Unter Korrosion versteht man die Zerstörung von Metall, Keramik, Holz und anderen Werkstoffen durch chemische oder physikalisch-chemische Wechselwirkung. Die Gründe für das Auftreten einer solchen unerwünschten Wirkung sind unterschiedlich. In den meisten Fällen handelt es sich hierbei um strukturelle Instabilität gegenüber thermodynamischen Einflüssen Umfeld. Schauen wir uns genauer an, was Korrosion ist. Auch Korrosionsarten müssen berücksichtigt werden, und es würde nicht schaden, über den Schutz davor zu sprechen.

Einige allgemeine Informationen

Wir sind es gewohnt, den Begriff „Rosten“ zu hören, der bei Korrosion von Metallen und Legierungen verwendet wird. Es gibt auch so etwas wie „Alterung“, das für Polymere charakteristisch ist. Im Wesentlichen ist es dasselbe. Ein markantes Beispiel ist die Alterung von Gummiprodukten durch aktive Wechselwirkung mit Sauerstoff. Darüber hinaus werden einige Kunststoffelemente durch die Einwirkung zerstört. Die Korrosionsrate hängt direkt von den Bedingungen ab, unter denen sich das Objekt befindet. Daher breitet sich Rost auf einem Metallprodukt umso schneller aus, je höher die Temperatur ist. Auch die Luftfeuchtigkeit wirkt sich aus: Je höher sie ist, desto schneller wird sie für die weitere Nutzung unbrauchbar. Es wurde experimentell festgestellt, dass etwa 10 Prozent Metallprodukte sind unwiderruflich abgeschrieben, Korrosion ist dafür verantwortlich. Die Korrosionsarten sind unterschiedlich und werden je nach Art der Umgebung, Art des Verlaufs usw. klassifiziert. Schauen wir sie uns genauer an.

Einstufung

Derzeit gibt es mehr als zwei Dutzend Rostoptionen. Wir stellen nur die grundlegendsten Korrosionsarten vor. Herkömmlicherweise lassen sie sich in folgende Gruppen einteilen:

• Chemische Korrosion ist ein Prozess der Wechselwirkung mit einer korrosiven Umgebung, bei dem die Reduktion des Oxidationsmittels in einem Vorgang erfolgt. Das Metall und das Oxidationsmittel sind räumlich nicht getrennt.
• Elektrochemische Korrosion ist der Prozess der Wechselwirkung eines Metalls mit der Ionisierung von Atomen und der Reduktion des Oxidationsmittels in verschiedenen Vorgängen, die Geschwindigkeit hängt jedoch weitgehend vom Elektrodenpotential ab.
• Gaskorrosion – chemische Rostbildung von Metall mit einem minimalen Feuchtigkeitsgehalt (nicht mehr als 0,1 Prozent) und/oder hohen Temperaturen in einer gasförmigen Umgebung. Am häufigsten dieser Typ findet man in der Chemie- und Ölraffinerieindustrie.

Darüber hinaus gibt es auch große Menge Rostprozesse. Bei allen handelt es sich um Korrosion. Zu den Korrosionsarten gehören neben den oben beschriebenen auch biologische, radioaktive, atmosphärische, Kontakt-, lokale, gezielte Korrosion usw.

Elektrochemische Korrosion und ihre Merkmale

Bei dieser Art der Zerstörung findet der Vorgang statt, wenn das Metall mit dem Elektrolyten in Kontakt kommt. Letzteres kann Kondensat oder Regenwasser sein. Je mehr Salze und Säuren eine Flüssigkeit enthält, desto höher ist die elektrische Leitfähigkeit und damit die Geschwindigkeit des Prozesses. Zu den Stellen einer Metallstruktur, die am anfälligsten für Korrosion sind, gehören Nieten, Schweißverbindungen, Orte mechanischer Beschädigung. Wenn die Eisenlegierung aufgrund ihrer strukturellen Eigenschaften rostbeständig ist, verlangsamt sich der Prozess etwas, läuft aber dennoch weiter. Ein markantes Beispiel ist das Verzinken. Tatsache ist, dass Zink ein negativeres Potenzial hat als Eisen. Aus diesem einfachen Grund wird die Eisenlegierung wiederhergestellt, die Zinklegierung jedoch korrodiert. Allerdings verlangsamt das Vorhandensein eines Oxidfilms auf der Oberfläche den Zerstörungsprozess erheblich. Natürlich sind alle Arten elektrochemischer Korrosion äußerst gefährlich und manchmal sogar unmöglich zu bekämpfen.

Chemische Korrosion

Diese Metallveränderung kommt recht häufig vor. Ein markantes Beispiel ist das Auftreten von Ablagerungen infolge der Wechselwirkung von Metallprodukten mit Sauerstoff. Hohe Temperaturen wirken in diesem Fall als Beschleuniger des Prozesses, an dem Flüssigkeiten wie Wasser, Salze, Säuren, Laugen und Salzlösungen beteiligt sein können. Wenn wir über Materialien wie Kupfer oder Zink sprechen, führt deren Oxidation zur Bildung eines Films, der gegen weitere Korrosion beständig ist. Stahlprodukte bilden Eisenoxide. Weiterentwicklungen führen zur Entstehung von Rost, der keinen Schutz vor weiterer Zerstörung bietet, sondern im Gegenteil dazu beiträgt. Derzeit werden alle Arten chemischer Korrosion durch Verzinkung beseitigt. Es können auch andere Schutzmaßnahmen eingesetzt werden.

Arten der Betonkorrosion

Veränderungen in der Struktur und eine Zunahme der Brüchigkeit von Beton unter dem Einfluss der Umwelt können dreierlei Art sein:

• Die Zerstörung von Teilen aus Zementstein ist eine der häufigsten Korrosionsarten. Es entsteht, wenn ein Betonprodukt systematisch Niederschlag und anderen Flüssigkeiten ausgesetzt wird. Dadurch wird Calciumoxidhydrat ausgewaschen und die Struktur gestört.
• Wechselwirkung mit Säuren. Kommt der Zementstein mit Säuren in Berührung, bildet sich Kalziumbikarbonat – aggressiv Chemisches Element für ein konkretes Produkt.
• Kristallisation schwerlöslicher Stoffe. Im Wesentlichen bedeutet dies Biokorrosion. Im Endeffekt dringen Mikroorganismen (Sporen, Pilze) in die Poren ein und entwickeln sich dort, was zur Zerstörung führt.

Korrosion: Arten, Schutzmethoden

Jährliche Verluste in Milliardenhöhe haben dazu geführt, dass Menschen damit zu kämpfen haben schädliche Auswirkungen. Wir können mit Sicherheit sagen, dass alle Arten von Korrosion nicht zum Verlust des Metalls selbst, sondern zum Verlust wertvoller Metallkonstruktionen führen, deren Bau viel Geld kostet. Ob ein 100-prozentiger Schutz möglich ist, lässt sich nur schwer sagen. Wann jedoch richtige Vorbereitung Oberfläche, die aus abrasivem Strahlen besteht, lassen sich gute Ergebnisse erzielen. Die Lackbeschichtung schützt bei fachgerechter Anwendung zuverlässig vor elektrochemischer Korrosion. Und eine spezielle Oberflächenbehandlung schützt zuverlässig vor Metallzerstörung im Untergrund.

Aktive und passive Kontrollmethoden

Das Wesen aktiver Methoden besteht darin, die Struktur des doppelten elektrischen Feldes zu verändern. Hierzu wird eine Gleichstromquelle verwendet. Die Spannung muss so gewählt werden, dass das zu schützende Produkt ansteigt. Eine weitere äußerst beliebte Methode ist die „Opfer“-Anode. Es zersetzt sich und schützt so das Grundmaterial.

Beim passiven Schutz kommt die Verwendung von Farbe und Lack zum Einsatz. Die Hauptaufgabe besteht darin, das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff in die geschützte Oberfläche vollständig zu verhindern. Wie oben erwähnt ist es sinnvoll, eine Zink-, Kupfer- oder Nickelbeschichtung zu verwenden. Selbst eine teilweise zerstörte Schicht schützt das Metall vor Rost. Natürlich sind diese Arten des Schutzes gegen Metallkorrosion nur dann wirksam, wenn die Oberfläche keine sichtbaren Mängel in Form von Rissen, Spänen und dergleichen aufweist.

Verzinken im Detail

Wir haben uns bereits mit den wichtigsten Korrosionsarten befasst, und jetzt möchte ich über die besten Schutzmethoden sprechen. Eine davon ist das Verzinken. Sein Wesen liegt darin, dass Zink oder seine Legierung auf die zu behandelnde Oberfläche aufgetragen wird, was der Oberfläche einige physikalische und chemische Eigenschaften verleiht. Es ist erwähnenswert, dass diese Methode als eine der wirtschaftlichsten und effektivsten gilt, und dies trotz der Tatsache, dass etwa 40 Prozent der weltweiten Produktion dieses Elements für die Zinkmetallisierung aufgewendet werden. Stahlbleche, Verbindungselemente sowie Instrumente und andere Metallkonstruktionen können verzinkt werden. Das Interessante daran ist, dass Sie durch Metallisierung oder Sprühen ein Produkt jeder Größe und Form schützen können. Zink hat keinen dekorativen Zweck, obwohl es mit Hilfe einiger spezieller Zusätze möglich ist, glänzende Oberflächen zu erhalten. Grundsätzlich ist dieses Metall in der Lage, in aggressiven Umgebungen maximalen Schutz zu bieten.

Abschluss

Deshalb haben wir Ihnen erklärt, was Korrosion ist. Auch Korrosionsarten wurden berücksichtigt. Jetzt wissen Sie, wie Sie die Oberfläche vor vorzeitigem Rosten schützen. Im Großen und Ganzen ist dies äußerst einfach durchzuführen, aber wo und wie das Produkt verwendet wird, ist von erheblicher Bedeutung. Wenn es ständig dynamischen und Vibrationsbelastungen ausgesetzt ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit von Rissen im Lack, durch die Feuchtigkeit in das Metall eindringt und es dadurch allmählich beschädigt wird. Allerdings kann die Verwendung verschiedener Gummidichtungen und Dichtstoffe in Bereichen, in denen Metallprodukte interagieren, die Lebensdauer der Beschichtung geringfügig verlängern.

Nun, das ist alles zu diesem Thema. Bedenken Sie, dass ein vorzeitiger Ausfall einer Struktur aufgrund von Korrosion unvorhergesehene Folgen haben kann. In einem Unternehmen sind durch Rosten der tragenden Metallkonstruktion große Sachschäden und menschliche Verluste möglich.

Für alle instrumentellen und strukturellen Produkte aus Metall ist ein Korrosionsschutz erforderlich, da sie alle in gewissem Maße dem negativen korrosiven Einfluss der uns umgebenden Umwelt ausgesetzt sind.

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Unter Korrosion versteht man die Zerstörung der Oberflächenschichten von Stahl- und Gusskonstruktionen durch elektrochemische und chemische Einflüsse. Es verdirbt lediglich das Metall, korrodiert es und macht es dadurch für die spätere Verwendung unbrauchbar.

Experten haben bewiesen, dass jedes Jahr etwa 10 Prozent des gesamten auf der Erde geförderten Metalls für die Deckung von Verlusten (beachten Sie, dass diese als unwiderruflich gelten) durch Korrosion, die zu Metallsputtern sowie zu Ausfällen und Schäden an Metallprodukten führt, aufgewendet werden.

In den ersten Phasen der Korrosion verringern Stahl- und Gusskonstruktionen ihre Dichtheit, Festigkeit, elektrische und thermische Leitfähigkeit, Duktilität, ihr Reflexionsvermögen und eine Reihe anderer wichtiger Eigenschaften. Anschließend werden die Strukturen völlig unbrauchbar.

Darüber hinaus sind Korrosionsphänomene die Ursache für Industrie- und Haushaltsunfälle und manchmal auch für echte Umweltkatastrophen. Aus verrosteten und undichten Pipelines für Öl und Gas kann jederzeit ein Strom gefährlicher Verbindungen für Mensch und Natur austreten. Unter Berücksichtigung aller oben genannten Punkte kann jeder nachvollziehen, wie wichtig ein qualitativ hochwertiger und wirksamer Korrosionsschutz mit herkömmlichen und modernen Mitteln und Methoden ist.

Bei Stahllegierungen und Metallen lässt sich Korrosion nicht vollständig vermeiden. Aber verzögern und reduzieren Negative Konsequenzen Rosten ist durchaus real. Für diese Zwecke gibt es mittlerweile viele Korrosionsschutzmittel und -technologien.

Alle moderne Methoden Der Korrosionsschutz kann in mehrere Gruppen unterteilt werden:

• Anwendung elektrochemischer Methoden zum Schutz von Produkten;
• Verwendung von Schutzbeschichtungen;
• Design und Produktion innovativer, hochrostbeständiger Strukturmaterialien;
• Einbringen von Verbindungen in eine korrosive Umgebung, die die Korrosionsaktivität verringern können;
• rationeller Bau und Betrieb von Teilen und Konstruktionen aus Metall.

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Damit ein Schutzanstrich den ihm übertragenen Aufgaben gewachsen ist, muss er eine Reihe besonderer Eigenschaften aufweisen:

• verschleißfest und möglichst hart sein;
• charakterisiert werden hohe Rate Haftfestigkeit an der Oberfläche des Werkstücks (d. h. erhöhte Haftung);
• einen Wärmeausdehnungswert haben, der geringfügig von der Ausdehnung der geschützten Struktur abweichen würde;
• möglichst unzugänglich für schädliche Umwelteinflüsse sein.

Außerdem sollte die Beschichtung möglichst gleichmäßig und in einer zusammenhängenden Schicht auf die gesamte Struktur aufgetragen werden.

Alle heute verwendeten Schutzbeschichtungen sind unterteilt in:

• metallisch und nichtmetallisch;
• organisch und anorganisch.

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Die gebräuchlichste und relativ einfachste Möglichkeit, Metalle seit langem vor Rost zu schützen, ist der Einsatz von Farben und Lacken. Die Korrosionsschutzbehandlung von Materialien mit solchen Verbindungen zeichnet sich nicht nur durch Einfachheit und geringe Kosten aus, sondern auch durch folgende positive Eigenschaften:

• die Möglichkeit, Beschichtungen in verschiedenen Farbtönen aufzutragen – was den Strukturen ein elegantes Aussehen verleiht und sie zuverlässig vor Rost schützt;
• die einfache Wiederherstellung der Schutzschicht im Schadensfall.

Leider haben Farb- und Lackzusammensetzungen einen sehr kleinen Wärmebeständigkeitskoeffizienten, eine geringe Wasserbeständigkeit und eine relativ geringe mechanische Festigkeit. Aus diesem Grund werden sie gemäß den bestehenden SNiPs für den Einsatz in Fällen empfohlen, in denen Produkte einer Korrosionsrate von nicht mehr als 0,05 Millimetern pro Jahr ausgesetzt sind und deren geplante Lebensdauer zehn Jahre nicht überschreitet.

Zu den Bestandteilen moderner Farb- und Lackzusammensetzungen gehören folgende Elemente:

• Farben: Suspensionen von Pigmenten mit mineralischer Struktur;
• Lacke: Lösungen (kolloidal) von Harzen und Ölen in Lösungsmitteln organischen Ursprungs (der Korrosionsschutz bei der Verwendung wird nach der Polymerisation des Harzes oder Öls oder deren Verdampfung unter dem Einfluss eines zusätzlichen Katalysators sowie beim Erhitzen erreicht);
• künstliche und natürliche Verbindungen, sogenannte Filmbildner (z. B. ist trocknendes Öl vielleicht der beliebteste nichtmetallische „Schutz“ für Gusseisen und Stahl);
• Emails: Lacklösungen mit einem Komplex ausgewählter Pigmente in zerkleinerter Form;
• Weichmacher und verschiedene Weichmacher: Adipinsäure in Form von Estern, Dibutylphthalat, Rizinusöl, Trikresylphosphat, Gummi, andere Elemente, die die Elastizität der Schutzschicht erhöhen;
• Ethylacetat, Toluol, Benzin, Alkohol, Xylol, Aceton und andere (diese Komponenten werden benötigt, damit Farb- und Lackzusammensetzungen problemlos auf die zu behandelnde Oberfläche aufgetragen werden können);
• inerte Füllstoffe: winzige Partikel aus Asbest, Talk, Kreide, Kaolin (sie erhöhen die Korrosionsschutzeigenschaften der Filme und reduzieren auch den Abfall anderer Bestandteile von Farb- und Lackbeschichtungen);
• Pigmente und Farben;
• Katalysatoren (in der Fachsprache Trockner): Kobalt- und Magnesiumsalze organischer Fettsäuren, die für die schnelle Trocknung von Schutzmitteln erforderlich sind.

Die Auswahl der Farb- und Lackzusammensetzungen erfolgt unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen des zu verarbeitenden Produkts. Zusammensetzungen auf Basis von Epoxidelementen werden für den Einsatz in Atmosphären empfohlen, in denen ständig Dämpfe von Chloroform und zweiwertigem Chlor vorhanden sind, sowie für die Behandlung von Strukturen in verschiedenen Säuren (Salpetersäure, Phosphorsäure, Salzsäure usw.).

Farb- und Lackzusammensetzungen mit Polychrominyl sind auch säurebeständig. Sie werden auch zum Schutz von Metall vor Ölen und Laugen verwendet. Um Strukturen vor Gasen zu schützen, werden jedoch häufiger Zusammensetzungen auf Basis von Polymeren (Epoxidharz, Organofluor und andere) verwendet.

Bei der Auswahl einer Schutzschicht ist es sehr wichtig, die Anforderungen des russischen SNiP für verschiedene Branchen zu berücksichtigen. Solche Hygienenormen geben eindeutig an, welche Zusammensetzungen und Methoden des Korrosionsschutzes verwendet werden können und welche vermieden werden sollten. SNiP 3.04.03-85 enthält beispielsweise Empfehlungen zum Schutz verschiedener Gebäudestrukturen:

• Hauptgas- und Ölpipelines;
• Stahlmantelrohre;
• Heizungsnetz;
• Stahlbeton- und Stahlkonstruktionen.

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Es ist durchaus möglich, durch elektrochemische oder chemische Bearbeitung spezielle Filme auf Metallprodukten zu bilden, um diese vor Rost zu schützen. Am häufigsten entstehen Phosphat- und Oxidfilme (auch hier müssen die Bestimmungen von SNiP berücksichtigt werden, da die Schutzmechanismen für solche Verbindungen bei verschiedenen Produkten unterschiedlich sind).

Phosphatfolien eignen sich als Anti- Korrosionsschutz Nichteisen- und Eisenmetalle. Der Kern dieses Prozesses besteht darin, die Produkte in eine Lösung aus Zink, Eisen oder Mangan mit sauren Phosphorsalzen einzutauchen, die auf eine bestimmte Temperatur (ca. 97 Grad) erhitzt wird. Der resultierende Film eignet sich ideal zum Auftragen von Farb- und Lackzusammensetzungen.

Beachten Sie, dass die Phosphatschicht selbst keine lange Lebensdauer hat. Es ist wenig elastisch und völlig zerbrechlich. Phosphatieren dient zum Schutz von Teilen, die bei hohen Temperaturen oder in Salzwasser (z. B. Meerwasser) betrieben werden.

In begrenztem Umfang werden auch oxidische Schutzfolien eingesetzt. Sie werden durch die Verarbeitung von Metallen in alkalischen Lösungen unter Stromeinfluss gewonnen. Eine bekannte Lösung zur Oxidation ist Natronlauge (vierprozentig). Der Vorgang des Erzeugens einer Oxidschicht wird oft als Bläuen bezeichnet, da sich der Film auf der Oberfläche von Stählen mit niedrigem und hohem Kohlenstoffgehalt durch eine schöne schwarze Farbe auszeichnet.

Die Oxidation wird in Situationen durchgeführt, in denen die anfänglichen geometrischen Parameter unverändert bleiben müssen. Die Oxidschicht wird üblicherweise auf Präzisionsinstrumenten und Kleinwaffen aufgebracht. Die Dicke eines solchen Films beträgt in den meisten Fällen nicht mehr als eineinhalb Mikrometer.

Weitere Methoden des Korrosionsschutzes durch anorganische Beschichtungen:

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Wenn Metallprodukte polarisiert werden, kann die durch elektrochemische Faktoren verursachte Rostrate deutlich reduziert werden. Elektrochemisch Korrosionsschutz Es gibt zwei Arten:

• anodisch;
• Kathode

Die Anodentechnik eignet sich für Materialien aus:

• Legierungen (hochlegiert) auf Eisenbasis;
• mit niedrigem Dotierungsniveau;
• Kohlenstoffstähle.

Das Wesen der anodischen Schutztechnik ist einfach: Ein Metallprodukt, dem Korrosionsschutzeigenschaften verliehen werden sollen, wird an einen Kathodenschutz oder an das „Plus“ einer (externen) Stromquelle angeschlossen. Dieses Verfahren reduziert die Rostrate um ein Vielfaches. Als Kathodenschutz können Elemente und Verbindungen mit hohem positivem Potenzial (Blei, Platin, Bleidioxid, platiniertes Messing, Tantal, Magnetit, Kohlenstoff und andere) wirken.

Der anodische Korrosionsschutz ist nur dann wirksam, wenn das Strukturbearbeitungsgerät die folgenden Anforderungen erfüllt:

• es sind keine Nieten darauf;
• Das Schweißen aller Elemente erfolgt mit höchstmöglicher Qualität.
• die Metallpassivierung erfolgt in einer technologischen Umgebung;
• die Anzahl der Lücken und Risse ist minimal (oder sie fehlen).

Die beschriebene Art des elektrochemischen Schutzes ist aufgrund der Gefahr einer aktiven anodischen Auflösung von Strukturen bei Unterbrechung der Stromversorgung unsicher. Diesbezüglich erfolgt dies nur, wenn ein spezielles System zur Überwachung der Umsetzung aller vorgesehenen Maßnahmen vorhanden ist technologisches Schema Operationen.

Als verbreiteter und weniger gefährlich gilt der kathodische Schutz, der für Metalle geeignet ist, die nicht zur Passivierung neigen. Bei dieser Methode wird die Struktur an das negative Elektrodenpotential oder an das „Minus“ der Stromquelle angeschlossen. Der kathodische Schutz wird für folgende Gerätetypen eingesetzt:

• Behälter und Apparate (deren Innenteile) zur Verwendung in Chemieanlagen;
• Bohrinseln, Kabel, Rohrleitungen und andere unterirdische Bauwerke;
• Elemente von Küstenbauwerken, die mit Salzwasser in Kontakt kommen;
• Mechanismen aus hochchromhaltigen und kupferhaltigen Legierungen.

Die Anode ist in diesem Fall Kohle, Gusseisen, Altmetall, Graphit, Stahl.

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An produzierende Unternehmen Korrosion kann erfolgreich bekämpft werden, indem die Zusammensetzung der aggressiven Atmosphäre verändert wird, in der Metallteile und -strukturen arbeiten. Zur Reduzierung der Umweltaggressivität gibt es zwei Möglichkeiten:

• Einbringen von Korrosionsinhibitoren;
• Entfernung der Verbindungen, die Korrosion verursachen, aus der Umgebung.

Inhibitoren werden typischerweise in Kühlsystemen, Tanks, Beizbädern, verschiedenen Tanks und anderen Systemen verwendet, in denen die korrosive Umgebung ein annähernd konstantes Volumen aufweist. Retarder werden unterteilt in:

• organisch, anorganisch, flüchtig;
• anodisch, kathodisch, gemischt;
• Arbeiten in alkalischen, sauren und neutralen Umgebungen.

Nachfolgend sind die bekanntesten und am häufigsten verwendeten Korrosionsinhibitoren aufgeführt, die die Anforderungen von SNiP für verschiedene Produktionsanlagen erfüllen:

• Calciumbicarbonat;
• Borate und Polyphosphate;
• Bichromate und Chromate;
• Nitrite;
• organische Moderatoren (mehrbasische Alkohole, Thiole, Amine, Aminoalkohole, Aminosäuren mit Polycarboxyleigenschaften, flüchtige Verbindungen „IFKHAN-8A“, „VNH-L-20“, „NDA“).

Sie können die Aggressivität einer korrosiven Atmosphäre jedoch mit folgenden Methoden reduzieren:

• Staubsaugen;
• Neutralisation von Säuren mit Natronlauge oder Kalk (gelöscht);
• Entlüftung zur Entfernung von Sauerstoff.

Wie Sie sehen, gibt es heute viele Möglichkeiten, sich zu schützen Metallkonstruktionen und Produkte. Wichtig ist nur, für jeden Einzelfall die optimale Option richtig auszuwählen, dann halten Teile und Konstruktionen aus Stahl und Gusseisen sehr, sehr lange.

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Wir möchten kurz auf die SNiP-Daten eingehen, die die Anforderungen an den Rostschutz von Gebäudestrukturen (Aluminium, Metall, Stahl, Stahlbeton und andere) beschreiben. Sie geben Empfehlungen zum Einsatz verschiedener Methoden des Korrosionsschutzes.

SNiP 2.03.11 sieht den Schutz der Oberflächen von Gebäudestrukturen auf folgende Weise vor:

• Imprägnierung (Versiegelungstyp) mit Materialien mit erhöhter chemischer Beständigkeit;
• Bekleben mit Filmmaterialien;
• Verwendung verschiedener Farben, Kitte, Oxide und metallisierter Beschichtungen.

Tatsächlich können Sie mit diesen SNiP alle von uns beschriebenen Methoden anwenden, um Metalle vor Rost zu schützen. Gleichzeitig legen die Vorschriften die Zusammensetzung spezifischer Schutzausrüstungen in Abhängigkeit von der Umgebung fest, in der sich das Bauwerk befindet. Unter diesem Gesichtspunkt können Umgebungen sein: mäßig, schwach und sehr aggressiv sowie völlig nicht aggressiv. Auch in SNiP ist es üblich, Medien in biologisch und chemisch aktive, feste, flüssige und gasförmige Medien zu unterteilen.

Einführung.

1.1 Konzept der Korrosion.

Eigenschaften und Wesen von Korrosionsprozessen.

2.1 Klassifizierung korrosiver Umgebungen.

2.2 Korrosionsrate.

2.3 Grundlagen der Korrosionstheorie.

2.4 Klassifizierung von Korrosionsprozessen:

nach Art der Zerstörung;

nach Mechanismus:

Chemische Korrosion;

Elektrochemische Korrosion.

Methoden zum Schutz vor Korrosion.

3.1 Legieren

3.2 Schutzfolien

3.3 Grundierungen und Phosphatierung

3.4 Elektrochemischer Schutz

3.5 Silikatbeschichtungen

3.6 Zementbeschichtungen

3.7 Metallbeschichtungen

3.8 Inhibitoren

Aufbringen von Korrosionsschutzbeschichtungen

Abschluss

Liste der verwendeten Literatur

EINFÜHRUNG

Korrosionskonzept

Der Begriff Korrosion kommt vom lateinischen Wort korrodieren, was korrodieren, zerstören bedeutet.

Korrosion ist ein spontaner Prozess der Zerstörung von Materialien und daraus hergestellten Produkten unter dem chemischen Einfluss der Umwelt.

Metallkorrosion – Zerstörung von Metallen durch physikalische und chemische Einwirkungen Außenumgebung, bei dem das Metall in einen oxidierten (ionischen) Zustand übergeht und seine inhärenten Eigenschaften verliert.

In Fällen, in denen eine Metalloxidation erforderlich ist, muss eine solche durchgeführt werden technologischer Prozess, sollte der Begriff „Korrosion“ nicht verwendet werden. Beispielsweise kann man nicht von der Korrosion einer löslichen Anode in einem galvanischen Bad sprechen, da die Anode oxidieren und ihre Ionen in die Lösung schicken muss, damit der gewünschte Prozess abläuft. Auch von einer Korrosion des Aluminiums während des aluminothermischen Prozesses kann nicht die Rede sein. Aber das physikalische und chemische Wesen der Veränderungen, die mit dem Metall in all diesen Fällen auftreten, ist das gleiche: Das Metall wird oxidiert.

Eigenschaften und Wesen von Korrosionsprozessen

Klassifizierung korrosiver Umgebungen

Eine Umgebung, in der ein Metall korrodiert (korrodiert), wird als korrosiv oder korrosiv bezeichnet aggressive Umgebung. Je nach Grad der Einwirkung auf Metalle können korrosive Umgebungen unterteilt werden in:

• nicht aggressiv;
• leicht aggressiv;
• mäßig aggressiv;
• sehr aggressiv.

Um den Grad der Aggressivität der Umgebung bei atmosphärischer Korrosion zu bestimmen, müssen die Betriebsbedingungen von Metallkonstruktionen von Gebäuden und Bauwerken berücksichtigt werden. Der Grad der Aggressivität der Umgebung gegenüber Bauwerken in beheizten und unbeheizten Gebäuden, Gebäuden ohne Wände und ständig belüfteten Gebäuden wird durch die Möglichkeit der Feuchtigkeitskondensation sowie die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen sowie die Konzentration von Gasen und Staub im Inneren bestimmt Gebäude. Der Grad der Aggressivität der Umgebung gegenüber Bauwerken im Freien, die nicht vor direkter Niederschlagseinwirkung geschützt sind, wird durch die Klimazone und die Konzentration von Gasen und Staub in der Luft bestimmt. Unter Berücksichtigung des Einflusses meteorologischer Faktoren und der Aggressivität von Gasen wurde eine Klassifizierung des Aggressivitätsgrads von Umgebungen in Bezug auf den Bau von Metallkonstruktionen entwickelt. Unter Berücksichtigung des Einflusses meteorologischer Faktoren und der Aggressivität von Gasen wurde eine Klassifizierung des Aggressivitätsgrads von Umgebungen in Bezug auf den Bau von Metallkonstruktionen entwickelt, die in der Tabelle dargestellt sind:

Somit wird der Korrosionsschutz von Metallkonstruktionen durch die Aggressivität ihrer Betriebsbedingungen bestimmt. Die zuverlässigsten Schutzsysteme für Metallkonstruktionen sind Aluminium- und Zinkbeschichtungen.

Korrosionsrate

Die Korrosionsrate von Metallen und Metallbeschichtungen unter atmosphärischen Bedingungen wird durch den komplexen Einfluss einer Reihe von Faktoren bestimmt: das Vorhandensein von Phasen- und Adsorptionsfilmen von Feuchtigkeit auf der Oberfläche, Luftverschmutzung mit korrosiven Substanzen, Änderungen der Lufttemperatur usw Metall, die Bildung von Korrosionsprodukten usw.

Die Beurteilung und Berechnung der Korrosionsrate sollte auf der Berücksichtigung der Dauer und der materialkorrosiven Wirkung der aggressivsten Faktoren auf das Metall basieren.

Abhängig von den Einflussfaktoren auf die Korrosionsgeschwindigkeit empfiehlt es sich, die Betriebsbedingungen von Metallen, die atmosphärischer Korrosion ausgesetzt sind, wie folgt zu unterteilen:

1. Geschlossene Räume mit internen Wärme- und Feuchtigkeitsquellen (beheizte Räume);
2. Geschlossene Räume ohne interne Wärme- und Feuchtigkeitsquellen (unbeheizte Räume);
3. Offene Atmosphäre.

Grundlagen der Korrosionstheorie

Jeder Korrosionsprozess ist mehrstufig.

1. Zuführen eines korrosiven Mediums oder seiner einzelnen Bestandteile zur Metalloberfläche.
2. Wechselwirkung der Umwelt mit Metall.
3. Vollständige oder teilweise Entfernung von Produkten von der Metalloberfläche (in das Flüssigkeitsvolumen, wenn das Medium flüssig ist).

Die meisten Metalle (außer Gold, Silber, Platin, Kupfer) kommen in der Natur im ionischen Zustand vor: Oxide, Sulfide, Carbonate usw. und werden üblicherweise Erze genannt. Der ionische Zustand ist günstiger; er zeichnet sich durch eine geringere innere Energie aus. Dies macht sich bei der Herstellung von Metallen aus Erzen und deren Korrosion bemerkbar. Die absorbierte Energie bei der Reduktion von Metall aus Verbindungen weist darauf hin, dass das freie Metall mehr enthält hohe Energie als eine Metallverbindung. Dies führt dazu, dass das Metall im Kontakt mit einer korrosiven Umgebung tendenziell in einen energetisch günstigeren Zustand mit geringerer Energiereserve übergeht. Die Hauptursache für Metallkorrosion ist die thermodynamische Instabilität von Metallen in einer bestimmten Umgebung.

Klassifizierung von Korrosionsprozessen

Nach Art der Zerstörung

Je nach Art der Zerstörung kann die Korrosion kontinuierlich oder lokal auftreten.

Wenn Korrosionsschäden gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Metalls verteilt sind, spricht man von Korrosion Uniform oder solide. Es stellt keine Gefahr für Bauwerke und Anlagen dar, insbesondere in Fällen, in denen der Metallverlust technisch begründete Standards nicht überschreitet. Seine Folgen können relativ einfach berücksichtigt werden.

Ist ein wesentlicher Teil der Metalloberfläche frei von Korrosion und diese konzentriert sich auf einzelne Bereiche, spricht man von einer Korrosion lokal. Es ist viel gefährlicher, obwohl die Metallverluste gering sein können. Die Gefahr liegt darin, dass durch die Verringerung der Festigkeit einzelner Abschnitte die Zuverlässigkeit von Bauwerken, Bauwerken und Geräten stark verringert wird. Lokale Korrosion wird durch Meerwasser und Salzlösungen, insbesondere Halogenidsalze: Natriumchlorid, Calcium, Magnesium, begünstigt. Besonders schwerwiegende Probleme entstehen durch Natriumchlorid, das im Winter auf Straßen und Gehwege gestreut wird, um Schnee und Eis zu entfernen. In Gegenwart von Salzen schmelzen sie und die entstehenden Lösungen fließen in die Abwasserrohre. Salze sind Korrosionsaktivatoren und führen insbesondere bei Metallen zu einer beschleunigten Zerstörung Fahrzeug und unterirdische Kommunikation. Schätzungen zufolge führt die Verwendung von Salzen zu diesem Zweck in den Vereinigten Staaten zu Verlusten von 2 Milliarden US-Dollar pro Jahr aufgrund von Motorkorrosion und 0,5 Milliarden US-Dollar für zusätzliche Reparaturen von Straßen, unterirdischen Autobahnen und Brücken. Der Grund für die Verwendung von Natriumchlorid liegt darin, dass es billig ist. Derzeit gibt es nur einen Ausweg: den Schnee rechtzeitig zu entfernen und auf Mülldeponien zu bringen. Wirtschaftlich ist es mehr als gerechtfertigt.

Geschwürig(in Form von Flecken unterschiedlicher Größe) , Lochfraß, Spalt, Kontakt, interkristalline Korrosion- die in der Praxis am häufigsten vorkommenden Arten lokaler Korrosion. Point ist einer der gefährlichsten. Es besteht in der Bildung durchgehender Läsionen, also punktueller Hohlräume – Lochfraß.

Korrosionsrisse tritt auf, wenn Metall gleichzeitig einer aggressiven Umgebung und mechanischer Belastung ausgesetzt ist. Im Metall treten transkristalline Risse auf, die häufig zur vollständigen Zerstörung des Produkts führen.

Durch Mechanismus

Basierend auf dem Mechanismus des Korrosionsprozesses werden zwei Haupttypen der Korrosion unterschieden: chemische und elektrochemische. Es ist schwierig und manchmal unmöglich, eine Art strikt von einer anderen zu trennen.

Unter chemische Korrosion implizieren die Wechselwirkung einer Metalloberfläche mit der Umgebung, die nicht mit dem Auftreten elektrochemischer (Elektroden-)Prozesse an der Phasengrenze einhergeht. Es basiert auf der Reaktion zwischen einem Metall und einem aggressiven Reagenz. Diese Art von Korrosion tritt im Allgemeinen gleichmäßig auf der gesamten Metalloberfläche auf. In dieser Hinsicht ist chemische Korrosion weniger gefährlich als elektrochemische Korrosion.

Beispiele für chemische Korrosion sind das Rosten von Eisen und die Patina von Bronze. IN industrielle Produktion Metalle werden oft auf hohe Temperaturen erhitzt. Unter solchen Bedingungen beschleunigt sich die chemische Korrosion. Viele Menschen wissen, dass beim Walzen heißer Metallstücke Zunder entsteht. Dies ist ein typisches Produkt chemischer Korrosion.

Es wurde festgestellt, dass die Korrosion von Eisen durch die Anwesenheit von Schwefel gefördert wird. Antike Gegenstände aus Eisen sind gerade aufgrund des geringen Schwefelgehalts dieses Eisens korrosionsbeständig. Schwefel in Eisen liegt normalerweise in Form der Sulfide FeS und anderen vor. Während des Korrosionsprozesses zersetzen sich Sulfide unter Freisetzung von Schwefelwasserstoff H 2 S, der ein Katalysator für Eisenkorrosion ist.

Der Mechanismus der chemischen Korrosion beruht auf der reaktiven Diffusion von Metallatomen oder -ionen durch einen allmählich dicker werdenden Film aus Korrosionsprodukten (z. B. Zunder) und der Gegendiffusion von Sauerstoffatomen oder -ionen. Nach modernen Auffassungen verfügt dieser Prozess über einen ionenelektronischen Mechanismus, ähnlich den Prozessen der elektrischen Leitfähigkeit in Ionenkristallen.

In verschiedenen Branchen treten besonders vielfältige chemische Korrosionsprozesse auf. In einer Atmosphäre aus Wasserstoff, Methan und anderen Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid (II), Schwefelwasserstoff, Chlor, in einer sauren Umgebung sowie in geschmolzenen Salzen und anderen Stoffen finden spezifische Reaktionen statt, an denen das Material der Apparate und Einheiten beteiligt ist Der chemische Prozess wird durchgeführt. Die Aufgabe von Spezialisten bei der Konstruktion eines Reaktors besteht darin, ein Metall oder eine Legierung auszuwählen, die gegenüber den Komponenten des chemischen Prozesses am beständigsten ist.

Fast die meisten wichtiger Blick Unter chemischer Korrosion versteht man die Wechselwirkung von Metall bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff und anderen gasförmigen aktiven Medien (HS, SO, Halogene, Wasserdampf, CO). Ähnliche Prozesse werden auch als chemische Korrosion von Metallen bei erhöhten Temperaturen bezeichnet Gaskorrosion. Viele kritische Teile von Ingenieurbauwerken werden durch Gaskorrosion stark zerstört (Schaufeln). Gasturbinen, Düsen Raketentriebwerke, elektrische Heizelemente, Roststäbe, Ofenarmaturen). Große Verluste durch Gaskorrosion (Metallabfälle) werden verursacht durch metallurgische Industrie. Die Beständigkeit gegen Gaskorrosion steigt mit der Einführung verschiedener Zusätze (Chrom, Aluminium, Silizium) in die Legierungszusammensetzung. Zusätze von Aluminium, Beryllium und Magnesium zu Kupfer erhöhen die Beständigkeit gegen Gaskorrosion in oxidierenden Umgebungen. Um Eisen- und Stahlprodukte vor Gaskorrosion zu schützen, wird die Oberfläche des Produkts mit Aluminium beschichtet (Alitisierung).

Unter elektrochemische Korrosion implizieren den Prozess der Wechselwirkung von Metallen mit Elektrolyten in Form wässriger Lösungen, seltener mit nichtwässrigen Elektrolyten, beispielsweise mit einigen organischen elektrisch leitfähigen Verbindungen oder wasserfreien Salzschmelzen bei erhöhten Temperaturen.

Betrachten wir ein Diagramm dieses Prozesses. Seine Komplexität liegt darin, dass auf derselben Oberfläche zwei in ihrer chemischen Bedeutung entgegengesetzte Prozesse gleichzeitig ablaufen: Oxidation des Metalls und Reduktion des Oxidationsmittels. Beide Prozesse müssen konjugiert ablaufen, um die gleiche Anzahl an Elektronen aufrechtzuerhalten, die das Metall pro Zeiteinheit abgibt und dem Oxidationsmittel hinzufügt. Nur in diesem Fall kann ein stationärer Zustand auftreten. Beispielsweise verläuft die Wechselwirkung eines Metalls mit Säuren nach diesem Prinzip:

Zn + 2HCl Zn +2Cl +H

Diese Gesamtreaktion besteht aus zwei Akten:

Zn Zn + 2e

Elektrochemische Korrosion ist oft mit dem Vorhandensein zufälliger Verunreinigungen oder speziell eingebrachter Legierungszusätze im Metall verbunden.

Viele Chemiker waren einst verwirrt darüber, dass manchmal die Reaktion

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

leckt nicht. Es wurde festgestellt, dass in einer solchen Situation der Lösung etwas Kupfer(II)sulfat (Kupfersulfat) zugesetzt werden muss. In diesem Fall wird Kupfer an der Oberfläche des Zinks freigesetzt.

CaSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu

und Wasserstoff wird sich schnell entwickeln. Als der Schweizer Chemiker A. de la Rive 1830 dieses Phänomen erklärte, erstellte er die erste elektrochemische Theorie der Korrosion.

Im Jahr 1800, kurz nach der Entdeckung des elektrochemischen Phänomens durch den Italiener L. Galvani, baute sein Landsmann A. Volta eine Quelle elektrischer Strom- ein galvanisches Element, das für die Menschheit das Zeitalter der Elektrizität einläutete. In einer Ausführungsform bestand die Quelle aus abwechselnden Kupfer- und Zinkscheiben, die durch poröses Material getrennt und in einer Salzlösung getränkt waren. Abhängig von der Anzahl der Scheiben entsteht ein Strom unterschiedlicher Stärke. Wenn Kupfermetall auf der Zinkoberfläche abgeschieden wird, entsteht ein kurzgeschlossenes Element. Darin ist Zink die Anode und Kupfer die Kathode. Da das Kupfer mit dem Zink in Kontakt steht und beide Metalle von einer Elektrolytlösung umgeben sind, ist die Voltaikzelle „an“. Zink in Form des Zn 2+-Ions geht in eine Schwefelsäurelösung über und die beiden von jedem Atom verbleibenden Elektronen fließen zu einem elektropositiveren Metall – Kupfer:

Zn = Zn 2+ + 2e –

Wasserstoffionen nähern sich der Kupferanode, nehmen Elektronen auf und verwandeln sich in Wasserstoffatome und dann in Wasserstoffmoleküle:

H + + e (Cu) = H

Dadurch werden die Ionenströme getrennt und mit einem Überschuss an Säure wird der Prozess fortgesetzt, bis das gesamte Zink gelöst ist.

Die Prozesse der elektrochemischen Korrosion laufen also nach den Gesetzen der elektrochemischen Kinetik ab, wobei sich die Gesamtreaktion in die folgenden, weitgehend unabhängigen Elektrodenprozesse unterteilen lässt:

• anodischer Prozess- der Übergang des Metalls in Lösung in Form von Ionen (in wässrigen Lösungen, normalerweise hydratisiert), wobei eine äquivalente Anzahl von Elektronen im Metall zurückbleibt;
• Zu Atomprozess- Assimilation überschüssiger Elektronen, die im Metall auftreten, durch Depolarisatoren.

Es gibt Korrosion mit Wasserstoff, Sauerstoff oder oxidative Depolarisation. Bei Vorhandensein von gasförmigem Sauerstoff in der Lösung und der Unmöglichkeit des Korrosionsprozesses mit Wasserstoffdepolarisation spielt Sauerstoff die Hauptrolle des Depolarisators. Korrosionsprozesse, bei denen eine kathodische Depolarisation durch im Elektrolyten gelösten Sauerstoff erfolgt, nennt man Metallkorrosionsprozesse mit Sauerstoffdepolarisation. Dies ist die häufigste Art der Metallkorrosion in Wasser, in neutralen und sogar leicht sauren Salzlösungen Meerwasser, im Boden, in der Luftatmosphäre.

Das allgemeine Schema der Sauerstoffdepolarisation beruht auf der Reduktion von molekularem Sauerstoff zu einem Hydroxidion:

O + 4e +2HO 4OH

Metallkorrosion mit Sauerstoffdepolarisation tritt in den meisten praktischen Fällen in Elektrolyten auf, die mit der Atmosphäre in Kontakt stehen, deren Sauerstoffpartialdruck 0,21 atm beträgt.

Jeder Prozess mit Sauerstoffdepolarisation umfasst die folgenden aufeinanderfolgenden Stufen.

1. Auflösung von Sauerstoff im Elektrolyten.
2. Transport von gelöstem Sauerstoff in einer Elektrolytlösung (durch Diffusion oder Mischung).
3. Sauerstofftransfer durch Elektrolytbewegung.
4. Übertragung von Sauerstoff in der Diffusionsschicht des Elektrolyten oder im Film aus Metallkorrosionsprodukten zu den Kathodenbereichen der Oberfläche.
5. Sauerstoffionisierung:

Unter realen Bedingungen der Metallkorrosion sind die schwierigsten Phasen des Prozesses:

1. Sauerstoffionisierungsreaktion an der Kathode. Die daraus resultierende Polarisation wird Sauerstoffüberspannung genannt. Sie sagen, dass der Prozess unter kinetischer Kontrolle abläuft.
2. Sauerstoffdiffusion zur Kathode oder Diffusionsüberspannung. In diesem Fall spricht man von einem diffusionskontrollierten Prozess.

Es kann Fälle geben, in denen beide Stufen – Sauerstoffionisierung und Sauerstoffdiffusion – den Prozess beeinflussen. Dann sprechen sie über kinetische Diffusionskontrolle.

Der Kern der ersten elektrochemischen Theorie bestand darin, dass Verunreinigungen in Metallen mikrogalvanische Zellen bilden, in denen Elektronen von der Anode zu den Kathodenstellen fließen. Da die kathodischen und anodischen Prozesse an der Oberfläche getrennt sind, werden auch die gegenläufigen Ströme von Ionen, Atomen und Molekülen getrennt. Die getrennten Ströme stören sich nicht gegenseitig, weshalb der Korrosionsprozess schneller abläuft als bei Mikrovoltaikzellen.

Heutzutage scheinen die Theorien zur elektrochemischen Korrosion natürlich viel fortgeschrittener zu sein. Sie basieren auf zahlreichen experimentellen Fakten und werden in mathematischer Form ausgedrückt.

Dabei werden unterschieden: Arten der elektrochemischen Korrosion, die die wichtigste praktische Bedeutung haben.

1. Korrosion in Elektrolyten. Diese Art umfasst Korrosion in natürlichen Gewässern (Meer und Süßwasser) sowie Verschiedene Arten Korrosion in flüssigen Medien. Abhängig von der Art der Umgebung gibt es:

A) sauer;

B) alkalisch;

V) Kochsalzlösung;

G) Meereskorrosion.

Je nach den Bedingungen, unter denen das flüssige Medium dem Metall ausgesetzt ist, wird diese Art der Korrosion auch charakterisiert als:

• Vollständige Tauchkorrosion;
• mit unvollständigem Eintauchen;
• mit variabler Immersion.

Jeder dieser Untertypen hat seine eigenen charakteristischen Merkmale.

2 . Korrosion des Bodens (Boden, Untergrund).- Kontakt des Metalls mit dem Boden, der im Hinblick auf die Korrosion als eine Art Elektrolyt betrachtet werden sollte. Charakteristisches Merkmal Bei der unterirdischen elektrochemischen Korrosion handelt es sich um einen großen Unterschied in der Geschwindigkeit der Sauerstoffabgabe (des Hauptdepolarisators) an die Oberfläche unterirdischer Strukturen in verschiedenen Böden (Zehntausende Male). Eine wesentliche Rolle bei der Korrosion im Boden spielt die Bildung und Funktion von Makrokorrosionspaaren aufgrund der ungleichmäßigen Belüftung einzelner Abschnitte des Bauwerks sowie des Vorhandenseins von Streuströmungen im Boden. In einigen Fällen wird die Geschwindigkeit der elektrochemischen Korrosion im Untergrund auch maßgeblich durch die Entwicklung biologischer Prozesse im Boden beeinflusst.

3. Atmosphärische Korrosion- Korrosion von Metallen unter atmosphärischen Bedingungen sowie feuchten Gasen; Unter Kondensation werden sichtbare Feuchtigkeitsschichten auf der Metalloberfläche beobachtet ( nasse atmosphärische Korrosion) oder unter den dünnsten unsichtbaren Adsorptionsschichten von Feuchtigkeit ( nasse atmosphärische Korrosion). Ein Merkmal der atmosphärischen Korrosion ist die starke Abhängigkeit ihrer Geschwindigkeit und ihres Mechanismus von der Dicke der Feuchtigkeitsschicht auf der Metalloberfläche bzw. dem Feuchtigkeitsgrad der entstehenden Korrosionsprodukte.

4. Korrosion unter mechanischer Einwirkung. Zahlreiche Ingenieurbauwerke, die sowohl in flüssigen Elektrolyten als auch unter atmosphärischen und unterirdischen Bedingungen betrieben werden, sind dieser Art von Zerstörung ausgesetzt. Die typischsten Arten einer solchen Zerstörung sind:

• Korrosionsrisse; Dies ist durch die Bildung von Rissen gekennzeichnet, die sich nicht nur interkristallin, sondern auch transkristallin ausbreiten können. Ein Beispiel für eine solche Zerstörung ist die Alkalisprödigkeit von Kesseln, die saisonale Rissbildung von Messing sowie die Rissbildung einiger hochfester Strukturlegierungen.
• Korrosionsermüdung, verursacht durch Einwirkung einer korrosiven Umgebung und wechselnder oder pulsierender mechanischer Beanspruchung. Charakteristisch für diesen Bruchtyp ist auch die Ausbildung von inter- und transkristallinen Rissen. Beim Betrieb verschiedener Ingenieurbauwerke (Schächte) kommt es zur Zerstörung von Metallen durch Korrosionsermüdung Propeller, Autofedern, Seile, Tiefbrunnenpumpengestänge, gekühlte Walzen von Walzwerken usw.).
• Korrosive Kavitation Dies ist normalerweise eine Folge der starken mechanischen Einwirkung einer korrosiven Umgebung auf die Metalloberfläche. Ein solcher korrosionsmechanischer Effekt kann zu sehr starken lokalen Zerstörungen von Metallstrukturen (z. B. bei Propellern von Seeschiffen) führen. Der Mechanismus der Zerstörung durch Korrosionskavitation ähnelt der Zerstörung durch Oberflächenkorrosionsermüdung.
• Korrosionserosion, verursacht durch die mechanische abrasive Wirkung eines anderen Festkörpers in Gegenwart einer korrosiven Umgebung oder durch die direkte abrasive Wirkung der korrosiven Umgebung selbst. Dieses Phänomen wird manchmal auch genannt korrosiver Abrieb oder Passungsrost.

METHODEN ZUM KORROSIONSSCHUTZ

Das Problem, Metalle vor Korrosion zu schützen, entstand schon fast zu Beginn ihrer Verwendung. Mit Hilfe von Fetten, Ölen und später durch Beschichtungen mit anderen Metallen und vor allem mit schmelzbarem Zinn versuchte man Metalle vor atmosphärischen Einflüssen zu schützen. In den Werken des antiken griechischen Historikers Herodot (5. Jahrhundert v. Chr.) wird bereits die Verwendung von Zinn zum Schutz von Eisen vor Korrosion erwähnt

Die Aufgabe der Chemiker war und ist es, das Wesen von Korrosionsphänomenen zu klären und Maßnahmen zu entwickeln, die ihr Fortschreiten verhindern oder verlangsamen. Korrosion von Metallen erfolgt nach den Naturgesetzen und kann daher nicht vollständig beseitigt, sondern nur verlangsamt werden.

Abhängig von der Art der Korrosion und den Bedingungen, unter denen sie auftritt, verschiedene Methoden Schutz. Die Wahl der einen oder anderen Methode hängt von ihrer Wirksamkeit im Einzelfall sowie ihrer wirtschaftlichen Machbarkeit ab.

Legieren

Es gibt eine Möglichkeit, Metallkorrosion zu reduzieren, die nicht unbedingt als Schutz eingestuft werden kann. Bei dieser Methode handelt es sich um die Herstellung von Legierungen, die man nennt Doping. Heutzutage wird eine große Anzahl rostfreier Stähle durch die Zugabe von Nickel, Chrom, Kobalt usw. zu Eisen hergestellt. Solche Stähle rosten zwar nicht, es kommt jedoch zu Oberflächenkorrosion, wenn auch in geringem Maße. Es stellte sich heraus, dass sich die Korrosionsbeständigkeit bei Verwendung von Legierungszusätzen schlagartig ändert. Es wurde eine Regel namens Tamman-Regel aufgestellt, nach der ein starker Anstieg der Korrosionsbeständigkeit von Eisen bei Einführung eines Legierungszusatzes in einer Menge von 1/8 des Atomanteils, also eines Atoms, beobachtet wird Legierungszusatz pro acht Atome Eisen. Es wird angenommen, dass bei diesem Verhältnis der Atome deren geordnete Anordnung im Kristallgitter der festen Lösung auftritt, was die Korrosion erschwert.

Schutzfolien

Eine der gebräuchlichsten Methoden, Metalle vor Korrosion zu schützen, ist das Auftragen auf ihre Oberfläche Schutzfolien : Lack, Farbe, Emaille, andere Metalle. Farb- und Lackbeschichtungen sind für ein breites Spektrum von Menschen am zugänglichsten. Lacke und Farben haben eine geringe Gas- und Dampfdurchlässigkeit sowie wasserabweisende Eigenschaften und verhindern daher den Zugang von Wasser, Sauerstoff und aggressiven Bestandteilen aus der Atmosphäre zur Metalloberfläche. Das Beschichten einer Metalloberfläche mit einer Lackschicht beseitigt die Korrosion nicht, sondern dient nur als Barriere dafür, was bedeutet, dass der Korrosionsprozess nur verlangsamt wird. Genau deshalb wichtig hat die Qualität der Beschichtung – Schichtdicke, Porosität, Gleichmäßigkeit, Durchlässigkeit, Quellfähigkeit in Wasser, Haftfestigkeit. Die Qualität der Beschichtung hängt von der Gründlichkeit der Oberflächenvorbereitung und der Art des Aufbringens der Schutzschicht ab. Zunder und Rost müssen von der Oberfläche des zu beschichtenden Metalls entfernt werden. Andernfalls verhindern sie eine gute Haftung der Beschichtung auf der Metalloberfläche. Eine schlechte Beschichtungsqualität geht häufig mit einer erhöhten Porosität einher. Sie tritt häufig bei der Bildung einer Schutzschicht infolge der Verdunstung des Lösungsmittels und der Entfernung von Härtungs- und Zerstörungsprodukten (bei der Filmalterung) auf. Daher empfiehlt es sich in der Regel, nicht eine dicke, sondern mehrere dünne Lackschichten aufzutragen. In vielen Fällen führt eine Erhöhung der Beschichtungsdicke zu einer Schwächung der Haftung der Schutzschicht auf dem Metall. Lufteinschlüsse und Blasen richten großen Schaden an. Sie entstehen, wenn die Qualität des Beschichtungsvorgangs schlecht ist.

Um die Wasserbenetzbarkeit zu verringern, werden Farb- und Lackbeschichtungen teilweise wiederum mit Wachsverbindungen oder Organosiliciumverbindungen geschützt. Lacke und Farben sind der wirksamste Schutz gegen atmosphärische Korrosion. Zum Schutz von unterirdischen Bauwerken und Bauwerken sind sie in den meisten Fällen ungeeignet, da eine mechanische Beschädigung der Schutzschichten bei Bodenkontakt nur schwer zu verhindern ist. Die Erfahrung zeigt, dass die Lebensdauer von Farb- und Lackbeschichtungen unter diesen Bedingungen kurz ist. Als wesentlich praktischer erwies sich die Verwendung dickschichtiger Beschichtungen aus Kohlenteer (Bitumen).

In manchen Fällen wirken Farbpigmente auch als Korrosionsinhibitoren (auf Inhibitoren wird später eingegangen). Zu diesen Pigmenten gehören Strontium-, Blei- und Zinkchromate (SrCrO 4, PbCrO 4, ZnCrO 4).

Grundierungen und Phosphatierung

Unter der Farbschicht werden häufig Grundierungen aufgetragen. Die in seiner Zusammensetzung enthaltenen Pigmente müssen auch hemmende Eigenschaften haben. Wenn Wasser durch die Grundierungsschicht dringt, löst es einen Teil des Pigments auf und wird weniger korrosiv. Unter den für Böden empfohlenen Pigmenten gilt Blei Blei Pb 3 O 4 als das wirksamste.

Anstelle einer Grundierung wird die Metalloberfläche manchmal phosphatiert. Dazu werden Lösungen von Eisen(III)-, Mangan(II)- oder Zink(II)orthophosphaten, die selbst Orthophosphorsäure H 3 PO 4 enthalten, mit einem Pinsel oder Spray auf eine saubere Oberfläche aufgetragen. Unter Werksbedingungen wird die Phosphatierung 30–90 Minuten lang bei 99–97 °C durchgeführt. Die Bildung einer Phosphatschicht wird durch die Auflösung des Metalls in der Phosphatierungsmischung und die auf seiner Oberfläche verbleibenden Oxide begünstigt.

Für die Phosphatierung der Oberfläche von Stahlprodukten wurden verschiedene Präparate entwickelt. Die meisten davon bestehen aus einer Mischung aus Mangan- und Eisenphosphaten. Das vielleicht gebräuchlichste Präparat ist Majef – eine Mischung aus Mangandihydrogenphosphaten Mn(H 2 PO 4) 2, Eisen Fe(H 2 PO 4) 2 und freier Phosphorsäure. Der Name des Arzneimittels besteht aus den Anfangsbuchstaben der Bestandteile der Mischung. Dem Aussehen nach ist Majef ein feinkristallines weißes Pulver mit einem Verhältnis zwischen Mangan und Eisen von 10:1 bis 15:1. Es besteht aus 46-52 % P 2 O 5; nicht weniger als 14 % Mn; 0,3-3 % Fe. Beim Phosphatieren mit Majeuf wird das Stahlprodukt in seine Lösung gegeben und auf etwa hundert Grad erhitzt. In der Lösung löst sich Eisen unter Freisetzung von Wasserstoff von der Oberfläche und es bildet sich auf der Oberfläche eine dichte, haltbare und leicht wasserlösliche Schutzschicht aus grauschwarzen Mangan- und Eisenphosphaten. Wenn die Schichtdicke einen bestimmten Wert erreicht, stoppt die weitere Eisenauflösung. Der Phosphatfilm schützt die Oberfläche des Produkts vor Niederschlägen, ist jedoch gegen Salzlösungen und sogar schwache Säurelösungen nicht sehr wirksam. Somit kann der Phosphatfilm nur als Grundierung für das sequentielle Auftragen organischer Schutz- und Dekorbeschichtungen – Lacke, Farben, Harze – dienen. Der Phosphatiervorgang dauert 40-60 Minuten. Um den Vorgang zu beschleunigen, werden der Lösung 50-70 g/l Zinknitrat zugesetzt. In diesem Fall verkürzt sich die Zeit um das 10- bis 12-fache.

Elektrochemischer Schutz

Unter Produktionsbedingungen wird auch ein elektrochemisches Verfahren verwendet – die Verarbeitung von Produkten mit Wechselstrom in einer Zinkphosphatlösung bei einer Stromdichte von 4 A/dm 2 und einer Spannung von 20 V und bei einer Temperatur von 60–70 0 C. Phosphat Beschichtungen sind ein Netzwerk aus Metallphosphaten, die fest an der Oberfläche haften. Phosphatbeschichtungen allein bieten keinen zuverlässigen Korrosionsschutz. Sie werden hauptsächlich als Untergrund für Lackierungen verwendet und sorgen für eine gute Haftung der Farbe auf Metall. Darüber hinaus reduziert die Phosphatschicht Korrosionsschäden durch Kratzerbildung oder andere Defekte.

Silikatbeschichtungen

Um Metalle vor Korrosion zu schützen, werden Glas- und Porzellanemails verwendet, deren Wärmeausdehnungskoeffizient nahe dem der zu beschichtenden Metalle liegen sollte. Die Emaillierung erfolgt durch Auftragen einer wässrigen Suspension auf die Produktoberfläche oder durch Trockenpulverisierung. Auf die gereinigte Oberfläche wird zunächst eine Grundierungsschicht aufgetragen und im Ofen gebrannt. Als nächstes wird eine Schicht Deckemail aufgetragen und der Brand wiederholt. Die häufigsten Glasemails sind transparent oder abgeschreckt. Ihre Bestandteile sind SiO 2 (Hauptmasse), B 2 O 3, Na 2 O, PbO. Darüber hinaus werden Hilfsstoffe eingeführt: Oxidationsmittel für organische Verunreinigungen, Oxide, die die Haftung des Zahnschmelzes auf der Zahnschmelzoberfläche fördern, Trübungsmittel und Farbstoffe. Das Emailmaterial wird durch Verschmelzen der Originalbestandteile, Vermahlen zu Pulver und Zugabe von 6-10 % Ton gewonnen. Emailbeschichtungen werden vor allem auf Stahl, aber auch auf Gusseisen, Kupfer, Messing und Aluminium aufgetragen.

Emails verfügen über hohe Schutzeigenschaften, die auf ihre Undurchlässigkeit gegenüber Wasser und Luft (Gasen) auch bei längerem Kontakt zurückzuführen sind. Ihre wichtige Qualität weist eine hohe Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen auf. Zu den Hauptnachteilen von Emailbeschichtungen gehört die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen und thermischen Stößen. Bei längerem Gebrauch kann auf der Oberfläche von Emailbeschichtungen ein Netzwerk von Rissen entstehen, das den Zugang von Feuchtigkeit und Luft zum Metall ermöglicht, wodurch Korrosion beginnt.

Zementbeschichtungen

Zementbeschichtungen werden verwendet, um Wasserleitungen aus Gusseisen und Stahl vor Korrosion zu schützen. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Portlandzement und Stahl nahe beieinander liegen, wird er für diese Zwecke häufig verwendet. Der Nachteil von Portlandzementbeschichtungen ist der gleiche wie der von Emailbeschichtungen – hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Stößen.

Metallbeschichtung

Eine übliche Methode, Metalle vor Korrosion zu schützen, besteht darin, sie mit einer Schicht aus anderen Metallen zu überziehen. Die Deckmetalle selbst korrodieren nur langsam, da sie mit einer dichten Oxidschicht überzogen sind. Die Beschichtungsschicht wird mit verschiedenen Methoden aufgetragen:

• Heißbeschichtung – kurzzeitiges Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem Metall;
• Galvanisieren – Elektroabscheidung aus wässrigen Elektrolytlösungen;
• Metallisierung - Sputtern;
• Diffusionsbeschichtung – Behandlung mit Pulvern bei erhöhten Temperaturen in einer speziellen Trommel;
• unter Verwendung einer Gasphasenreaktion, zum Beispiel:

3CrCl 2 + 2Fe 1000 ‘C 2FeCl 3 + 3Cr (in Schmelze mit Eisen).

Es gibt andere Methoden zum Aufbringen von Metallbeschichtungen. Eine Variante der Diffusionsmethode besteht beispielsweise darin, Produkte in geschmolzenes Calciumchlorid einzutauchen, in dem die aufgetragenen Metalle gelöst sind.

Die chemische Beschichtung von Metallbeschichtungen auf Produkten wird in der Produktion häufig eingesetzt. Der Galvanisierungsprozess ist katalytisch oder autokatalytisch und der Katalysator ist die Oberfläche des Produkts. Die verwendete Lösung enthält die Verbindung des aufgetragenen Metalls und ein Reduktionsmittel. Da der Katalysator die Oberfläche des Produkts ist, erfolgt die Freisetzung des Metalls genau auf dieser und nicht in der Masse der Lösung. Derzeit wurden Methoden zur chemischen Beschichtung von Metallprodukten mit Nickel, Kobalt, Eisen, Palladium, Platin, Kupfer, Gold, Silber, Rhodium, Ruthenium und einigen auf diesen Metallen basierenden Legierungen entwickelt. Als Reduktionsmittel werden Hypophosphit und Natriumborhydrid, Formaldehyd und Hydrazin verwendet. Natürlich kann die chemische Vernickelung keinem Metall eine Schutzschicht verleihen.

Metallbeschichtungen werden in zwei Gruppen eingeteilt:

Korrosionsbeständig;

Schützend.

Zur Beschichtung von Legierungen auf Eisenbasis gehören zur ersten Gruppe beispielsweise Nickel, Silber, Kupfer, Blei und Chrom. Sie sind im Verhältnis zum Eisen elektropositiver, d. h. in der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle stehen sie rechts vom Eisen. Zur zweiten Gruppe gehören Zink, Cadmium und Aluminium. Sie sind gegenüber Eisen elektronegativer.

Im Alltag begegnet man am häufigsten Eisenbeschichtungen mit Zink und Zinn. Mit Zink beschichtetes Eisenblech wird als verzinktes Eisen bezeichnet, mit Zinn beschichtetes Blech als Weißblech. Ersteres wird in großen Mengen für Hausdächer verwendet, letzteres für die Herstellung von Dosen. Zum ersten Mal eine Methode zur Aufbewahrung von Lebensmitteln Blechdosen vorgeschlagen von Chefkoch N.F. Obermaterial im Jahr 1810. Beide Eisen werden hauptsächlich durch Ziehen eines Eisenblechs durch eine Schmelze des entsprechenden Metalls hergestellt.

Metallbeschichtungen schützen Eisen vor Korrosion und wahren gleichzeitig die Kontinuität. Bei einer Beschädigung der Lackschicht verläuft die Korrosion des Produkts noch intensiver als ohne Beschichtung. Dies wird durch die Arbeit der galvanischen Eisen-Metall-Zelle erklärt. Risse und Kratzer werden mit Feuchtigkeit gefüllt, es kommt zur Bildung von Lösungen, ionischen Prozessen, die den elektrochemischen Prozess (Korrosion) erleichtern.

Inhibitoren

Der Einsatz von Inhibitoren ist eine der wirksamsten Methoden zur Bekämpfung von Metallkorrosion in verschiedenen aggressiven Umgebungen. Inhibitoren– das sind Stoffe, die in geringen Mengen chemische Prozesse verlangsamen oder stoppen können. Der Name Inhibitor kommt vom lateinischen inhibere, was „eindämmen“, „anhalten“ bedeutet. Nach Angaben aus dem Jahr 1980 betrug die Zahl der der Wissenschaft bekannten Inhibitoren mehr als fünftausend. Hemmstoffe verschaffen der Volkswirtschaft erhebliche Einsparungen.

Eine hemmende Wirkung auf Metalle, vor allem Stahl, wird durch eine Reihe anorganischer und organischer Substanzen ausgeübt, die häufig der Umgebung zugesetzt werden und Korrosion verursachen. Inhibitoren neigen dazu, einen sehr dünnen Film auf der Metalloberfläche zu bilden, der das Metall vor Korrosion schützt.

Inhibitoren nach H. Fischer lassen sich wie folgt einteilen.

1) Abschirmung, also Bedeckung der Metalloberfläche mit einem dünnen Film. Der Film entsteht durch Oberflächenadsorption. Bei Einwirkung physikalischer Inhibitoren kommt es nicht zu chemischen Reaktionen

2) Oxidationsmittel (Passivatoren) wie Chromate bewirken die Bildung einer eng anliegenden Schutzschicht aus Oxiden auf der Metalloberfläche, die den anodischen Prozess verlangsamt. Diese Schichten sind nicht sehr widerstandsfähig und können unter bestimmten Bedingungen wiederhergestellt werden. Die Wirksamkeit von Passivatoren hängt von der Dicke der resultierenden Schutzschicht und ihrer Leitfähigkeit ab;

3) Kathode – Erhöhung der Überspannung des Kathodenprozesses. Sie verlangsamen die Korrosion in Lösungen nicht oxidierender Säuren. Solche Inhibitoren umfassen Salze oder Oxide von Arsen und Wismut.

Die Wirksamkeit von Inhibitoren hängt hauptsächlich von den Umweltbedingungen ab, daher gibt es keine universellen Inhibitoren. Ihre Auswahl erfordert Forschung und Tests.

Die am häufigsten verwendeten Inhibitoren sind: Natriumnitrit, das beispielsweise gekühlten Salzlaken zugesetzt wird, Natriumphosphate und -silikate, Natriumbichromat, verschiedene organische Amine, Benzylsulfoxid, Stärke, Tannin usw. Da Inhibitoren im Laufe der Zeit verbraucht werden, müssen sie vorhanden sein regelmäßig einer aggressiven Umgebung ausgesetzt werden. Die Menge an Inhibitor, die aggressiven Umgebungen zugesetzt wird, ist gering. Natriumnitrit wird beispielsweise Wasser in einer Menge von 0,01–0,05 % zugesetzt.

Die Auswahl der Inhibitoren richtet sich nach der sauren oder alkalischen Natur der Umgebung. Beispielsweise kann Natriumnitrit, das häufig als Inhibitor eingesetzt wird, hauptsächlich in alkalischen Umgebungen eingesetzt werden und verliert selbst in leicht sauren Umgebungen seine Wirkung.

Anwendung von Korrosionsschutzmitteln

Schutzbeschichtungen

Um Geräte und Gebäudestrukturen vor Korrosion in der in- und ausländischen Korrosionsschutztechnik zu schützen, wird es eingesetzt ein großes Sortiment Verschiedene chemisch beständige Materialien – Platten- und Filmpolymermaterialien, Bikunststoffe, Glasfaser, Kohlenstoffgraphit, Keramik und andere nichtmetallische chemisch beständige Materialien.

Derzeit nimmt der Einsatz von Polymermaterialien aufgrund ihrer wertvollen physikalischen und chemischen Eigenschaften zu spezifisches Gewicht usw.

Von großem Interesse für den Einsatz in der Korrosionsschutztechnik ist ein neues chemisch beständiges Material - Schlacke-Sitall.

Erhebliche Reserven und niedrige Kosten für Rohstoffe – Hüttenschlacke – bestimmen Wirtschaftlichkeit Herstellung und Verwendung von Schlackenkeramik.

In Bezug auf physikalisch-mechanische Eigenschaften und chemische Beständigkeit steht Schlackenkeramik den wichtigsten säurebeständigen Materialien (Keramik, Steinguss), die in der Korrosionsschutztechnik weit verbreitet sind, in nichts nach.

Unter den zahlreichen Polymerwerkstoffen, die im Ausland in der Korrosionsschutztechnik eingesetzt werden, nehmen Strukturkunststoffe sowie Glasfaserkunststoffe, die auf Basis verschiedener Kunstharze und Glasfaserfüllstoffe hergestellt werden, einen bedeutenden Platz ein.

Derzeit produziert die chemische Industrie eine beträchtliche Auswahl an Materialien, die gegenüber verschiedenen aggressiven Umgebungen äußerst beständig sind. Einen besonderen Platz unter diesen Materialien nimmt ein Polyethylen. Es ist gegenüber vielen Säuren, Laugen und Lösungsmitteln inert, hitzebeständig bis zu Temperaturen von + 700 0 C usw.

Weitere Einsatzgebiete von Polyethylen als chemikalienbeständiges Material sind die Pulverbeschichtung und die Vervielfältigung von Polyethylen mit Glasfaser. Die weit verbreitete Verwendung von Polyethylenbeschichtungen erklärt sich aus der Tatsache, dass sie, da sie zu den billigsten gehören, Beschichtungen mit guten Schutzeigenschaften bilden. Beschichtungen lassen sich mit verschiedenen Methoden, einschließlich pneumatischem und elektrostatischem Sprühen, problemlos auf Oberflächen auftragen.

Auch in der Korrosionsschutztechnik besondere Aufmerksamkeit verdienen monolithische Böden auf Basis von Kunstharzen. Hohe mechanische Festigkeit, chemische Beständigkeit, dekorativer Look– all diese positiven Eigenschaften machen monolithische Böden äußerst vielversprechend.

Produkte der Farben- und Lackindustrie Findet Anwendung in verschiedenen Branchen und im Baugewerbe als chemisch beständige Beschichtungen. Lackfilmbeschichtung , bestehend aus Schichten aus Grundierung, Emaille und Lack, die nacheinander auf die Oberfläche aufgetragen werden und zum Korrosionsschutz von Gebäudestrukturen und Bauwerken (Fachwerke, Querträger, Balken, Säulen, Wandpaneele) sowie von Außen- und Innenflächen aus kapazitivem Material dienen technologische Ausrüstung, Rohrleitungen, Gaskanäle, Luftkanäle von Lüftungsanlagen, die im Betrieb keinen mechanischen Einflüssen durch feste Partikel aus der Umgebung ausgesetzt sind.

IN In letzter Zeit Der Beschaffung und Nutzung wird große Aufmerksamkeit geschenkt kombinierte Beschichtungen , da in manchen Fällen der Einsatz traditioneller Schutzmethoden unwirtschaftlich ist. Als kombinierte Beschichtungen kommen in der Regel eine Verzinkung mit anschließender Lackierung zum Einsatz. In diesem Fall fungiert die Zinkbeschichtung als Grundierung.

Vielversprechende Bewerbung Gummi auf Basis von Butylkautschuk, die sich von Kautschuken auf anderen Basen durch eine erhöhte chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen, einschließlich konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure, unterscheiden. Die hohe chemische Beständigkeit von Kautschuken auf Basis von Butylkautschuk ermöglicht einen breiteren Einsatz beim Schutz chemischer Geräte.

Diese Methoden werden in der Industrie aufgrund ihrer vielen Vorteile häufig eingesetzt – Reduzierung von Materialverlusten, Erhöhung der Dicke der in einer Schicht aufgetragenen Beschichtung, Reduzierung des Lösungsmittelverbrauchs, Verbesserung der Bedingungen für Lackierarbeiten usw.

ABSCHLUSS

Metalle bilden eine der Grundlagen der Zivilisation auf dem Planeten Erde. Ihre flächendeckende Umsetzung im Industriebau und im Transportwesen kam es an der Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert. Zu dieser Zeit erschien die erste gusseiserne Brücke, das erste Schiff, dessen Rumpf aus Stahl bestand, wurde vom Stapel gelassen, das erste Eisenbahnen. Der Beginn der praktischen Nutzung von Eisen durch den Menschen geht auf das 9. Jahrhundert v. Chr. zurück. In dieser Zeit gelangte die Menschheit von der Bronzezeit in die Eisenzeit.

Im 21. Jahrhundert ist die industrielle Entwicklung und Intensivierung hoch Herstellungsprozesse Eine Erhöhung der wichtigsten technologischen Parameter (Temperatur, Druck, Konzentration der Reaktionsmittel usw.) stellt hohe Anforderungen an den zuverlässigen Betrieb von Prozessanlagen und Gebäudestrukturen. Einen besonderen Platz im Maßnahmenkomplex zur Sicherstellung des unterbrechungsfreien Betriebs der Geräte nehmen deren zuverlässiger Korrosionsschutz und die Verwendung hochwertiger chemikalienbeständiger Materialien in diesem Zusammenhang ein.

Die Notwendigkeit, Maßnahmen zum Schutz vor Korrosion zu ergreifen, ergibt sich aus der Tatsache, dass Verluste durch Korrosion extrem große Schäden verursachen. Den vorliegenden Daten zufolge werden etwa 10 % der jährlichen Metallproduktion für die Deckung unwiederbringlicher Verluste durch Korrosion und anschließendes Sputtern aufgewendet. Der Hauptschaden durch Metallkorrosion ist nicht nur mit dem Verlust großer Metallmengen verbunden, sondern auch mit der Beschädigung oder dem Versagen der Metallstrukturen selbst, denn Durch Korrosion verlieren sie die notwendige Festigkeit, Duktilität, Dichtheit, thermische und elektrische Leitfähigkeit, Reflexionsvermögen und andere notwendige Eigenschaften. Zu den Verlusten, die es erleidet nationale Wirtschaft B. durch Korrosion, die enormen Kosten aller Arten von Korrosionsschutzmaßnahmen, Schäden durch Verschlechterung der Produktqualität, Geräteausfälle, Unfälle in der Produktion usw. müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Der Korrosionsschutz ist eines der wichtigsten Probleme von großer Bedeutung für die Volkswirtschaft.

Korrosion ist ein physikalischer und chemischer Prozess, der Schutz von Metallen vor Korrosion ist jedoch ein Problem der Chemie in ihrer reinsten Form.

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Korrosion verursacht große Verluste. Dadurch verlieren Metallprodukte ihre wertvollen technischen Eigenschaften. Daher sind Korrosionsschutzmaßnahmen sehr wichtig.

Sie sind sehr vielfältig und umfassen folgende Methoden:

1. Schützende Oberflächenbeschichtungen von Metallen. Sie sind metallisch und nichtmetallisch. Metallbeschichtungen wiederum werden unterteilt in: galvanisch; durch Eintauchen in die Schmelze gewonnen; Metallverkleidung; Diffusion und isotherm gesprüht. Nichtmetallische Beschichtungen sind: Silikat (Emaille); Phosphat; Keramik, Polymer: Farbe und Pulver.

4. Desoxygenierung von Wasser.

5. Herstellung von Legierungen mit Korrosionsschutzeigenschaften.

Galvanische Metallbeschichtungen isolieren das Metall von der äußeren Umgebung. Sie werden elektrolytisch aufgebracht, wobei die Zusammensetzung des Elektrolyten, die Stromdichte und die Temperatur des Mediums ausgewählt werden. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung sehr dünner, zuverlässiger Metallschichten (Zink, Nickel, Chrom, Blei, Zinn, Kupfer, Cadmium usw.) und ist wirtschaftlich. Die Beschichtung von Eisenprodukten mit diesen und anderen Metallen verleiht ihnen neben dem Schutz auch ein schönes Aussehen.

Eine gründliche Reinigung des beschichteten Produkts von Verunreinigungen ist eine der wichtigen Voraussetzungen für die Erzielung einer hochwertigen Beschichtung. Zu den Verunreinigungen zählen: Fette, Öle und Oxide. Die zu beschichtende Oberfläche wird auf drei Arten bearbeitet: mechanisch (Schleifen, Sand- und Kugelstrahlen), chemisch und elektrochemisch (Entfetten, Ätzen und elektrochemisches Polieren). Vorbereitete Produkte bis zur Beschichtung nicht länger als 4 - 6 Stunden lagern.

Beispielsweise wird Dacheisen durch Zink vor Korrosion geschützt. Obwohl Zink ein aktiveres Metall als Eisen ist, ist es auf der Außenseite mit einem schützenden Oxidfilm überzogen. Bei Beschädigung entsteht ein galvanisches Eisen-Zink-Paar. Die Kathode (positiv) ist Eisen, die Anode (negativ) ist Zink. Elektronen gehen vom Zink zum Eisen über, das Zink löst sich auf, das Eisen bleibt jedoch geschützt, bis die Zinkschicht vollständig zerstört ist.

Durch das Eintauchen von Teilen in eine Schmelze werden beispielsweise Beschichtungen aus Zink und Zinn aufgetragen. Die Schutzschicht (d = 10 - 50 µm) weist eine Diffusionshaftung zum Untergrund auf. Die Nachteile des Verfahrens liegen in der Schwierigkeit, eine gleichmäßige Schichtdicke zu erreichen Hoher Verbrauch Metall, das beispielsweise bei der Verwendung von Zink für eine Schicht mit einer Dicke von 25 Mikrometern bis zu 600 g/m2 beträgt.

Die Diffusionsschutzmethode basiert auf der Änderung der chemischen und Phasenzusammensetzung der Oberflächenschicht des Metalls, wenn geeignete Elemente eindringen, die für Korrosionsbeständigkeit sorgen. Stähle werden durch Verzinken vor atmosphärischer Korrosion geschützt; Aluminieren dient dem Schutz vor Oxidation bei erhöhten Temperaturen. Siliziumbeschichtungen (Siliziumbeschichtung) dienen dem Schutz hitzebeständiger Metalle, Borieren dient der Erhöhung der Verschleißfestigkeit und Festigkeit.

Metallplattierungen werden zur Herstellung von Bimetallblechen wie Stahl-Nickel, Stahl-Titan, Stahl-Kupfer, Stahl-Aluminium verwendet. Es wird mit Methoden der kombinierten plastischen Heißverformung, des Lichtbogen- und Elektroschlackenauftragschweißens sowie des Explosionsschweißens durchgeführt.

Spritzschichten werden durch Gasthermie-, Plasma-, Detonations- und Vakuumverfahren hergestellt. Dabei wird das Metall in flüssiger Phase in Form von Tröpfchen versprüht und auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden. Die Methode ist einfach und ermöglicht es, Schichten beliebiger Dicke mit guter Haftung auf dem Grundmetall zu erhalten. Beim Vakuumverfahren wird das Beschichtungsmaterial auf den Zustand von Dampf erhitzt und der Dampfstrom kondensiert auf der Oberfläche des Produkts.

Sprühverfahren ermöglichen den Schutz vorgefertigter Strukturen. Allerdings ist der Metallverbrauch sehr hoch, die Beschichtung erweist sich als porös und eine zusätzliche Versiegelung mit thermoplastischen Harzen oder anderen Materialien ist zum Schutz vor Korrosion erforderlich. Polymermaterialien. Bei der Sanierung verschlissener Maschinenteile ist Porosität sehr wertvoll, da sie als Träger von Schmiermitteln dient.

Glasemails sind Gläser, die in einer dünnen Schicht auf die Oberfläche von Metallgegenständen aufgetragen werden, um diese vor Korrosion zu schützen, ihnen eine bestimmte Farbe zu verleihen und sie zu verbessern Aussehen, Schaffung einer reflektierenden Oberfläche usw.

Die Herstellung emaillierter Produkte umfasst folgende Vorgänge: Hochtemperatur-Syntheseschmelzen von Emailgläsern (Fritten); Herstellung von Pulvern und Suspensionen daraus; Oberflächenvorbereitung von Metallprodukten und eigene Emaillierung – Auftragen einer Suspension auf die Metalloberfläche, Trocknen und Schmelzen von Glaspulver zu einer Beschichtung.

Stahlprodukte werden in der Regel zwei- oder dreimal mit Grundemail beschichtet. Die Gesamtdicke der resultierenden Beschichtung beträgt durchschnittlich 1,5 mm. Nach dem Trocknen des entstandenen Bodens bei einer Temperatur von 90 – 100 °C wird das Teil anschließend bei 850 – 950 °C gebrannt. Um die Haltbarkeit von Emailbeschichtungen auf Stahlrohren in der Wärmeenergietechnik zu erhöhen, werden diese auf eine Schicht aus gespritztem Aluminium aufgetragen.

Die Phosphatierung von Stahlprodukten basiert auf der Bildung wasserunlöslicher di- und trisubstituierter Phosphate von Eisen, Zink und Mangan. Sie entstehen, wenn Produkte in eine verdünnte Phosphorsäurelösung unter Zusatz monosubstituierter Phosphate der oben genannten Metalle getaucht werden. Die resultierende Phosphatschicht verbindet sich gut mit dem Metalluntergrund. Diese Beschichtungen sind porös und müssen daher zusätzlich mit Lack oder Farbe beschichtet werden. Die Dicke der Phosphatschichten beträgt 10 – 20 Mikrometer. Die Phosphatierung sollte durch Tauchen oder Sprühen erfolgen.

Als Keramikschutz werden Beschichtungen auf Basis von Oxiden einiger p-Elemente, außerdem Kieselsäure, Aluminosilikat, Magnesyl, Karborund und anderen, verwendet. Es wurden neue Materialien namens Cermets entwickelt. Hierbei handelt es sich um Metall-Keramik-Mischungen oder Kombinationen von Metallen mit Keramik, beispielsweise Al – Al2O3 (SAP), V – Al – Al2O3 (Brennelement). Sie finden Anwendung in der Reaktortechnik. Im Vergleich zu einfachen Keramiken weisen Cermets eine höhere Festigkeit und Duktilität sowie eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen und thermischen Schocks auf.

Farb- und Lackbeschichtungen werden aufgetragen: durch Luftspritzen, Hochdruck und im elektrischen Feld; Elektrotauchlackierung, Spritzen, Tauchen, Walzen, Pinsel usw. Die künstliche Trocknung von Farben kann mit Heißluft, in Kammern, Infrarot- und Ultraviolettstrahlung erfolgen.

Das Auftragen von Schichten aus Polymerpulvern erfolgt durch Gasflammen-, Wirbel- und elektrostatisches Sprühen. Bei einer Temperatur von 650–700 °C erweicht das pulverförmige Polymer und wenn es auf die Oberfläche des vorbereiteten und auf die Drucktemperatur des Polymers erhitzten Teils trifft, haftet es daran und bildet eine kontinuierliche Beschichtung. Zum Sprühen werden erfolgreich Polyethylen, Polyvinylchlorid, Fluorkunststoff, Nylon und andere Polymermaterialien eingesetzt.

Für den kathodischen Schutz von Stahl in Böden und neutralen wässrigen Lösungen beträgt das Mindestpotential 770 - 780 mV. Eine gleichzeitige Filmisolierung der Produktoberfläche vor Kontakt mit einer korrosiven Umgebung ist gewährleistet.

Anodischer Schutz wird nur für Geräte verwendet, die aus Legierungen bestehen, die in einer bestimmten Prozesslösung zur Passivierung neigen. Die Korrosion dieser Legierungen im inerten Zustand verläuft wesentlich langsamer. Es wird eine Gleichstromquelle mit automatischem Regler des anodischen Polarisationspotentials des geschützten Metalls verwendet.

Je nach Aggressivität der Umgebung werden zum anodischen Schutz Kathoden aus Siliziumguss, Molybdän, Titanlegierungen und Edelstählen eingesetzt. So werden Wärmetauscher aus Edelstahl geschützt, die in 70 - 90 %iger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 100 - 120 °C betrieben werden.

Korrosionsinhibitoren sind Stoffe, die die Zerstörungsrate von Metallprodukten verlangsamen. Schon in geringen Mengen reduzieren sie die Geschwindigkeit beider Korrosionsmechanismen deutlich. Sie werden in eine aggressive Arbeitsumgebung eingebracht oder auf Teile aufgetragen. Sie werden auf der Metalloberfläche adsorbiert, interagieren mit dieser, bilden Schutzfilme und verhindern so den Ablauf zerstörerischer Prozesse. Einige Antioxidantien tragen dazu bei, Sauerstoff (oder andere Oxidationsmittel) aus dem Arbeitsbereich zu entfernen, wodurch auch die Korrosionsrate verringert wird.

Als Inhibitoren dienen viele anorganische und organische Verbindungen sowie verschiedene darauf basierende Mischungen. Sie werden häufig verwendet für chemische Reinigung Dampfkessel von Kalkablagerungen, Entkalkung durch Säurewäsche sowie bei der Lagerung und dem Transport von anorganischen starken Säuren in Stahlbehältern und anderen. Beispielsweise werden zum Waschen von Wärmekraftwerken mit Salzsäure Inhibitoren der Marken I-1-A, I-1-B, I-2-B (eine Mischung höherer Pyridinbasen) verwendet.

Bei der Herstellung von Legierungen mit Korrosionsschutzeigenschaften werden Stähle mit Metallen wie Chrom legiert. Dabei werden korrosionsbeständige Chrom-Edelstähle erhalten. Sie verbessern die Korrosionsschutzeigenschaften von Stählen durch den Zusatz von Nickel, Kobalt und Kupfer. Ziel des Legierens ist es, eine hohe Korrosionsbeständigkeit in der Arbeitsumgebung zu erreichen und bestimmte physikalische und mechanische Eigenschaften sicherzustellen. Das Legieren von Stählen mit leicht passivierbaren Metallen wie Aluminium, Chrom, Nickel, Titan, Wolfram und Molybdän führt dazu, dass erstere unter der Bedingung der Bildung fester Lösungen zur Passivierung neigen.

Zur Bekämpfung von MCC austenitischer Stähle wird Folgendes verwendet:

a) Reduzierung des Kohlenstoffgehalts, wodurch die Bildung von Chromkarbiden verhindert wird;

b) Einführung von karbidbildenden Metallen, die stärker als Chrom sind (Titan und Niob), in den Stahl, wodurch Kohlenstoff in ihren Karbiden gebunden wird und die Verarmung der Korngrenzen im Chrom verhindert wird;

c) Härten von Stählen bei 1050 - 1100 °C, um die Übertragung von Chrom und Kohlenstoff in eine darauf basierende feste Lösung sicherzustellen;

d) Glühen, das die Randzonen der Körner mit freiem Chrom bis zur erforderlichen Korrosionsbeständigkeit anreichert.

Fragen an unabhängige Arbeit . Grundlagen der Korrosionstheorie, Arten der Korrosion von Metallen, Bekämpfung und Schutz elektrischer Geräte vor Korrosion. Strahlenschäden an Metallen und Legierungen, Bekämpfung von Strahlenschäden; Korrektur von Strahlenschäden. Schweißen und Löten im Energiebereich. Methoden, Wesen, Vor- und Nachteile. Literatur: Materialwissenschaft. (Unter der Gesamtherausgeberschaft von B.N. Arzamasov und G.G. Mukhin) 3. Aufl. überarbeitet und erweitert. M: Verlag der MSTU im. N. E. Bauman, 2002.

Unter Einfluss externe Faktoren(Flüssigkeiten, Gase, aggressive chemische Verbindungen) zerstören jegliche Materialien. Metalle sind keine Ausnahme. Es ist unmöglich, korrosive Prozesse vollständig zu neutralisieren, aber es ist durchaus möglich, ihre Intensität zu reduzieren und dadurch die Lebensdauer von Metallkonstruktionen oder anderen eisenhaltigen Strukturen zu erhöhen.

Methoden des Korrosionsschutzes

Alle Korrosionsschutzmethoden können bedingt als Methoden klassifiziert werden, die entweder vor Inbetriebnahme der Probe (Gruppe 1) oder nach ihrer Inbetriebnahme (Gruppe 2) anwendbar sind.

Erste

• Erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen „chemische“ Einwirkungen.
• Direkten Kontakt mit aggressiven Stoffen vermeiden (Oberflächenisolierung).

Zweite

• Reduzierung der Umweltaggressivität (abhängig von den Betriebsbedingungen).
• Einsatz elektromagnetischer Felder (z. B. „Überlagerung“ externer elektrischer Ströme, Regulierung ihrer Dichte und eine Reihe anderer Techniken).

Die Verwendung der einen oder anderen Schutzmethode wird für jedes Design individuell festgelegt und hängt von mehreren Faktoren ab:

• Art des Metalls;
• Bedingungen seines Betriebs;
• die Schwierigkeit, Korrosionsschutzmaßnahmen durchzuführen;
• Produktionskapazitäten;
• wirtschaftliche Zweckmäßigkeit.

Alle Methoden werden wiederum in aktive (die eine ständige „Exposition“ gegenüber dem Material implizieren), passive (die als wiederverwendbar charakterisiert werden können) und technologische (in der Phase der Musterherstellung eingesetzt) ​​unterteilt.

Aktiv

Kathodenschutz

Der Einsatz empfiehlt sich, wenn das Medium, mit dem das Metall in Kontakt kommt, elektrisch leitend ist. An das Material wird (systematisch oder ständig) ein großes „Minus“-Potential angelegt, was seine Oxidation grundsätzlich unmöglich macht.

Trittschutz

Es besteht aus kathodischer Polarisation. Die Verbindung der Probe erfolgt durch Kontakt mit einem Material, das in einer bestimmten leitfähigen Umgebung (Schutz) anfälliger für Oxidation ist. Tatsächlich ist es eine Art „Blitzableiter“, der all die „Negativität“ aufnimmt, die aggressive Substanzen erzeugen. Ein solcher Schutz muss jedoch regelmäßig durch einen neuen ersetzt werden.

Polarisation anodisch

Es wird äußerst selten verwendet und besteht darin, die „Trägheit“ des Materials gegenüber äußeren Einflüssen aufrechtzuerhalten.

Passiv (Oberflächenbehandlung von Metall)

Erstellen eines Schutzfilms

Eine der gebräuchlichsten und kostengünstigsten Methoden zur Korrosionsbekämpfung. Zur Bildung der Oberflächenschicht werden Stoffe verwendet, die folgende Grundanforderungen erfüllen müssen: Inertheit gegenüber aggressiven chemischen Verbindungen, kein elektrischer Leiter und eine erhöhte Haftung (gute Verbindung mit dem Untergrund).

Alle bei der Metallverarbeitung verwendeten Stoffe liegen in flüssigem oder „Aerosol“-Zustand vor, was die Art ihrer Anwendung bestimmt – Lackieren oder Sprühen. Zu diesem Zweck werden Farb- und Lackzusammensetzungen, verschiedene Kitte und Polymere verwendet.

Verlegung von Metallkonstruktionen in schützenden „Rutschen“

Das ist typisch für verschiedene Typen Pipelines und Kommunikation technischer Systeme. In diesem Fall übernimmt der Luftspalt zwischen den Innenwänden des Kanals und der Metalloberfläche die Rolle eines Isolators.

Phosphatieren

Metalle werden mit speziellen Mitteln (Oxidationsmittel) behandelt. Sie reagieren mit der Base, was zur Ablagerung schwerlöslicher chemischer Verbindungen auf ihrer Oberfläche führt. Genug effektive Methode Schutz vor Feuchtigkeit.

Beschichtung mit widerstandsfähigeren Materialien

Beispiele für den Einsatz dieser Technik sind im Alltag häufig anzutreffende Produkte mit Verchromung (), versilbert, „verzinkt“ und dergleichen.

Optional - Schutz mit Keramik, Glas, Beschichtung mit Beton, Zementmörtel (Beschichtung) usw.

Passivierung

Die Idee besteht darin, die chemische Aktivität des Metalls stark zu reduzieren. Dazu wird seine Oberfläche mit entsprechenden Spezialreagenzien behandelt.

Reduzierung der Umweltaggressivität

• Der Einsatz von Substanzen, die die Intensität von Korrosionsprozessen reduzieren (Inhibitoren).
• Luft trocknen.
• Seine chemische Reinigung (von schädlichen Verunreinigungen) und eine Reihe anderer Techniken, die im Alltag eingesetzt werden können.
• Hydrophobierung des Bodens (Verfüllung, Einbringung spezieller Stoffe), um die Aggressivität des Bodens zu verringern.

Behandlung mit Pestiziden

Es wird in Fällen eingesetzt, in denen die Möglichkeit der Entwicklung einer sogenannten „Biokorrosion“ besteht.

Technologische Schutzmethoden

Legieren

Der berühmteste Weg. Es geht darum, eine Legierung auf Metallbasis zu schaffen, die gegenüber aggressiven Einflüssen inert ist. Es wird jedoch nur im industriellen Maßstab umgesetzt.

Wie aus den bereitgestellten Informationen hervorgeht, nicht alle Methoden Korrosionsschutz im Alltag einsetzbar. In dieser Hinsicht sind die Möglichkeiten des „privaten Eigentümers“ erheblich eingeschränkt.