Современные методы защиты металлов от коррозии

Обновлено: 20.09.2024

Что такое коррозия металла, и во что она может в короткие сроки превратить металлические изделия или детали — знают, наверное, все. Особенно красноречиво, по всей видимости, не выбирая выражений, многое могут рассказать о ней автолюбители. Ведь без должного ухода, без специальной обработки, особенно в условиях массированного применения противогололедных химических смесей на наших дорогах, стальные корпуса автомобилей буквально за пару лет способны превратиться в ржавое решето. Только средства защиты металлов от коррозии способны «переломить ситуацию».

Опубликовал(а): Евгений Афанасьев
Обновлено: 22.04.2020

Немало проблем доставляется коррозия и в строительстве. Страдают металлические постройки гаражи, ангары и т.п., заборы, несущие детали каркасных конструкций, кровля. Не щадит этот «безжалостный противник» сантехнику и приборы бытового предназначения, особенно контактирующие с водой.

С коррозионными процессами непросто, но все же можно и обязательно нужно бороться. И очень хорошо, что человек создал для этих целей специальное «вооружение» — имеется в виду довольно широкий ассортимент разнообразных средств. Вот о них и пойдет речь: средства защиты металлов от коррозии — разновидности, способы применения, рейтинг наиболее эффективных составов.

Способы борьбы с коррозией

Коррозия металлов – это деструктивный, разрушающий кристаллическую решетку, окислительно-восстановительный химический процесс. Вызывается он чаще всего высокой химической активностью самих металлов – многие помнят из школьного курса химии «линейку» активности элементов. Активизироваться может при создании неблагоприятных условий, например, высокой влажности и опущенной температуре, в агрессивной солевой, кислотной или щелочной среде.

Чаще всего приходится сталкиваться с коррозией черных металлов, то есть – различных сортов стали и чугуна, применяемых буквально повсеместно, во всех сферах деятельности человека. Процесс начинает выдавать себя появлением на металлической поверхности пятен или разводов рыжего цвета.

Если с коррозией не бороться, она способна показать свою крайне разрушительную силу – металлические изделия быстро приходят в негодность.

Если не предпринять никаких шагов, то очаг начинает разрастаться, захватывая все новые площади. Причем иногда это происходит незаметно для глаз. Так, многие участки механизмов, приборов и т.п. — попросту скрыты из поля зрения, и увидеть их можно только при полной разборке узла или всего устройства. А иные очаги коррозии могут до поры скрываться под слоем краски, и только кода процесс зайдет очень далеко – поваляться сначала в виде вздутий, а потом – и прорывов ржавчины наружу.

Однако подобная методика, если и может быть применена, то с исключительной осторожностью, и только в качестве предварительного этапа, перед нанесением специальных составов. Только механическая очистка является весьма малоэффективным средством.

Точечные проявления коррозии, проступившие через слой краски

Особенно сложно удалить этим способом мелкие точечные очаги ржавчины, так как они в процессе чистки забиваются мелкодисперсной коррозийной пылью, и их становится практически не видно. Но беда как раз в том, что они никуда не деваются, и обязательно в дальнейшем проявят себя, даже после окрашивания. Поэтому обработка химическимисредствами — более надежна.

Кроме того, если ржавчиной поражен тонкий металл, то во время очистки, под давлением щёток или абразивного материала, он может повредиться вплоть до сквозной дырки.

Разновидности средств зашиты от коррозии

Существует несколько разновидностей составов, предназначенных для борьбы с коррозией. Это преобразователи ржавчины, специальные грунтовки и антикоррозийные покрытия:

Одними из наиболее часто используемых и эффективных средств являются так называемые преобразователи ржавчины. Эти составы способны на химическом уровне не только удалить, но преобразовать образовавшиеся продукты коррозии в защитную, достаточно прочную пленку, своеобразную грунтовку поверхности. Подобные составы экономны в расходовании и отлично выполняют возложенные на них функции.

В продажу преобразователи поступают в жидкой форме (растворы или суспензии), и можно выбрать оптимальную форму применения, в зависимости от расположения поврежденного участка – будет ли это нанесение кисточкой, или более удобным видится применение распылителя.

Преобразователи подходят для обработки любых металлических деталей, но при условии, что толщина пораженного слоя не будет превышать 15÷20 мкм. Глубже состав не проникнет — он просто закроет поврежденный участок фосфатной пленкой, а оставшийся под ней очаг коррозии продолжит разъедать металл.

Грунтовки по металлу не менее популярны, чем преобразователи ржавчины. В продаже можно найти разные варианты этих химических средств — это пассирующие, фосфатирующие, протекторные, изолирующие, а также преобразующие (то есть во многом сходные с упомянутыми выше преобразователям) и другие.
Еще одной группой материалов для защиты металла от ржавчины являются специальные антикоррозийные покрытия, применяемые в комплексе с другими названными выше материалами.

Удаление ржавчины с металлических поверхностей

Если мы говорим об автомобилях, то коррозия чаще всего проявляется на кузове машины. Понятно, что любой автовладелец заинтересован в «здоровье» своего «питомца», и регулярные обновления антикоррозионной защиты – полностью на совести хозяина. Но бывает и так , что коррозия находит лазейки, или в силу каких-то обстоятельств на защитном слое появляются уязвимые участки.

При обнаружении малейших признаков поражения необходимо сразу же принимать меры, иначе очаг активного окисления будет не только расширяться, но и уходить вглубь металла. Если же металлический лист будет проеден ржавчиной насквозь, то тогда придется использовать другие, более дорогостояще способы ремонта.

Здесь нужно действовать быстро: если спохватиться вовремя, то еще можно вернуть поврежденному участку первоначальный внешний вид(при условии правильно подобранного оттенка краски).

Удаление ржавчины с кузова автомобиля — нанесение преобразователя с помощью кисточки

Любое из выбранных средств от ржавчины должно использоваться в установленной последовательности. Только в этом случае можно добиться необходимого эффекта:

Первым шагом поврежденный участок необходимо аккуратно очистить от рыхлой ржавчины, применив металлическую щетку, а затем наждачную бумагу нужной зернистости.
Далее, поверхность обрабатывается преобразователем ржавчины;
Следующим шагом обработанная зона промывается несколько раз (если это оговорено в инструкции преобразователя ржавчины, так как иногда этого делать не требуется.)
После этого производится просушка металлической поверхности ветошью или же с помощью строительного фена;
По готовности поверхности – переходят к покрасочным работам.

При очистке может обнаружиться, что ржавчина уже сделала в металле сквозное отверстие. Если оно совсем небольшое, то его можно попробовать заделать шпаклевкой с применением стеклоткани. В случае если отверстие достигло значительных размеров, без приваривания заплатки не обойтись, а для этого потребуется специальное оборудование и, естественно¸ устойчивые навыки по проведению подобных ремонтно-восстановительных работ. Чтобы не доводить дело до такого, следует внимательно следить за состоянием антикоррозионной защиты автомобиля, что пресечь начало процесса коррозии металла на ранней стадии.

Зачистка поврежденного коррозией участка

Восстановление поврежденного коррозией участка с использованием преобразователя и грунта производится в примерно такой последовательности:

Очистка металла от рыхлых слоев ржавчин.
Обезжиривание очищенного участка.
Обработка преобразователем ржавчины.
При необходимости далее идет этап шпаклевки, а после ее высыхания — шлифовки.
Затем поверхность снова обезжиривается.
Следующий этап — это нанесение защитного грунта одним или двумя слоями.
Далее идет два-три слоя адгезионной грунтовки;
После этого отремонтированное место окрашивается в несколько слоев.
Сверху краски наносится специальный лак.

Выполняя все работы с применением антикоррозионных химических средств, необходимо соблюдать правила техники безопасности. Обязательным условием считается использование защитных средств —резиновых перчаток, очков и респиратора. При необходимости следует закрыть окружающую поврежденный участок поверхность металла, чтобы исключить вероятность попадания и преобразователя и грунтовки, и финишных лакокрасочных материалов.

Надо сразу сказать, что полное восстановление сильно пораженного участка с его последующей финишной покраской – задача довольно сложная, и не всем поддающаяся. То есть при сомнениях в получении приемлемого результата лучше все же обратиться к специалистам. Это недёшево, и поэтому оптимальный выход – постараться не доводить свою технику до состояния, требующего такого вмешательства. То есть пресекать появление и развитие пораженных коррозией участков, как говорится, «в зародыше». Средств для этого — немало.

Далее будет представлен рейтинг лучших составов, способных эффективно бороться с коррозийным процессом, возникшим на поверхности и в скрытых полостях автомобиля.

Какой лучше выбрать состав?

В продаже (и в хозяйственных и в магазинах автозапчастей, автохимии и косметики, и в хозяйственных) представлено большое количество продукции отечественных и зарубежных производителей. Интересный факт, что пользователи особенно выделяют составы, изготовленные компаниями России и США. Отлично показывают себя и продукты многих европейских брендов.

Преобразователи ржавчины различного типа

Качество и эффективность работы представленной продукции проверено практикой применения — все они при соблюдении технологии использования дают ожидаемый результат. Поэтому их охотно используют и работники ремонтных служб, и домашние мастера.

Приятно удивляет и то, что потребители поставили на первое место отечественные составы. Скорее всего, потому, что они разрабатывались с учетом российских климатических и дорожных условий.

Антикоррозионная защита – как предохранить металл от ржавления?

Антикоррозионная защита требуется любым инструментальным и конструкционным изделиям, изготовленным из металла, так как в той или иной мере все они испытывают на себе негативное коррозионное влияние среды, окружающей нас.

1 Антикоррозионная защита – зачем она нужна и ее классификация

Под коррозией понимают разрушение поверхностных слоев конструкций из стали и чугуна в результате электрохимического и химического воздействия. Она просто-напросто портит металл, разъедает его, делая тем самым непригодным для последующей эксплуатации.

Специалисты доказали, что каждый год примерно 10 процентов от всего добытого металла на Земле тратится на покрытие потерь (обратите внимание – они считаются безвозвратными) от коррозии, ведущей к распылению металла, а также к выходу из строя и порче металлических изделий.

Стальные и чугунные конструкции на первых этапах воздействия коррозии снижают свою герметичность, прочность, электро- и теплопроводность, пластичность, отражательный потенциал и ряд других важных характеристик. Впоследствии конструкции становятся и вовсе непригодными для эксплуатации.

Кроме того, коррозионные явления - причина производственных и бытовых аварий, а иногда и настоящих экологических катастроф. Из проржавевших и прохудившихся трубопроводов для нефти и газа в любой момент может хлынуть поток опасных для жизни человека и для природы соединений. Учитывая все вышесказанное, любой может понять то, насколько важна качественная и эффективная защита от коррозии с применением традиционных и новейших средств и методов.

Полностью избежать коррозии, когда речь идет о стальных сплавах и металлах, невозможно. А вот задержать и снизить негативные последствия ржавления вполне реально. Для этих целей нынче существует множество антикоррозионных средств и технологий.

Все современные методы борьбы с коррозией можно разделить на несколько групп:

применение электрохимических способов защиты изделий;
использование защитных покрытий;
проектирование и выпуск инновационных, высокоустойчивых к процессам ржавления конструкционных материалов;
введение в коррозионную среду соединений, способных уменьшить коррозионную активность;
рациональное строительство и эксплуатация деталей и сооружений из металлов.

2 Защита от коррозии посредством специальных покрытий

Чтобы защитное покрытие справлялось с задачами, которые возлагаются на него, оно должно обладать целым рядом особых качеств:

быть износостойким и максимально твердым;
характеризоваться высоким показателем прочности сцепления с поверхностью обрабатываемого изделия (то есть обладать повышенной адгезией);
иметь такую величину теплового расширения, которая бы незначительно отличалась от расширения защищаемой конструкции;
быть максимально недоступным для вредных факторов окружающей среды.

Также покрытие должно наноситься на всю конструкцию как можно более равномерно и сплошным слоем.

Все используемые в наши дни защитные покрытия делят на:

металлические и неметаллические;
органические и неорганические.

Такие покрытия, которые мы опишем далее, применяются (и весьма активно) по всему миру. Поэтому о них будет рассказано достаточно подробно.

3 Борьба с коррозией при помощи органических неметаллических покрытий

Самым распространенным и сравнительно несложным вариантом защиты металлов от ржавления, известным уже очень давно, признается использование лакокрасочных составов. Антикоррозионная обработка материалов такими соединениями характеризуется не только простотой и дешевизной, но еще и следующими положительными свойствами:

возможностью нанесения покрытий разных цветовых оттенков - что и элегантный облик конструкциям придает, и надежно защищает их от ржавчины;
элементарностью восстановления защитного слоя в случае его повреждения.

К сожалению, лакокрасочные составы имеют совсем небольшой коэффициент термической стойкости, малую стойкость в воде и относительно низкую механическую прочность. По этой причине в соответствии с существующими СНиП их рекомендовано применять в тех случаях, когда на изделия действует коррозия со скоростью не более 0,05 миллиметров в год, а запланированный срок их эксплуатации не превышает десяти лет.

К составляющим современных лакокрасочных составов относят такие элементы:

краски: суспензии пигментов с минеральной структурой;
лаки: растворы (коллоидные) смол и масел в растворителях органического происхождения (защита от коррозии при их применении достигается после полимеризации смолы либо масла или их испарения под влиянием дополнительного катализатора, а также при нагреве);
искусственные и природные соединения, называемые пленкообразователями (например, олифа – самый, пожалуй, популярный неметаллический "защитник" чугуна и стали);
эмали: лаковые растворы с комплексом подобранных пигментов в измельченном виде;
смягчители и разнообразные пластификаторы: адипиновая кислота в виде эфиров, дибутилфтолат, касторовое масло, трикрезилфосфат, каучук, другие элементы, которые увеличивают эластичность защитного слоя;
этилацетат, толуол, бензин, спирт, ксилол, ацетон и другие (данные компоненты нужны для того, чтобы лакокрасочные составы без проблем наносились на обрабатываемую поверхность);
инертные наполнители: мельчайшие частицы асбеста, тальк, мел, каолин (они делают антикоррозионные возможности пленок более высокими, а также уменьшают траты других составляющих лакокрасочных покрытий);
пигменты и краски;
катализаторы (на языке профессионалов – сиккативы): необходимые для быстрого высыхания защитных составов кобальтовые и магниевые соли жирных органических кислот.

Лакокрасочные соединения выбирают с учетом того, в каких условиях эксплуатируется обрабатываемое изделие. Составы на базе эпоксидных элементов рекомендованы для использования в атмосферах, где постоянно присутствуют испарения хлороформа, двухвалентного хлора, а также для обработки конструкций, находящихся в различных кислотах (азотная, фосфорная, соляная и т. п.).

К кислотам также устойчивы и лакокрасочные составы с полихровинилом. Они, кроме того, применяются для предохранения металла от воздействия масел и щелочей. А вот для защиты конструкций от газов чаще применяются составы на базе полимеров (эпоксидных, фторорганических и иных).

Очень важно при подборе защитного слоя учитывать требования российских СНиП для разных отраслей промышленности. В таких саннормах четко указывается, какие составы и методы защиты от коррозии можно использовать, а от каких лучше отказаться. Например, в СНиП 3.04.03-85 изложены рекомендации по защите различных строительных сооружений:

магистральных газо- и нефтепроводов;
обсадных труб из стали;
тепломагистралей;
железобетонных и стальных конструкций.

4 Антикоррозионная обработка неметаллическими неорганическими покрытиями

На металлических изделиях вполне можно формировать посредством электрохимической либо химической обработки специальные пленки для защиты их от ржавления. Чаще всего создаются фосфатные и оксидные пленки (опять-таки, обязательно принимаются во внимание положения СНиП, так как механизмы защиты таких соединений разные для различных изделий).

Фосфатные пленки подходят для антикоррозионной защиты цветных и черных металлов. Суть такого процесса заключается в погружении изделий в нагретый до определенной температуры (в районе 97 градусов) раствор цинка, железа или марганца с кислыми фосфорными солями. Получающаяся при этом пленка идеальна для нанесения на нее лакокрасочного состава.

Заметим, что фосфатный слой сам по себе не отличается длительным сроком применения. Он малоэластичный и совсем непрочный. Используется фосфатирование для защиты деталей, которые работают при высоких температурах или в соленой воде (например, в морской).

Также ограниченно используются и оксидные защитные пленки. Получают их при обработке металлов в растворах щелочей под действием тока. Известным раствором для оксидирования является едкий натр (четырехпроцентный). Операцию получения оксидного слоя нередко называют воронением, так как на поверхности мало- и высокоуглеродистых сталей пленка характеризуется красивым черным цветом.

Оксидирование производится в ситуациях, когда начальные геометрические параметры нужно сохранить в неизменном виде. Оксидный слой обычно наносят на точные приборы, стрелковое вооружение. Толщина такой пленки в большинстве случаев не превышает полутора микронов.

Другие способы защиты от коррозии с применением неорганических покрытий:

Пассивирование. В этом случае изделия подвергаются обработке в растворах нитратов либо хроматов. Детали из стали разных марок пассивируют, как правило, в нитрите натрия, алюминий пассивируется бихроматом калия, а вот медные конструкции погружают в хроматные ванны.
Анодирование. Способ защиты металла от коррозии, разработанный специально для сплавов на основе алюминия. Он очень надежен и при этом по-настоящему прост. Анодирование производится в ваннах, состоящих из: 5–10 % щавелевой кислоты, 3 % хромового ангидрида и серной кислоты (на один литр раствора ее идет около 190 граммов).
Эмалирование. Защита металла от коррозии при помощи композиции, состоящей из сплавленного полевого шпата, цинка, мела, песка, титана, глины, фтористых солей, оксидов хрома, поташа, буры и некоторых других компонентов. Подобное покрытие демонстрирует отличную стойкость к коррозии, вызываемой газовыми средами, солями, органическими и минеральными кислотными составами.

5 Электрохимические способы защиты от коррозии металлических конструкций

Если изделия из металла подвергнуть поляризации, скорость ржавления, обусловленного электрохимическими факторами, можно существенно уменьшить. Электрохимическая антикоррозионная защита бывает двух видов:

Анодная технология подходит для материалов из:

сплавов (высоколегированных) на базе железа; с малым уровнем легирования;
углеродистых сталей.

Суть методики анодной защиты проста: металлическое изделие, которому требуется придать антикоррозионные свойства, подключается к катодному протектору либо к "плюсу" источника (внешнего) тока. Данная процедура обеспечивает уменьшение скорости ржавления в несколько тысяч раз. В качестве катодного протектора могут выступать элементы и соединения с высоким положительным потенциалом (свинец, платина, диоксид свинца, платинированная латунь, тантал, магнетит, углерод и другие).

Анодная антикоррозионная защита будет результативной только в том случае, если аппарат для обработки конструкций отвечает далее указанным запросам:

на нем нет заклепок;
сварка всех элементов выполнена максимально качественно;
пассивирование металла выполняется в технологической среде;
число зазоров и щелей минимально (или же они отсутствуют).

Описанный вид электрохимической защиты небезопасен из-за риска активного анодного растворения конструкций во время приостановки подачи тока. В связи с этим он осуществляется только тогда, когда имеется специальная система контроля выполнения всех предусмотренных технологической схемой операций.

Более распространенной и менее опасной считается катодная защита, которая годится для металлов, не имеющих склонности к пассивации. Подобный метод предполагает подсоединение конструкции к электродному отрицательному потенциалу или к "минусу" источника тока. Катодная защита используется для следующих видов оборудования:

емкости и аппараты (их внутренние части), эксплуатируемые на химических предприятиях;
буровые установки, кабели, трубопроводы и иные подземные сооружения;
элементы береговых конструкций, которые соприкасаются с соленой водой;
механизмы, изготовленные из высоклегированных сталей, высокохромистых и медных сплавов.

Анодом в данном случае выступает уголь, чугун, металлолом, графит, сталь.

6 Способы обработки коррозионной среды

На производственных предприятиях с коррозией можно с успехом справляться посредством модификации состава агрессивной атмосферы, в которой работают металлические детали и конструкции. Существует два варианта снижения агрессивности среды:

введение в нее ингибиторов (замедлителей) коррозии;
удаление из среды тех соединений, которые являются причиной возникновения коррозии.

Ингибиторы, как правило, используются в системах охлаждения, цистернах, ваннах для выполнения травильных операций, различных резервуарах и прочих системах, в коих коррозионная среда имеет примерно постоянный объем. Замедлители подразделяют на:

органические, неорганические, летучие;
анодные, катодные, смешанные;
работающие в щелочной, кислой, нейтральной среде.

Ниже указаны самые известные и часто используемые ингибиторы коррозии, которые отвечают требованиям СНиП для разных производственных объектов:

бикарбонат кальция;
бораты и полифосфаты;
бихроматы и хроматы;
нитриты;
органические замедлители (многоосновные спирты, тиолы, амины, аминоспирты, аминокислоты с поликарбоксильными свойствами, летучие составы "ИФХАН-8А", "ВНХ-Л-20", "НДА").

А вот уменьшить агрессивность коррозионной атмосферы можно такими методами:

вакуумированием;
нейтрализацией кислот при помощи едкого натра либо извести (гашеной);
деаэрацией с целью удаления из кислорода.

Как видим, на сегодняшний день существует немало способов защиты металлических конструкций и изделий. Важно лишь грамотно подобрать оптимальный для каждого конкретного случая вариант, и тогда детали и сооружения из стали и чугуна будут служить очень и очень долго.

7 СНиП 2.03.11-85 – основные положения правил

Мы хотим очень кратко рассмотреть данные СНиП, описывающие требования к защите от ржавчины строительных (алюминиевых, металлических, стальных, железобетонных и иных) конструкций. В них даются рекомендации по использованию разных методов антикоррозионной защиты.

СНиП 2.03.11 предусматривают защиту поверхностей строительных конструкций следующими способами:

пропиткой (уплотняющего типа) материалами с повышенной химической стойкостью;
оклейкой пленочными материалами;
применением разнообразных лакокрасочных, мастичных, оксидных, металлизированных покрытий.

По сути, данные СНиП позволяют использовать все описанные нами способы защиты металлов от ржавления. При этом правила оговаривают состав конкретных защитных средств в зависимости от того, в какой среде располагается строительное сооружение. С этой точки зрения среды могу быть: средне-, слабо- и сильноагрессивными, а также полностью неагрессивными. Также в СНиП принято деление сред на биологически и химически активные, на твердые, жидкие и газообразные.

Защита металлоконструкций

Все металлы кажутся прочными и долговечными, поэтому тот факт, что из-за внешнего воздействия они деформируются или разрушаются, кажется маловероятным. А между тем это вполне возможно и зависит от того, как происходит дальнейший уход.

Защита металлоконструкций от коррозии и пожара сегодня в центре нашего внимания. Рассмотрим важный вопрос, как уберечь металл от агрессивной среды, и дадим полезные советы по профилактике.

Защита металлоконструкций от коррозии

Коррозия представляет собой разрушение металлов и сплавов под действием внешних факторов. Данный процесс имеет электрохимическую либо химическую природу и негативно отражается на функциях и продолжительности службы изделия.

Еще на этапе проектирования важно продумать защиту строительных металлоконструкций от коррозии, включить в смету затраты на данные мероприятия. В строительных нормах и правилах (СНиП) подобные методы названы конструктивными. Согласно определению, в соответствии с данными способами подбирают материалы и способы их нанесения, чтобы минимизировать соприкосновение металлических поверхностей с агрессивной средой.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

В СНиП по защите металлоконструкций говорится о необходимости выбора защитного покрытия, а также рекомендуются способы оптимального использования изделий. Необходимо:

устранить все присутствующие на поверхностях предмета щели и углубления, в которых может собираться влага либо образовываться аномальная область нагрева/охлаждения, что чревато разрушением антикоррозийного покрытия;
закрыть металл от попадания брызг, водяных капель;
ввести в агрессивную среду специальные ингибиторы.

Пассивная антикоррозийная защита металлоконструкций

Данный подход является наименее эффективным и предполагает обработку поверхности металла любым лакокрасочным покрытием. Подобная защита стальных конструкций не способна обеспечивать должный результат в течение значительного отрезка времени в связи с такими факторами:

Металлы имеют отличную теплопроводность, поэтому покрытие подвержено частым перепадам температуры, из-за чего за пять лет утрачивает свои свойства и требует замены.
Защита объемных стальных конструкций с использованием лакокрасочного покрытия является слишком трудоемкой. Дело в том, что перед нанесением такого слоя требуется удалить с металла оксидную пленку, после чего загрунтовать все поверхности.

Активные методы защиты металлоконструкций от коррозии

Речь идет о методах защиты металлоконструкций от коррозии в соответствии с ГОСТами, благодаря которым обеспечивается повышенная стойкость ферросплавов и изделий на их основе:

Горячее цинкование. В первую очередь изделие обезжиривается, проходит пескоструйную обработку либо травление кислотой, после чего в специальной вращающейся ванне на него наносится тонкий слой расплава цинка.

Химическая реакция приводит к формированию на поверхности защитной пленки, которая предотвращает попадание влаги на основной металл. Кроме того, цинк образует со сталью гальванопару и может самовосстанавливаться в случае небольших повреждений.

Роль сырья для горячего метода нередко играют и другие металлы. В целом, способ успел зарекомендовать себя при обработке крупных объектов, таких как суда, баки, цистерны.

Электрохимическое или гальваническое цинкование. В основе подхода лежит принцип диффузионного извлечения ионов цинка из слабокислого раствора за счет электролиза. Для этого в ванну с электролитом погружают металлоконструкции, которым необходима защита, и источник цинка. В качестве последнего могут использоваться пластины, шары, болванки. Далее через ванну пропускается электрический ток.

В процессе электролиза цинк берет на себя роль анода, растворяется и оседает на стальной поверхности, и та приобретает красивый блестящий вид. Правда, такое покрытие имеет низкую адгезию, а обработка очень трудоемкая и вредная для экологии. Данный подход используют для защиты метизов и деталей средних размеров.

Термодиффузионное нанесение цинкового покрытия. Здесь атомы цинка из цинкосодержащего порошка при температуре в пределах +290…+450 °C проникают в поверхность железа. В результате образуется очень твердый и износостойкий защитный слой, который полностью повторяет форму исходной детали, в том числе резьбы и тонкий рельеф.

Достоинством этого способа является отсутствие сложной подготовки, такой как удаление очагов ржавчины, обезжиривание, пр. В результате покрытие металлоконструкций и трубопроводов служит в 2-3 раза дольше, чем гальваническое. Кроме того, оно исправно выполняет свои функции даже при использовании изделий в морской воде. Однако метод имеет низкую производительность и требует использования особого оборудования, а именно роторных печей.

Современные методы защиты металлоконструкций от коррозии

Метод алитирования

Алюминиевое напыление формируется при помощи использования порошкообразных смесей на базе ферроалюминия. Для этого на предмет наносится металлизированный порошок, а потом проводится изоляционная обмазка. Далее изделие готовят к диффузионному отжигу и обрабатывают специальной краской, также имеющей алюминий в своем составе. После чего, в соответствии с ГОСТом, для получения антикоррозийной защиты металлоконструкции погружают в алюминиевый расплав с выдержкой.

Характеристики последней зависят от требований к результату. Алитирование позволяет добиться наиболее высокой износостойкости металлических поверхностей.

Метод фаолитирования

Данный подход сочетает в себе обработку металлизированными смесями и поверхностное нанесение ЛКП. За образование защитного барьера отвечает смесь, основным компонентом которой является кислотоупорная термореактивная пластмасса. Готовое антикоррозийное и теплозащитное покрытие способно справляться даже с воздействием химически агрессивных солей.

Немаловажно, что такая антикоррозионная защита металлоконструкций сохраняет свои свойства при высокой температуре. Но чтобы добиться максимального эффекта, нужно предварительно покрывать изделие бакелитовой лаковой основой.

Метод электрохимической защиты от коррозии

При формировании электрохимической защиты к детали крепят протекторный анод из металла, имеющего более электроотрицательные свойства, чем материал изделия. Таким образом скорость окисления в самой конструкции снижается практически до нуля до полного разрушения анода – его еще называют «жертвенным».

Так экранируют свайные фундаменты, металл которых размещен в грунте, что особенно важно для засоленных почв. Кроме того, технология применяется для защиты нефтегазопромысловых сооружений, хранилищ, днищ судов, на которые все время воздействует соленая вода.

Для изготовления анодов используют платинированный титан, железнокремниевые сплавы, графитопласты. Сегодня создаются технологии электрохимической защиты кузовов автомобилей, в рамках которых аноды из электропроводящих полимеров имеют декоративный внешний вид и наклеиваются на кузов в местах, наиболее подверженных образованию очагов ржавчины.

Метод «жидкая резина»

Для надежной защиты металлоконструкций используется двухкомпонентный эластомер со значительным сроком службы. Он представляет собой бесшовную мембранную прослойку, которая наносится распылительным пистолетом и не требует предварительной подготовки металла. Даже на гладкой, скользкой и влажной основе битумная эмульсия мгновенно затвердевает без потеков и неровностей.

Производитель дает гарантию: такой слой будет сохранять свои свойства 20 лет, постепенно приобретая все большую прочность. Данный метод подходит для защиты металлических труб, строительных конструкций вне зависимости от их конфигурации, поверхностей цистерн и кровли. Обработанные «жидкой резиной» металлы не реагируют на повышенную влажность и критическую температуру.

Защита металлоконструкций от огня

Огнезащита является столь же актуальной темой, что и антикоррозийная защита металлоконструкций. Она предполагает проведение ряда мероприятий по снижению, полному предотвращению воздействия огня, повышению огнестойкости изделий на некоторый отрезок времени.

Под влиянием высокой температуры металл претерпевает такие изменения:

плавится, из-за чего повышается пластичность;
утрачивает прежнюю форму, на изделии образуются трещины, отслойки;
теряет прочность.

В случае пожара последний фактор несет главную опасность, ведь может привести к разрушению стен здания всего за несколько минут воздействия огня.

Нормы по противопожарной защите металлоконструкций установлены такими актами законодательства РФ:

ГОСТ Р 53295-2009; НПБ 236-97; 30247.0-94;
строительные правила и нормы, к которым относятся: СП 2.13130.2012; СНиП 21-01-97 (СП 112.13330.2011); СП 21-101, 21-102;
ППР;
справочники к ФЗ № 123 «Пособие по определению пределов огнестойкости»;
технические регламенты.

Металлоконструкции, которые следует защищать от огня

В соответствии с нормами безопасности, защита от пожара является обязательной для следующих видов металлоконструкций:

несущих и опорных, на которые ложится основная нагрузка;
имеющих конструктивное значение;
открытых, поэтому в первую очередь испытывающих на себе воздействие пламени.

Помимо этого, важно защищать соединения и крепления, если их разрушение, искривление может привести к обрушению частей здания.

Необходимо обеспечить защиту таких металлоконструкций из стали, чугуна и алюминия:

всех несущих элементов: колонн, балок перекрытий, ферм, пр.;
лестниц и пролетов;
кровли, ее фрагментов и опор;
составляющих металлокаркаса;
частей противопожарных оград.

Обойтись без защиты металлоконструкций можно, если:

такие части не относятся к основной конструкции здания;
объект не нормирован по степени пожарной опасности и приравнен к V категории;
строение имеет более низкую огнестойкость, чем его элементы из металла;
возможно использование незащищенных конструкций до класса R15.

Стоит пояснить, что в названных случаях допускается отказ от защиты металлоконструкций, так как они в любом случае будут разрушены огнем позже, чем само здание.

Средства и составы, используемые для огнезащиты

Для защиты от огня по ГОСТ 53295-2009 необходимо применять средства, формирующие тонкую пленку на поверхности, не способную изменять форму металлоконструкций. Обычно используют такие составы:

Вспучивающиеся и невспучивающиеся краски. Первые образуют коксовое покрытие под влиянием повышенной температуры, параллельно выделяя вещества, которые приводят к самозатуханию пламени. Так, во время пожара слой толщиной 4 мм увеличивается до 4 см. Тогда как невспучивающиеся краски имеют в своем составе силикаты и по консистенции напоминают толстый слой лака. Они поглощают тепло, выделяют ингибиторы, воду и негорючие газы. Однако нужно понимать, что вторая разновидность обладает меньшей эффективностью, чем вспучивающиеся аналоги.
Лаки.
Пасты, мастики и штукатурки, наносимые слоем до 2 см. Если сравнивать пасты и мастики с красками, то первые имеют высокую дисперсность. А благодаря вяжущим компонентам они оказываются достаточно густыми.
Огнеупорные грунтовки.

Нужно понимать, что для защиты металлоконструкций не используется пропитка, так как она не способна проникнуть в обрабатываемый материал.

При выборе средств огнезащиты учитывают:

на открытой или закрытой территории находится конструкция;
отапливается ли помещение либо имеет особые условия содержания;
какова цель нанесения, будут ли параллельно применяться другие составы;
какой металл обрабатывается: обычная сталь или оцинкованная.

Способы огнезащиты металлоконструкций

Используемые сегодня в строительстве способы защиты металла и дерева от прямого огня, теплового воздействия пожара появились очень давно. На данный момент создаются более современные подходы и средства.

Реальная картина отражается в действующих правилах, таких как СП 2.13130.2012, призванных регламентировать обеспечение стойкости объектов к пламени. Указанный свод правил особо акцентирует внимание на огнезащите металлических конструкций и остальных элементов зданий и сооружений.

Далее названы методы защиты металлоконструкций от огня и теплового воздействия, испытывающих на себе серьезную нагрузку, будучи частью строения.

В основе такой конструктивной огнезащиты лежит формирование теплоизоляционного слоя на поверхности строительных элементов, открытых для внешнего воздействия. Подобное защитное покрытие должно иметь достаточную толщину и качество, чтобы справляться с огнем и теплом на протяжении нормативного времени. Последнее фиксируется ПБ при проектировании или строительстве в части обеспечения огнестойкости:

Огнезащита колонн, опорных столбов из металла, поддерживающих перекрытия, покрытия зданий и сооружений.

Изначально с этой целью применяли природный камень, кирпич, плитные материалы естественного, а позже искусственного происхождения. Подобная облицовка от пола до перекрытия защищает металлическую конструкцию от возможного воздействия огня. Ранее указанные материалы выкладывали вокруг колонны, столба на строительный известковый раствор.

Сейчас же используют другие методы крепления плитных, листовых и рулонных материалов. Они фиксируются на каркасе с воздушными прослойками – таким образом уменьшается нагрузка на междуэтажные перекрытия и снижается стоимость защиты металлоконструкций от огня.

Очевидно, что подобные металлические элементы сложно и порой невозможно обезопасить от контакта с огнем при помощи камня, кирпича или плит, так как они находятся под потолком. Кроме того, описанная выше защита может быть опасна для всех находящихся в здании, особенно на территориях с высокой вероятностью землетрясений.

По этой причине металлические балки, как и колонны, столбы закрывают слоем мокрой штукатурки, цементного раствора либо при помощи бетонирования по деревянной дранке или металлической сетке.

Также используются различные огнезащитные вязкие смеси, предел огнестойкости которых зависит от толщины нанесения. Однако этот подход имеет серьезные минусы: из-за него возрастает нагрузка на перекрытия здания, также он предполагает дополнительные затраты, внешнюю массивность металлоконструкций под подобной защитой. Последний недостаток нередко становится решающим для архитекторов и заказчиков проектов зданий.

Лестницы встречаются в большинстве зданий и обеспечивают возможность эвакуации людей, поэтому их огнезащите уделяется повышенное внимание. В проектировании и строительстве часто прибегают к быстровозводимым, относительно дешевым металлическим лестницам, которым можно задать любой уклон, высоту, ширину маршей.

Их обрабатывают всеми названными выше способами, в том числе тонкослойными напыляемыми средствами.

Для защиты от огня несущих металлоконструкций зданий и лестниц применяют комбинированный метод, совмещающий в себе разные виды обработки.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Защита металлических изделий от коррозии

Человек с глубокой древности использует предметы из металлов. До сих пор они остаются важной составляющей нашей жизни, причем самыми востребованными являются изделия из железа и его сплавов. Однако все они имеют один серьезный минус, а именно подверженность коррозии, то есть способность разрушаться в процессе окисления. Своевременная защита металлических изделий от коррозии дает возможность увеличить их срок службы.

Почему так важна защита металлических изделий от коррозии

Коррозия оказывает негативное электрохимическое, химическое воздействие на целостность поверхности предметов из стали, чугуна. В результате происходит разъедание металлических изделий, они портятся и не могут использоваться по назначению.

По статистике экспертов, каждый год примерно 10 % от объема всех добываемых на планете металлов приходится расходовать на устранение потерь, вызванных коррозией. Ведь последняя приводит к полной утрате металлическими предметами своих эксплуатационных свойств.

Как только на изделиях из чугуна или стали появляются признаки коррозии, у них снижается герметичность, прочность. Параллельно падает их способность проводить тепло, пластичность, отражательный потенциал, иными словами, утрачивается целый ряд немаловажных свойств. Все это приводит к тому, что конструкции оказываются непригодны для использования по назначению. Вот почему так важно грамотно и своевременно применять существующие способы защиты металлических изделий от коррозии, о которых далее пойдет речь.

Основные виды коррозии

Прежде чем приступать к защите металлических изделий от коррозии, важно понять природу этого процесса. Принято выделять такие типы коррозии:

Атмосферная. Причиной окисления становится контакт металлического предмета с кислородом и содержащимися в воздухе водяными парами. Ржавчина образуется быстрее, когда в воздухе присутствуют загрязнения в виде химически активных веществ.
Жидкостная. Формируется на металлических предметах, находящихся в водной среде. Если речь идет о морской воде, то в ней окисление значительно ускоряется за счет содержащегося в жидкости большого объема солей.
Почвенная. Данному типу подвержены металлические изделия, конструкции, находящиеся в грунте. Химические реакции запускаются и протекают под действием химических элементов, входящих в состав грунта, грунтовых вод, разного рода утечек.

Коррозия на металлических изделиях может проявляться по-разному:

формируется сплошной ржавый слой или его отдельные фрагменты;
появляются небольшие участки ржавчины, проникающей внутрь детали;
образуются глубокие трещины;
окисляется один из компонентов сплава;
происходит глубинное проникновение по всему объему;
сочетаются сразу несколько симптомов.

Причины возникновения могут иметь природу двух видов:

Химическую, то есть металл разрушается в результате химических реакций с активными веществами.
Электрохимическую, связанную с тем, что при контакте с электролитическими растворами возникает электрический ток, под его действием замещаются электроны металлов. Это приводит к тому, что страдает кристаллическая структура, образуется ржавчина.

Способы защиты металлических изделий от коррозии

Можно выделить несколько основных способов защиты металлических изделий от коррозии:

легирование металлов;
защитные покрытия (металлические, неметаллические);
электрохимическая защита;
изменение свойств коррозионной среды;
рациональное конструирование изделий.

1. Легирование металлов.

Это один из действительно эффективных способов, позволяющих увеличить стойкость металлов к ржавчине. В процессе легирования в состав сплава или металла вносят легирующие элементы, такие как хром, никель, молибден, пр. Они приводят к пассивации металла, то есть металл или сплав переходит в состояние повышенной коррозионной устойчивости за счет торможения анодного процесса. Пассивное состояние металла достигается благодаря тому, что на его поверхности формируется совершенная по структуре оксидная пленка. Она обеспечивает защиту изделия лишь при условии, что кристаллические решетки металла и образующегося оксида имеют между собой максимальное сходство.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Легирование активно используется для защиты, например, закладных деталей от коррозии. Такую обработку проводят для железа, алюминия, меди, магния, цинка и сплавов на их основе. Получившиеся сплавы, по сравнению с исходными металлами, отличаются повышенной коррозионной стойкостью, а также жаростойкостью и жаропрочностью.

Жаростойкость – способность металла сохранять свои свойства даже при высоких температурах, когда повышается вероятность газовой коррозии.

Жаропрочность – сохранение конструкционным материалом высокой механической прочности при значительном повышении температуры. Этого свойства обычно достигают легированием металлов и сплавов. Так, сталь легируется хромом, алюминием и кремнием. При высоких температурах они окисляются первыми, в результате чего формируются плотные защитные оксидные пленки, например Al₂O₃ и Cr₂O₃.

Кроме того, легирование позволяет снизить скорость электрохимической коррозии, особенно когда она сопровождается выделением водорода. Ярким примером коррозионностойких сплавов являются нержавеющие стали, где роль легирующих компонентов играют хром, никель и ряд прочих металлов.

2. Защитные покрытия.

В этом случае на поверхности металлического изделия искусственно формируются дополнительные слои для защиты. На самом деле, этот подход является наиболее распространенным среди существующих способов борьбы с коррозией. Мало того, что подобные покрытия оберегают предмет от появления ржавчины, они придают поверхностям ценные физико-химические характеристики. Речь идет об износостойкости, электрической проводимости и еще ряде свойств. Такие покрытия могут быть металлическими и неметаллическими. Однако, вне зависимости от состава, к ним предъявляются единые требования: хорошие адгезионные качества, сплошность и способность сохранять свои свойства в агрессивной среде.

Металлические покрытия выделяются на фоне других способов защиты металлических изделий от коррозии тем, что обладают неоднозначным действием. Пока защитный слой сохраняет свою целостность, он изолирует поверхность изделия от воздействия окружающей среды. То есть по своему действию близок к любой механической обработке, например, окраске, оксидной пленке, пр. В целом, металлические покрытия не должны пропускать коррозионные агенты.

Если такое покрытие повреждается либо в нем есть поры, образуется гальванический элемент. Нужно понимать, что характер коррозионного разрушения материала во многом зависит от электрохимических характеристик обоих металлов. Защитные антикоррозионные покрытия бывают катодными или анодными. В число первых входят покрытия, потенциалы которых в данной среде являются более положительными, чем у основного металла. Анодные покрытия обладают наиболее отрицательным потенциалом, чем потенциал материала изделия.

Если повреждается никелевое покрытие, на анодных участках железо окисляется за счет образования микрокоррозионных гальванических элементов. На катодных участках происходит восстановление водорода. Таким образом, катодные покрытия обеспечивают защиту металлических изделий от коррозии только при условии, что в покрытии нет пор и повреждений.

Если в цинковом слое появляется местное повреждение, защита продолжит разрушаться, но поверхность железа не пострадает от коррозии. На анодных участках происходит процесс окисления цинка, а на катодных участках – восстановление водорода.

Электродные потенциалы металлов зависят от компонентов и их доли в растворах, поэтому характер используемого для защиты покрытия может быть изменен за счет изменения состава.

Защита деталей от коррозии горячим методом осуществляется при помощи разных металлов и подходов. Сформировать металлические защитные покрытия позволяют несколько способов: электрохимический (гальванические покрытия); погружение в расплавленный металл (горячее цинкование, лужение); металлизация (нанесение расплавленного металла на защищаемую поверхность струей сжатого воздуха); химический (защита изделия посредством восстановителей, таких как гидразин).

Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др.).

Неметаллические защитные покрытия делятся на неорганические и органические. Суть такой обработки состоит преимущественно в изоляции металла от окружающей среды.

Для защиты металлических изделий от коррозии неметаллическими покрытиями используют неорганические эмали, оксиды металлов, соединение хрома, фосфора, пр. В число органических входят лакокрасочные покрытия, смолы, пластмассы, полимерные пленки, резина.

По своему составу неорганические эмали являются силикатами, иначе говоря, это соединения кремния. Нужно понимать, что подобные покрытия хрупкие и растрескиваются из-за тепловых и механических ударов.

Лакокрасочные покрытия встречаются более часто. Главные условия для защиты металлических изделий от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий: покрытие должно быть сплошным, газо- и водонепроницаемым, химически стойким, эластичным, обладать высоким сцеплением с материалом, механической прочностью, твердостью.

3. Химические способы.

Существует множество методов защиты металла, относящихся к этой группе. Одним из них является обработка поверхности веществами, вступающими с ней в химическую реакцию, в результате чего формируется пленка устойчивого химического соединения. Речь идет о таких способах как оксидирование, фосфатирование, сульфидирование, пр.

Оксидирование представляет собой способ защиты за счет образования оксидных пленок на поверхности металлических изделий.

Наиболее современным вариантом этого метода является химическая и электрохимическая обработка деталей в щелочных растворах.

Для железа и его сплавов наиболее часто используется щелочное оксидирование в растворе, содержащем NaOH, NaNO₃, NaNO₂ при температуре +135…+140 °С. Оксидирование черных металлов называется воронением.

Фосфатирование является методом формирования фосфатных пленок на изделиях из цветных и черных металлов. Для фосфатирования металлическое изделие погружают в растворы фосфорной кислоты и ее кислых солей (H₃PO₄ + Mn(H₂PO₄)₂) при температуре +96…+98 °С.

Фосфатная пленка оказывается химически связана с материалом изделия и состоит из сросшихся между собой кристаллов, разделенных порами ультрамикроскопических размеров. Главными достоинствами фосфатных пленок являются хорошая адгезия и развитая шероховатая поверхность. Благодаря этому, такие пленки становятся отличной основой для лакокрасочных покрытий и пропитывающих смазок. Обычно данный подход выбирают для защиты деталей от коррозии, когда те будут использоваться в закрытых помещениях, либо если изделие подвергнется последующей окраске или покрытию лаком. Однако у таких пленок есть свои минусы, в первую очередь к ним относятся низкая прочность и эластичность, хрупкость.

Анодированием называется защита поверхности металла при помощи формирования оксидных пленок, обычно данный способ используется для защиты алюминия. На поверхности этого металла всегда есть тонкая оксидная пленка Al₂O₃ или Al₂O₃ ×∙(H₂O)_n. Однако она не способна противостоять появлению ржавчины, поэтому в результате воздействия окружающей среды на алюминии постепенно образуется слой продуктов коррозии.

Для искусственного формирования оксидных пленок используют химический и электрохимический способы. Во втором случае алюминиевое изделие используется в качестве анода электролизера. Тогда как роль электролита играет раствор серной, ортофосфорной, хромовой, борной или щавелевой кислот. Катодом может быть металл, не вступающий в реакцию с раствором электролита, допустим, нержавеющая сталь. На катоде выделяется водород, за счет чего на аноде формируется оксид алюминия.

От точного выполнения при защите деталей от коррозии требований ГОСТа зависят надежность, сроки эксплуатации изделий. Не менее важно правильно выбрать метод обработки, принимая во внимание условия эксплуатации изделий, а также их изначальные характеристики. В результате удастся обеспечить надежную защиту от ржавчины, а изделие сможет служить значительно дольше, при этом использоваться по своему прямому назначению.

Читайте также: