Методы защиты металлических конструкций от

Коррозии

Для защиты металлических конструкций от коррозии суще-

ствует комплексный подход, заключающийся в:

- конструктивной защите – выбор конструктивных реше-

ний на стадии проектирования;

- выборе материала –правильный выбор металла в соответствии с особенностями эксплуатации и характером агрессивности окружающей среды;

- воздействии на среду эксплуатации – изменение состава

эксплуатационной среды для снижения ее коррозионной актив-

ности;

- изоляции сооружения от электролитической среды –

устройство защитных покрытий металлических конструкций;

- электрохимической защите – изменение электрического

потенциала металлоконструкции.

Выбор методов защиты металлоконструкции от коррозии

должен выполняться на стадии проектирования в зависимости

от характеристик среды эксплуатации, полученных по результа-

там ее обследования. Грамотное проектирование заключается в

подборе металлов, сплавов, соответствующих уровню агрессив-

ности окружающей среды.

Некоторые металлы (например, алюминий, железо, хром, ни-

кель, титан и др.) сами предохраняют себя от коррозии вследст-

вие образования на их поверхности защитных пассивирующих

пленок при взаимодействии с эксплуатационной средой. Однако

способность к пассивации у них различна. Например, алюминий

становится пассивным в естественных условиях, поэтому его

применяют в конструкциях, эксплуатируемых в атмосферной

среде. В другие, широко используемые металлы (например, же-

лезо), при необходимости вводят добавки, пассиваторы корро-

зии.

При конструировании по возможности необходимо избегать

контакта металлов, имеющих разный электродный потенциал.

Если в этом есть насущная необходимость, то анодные участки

выполняют значительно большего объема и площади, чем ка-

тодные.

На практике стремятся применять такие конструктивные ре-

шения, которые обеспечивали бы по возможности отсутствие

застойных зон для снижения вероятности возникновения анод-

ных участков.

Поскольку пассивность большинства металлов легко нару-

шаема при механических повреждениях конструкции, повыше-

нии температуры окружающей среды, действии коррозионно-

активных ионов кислорода, водорода, хлора, соединений серы и

т.д., в процессе эксплуатации необходимо поддерживать опре-

деленный состав коррозионной среды и одновременно восста-

навливать защитные покрытия.

Кроме того, в процессе эксплуатации также выполняют оп-

ределенные мероприятия для уменьшения риска коррозионных

повреждений, например, очищают поверхность металлических

конструкций от грязи и ржавчины.

Защитные покрытия

Цель защитных покрытий заключается в изоляции металло-

конструкции от внешней агрессивной среды для защиты от кор-

розии или замедления коррозионного процесса.

К защитным покрытиям предъявляются следующие требова-

ния:

- прочность;

- эластичность;

- сплошность;

- непроницаемость для компонентов агрессивной среды;

- хорошая адгезия с поверхностью металлической конст-

рукции;

- высокая термостойкость;

- износостойкость;

- высокая стойкость к воздействию окружающей среды;

- коэффициент линейного расширения, близкий по вели-

чине к аналогичному коэффициенту металлической конструк-

ции.

Защитные покрытия бывают металлические и неметалличе-

ские, которые особенно широко распространены.

К неметаллическим покрытиям относятся окрасочные, обма-

зочные и рулонные покрытия (полимерные, полиуретановые,

битумные, резинобитумные, керамические, пластиковые и т.д.).

Окрасочные покрытия наносят в основном на конструкции, экс-

плуатируемые в атмосферной среде. Они представляют собой

краски, лаки, пасты, эмали (масляные, эпоксидные, силиконо-

вые, ПХВ, с металлической крошкой, с пигментами и пр.).

Перед нанесением защитного покрытия в условиях эксплуа-

тации поверхность конструкции необходимо подготовить, т.е.

как правило, очистить от ржавчины, провести обезжиривание,

технологически правильно уложить изоляционное покрытие.

В составе современных красок присутствуют преобразовате-

ли продуктов коррозии, которые вступают с ними во взаимодей-

ствие и превращают ржавчину в коррозионно-неактивные со-

единения (ПВА эмульсии, алкидные смолы и т.д.).

Современные защитные покрытия наносят, как правило, в

заводских условиях, что повышает надежность и долговечность

металлоконструкции

Воздействие на среду эксплуатации

Подземные металлические конструкции защищают изоляци-

онными покрытиями. Вместе с тем, их защита может быть дос-

тигнута также уменьшением коррозионной активности грунто-

вой среды. Известны следующие способы:

 

- замена среды;

- обработка среды химическими веществами для нейтрали-

зации ее агрессивности (известкование, гидрофобизация и т.д.);

- изоляция от эксплуатационной среды (прокладка трубо-

проводов в тоннелях, коллекторах и пр.).

Способ замены среды заключается в выемке коррозионно

-активного грунта и замене его менее активным грунтом, отхо-

дами промышленных производств с допустимым показателем

рН.

Обработка среды химическими веществами представляет со-

бой, на пример, обработку грунтов гашеной известью или кар-

бонат–содержащими отходами производств, повышающими рН

кислых грунтов до 8-11 (известкование). Скорость коррозии в

этом случае уменьшается в 5-6 раз. Необходимым условием яв-

ляется изоляция необработанных участков конструкции, иначе

на границе контакта конструкций, эксплуатирующихся в раз-

личных грунтовых условиях, может начаться коррозионный

процесс.

Гидрофобизация грунтов заключается в снижении их влаж-

ности путем нагнетания в грунт гидрофобных составов (на ос-

нове смол, торфяного дегтя или кремнийорганических соедине-

ний), что способствует затуханию процесса коррозии.

Для защиты трубопроводов от внутренней коррозии также

применяют метод изменения коррозионной активности среды

эксплуатации, в данном случае воды, заключающийся:

- в ведении специальных добавок – ингибиторов;

- в фильтровании;

- в термической деаэрации.

Агрессивные свойства воды, как уже было сказано выше, оп-

ределяет наличие свободного кислорода и диоксида углерода, а

также коррозионно-активных примесей сульфат- и хлорид-

ионов.

В процессе ингибирования химически активные вещества

связываются в нерастворимые соединения, осаждаемые на стен-

ках труб.

В процессе фильтрования вода проходит через специальные

фильтры, которые снижают количество диоксида углерода до

равновесного значения (например, магномассовые фильтры) или

количество растворенного кислорода (например, сталестружеч-

ные фильтры).

Метод деаэрации основан в эффекте улетучивания кислорода

при повышении температуры воды.

Электрохимическая защита

Электрохимическая защита от коррозии применяется для

предупреждения подземной коррозии металлоконструкций, а

также коррозии, вызванной действием блуждающих токов. Дан-

ный метод защиты заключается в предотвращении окисления

атомов металла на его поверхности. Этого удается добиться,

если сместить потенциал металла относительно грунта на доста-

точную величину в катодную область.

При смещении потенциала в отрицательную область, т.е. в

катодную сторону, подавляются реакции окисления, и сущест-

венно замедляется скорость коррозии. В зависимости от состава

и характеристик среды эксплуатации для достижения одного и

того же эффекта подавления коррозии требуется различная ве-

личина смещения потенциала. Поэтому в практике защиты под-

земных металлических сооружений существует т.н. минимальное значение защитного потенциала, которое выбирают исходя

из условий эксплуатации по справочным данным. На всем про-

тяжении конструкции потенциал должен быть отрицательнее

принятого минимального значения.

Различают два способа электрохимической защиты:

- катодная защита (с помощью наложенного на поверх-

ность металлоконструкции внешнего электрического постоян-

ного тока);

- протекторная защита (присоединение защищаемой по-

верхности металлоконструкции к более электроотрицательным

металлам).

Катодную поляризацию металлоконструкции осуществляют

с помощью подвода постоянного тока от источника питания –

станции катодной защиты (СКЗ).

Одним проводом СКЗ соединена с конструкцией, а

другим – с анодным заземлителем, который обычно изготавли-

вают из низкосортной стали или чугуна и помещают в специ-

альную засыпку. Расход заземлителя из железа составляет в со-

ответствии с законом Фарадея 9,15 кг/А·год.

В задачу расчета СКЗ входит определение необходимых на-

пряжения и силы тока, которые требуются для обеспечения за-

щитного потенциала на всем протяжении зоны защиты, а также

срока службы заземлителя.

Для обеспечения эффективной защиты необходимо, чтобы на

всем протяжении защищаемого участка конструкции сохранялся

достаточный для подавления коррозионных процессов катодный

потенциал. Добиться этого можно двумя способами. Первый

способ предполагает равномерную поляризацию всего участка.

Для этого необходимо расположить вдоль всей конструкции

аноды и подвести к ним электропитание с помощью проводни-

ков с малым электрическим сопротивлением или рассредото-

чить вдоль конструкции большое количество маломощных ис-

точников тока. Такой подход чаще всего оказывается экономи-

чески невыгодным.