальные энергетические затраты приходится нести по преодолению гидравлических сопротивлений сузившихся проходных сечений коммуникаций, на стенках которых отложилась ржавчина – продукт коррозии железа.

Элементарное бытовое неудобство, всем знакомое – ухудшение работы батарей отопления – напрямую обязано своим существованием ржавым отложениям на стенках радиаторов. Проявления коррозии снижают качество продукции. В общей сложности потери, вызванные коррозией, оцениваются в 3-4 процента валового дохода любой индустриально развитой страны.

Защита стальных изделий от коррозии

АвтоДля недопущения начала коррозионных разрушений стальных деталей или металлоконструкций в практике определены три основных принципа антикоррозийной защиты:

  1. Конструкционная защита, направленная на использование нержавеющих материалов в агрессивных средах. Элементы конструкции изготавливают из цветных металлов, керамики либо непосредственно из нержавеющих сталей. Контактирующие со средой поверхности стальных изделий изолируются от нее резиновыми прокладками, герметиками, клеями.
  2. Активная защита железа от коррозии базируется на применении жертвенного анода, как принято называть более активный металл, который, разрушаясь, предохраняет стальное изделие. Один из наиболее часто встречающихся жертвенных анодов является магниевый стержень, размещаемый в бытовых электрических бойлерах для осаждения загрязнений в воде центральной магистрали. Другим металлом, используемым для активной защиты железа, является цинк. Коррозия оцинкованного железа представляет собой так называемую «жертвенную защиту», поскольку происходящее окисление цинка предотвращает коррозию стального материала.
  3. Пассивная защита использует нанесение лакокрасочных покрытий, препятствующих созданию коррозионного элемента. Лакокрасочный слой не исключает протекание коррозионного процесса, а только затормаживает его.

Это важно! Надежность защиты от коррозии нанесением покрытия обеспечивается на 80% тщательностью  подготовки поверхности для хорошей адгезии металла с лакокрасочным материалом и лишь на 20% — свойствами наносимых материалов или технологией их нанесения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*