Коррозия - это процесс разложения железа из-за присутствия в окружающей среде различных окислителей. Коррозия принимает разные формы и может иметь множество причин. Одним из распространенных примеров является процесс ржавления, при котором железо окисляется в присутствии влаги. Коррозия - серьезная проблема для производителей зданий, лодок, самолетов, автомобилей и других металлических изделий. Например, когда железо используется как часть моста, структурная целостность железа, которая может быть повреждена коррозией, имеет решающее значение для безопасности людей, использующих мост. См. Шаг 1 ниже, чтобы начать изучение того, как защитить железо от угрозы коррозии и как замедлить скорость коррозии.
Шаг
Метод 1 из 3: Общие сведения о типах коррозии железа
Поскольку сегодня используется очень много различных типов железа, строителям и производителям необходимо защищаться от многих видов коррозии. Каждый утюг обладает уникальными электрохимическими свойствами, которые определяют, к какому типу коррозии (если таковая имеется) он подвержен. В таблице ниже описаны некоторые распространенные утюги и типы коррозии, которым они могут подвергнуться.
| Железо | Уязвимость к коррозии железа | Общие методы профилактики | Гальваническая активность * |
|---|---|---|---|
| Нержавеющая сталь (пассивный) | Равномерная атака, гальваническая, перфорированная, треснувшая (все в основном в морской воде) | Очистка, защитное покрытие или пломба | Низкая (начальные формы коррозии образуют защитный окислительный слой) |
| Железо | Равномерная атака, гальваника, трещина | Очистка, защитное покрытие или уплотнение, гальванизация, защита от ржавчины | Высокий |
| Латунь | Равномерная атака, децинкификация, стресс | Очистка, защитное покрытие или уплотнение (обычно масло или лак), добавление свинца, алюминия или мышьяка в сплавы | В настоящее время |
| Алюминий | Гальваника, дыры, трещины | Очистка, защитное покрытие или уплотнение, анод, гальванизация, катодная защита, электрическая изоляция | Высокая (начальная коррозия образует стойкий окислительный слой) |
| Медь | Гальваника, отверстие, эстетическое пятно | Очистка, защитное покрытие или герметизация, добавление никеля в металлические сплавы (особенно для рассола) | Низкая (начальная коррозия образует удерживающую патину) |
* Имейте в виду, что столбец «Гальваническая активность» относится к соответствующей химической активности железа, как описано в гальванической таблице справочного источника. Для целей этой таблицы «чем выше гальваническая активность железа, тем быстрее он подвергнется гальванической коррозии в сочетании с менее активным железом».
Шаг 1. Предотвратить равномерную коррозию, защищая поверхность железа
Равномерная агрессивная коррозия (иногда сокращаемая до «равномерной» коррозии) - это тип коррозии, который, соответственно, происходит равномерно на открытых металлических поверхностях. При этом типе коррозии вся поверхность чугуна подвергается коррозии, и, таким образом, коррозия протекает с одинаковой скоростью. Например, если незащищенная металлическая крыша регулярно подвергается воздействию дождя, вся поверхность крыши будет контактировать с одинаковым количеством воды и, таким образом, будет подвергаться коррозии с одинаковой скоростью. Самый простой способ защититься от равномерного нападения - это обычно поставить защитный барьер между ягодой и коррозионным агентом. Это может быть ряд вещей - краска, сальники, «или» электрохимический раствор, например цинковое покрытие.
В подземных условиях или в условиях погружения катодный экран также является хорошим вариантом
Шаг 2. Предотвратите гальваническую коррозию, перекрыв поток ионов от одного железа к другому
Одной из важных форм коррозии, которая может возникнуть независимо от физической прочности используемого железа, является гальваническая коррозия. Гальваническая коррозия возникает, когда два утюга с разными потенциалами электродов контактируют с присутствием электролита (например, соленой воды), который создает между ними путь электропроводности. Когда это происходит, ионы железа перетекают от более активного железа к менее активному, вызывая более быструю коррозию более активного железа и более медленную коррозию менее активного железа. На практике это означает, что коррозия будет развиваться на более активном железе в точке контакта между двумя утюгами.
- Любой метод защиты, предотвращающий прохождение ионов между утюгами, может остановить гальваническую коррозию. Нанесение на утюг защитного слоя может помочь предотвратить попадание электролитов в окружающую среду, создавая путь электропроводности между двумя утюгами, и эти процессы электрохимического экранирования, такие как гальванизация и анод, также работают хорошо. Вы также можете предотвратить гальваническую коррозию электроизоляционных участков железа, контактирующих с ними.
- Кроме того, использование катодной или анодной защиты может защитить важное железо от гальванической коррозии. Смотрите ниже для получения дополнительной информации.
Шаг 3. Предотвратите точечную коррозию, защищая поверхность железа, избегая источников хлоридов в окружающей среде и избегая зазубрин и царапин
Точечная коррозия - это форма коррозии, которая имеет микроскопические масштабы, но может иметь серьезные последствия. Отверстия представляют собой серьезную проблему для железа, коррозионная стойкость которого обусловлена тонким слоем пассивного компаунда на его поверхности, поскольку эта форма коррозии может привести к разрушению конструкции в ситуациях, когда защитное покрытие обычно предотвращает ее. Отверстия возникают там, где небольшой кусок железа теряет пассивный защитный слой. Когда это происходит, гальваническая коррозия происходит в микроскопическом масштабе, приводя к образованию крошечных отверстий в железе. В этом отверстии окружающая среда становится насыщенной кислотой, что ускоряет процесс. Отверстия обычно предотвращаются путем нанесения защитного слоя на поверхность металла и / или использования катодной защиты.
Воздействие среды с высоким содержанием хлоридов (такой как, например, соленая вода) может ускорить процесс перфорации
Шаг 4. Предотвратить коррозионное растрескивание за счет минимизации ограниченных пространств в конструкции объекта
Трещиновая коррозия происходит в пространствах с металлическими предметами, где доступ к окружающей среде (воздуху или жидкости) очень плох - например, под болтами, под шайбами, под ракушками или между шарнирными соединениями. Трещиновая коррозия возникает там, где зазор между металлическими поверхностями достаточно широк, чтобы позволить жидкости проникать, но достаточно узкий, чтобы жидкость было трудно вывести и она застаивается. Окружающая среда в этом небольшом пространстве становится агрессивной, и железо начинает разъедать, подобно коррозии трещин. Предотвращение коррозионного растрескивания обычно является проблемой проектирования. Минимизируя наличие узких зазоров в конструкции металлических предметов, закрывая эти зазоры или обеспечивая циркуляцию, можно свести к минимуму коррозию трещин.
Коррозия трещин представляет собой особую проблему при обращении с железом, таким как алюминий, который имеет пассивный внешний защитный слой, поскольку механизмы коррозии трещин могут способствовать разрушению этого покрытия
Шаг 5. Предотвратить коррозию от трещин под напряжением, используя только надежные нагрузки и / или отжиг
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) - это форма структурного разрушения, связанного с коррозией, которая является проблемой для инженеров, проектирующих строительные конструкции, которые выдерживают критические нагрузки. При возникновении SCC железо, поддерживающее нагрузку, образует трещины и изломы ниже своего предела нагрузки - в тяжелых случаях, в меньшей степени. В присутствии коррозионных ионов микроскопические крошечные трещины в железе, вызванные растягивающим напряжением тяжелых зарядов, распространяются по мере того, как коррозионные ионы достигают вершины трещины. Это приводит к медленному увеличению трещины и может привести к разрушению конструкции. SCC особенно опасен, потому что он может возникать даже в присутствии материалов, которые обычно менее агрессивны по отношению к железу. Это означает, что эта вредная коррозия происходит, пока остальная поверхность железа не подвергается воздействию.
- Предотвращение SCC - отчасти проблема дизайна. Например, выбор материалов, устойчивых к SCC в среде, в которой будет эксплуатироваться чугун, и обеспечение надлежащего испытания железосодержащих металлов под нагрузкой может помочь предотвратить SCC. Кроме того, процесс упрочнения утюга позволяет снять остаточное напряжение с конструкции.
- Известно, что SCC обостряется из-за высоких температур и присутствия растворенных хлоридсодержащих жидкостей.
Метод 2 из 3: Предотвращение коррозии с помощью домашних растворов
Шаг 1. Покрасьте поверхность утюга
Возможно, самый распространенный и недорогой метод защиты железа от коррозии - просто покрыть его слоем краски. В процессе коррозии участвуют влага и окислители, взаимодействующие с поверхностью железа. Таким образом, если утюг покрыт защитным слоем краски, ни влага, ни окислители не могут контактировать с самим утюгом, и не произойдет коррозия.
- Однако сама краска подвержена деградации. Перекрашивайте каждый раз, когда что-то есть сколы, износ или повреждение. Если краска деградирует так, что утюг становится незащищенным, обязательно проверьте, нет ли коррозии или повреждения обнаженного утюга.
-
Существует множество способов покраски металлических поверхностей. Слесарии часто используют несколько из этих методов, чтобы обеспечить полное покрытие всех металлических предметов. Ниже приведены несколько примеров методов с комментариями по их использованию:
- Кисть - используется для труднодоступных мест.
- Валик - используется для покрытия больших пространств. Дешево и легко.
- Воздушный спрей - используется для покрытия больших помещений. Быстрее, но не так просто, как валиком (трата краски).
- Безвоздушное распыление / Электростатическое безвоздушное распыление - используется для покрытия больших помещений. Быстро и допускает разную степень густоты / тонкости. Не так расточительно, как обычное распыление воды. Оборудование довольно дорогое.
Шаг 2. Используйте морскую краску для железа, подвергшегося воздействию воды
Металлические предметы, которые регулярно (или постоянно) контактируют с водой, например лодки, требуют специальной окраски для защиты от высокой вероятности коррозии. В этой ситуации «нормальная» коррозия в виде ржавчины - не единственная проблема (хотя она довольно большая), поскольку морские обитатели (ракушки и т. Д.) Могут расти на незащищенном железе, которое может быть источником износа и разрывов. дополнительная коррозия. Для защиты металлических предметов, таких как лодки и другие, обязательно используйте качественную морскую эпоксидную краску. Этот вид краски не только защищает утюг от влаги, но и предотвращает рост морских обитателей на его поверхности.
Шаг 3. Нанесите защитную смазку на движущиеся металлические части
Для плоских и статичных металлических поверхностей краска отлично удерживает влагу и предотвращает коррозию, не влияя на удобство использования утюга. Однако для движущихся металлических деталей краска обычно не подходит. Например, если вы рисуете дверную петлю, когда краска высыхает, она будет удерживать петлю, блокируя ее движение. Если открыть дверцу силой, краска потрескается, оставив место для проникновения влаги в утюг. Для деталей из черных металлов, таких как шарниры, шарниры, валы и т. Д., Лучшим выбором является подходящая нерастворимая в воде смазка. Этот тщательный слой смазки отталкивает влагу, обеспечивая плавное и легкое движение ваших металлических деталей.
Поскольку смазочные материалы не высыхают на месте, как краска, они могут со временем разлагаться и требуют регулярного повторного использования. Периодически повторно наносите смазку на металлические детали, чтобы обеспечить их эффективность в качестве защитного уплотнения
Шаг 4. Тщательно очистите металлическую поверхность перед покраской или смазкой
Независимо от того, используете ли вы обычную краску, морскую краску или защитную смазку / уплотнение, вы должны убедиться, что ваш утюг чистый и сухой, прежде чем начинать процесс нанесения. Убедитесь, что на утюге нет грязи, жира, остатков сварных швов или коррозии, так как это может напрасно тратить ваши усилия и способствовать коррозии в будущем.
- Почва, масло и другой мусор могут мешать окрашиванию и смазке, препятствуя прилипанию краски или смазки непосредственно к металлической поверхности. Например, если вы рисуете на стальном листе с куском железа наверху, краска высыхает на поверхности шлифовки, оставляя пустое место в утюге под ним. Если и когда упадет точилка. Открытая часть будет подвержена коррозии.
- Если вы окрашиваете или смазываете поверхность железа с уже существующей коррозией, ваша цель должна состоять в том, чтобы сделать поверхность как можно более гладкой и нормальной, чтобы обеспечить наилучшую адгезию уплотнения к утюгу. Используйте металлическую щетку, наждачную бумагу и / или химическое средство для удаления ржавчины, чтобы удалить как можно больше коррозии.
Шаг 5. Берегите незащищенные изделия из железа от влаги
Как отмечалось выше, большинство форм коррозии усугубляются влажностью. Если вы не можете нанести на утюг защитный слой краски или герметика, вам следует быть осторожным, чтобы убедиться, что он не подвергается воздействию влаги. Сохранение незащищенных металлических инструментов сухими может повысить их полезность и продлить срок их службы. Если ваш утюг подвергается воздействию воды или влаги, обязательно очистите и просушите его сразу после использования, чтобы предотвратить возникновение коррозии.
Помимо контроля воздействия влаги во время использования, обязательно храните металлические предметы в помещении, в чистом и сухом месте. Для больших предметов, которые не помещаются в шкафу или шкафу, накройте их тканью. Это помогает отталкивать влагу из воздуха и предотвращает скопление пыли на поверхности
Шаг 6. Убедитесь, что металлическая поверхность максимально чистая
После каждого использования металлического предмета, независимо от того, окрашен он или нет, обязательно очищайте его функциональную поверхность, удаляя любую грязь, жир или пыль. Скопление грязи на металлической поверхности может способствовать износу утюга и / или его защитного покрытия, что со временем приводит к коррозии.
Метод 3 из 3: Предотвращение коррозии с помощью передовых электрохимических растворов
Шаг 1. Воспользуйтесь процессом гальванизации
Оцинкованное железо - это железо, покрытое тонким слоем цинка для защиты от коррозии. Цинк химически более активен, чем лежащее в основе железо, поэтому он окисляется при контакте с воздухом. После окисления цинкового слоя он образует защитный слой, предотвращающий дальнейшую коррозию лежащего под ним железа. Наиболее распространенным типом цинкования сегодня является процесс, называемый горячим цинкованием, при котором кусок железа (обычно стали) погружается в горячий расплавленный цинк для получения однородного покрытия.
-
Этот процесс включает в себя обращение с промышленными химикатами, некоторые из которых опасны при комнатной температуре, при очень высоких температурах и не должны предприниматься никем, кроме обученного профессионала. Ниже приведены основные этапы процесса горячего цинкования стали:
- Сталь очищают горячим раствором для удаления грязи, масла, краски и т. Д., А затем тщательно ополаскивают.
- Сталь погружают в кислоту для удаления прокатной окалины, затем промывают.
- На сталь наносят материал, называемый «флюс», и дают ему высохнуть. Это помогает последнему слою цинка прилипать к стали.
- Сталь погружают в горячий цинк и дают нагреться до температуры цинка.
- Сталь охлаждается в «охлаждающей емкости», наполненной водой.
Шаг 2. Используйте жертвенный анод
Один из способов защитить предметы из черных металлов от коррозии - это электрически прикрепить к ним небольшой химически активный металл, называемый «жертвенным анодом». Из-за электрохимической связи между большим железным телом и малым реактивным телом (которое кратко описывается ниже) только маленькое и реактивное железо подвергнется коррозии, оставляя большое и важное железо нетронутым. Когда расходуемый анод полностью корродирует, его необходимо заменить, в противном случае железо большего размера подвергнется коррозии. Этот метод защиты от коррозии обычно используется для заглубленных конструкций, таких как подземные резервуары для хранения, или объектов, находящихся в постоянном контакте с водой, таких как лодки.
- Жертвенный анод изготовлен из нескольких различных типов химически активного железа. Цинк, алюминий и магний - три самых распространенных утюга, используемых для этой цели. Из-за химических свойств этих материалов цинк и алюминий обычно используются для производства черных металлов в соленой воде, тогда как магний больше подходит для пресной воды.
- Жертвенные аноды могут использоваться из-за самого химического процесса коррозии. Когда железный объект корродирует, естественным образом образуются области, химически похожие на анод и катод в электрохимической ячейке. Электроны текут от анода на поверхности железа к окружающему электролиту. Поскольку расходуемый анод очень реактивен по сравнению с защищаемым железом, сам объект по сравнению с ним становится сильно катодным, и, таким образом, электроны вытекают из расходуемого анода, вызывая коррозию его, но не остального железа.
Шаг 3. Используйте «подаваемый ток»
Поскольку электрохимический процесс, стоящий за коррозией железа, включает в себя поток электричества в форме электронов, выходящих из железа, можно использовать внешний источник электрического тока для управления коррозионным потоком и предотвращения коррозии. Этот процесс (называемый «приложенным током») представляет собой непрерывный отрицательный заряд железа на защищенном железе. Этот заряд подавляет поток, заставляя электроны выходить из железа, предотвращая коррозию. Этот тип защиты обычно используется для заглубленных железных конструкций, таких как резервуары для хранения и трубы.
- Имейте в виду, что тип электрического тока, используемого для систем защиты с подаваемым током, обычно является постоянным током (DC).
- Обычно подаваемый ток, предотвращающий коррозию, создается при закапывании двух железных анодов в землю рядом с защищаемым металлическим объектом. Электрический ток проходит через изолирующий провод на аноде, который затем проходит через землю и попадает в металлический объект. Электричество проходит через железные предметы, а затем возвращается к источнику электричества (генераторам, выпрямителям и т. Д.) Через изолирующие провода.
Шаг 4. Используйте анодирование
Анодирование - это специальный защитный слой поверхности, используемый для защиты железа от коррозии. Если вы когда-нибудь видели карабин из светлого железа, вы видели цветную поверхность из анодированного железа. Вместо физического нанесения защитного покрытия, такого как краска, при анодировании используется электрический ток, чтобы придать железу защитный слой, предотвращающий практически все формы коррозии.
- Химический процесс анодирования включает в себя тот факт, что многие виды железа, такие как алюминий, при контакте с кислородом воздуха естественным образом образуют химические продукты, называемые оксидами. Это приводит к тому, что железо обычно имеет тонкий внешний оксидный слой, который защищает (в различной степени, в зависимости от железа) от дальнейшей коррозии. Электрический ток, используемый в процессе анодирования, обычно создает более толстый слой этого оксида на поверхности железа, чем обычно, обеспечивая отличную защиту от коррозии.
-
Есть несколько способов пожертвовать железо. Ниже приведены основные этапы одного из процессов анодирования. Подробнее см. В разделе Как анодировать алюминий.
- Алюминий очищается и обезжиривается.
- Загрязнения на поверхности алюминия удаляются раствором для удаления головной уборы.
- Алюминий помещают в кислотную ванну при постоянном токе и температуре (например, 12 ампер / кв. Фут и 21-22 градуса C).
- Алюминий удаляется и промывается.
- Алюминий необязательно вводят в краситель при температуре 100-140 градусов F (38-60 градусов C).
- Алюминий герметизируют, погружая его в кипящую воду на 20-30 минут.
Шаг 5. Используйте пассивное железо
Как отмечалось выше, некоторое количество железа естественным образом образует защитный оксидный слой при контакте с воздухом. Некоторое количество железа настолько эффективно образует этот оксидный слой, что становится химически неактивным. Мы говорим, что железо «пассивно» в отношении «пассивного» процесса, в котором оно становится менее реактивным. В зависимости от использования пассивные железные предметы могут не нуждаться в дополнительной защите, чтобы сделать их устойчивыми к коррозии.
-
Одним из хорошо известных примеров пассивного железа является нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь - это обычный сплав стали и хрома, который устойчив к коррозии в большинстве условий и не требует защиты. Для повседневного использования нержавеющая сталь обычно не вызывает коррозии.
Однако следует сказать, что при определенных условиях нержавеющая сталь не на 100% устойчива к коррозии - например, в соленой воде. Точно так же многие пассивные утюги становятся непассивными в экстремальных погодных условиях и поэтому подходят не для всех областей применения
подсказки
- Помните о межкристаллитной коррозии. Это влияет на способность утюга формоваться или манипулировать им, а также снижает общую прочность утюга.
- Американский совет по лодкам и яхтам обычно рекомендует привязать лодку. Однако алюминиевые и стальные лодки не следует пристегивать ремнями, чтобы предотвратить коррозию железа.
Предупреждение
- Никогда не оставляйте сильно корродированные металлические детали в транспортных средствах или лодках. Степень коррозии бывает разной, но любая коррозия может указывать на серьезные структурные повреждения. В целях безопасности замените или удалите все признаки коррозии железа.
- При использовании расходуемого анода не красите его. Это сделало бы невозможным проникновение электронов в окружающую среду, что лишило бы его способности предотвращать коррозию.
