Электрохимические способы защиты металлов от коррозии. Электрозащита (катодная и протекторная). Анодная защита.

Электрохимическая защита основана на том, что, сдвигая потенциал металла пропусканием внешнего тока, можно изменять скорость его коррозии. Однако для наиболее распространенного вида коррозии металлов с кислородной деполяризацией в условиях ограниченного доступа кислорода наложение внешнего катодного тока эффективно для предотвращения коррозии. Этот способ также эффективен при коррозии металлов, когда отсутствует поляризация анодных участков.

Катодная защита

Электрохимическая защита, основанная на наложении катодного тока, носит название катодной. Она реализуется в производственных условиях в двух вариантах. В первом необходимый сдвиг потенциала обеспечивается подключением защищаемого изделия в качестве катода к внешнему источнику тока. В качестве анода используются вспомогательные инертные электроды. Так защищают буровые платформы, сварные металлические основания, подземные трубопроводы.

Катодная защита эффективно используется для подавления не только общей коррозии, но и ее различных видов, например для предотвращения питтинговой коррозии (вид коррозии, очаги которой в начальной стадии имеют вид точек, а в развитом состоянии - коррозионных язв) нержавеющей стали и алюминия, коррозионного растрескивания под напряжением латуней магния, межкристаллитной коррозии нержавеющей стали.

Протекторная (гальваническая) катодная защита.

Катодная поляризация металлоизделия достигается за счет контакта его с более электроотрицательным металлом. Последний в паре с защищенным металлом выступает в роли анода. Его электрохимическое растворение обеспечивает протекание катодного тока через защищаемый металл. Сам же анод (обычно это магний, цинк, алюминий и их сплавы) постепенно полностью разрушается. Этот вид защиты используют для сравнительно небольших конструкций или дополнительно покрытых изоляцией металлообъектов (например, трубопроводы) с низким потреблением тока. Указанная защита эффективна. С помощью одного магниевого анода защищают до 8 км трубопровода с покрытием, без него - всего 30 м. Протекторная защита широко распространена, например в США на производство протекторов ежегодно расходуется около 11,5 млн кг алюминия.

Анодная защита

Сдвиг потенциала коррозионной системы в положительную сторону до значения , так же как и в случае наложения катодного тока, приводит к снижению скорости коррозии. Это потребует наложения внешнего анодного тока , часть которого пойдет на подавление катодной реакции до величины i ", а другая часть - на ускорение реакции ионизации металла при . Скорость растворения металла при этом потенциале равна . Хотя скорость коррозии и уменьшилась, однако общая скорость растворения металла возросла на величину . По этим причинам нельзя использовать наложение анодного тока для защиты от коррозии активно растворяющихся металлов.

Электродренаж

К электрохимическим методам борьбы с коррозией можно отнести и защиту от разрушения конструкций блуждающими токами - электродренаж. Блуждающие токи возникают вследствие утечки из электрических цепей части тока в почву или водные растворы, где они попадают на металлические конструкции. В местах выхода тока из этих конструкций вновь в почву или воду возникает анодное растворение металла или, как принято обычно говорить, коррозия под действием блуждающих токов. Такие зоны разрушения металлов под действием блуждающих токов особенно часто наблюдаются в районах наземного электрического транспорта (трамвайные линии, железнодорожный транспорт на электрической тяге). Одним из способов устранения такой коррозии является соединение металлическим проводником участка A' конструкции A, с которого стекает блуждающий ток, с рельсом B . При большом расстоянии между A' и B, когда электродренаж, описанный выше, трудно реализовать, то рядом с A закапывают дополнительный чугунный анод C, который соединяют с A' металлическим проводником. В этом случае под действием блуждающего тока растворяется именно анод C, и коррозия основной конструкции в зоне A' будет полностью прекращена. Блуждающие токи растворяют металл на анодных участках в соответствии с законом Фарадея. Эти токи могут достигать несколько ампер, что должно приводить к большим коррозионным разрушениям. Например, прохождение анодного тока в течение одного года силой в 1 А вызовет растворение железа - 9,1 кг, цинка - 10,7, свинца - 33,4 кг. При осуществлении электродренажа важно правильно определить анодные зоны A', при ошибочном соединении вместо них катодных зон A" металлическим проводником с B коррозия подземного сооружения резко возрастет на участке A'.

52. Защитные покрытия: виды, методы нанесения и области применения.

Виды и методы нанесения защитных покрытий.

Классифицируют защитные покрытия по группам: на неорганической основе и на органической. К первой относятся металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.) и их сплавы (например, бронза или латунь), неорганические оксидные и солевые пленки. Во вторую входят покрытия на основе лаков, красок, эмалей, полимеров, пластмасс, резины.

Различаются методы антикоррозионной технологии защитных покрытий.

Горячий способ. Процесс представляет собой окунание изделия в емкость с жидким металлом, имеющим температуру плавления ниже, чем у покрываемого металла (оцинковка, лужение, алитирование, свинцевание).

Гальванизация (электролитический метод). Защитный металл или сплав осаждается на обрабатываемую поверхность при пропускании тока через электролит в виде водных растворов их солей (оцинковка, кадмирование, никелирование, хромирование).

Плакирование (термомеханический метод). При этом способе на поверхность защищаемого металла наносят пластины защитного материала, а затем подвергают горячей прокатке, получая прочное соединение из нескольких слоев.

Метод диффузионной обработки (алитирование, хромирование, силицирование).

Металлизация. На основной металл при помощи воздушной струи распыляют расплавленное защитное покрытие. Защита металла от коррозии методами металлизации является одним из наиболее надежных способов предотвращения коррозии стали. Защитные свойства цинка, алюминия или их сплавов гарантируют антикоррозионную защиту не менее 20 лет. Проводить электродуговую металлизацию можно как в условиях стационарного производства (в цеху), так и после монтажа или во время ремонта металлоконструкций.

В мировой практике сегодня преобладают в основном более технологичные процессы напыления защитного слоя металлов, например, высокоскоростное, плазменное (с использованием аргона, азота, гелия), детонационное и газопламенное напыление, а также электродуговая металлизация и наплавка.

Существует немало других способов обработки изделий, после чего они становятся более устойчивы к коррозии и приобретают привлекательный вид. К таким методам можно отнести оксидирование, анодирование, воронение.

Для многих изделий важным является привлекательный внешний вид, который можно получить путем нанесения декоративно-защитных покрытий – никелирования, хромирования, серебрения, золочения. Например, на латунном изделии можно путем пассивирования получить защитную пленку, имитирующую позолоту.

Придание эстетичного вида и эффективную защиту от негативного воздействия влаги придают металлам и неметаллические защитные покрытия. Самым простым и доступным методом борьбы с коррозией является покрытие металлоконструкций ЛКМ, причем многие из них можно наносить прямо «на ржавчину» без предварительной зачистки поверхности.

Не так давно появилась на российском рынке технология керамического покрытия с использованием гибридных эпоксидных эфиров и микро частиц цинка с добавлением микросферической керамики.