Рис. 145. Коррозионная пара; ржавчина — сталь

     Основными факторами коррозионной агрессивности атмосферы являются: увлажнение поверхности изделия; загрязнение воздуха коррозионно-активными агентами; сернистым газом, аммиаком, хлоридами и др.
Увлажнение поверхности изделия происходит при образовании фазовой или адсорбционной пленок атмосферной влаги.
     Фазовая пленка образуется при увлажнении поверхности атмосферными осадками: жидкими (дождь, изморось), смешанными (дождь со снегом или градом), а также росой.
     Адсорбционная пленка образуется в отсутствии атмосферных осадков и росы при относительной влажности воздуха Н < 100 %. Причинами образования адсорбционных пленок являются адсорбционная и химическая конденсация.
     Выпадение росы в основном вызвано суточными изменениями температуры. Следует отметить, что перепады температур, вызывающих конденсацию атмосферной влаги, очень невелики. Конденсация атмосферной влаги происходит и при условии, когда температура воздуха становится выше температуры металлических изделий («эффект холодной стенки»). Необходимо также учитывать, что конденсация атмосферной влаги зависит и от других условий (состояния поверхности изделия, чистоты воздуха и т. п.). Так, нередко происходит капиллярная конденсация. На поверхности корродирующего металла возможными центрами капиллярной конденсации являются узкие зазоры, микро щели, частицы пыли, поры в продуктах коррозии и т. п. (рис. 146).
     Все конструкционные стали имеют примерно одинаковую невысокую коррозионную стойкость и нуждаются в защите от коррозии. Исключением являются коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали. Незначительные добавки меди (0,3—0,8 %) заметно повышают коррозионную стойкость углеродистых сталей в атмосфере. При этом содержании медь находится в виде твердого раствора. Медь либо выделяется на поверхности стали, и образует оксиды, которые, взаимодействуя с оксидами железа, создают плотный защитный слой; либо выделяющаяся медь при некоторых условиях атмосферной коррозии способствует пассивированию железа на медно содержащих сталях, затрудняет конденсацию влаги.

Глава X. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

     Для борьбы с коррозией применяют различные способы, учитывающие особенности не только самого металла, но и условия эксплуатации. Поэтому нет какой-либо единой системы выбора и применения мер защиты от коррозии. Все используемые в практике меры можно классифицировать по характеру их воздействия на три основных фактора, в совокупности определяющих протекание коррозионного процесса — металл, коррозионную среду и особенности конструкции изделия.

1. Защита покрытиями

     Металлические покрытия используют в технике для защиты от коррозии разнообразных изделий, деталей машин, приборов, водопроводных труб и т. д. Выбор защитных покрытий определяется условиями эксплуатации. Наибольшее распространение получили металлические покрытия цинком, кадмием, хромом, никелем, алюминием, медью, оловом, латунью и др.
Широко применяют в промышленности металлические защитные покрытия, получаемые электролитическим методом, а также методом погружения в ванну с расплавленным металлом, металлизацию напылением, плакирование и др.
Металлические покрытия не только защищают от коррозии, но и придают их поверхности ряд цепных физико-механических свойств: твердость, износостойкость, Электропроводность, обеспечивают изделиям декоративную отделку.
По способу защитного действия металлические покрытия делят на катодные и анодные.
     Катодные покрытия имеют более положительный, а анодные более электроотрицательный электродные потенциалы по сравнению с потенциалом металла, на который они нанесены. Так, медь, никель, серебро, золото, осажденные на сталь, являются катодными покрытиями, а цинк и кадмий по отношению к этой же стали — анодными.
     В обычных условиях катодные покрытия защищают металл изделия механически, изолируя его от окружающей среды. Основное требование к катодным покрытиям — беспористость. В противном случае при погружении изделия в электролит или при конденсации на его поверхности тонкой пленки влаги обнаженные (в порах или трещинах) участки основного металла становятся анодами, а поверхность покрытия — катодом. В местах несплошностей начнется коррозия основного металла, которая может распространяться под покрытие.
     Анодные покрытия защищают металл изделия не только механически, но и электрохимически. В образовавшемся гальваническом элементе металл покрытия становится анодом и подвергается коррозии, а обнаженные (в порах) участки основного металла выполняют роль катодов и не разрушаются, пока сохраняется электрический контакт покрытия с защищаемым металлом и через систему проходит достаточный ток. Поэтому степень пористости анодных покрытий в отличие от катодных не играет существенной роли.
     Цинковые покрытия надежно защищают стальные изделия в условиях атмосферной коррозии, а также изделия, соприкасающиеся с пресной водой. Из всех применяемых в промышленности металлических покрытий доля цинковых покрытий составляет более 60 %. Цинкованию подвергают листы кровельного железа, трубы, детали станков и т. д.
     Кадмиевые покрытия используют для защиты черных и цветных металлов в условиях морского климата или при воздействии жидкой среды, содержащей хлориды.
     Никелевые покрытия применяют для защиты изделий от коррозии и для декоративной отделки в машиностроении, приборостроении, медицинской, электронной промышленности, при изготовлении предметов бытового потребления. Никелевые покрытия весьма стойки в атмосфере, растворах щелочей и некоторых органических кислот, что обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивации в этих средах.
     Хромовые покрытия характеризуются высокой твердостью, имеют красивый внешний вид. Их используют в качестве защитно-декоративных, износостойких покрытий, а также для восстановления изношенных деталей машин и механизмов.
     Оловянные покрытия применяют главным образом для защиты от коррозии в растворах органических кислот и солей, содержащихся в пищевых продуктах, а также от атмосферной коррозии в приборостроении, где наряду с защитными свойствами необходимо обеспечить паяемость изделия.
Коррозионную стойкость металлов и сплавов можно повысить путем создания на их поверхности оксидных пленок. В технике широко применяется оксидирование стальных изделий, алюминия и его сплавов, магния и его сплавов, титана и его сплавов. Образующиеся на поверхности металлов оксидные пленки весьма прочно с ними связаны, часто беспористы и заметно повышают их коррозионную стойкость
     Широкое применение для повышения коррозионной стойкости изделий из стали, а также из цветных металлов и сплавов, нашел процесс фосфатирования. За 30—60 мин обработки металлических изделий получается довольно толстое, коррозионно-стойкое фосфатное покрытие, к тому же хорошо пропитывающееся маслами, смолами, красками.
     Из неметаллических покрытий наибольшее применение находят лакокрасочные. В настоящее время до 80 % всех защитных и декоративных покрытий, применяемых в мире, являются лакокрасочными.
     Лакокрасочные покрытия служат барьером, препятствующим диффузии и ограничивающим доступ агрессивней среды к защищаемой поверхности. Эти покрытия имеют ряд преимуществ перед другими видами покрытий (простота нанесения; возможность подновления и ремонта непосредственно на месте эксплуатации; возможность сочетания с другими методами защиты; более низкая стоимость по сравнению с другими видами защитных покрытий).
     Ассортимент лаков и красок в настоящее время насчитывает более 1000 наименований.
     К лакокрасочным материалам относятся олифы, краски, эмали, грунты, шпатлевки. Лаки представляют собой растворы пленкообразующих веществ (синтетических или природных) в легколетучих органических растворителях. Масляные краски получают введением в олифы красящих пигментов. Эмали или эмалевые краски готовят введением в состав лаков красящих пигментов.
     Наиболее распространенными лакокрасочными материалами для покровных слоев являются алкидная, алкидно-мочевидная, перхлорвиниловая эмали и др. Эластичность пленок достигается путем введения специальных веществ — пластификаторов (например, касторового масла, дибутилфтолата, трикрезилфосфата). Для ускорения высыхания используют сиккативы (соли жирных кислот кобальта, марганца и др.).
     Для получения химически стойких лакокрасочных покрытий применяют эпоксидные, полихлорвиниловые, фенолформальдегидные, фуриловые и другие смолы.
     В качестве термостойких применяют лакокрасочные покрытия на основе кремнийорганических смол, которые выдерживают нагрев до 250—300 °С.
     Процесс нанесения покрытий состоит из нескольких стадий: подготовки поверхности к покрытию; нанесения грунта, который необходим для создания прочного сцепления с основой и придания покрытию антикоррозионных свойств, а также для выравнивания поверхности; нанесения одного или нескольких слоев лакокрасочного покрытия.
     После нанесения покрытия проводят холодную или горячую сушку.
     К основным недостаткам лакокрасочных покрытий следует отнести их ограниченную паро-, газо- и водопроницаемость и недостаточную термостойкость.
     Весьма эффективным методом защиты от воздействия окружающей среды являются пленки из полимерных смол. Применяемые      для этой цели полимеры весьма разнообразны, (полиэтилен, полибутилен, полистирол, фторопласты и др.). Полимерные пленки, могут иметь толщину в несколько миллиметров.
В химической промышленности широко используют как средство защиты от коррозии различных аппаратов, емкостей, трубопроводов, покрытие резиной, (гуммирование): или эбонитом.
     Для защиты подземных трубопроводов применяют покрытия на основе битумных мастик, каменноугольных пеков (смол), полимерных материалов.
     Большое внимание уделяется покрытиям, которые эффективно защищают металлы и сплавы от высокотемпературной коррозии      в агрессивных средах. В качестве таких покрытий используют металлы и неметаллы (кремний, бор), оксиды, силикаты, эмали, ситаллы, керметы.