Методы защиты металлов от коррозии

Методы защиты металлов от коррозии.

1. Введение легирующих элементов;

2. Нанесение защитного покрытия.

3. Химическая и электрохимическая защита.

· Катодная защита.

· Протекторная защита.

Рекомендуемые материалы

Катодная – заключается в присоединении защищаемого металла к отрицательному полюсу источника внешнего поля или к металлу имеющему более отрицательный потенциал.

В катодной защите поляризующий ток расходуется на подавление коррозионного тока и поляризационного тока анода, поэтому сила поляризующего тока всегда больше тока защитного эффекта. Вот этот ток, тем больше, чем больше площадь поверхности защищаемого материала и тем меньше, чем меньше поляризуемость защищаемого материала. Эффективность катодной защиты определяется величиной защитного действия

t= ((K₀-K₁)/K₀)*100%

K₀ – показатель коррозии металла в данной среде без защиты.

K – показатель скорости коррозии металла в этой же среде, но с защитой.

                           K_з=( ∆ q₀ - ∆ q₁)/i_k                               г/а

∆q₀ – потери массы металла в граммах данной агрессивной среде без защиты.

∆q₁  - потери массы металла в граммах в той же агрессивной среде с применением защиты.

i_k – катодная плотность тока, (а/м²).

В качестве протектора чаще всего используют металлы: цинк, магний, магниевые сплавы МЛ-4, МЛ-5, алюмоцинковые сплавы. Металл выбирают чаще всего исходя из экономических соображений, его электро отрицательности в данной среде.

Защитные действия протекторной защиты

I_a=I_a⁰-b*I_k

I_a –  сила коррозионного тока на защищаемой протектором конструкции.

I_a⁰ – сила коррозионного тока без защиты.

I_a⁰= (V_k-V_a)/(R_k+R_a)

I_k –  сила защитного действия протектора.

V – потенциал.

R – сопротивление

I_k=(V_k-V_n)/R_n

b – характеристическая величина.

b= R_k/(R_k+R_a)

Степень защиты будет тем больше, чем больше сила протекторного тока.

Разновидность катодной защиты:

Такой вид катодной защиты применяется для предотвращения материалов от коррозии  в не очень агрессивных средах, при толстых слоях электролита, при постоянной нагрузке по электролиту. Такой способ защиты неэффективен в атмосферных условиях; в тех условиях, когда происходит периодическое опорожнение резервуаров в электролите. В любом из способов защиты необходимо найти плотность защитного тока.

На оптимальную величину силы катодного тока оказывают влияние следующие факторы:

• Состав и свойства электролитов;
• Материал защищаемой поверхности.
• Конфигурация защищаемой поверхности.
• Изменение нагрузки по электролиту на защищаемый материал.

Анодная защита металлов от коррозии.

Заключается в присоединении к защищаемому материалу положительного потенциала от источника питания или более электроположительного металла. Анодную защиту применяют только в том случае, когда металлы (сплавы, стали и т.д.) в данной коррозийной среде способны пассивироваться.

Существует зависимость между анодным током и напряжением поляризации.

Защита металлов обработкой коррозийной среды.

Включает 2 вида:

1. удаление из агрессивной среды некоторых компонентов, которые благоприятствуют коррозии. К этим компонентам относятся : О₂, СО, СО₂, сероводород, перекисные соединения.

От О₂, СО, СО₂ можно избавиться путем продувки инертным газом, чаще всего азотом. От СО₂ можно также избавиться путем кипячения. От сероводорода путем адсорбции или ионным обменом.

1. введение в агрессивную среду ингибиторов коррозии (замедлители). Они бывают:

• анодные ингибиторы
• катодные
• смешанные.

Их действие заключается в том, что они замедляют одну или несколько стадий коррозийной устойчивости или уменьшают площадь коррозирующей поверхности.

По составу бывают:

· органические ( эффективны только в кислой среде и в условиях атмосферной коррозии);

· неорганические (можно применять для защиты от всех видов коррозии, в зависимости от среды).

Анодные замедлители коррозии.

Это вещества – окислители, которые в данной коррозийной среде способны пассивировать металлы. К ним относят перекисные соединения и кислород.

Требование:

- чтобы концентрация перекисных соединений была очень большая;

- невозможно использовать анодные соединения в средах, где присутствуют Cl^-, Br^-, I^-.

Безопасные замедлители:

1. хромат и бихромат ионов. Безопасными являются, т.к. нет ограничений по концентрации и нет ограничений по присутствующему иону.

2. нитрит ионы. К таким замедлителям относятся вещества: нитрит натрия и нитрит калия. Очень эффективны для защиты стальных конструкций, от атмосферной и почвенной коррозии.

3. силикат натрия. Применяется для защиты сталей в нейтральных водных средах.

Начертим, как изменится зависимость:

                                       Катодные замедлители коррозии.

Их  действие заключается :

• замедление элементарных стадий коррозий;
• уменьшение катодной площади.

Торможение процесса основано на :

• обескислораживании кислорода, в условиях кислородной деполяризации;
• повышение перенапряжения водорода при водородной деполяризации.

Начертим зависимость скорости коррозии углеродистой стали от концентрации серной кислоты:  1 – без добавки ингибиторов, 2 – с добавкой ингибиторов (0,1% масс треххлористого мышьяка)

Сокращение площади катодной поверхности достигается путем осаждения первичных и вторичных продуктов коррозии в виде защитного слоя.

Например, соединение Са(НСО₃) в слабощелочной среде дает СаСО_3. Выпадает именно на катодных участках.

Типы замедлителей:

- СаСО₃ в щелочной среде;

- элементарный йод в концентрированных растворах азотной кислоты (в питролиуме);

- фосфат ионы в слабокислых средах.

Органические замедлители.

Они действуют  в кислых средах и в условиях атмосферной коррозии.

Чаще всего органические замедлители используются в коллоидных растворах:

1. агар-агар (вещество , которое получается  в процессе выделения из морских водорослей агар). В слабокислых средах это вещество способно создавать коллоидный раствор. Можно употреблять в пищу вместо желатина.
2.  желатин. Принцип действия тот же.
3. крахмал (декстрин).
4. большая часть органических аминов.
5. кетонов.
6. альдегиды (практически все).

Механизм действия органических замедлителей заключается в адсорбции их катионов на поверхности коррозирующего металла, тем самым снижается площадь, которая  подвергается коррозии и одновременно повышает перенапряжение водорода.

Зависимость скорости коррозии нержавеющей стали в азотной кислоте:

1 – скорость коррозии без добавки ингибиторов

2 – с добавкой ингибиторов примерно 50 ммоль/л мочевины.

Лекция "Отравление животных производными феноксикислот" также может быть Вам полезна.

Увеличение температуры чаще всего приводит  к увеличению скорости коррозии несмотря на наличие ингибиторов. Происходит это из-за уменьшения степени адсорбции ионов ингибиторов на поверхности защищаемого металла.

Летучие (газообразные) замедлители коррозии.

Используют в 2 случаях:

1. когда оборудование хранится;
2. когда оборудование транспортируется.

К летучим замедлителям относят вещества:

• циклические и жирные амины;
• азот:
• аргон.