Защита металла и бетона от коррозии

Рассмотрим вопросы связанные с темой коррозии металлов и бетона и узнаем какие существуют методы противостояния этим явлениям:

Что представляет собой коррозия металлов?

Коррозией (от лат. corrodere — разъедать) называется самопроизвольное разрушение металлов и их сплавов под влиянием окружающей среды.

Яркий пример коррозии — ржавчина на поверхности стальных и чугунных изделий. Ежегодно из-за коррозии теряется около четверти всего произведенного в мире железа.

Затраты на ремонт или замену судов, автомобилей, приборов и коммуникаций, водопроводных труб во много раз превышают стоимость металла, из которого они изготовлены.

Коррозия вызывает серьезные экологические последствия: ее продукты вызывают загрязнение окружающей среды, отрицательно воздействуют на жизнь и здоровье людей.

Какие существуют методы изготовления некорродируемых металлов?

К основным методам относятся: легирование металлов, термообработка и др.

Какова технология легирования металлов?

Легированием достигается перевод металла из активного состояния в пассивное. При этом образуется инертная пленка с высокими защитными свойствами. Например, легирование железа хромом позволяет перевести железо в устойчивое пассивное состояние и создать целый класс сплавов, называемых нержавеющими сталями. Дополнительное легирование нержавеющих сталей молибденом устраняет их склонность к точечной коррозии в условиях применения материала во влажной среде.

Легирование титана небольшим количеством палладия резко повышает коррозионную стойкость в агрессивных слабоокислительных средах. Легированием осуществляется также защита сталей и сплавов от структурной коррозии.

Что происходит с металлом в результате термической обработки?

Данный метод устраняет структурную неоднородность, вызывающую избирательную коррозию. В результате снимаются внутренние напряжения в сплавах, исключая тем самым их склонность к межкристаллитной и точечной коррозии, а также к коррозии под напряжением.

Как выполняется воронение стальных изделий?

Изделие тщательно шлифуют и полируют. Поверхность его обезжиривают промывкой в щелочах, после чего прогревают до 60-70°С. Затем помещают в печь и нагревают до 320-325 °С.

Ровная окраска поверхности получается только при равномерном прогреве. Обработанное таким образом изделие протирается конопляным маслом. После смазки его снова слегка прогревают и вытирают насухо.

После воронения сталь приобретает черную или темно-синюю окраску различных оттенков, она сохраняет металлический блеск, а на ее поверхности образуется стойкая оксидная пленка, предохраняющая от коррозии.

Как производится синение стальных деталей?

Для этого составляют 2 раствора: 140 г гипосульфита на 1 л воды и 35 г уксуснокислого свинца («свинцовый сахар») также на 1 л воды. Перед употреблением растворы смешивают и нагревают до кипения. Изделия предварительно очищают, полируют до блеска, после чего погружают в кипящую жидкость и держат до тех пор, пока не получат желаемого цвета. Затем деталь промывается в горячей воде, сушится и протирается касторовым или чистым машинным маслом. Детали, обработанные таким способом, мало подвержены коррозии.

Как осуществляется «сквозная защита» металла?

На участках с поврежденным покрытием цинк (анод) защищает сталь (катод), обеспечивая катодную защиту. Это и есть так называемая «сквозная защита», присущая только активным покрытиям.

Срок действия катодной защиты зависит от толщины слоя цинка, оставшегося на месте повреждения.

В чем сущность барьерной защиты металла от коррозии?

Барьерная защита — это механическая изоляция поверхности металла. Эффективность ее зависит от степени непроницаемости (пористости), химической стойкости покрытий, степени сцепления (адгезии) краски с защищаемой поверхностью и от быстроты появления микротрещин в покрытии. Способ этот относится к разряду наиболее традиционных и наименее эффективных.

Что представляет собой пассивация металла?

Пассивация металла, когда используются лакокрасочные материалы, достигается при химическом взаимодействии защищаемой поверхности и компонентов покрытия. К этой группе материалов относятся грунты и эмали, содержащие фосфорную кислоту (фосфатирующие), а также составы с ингибирующими пигментами, замедляющими или предотвращающими процесс коррозии. Яркий пример — фосфатирующая грунтовка ВЛ-09.

Как выполняется протекторная защита металлов?

Протекторная защита достигается добавлением в материал покрытия порошков более стойких к коррозии металлов, чем защищаемый. Для железа это цинк, магний, алюминий. Под действием агрессивной среды происходит растворение порошка-добавки, а защищаемый металл консервируется и не корродирует.

Что такое деаэрация?

Наличие в воде кислорода и агрессивных анионов, особенно хлор-ионов, резко сокращает срок работы тепловых сетей. За счет деаэрации и водоподготовки изменяются значения критических потенциалов металла. Это повышает сопротивление коррозии.

Почему нельзя снимать патину с поверхности меди?

Снимающие патину полагают, что так чистятся и обновляются медные (бронзовые) изделия. Но они ошибаются. Патина на поверхности меди препятствует ее дальнейшей коррозии. По этой причине нельзя драить до блеска бронзовые памятники и старинные статуэтки.

Толстые, 3-6 миллиметровые кованые листы кровельной меди, которые использовали мастера в древности, обладают высокой атмосферостойкостью. Рекордсменом, по-видимому, является медная крыша собора в Хильдесхайме в Нижней Саксонии (Германия), которому уже 700 лет.

Декоративные свойства патины толкают производителей кровельной меди, а также людей, занимающихся декоративной обработкой металлов, на совершенствование способов ускоренного образования патины. Ряд фирм уже выпускает и реализует искусственно состаренный медный кровельный лист.

Что такое ингибиторы коррозии?

Ингибиторы коррозии — это вещества, замедляющие коррозию металлов (от латинского «ингибео» — останавливаю, сдерживаю).

Ингибиторы кислотной коррозии были известны еще в средневековье. Мастера-оружейники при травлении стальных образцов для снятия с них окалины добавляли в кислоты муку, отруби, дрожжи. По-видимому, первый патент в области применения ингибитора был выдан англичанину Болдуину, предложившему смесь патоки и растительного масла в качестве присадки при травлении листового железа в кислотах. В 1907 году Ч.Е. Лаверти и А.Ф. Лаверти предложили для этой цели углеводороды, в частности смолы и масла. В 1928 году в нашей стране начались работы по созданию синтетических ингибиторов.

Какие существуют разновидности ингибиторов?

Ингибиторы кислотной коррозии применяются при кислотном травлении и очистке поверхности металлических изделий, для повышения эффективности химических источников тока, для защиты оборудования и трубопроводов.

Используют катодные или смешанные ингибиторы коррозии, существенно замедляющие выделение водорода. Ингибиторы для нейтральных сред защищают различные системы охлаждения и промышленного водоснабжения, предотвращают коррозию металлических изделий при хранении. Ингибиторы щелочной коррозии используются при щелочной обработке амфотерных металлов в моющих составах, для уменьшения саморазряда щелочных химических источников тока, для защиты выпарного оборудования.

Каковы свойства состава ХТ-7000, содержащего ингибиторы коррозии?

Окрасочный гидроизоляционный состав ХТ-7000 используют для гидроизоляции подземных и наземных сооружений, антикоррозионной защиты металлов, гидроизоляции и защиты от УФ-излучения пенополиуретанового утеплителя и склеивания разнородных материалов.

Какие еще материалы применяются для защиты от коррозии?

Для любых металлических конструкций и условий их эксплуатации наиболее простым и доступным способом антикоррозийной защиты являются лакокрасочные материалы по металлу.

Лакокрасочные покрытия имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами защитных покрытий:

простота нанесения;
возможность получения покрытия любого цвета;
возможность обработки металлоконструкций больших габаритов и сложной конфигурации;
дешевизна по сравнению с другими видами защитных покрытий;
экономичны, обладают высокими защитными свойствами, их можно восстанавливать в процессе эксплуатации.

Все больше распространяются пластмассовые покрытия из полиэтилена, полиизобутилена, фторопласта, нейлона, поливинилхлорида и др., обладающие высокой водо-, кислото- и щелочестойкостью.

Многие пластмассы используют как футеровочный материал для химических аппаратов и гальванических ванн (винипласт, фаолит и др.). Эффективно защищают от действия кислот и др. реагентов покрытия на основе каучука (гуммирование).

Подземные сооружения, например трубопроводы, защищают от коррозии битумами и асфальтами, а также полимерными лентами и эмалями; от влаги — с помощью дренажа, который отводит их от конструкции.

Какие материалы способны надежно защитить от коррозии железную кровлю?

Специалисты рекомендуют применять состав ХТ-8000, который отличается высокой износостойкостью, удобством нанесения (обыкновенной кистью или валиком), устойчивостью к воздействию агрессивных сред (кислотные дожди, ржавчина), стойкостью к ультрафиолетовому облучению, а также является отличным средством огнезащиты.

В чем особенность нанесения защитных покрытий по технологии HVLP?

Технология HVLP – это безоблачное распыление краски, достигаемое путем регулировки давления воздуха на различных стадиях прохождения краски.

Изменением баланса между высоким и низким давлением можно добиться очень точного распыления (из-за уменьшения скорости распыляемых частиц краски). Кроме того, эта конструкция дает возможность изменять размер факела от 10 до 300 мм, что позволяет формировать равномерный слой с большой точностью.

Наиболее яркими представителями нового семейства распылительных пистолетов являются модели GTI и GFP.

Благодаря новому воздушному колпачку была получена технология Trans-Tech, которая помогла добиться:

высокого качества напыления;
получения желаемого цвета, в точном соответствии с тоном выбранного лакокрасочного материала;
экономии материала;
очень незначительного расхода воздуха (всего 280 л/мин) при входном давлении 2 bar;
настройки размера факела для любых материалов.

Почему необходимо окрашивать строительные конструкции из нержавеющих металлов?

В строительстве все чаще применяются металлоконструкции из оцинкованной стали, нержавеющей стали, алюминия и даже меди и других цветных металлов, не подверженных коррозии. Возникает логичный вопрос: Надо ли окрашивать подобные конструкции? Ответ будет однозначным: «Непременно надо». При этом преследуется двойная цель.

Во-первых, оцинкованная сталь, алюминий и медь, пусть и в гораздо меньших масштабах, чем обычная сталь, но все равно подвержены коррозии. Поэтому их надо дополнительно защищать антикоррозионным покрытием. Во-вторых, неокрашенный металл не всегда вписывается в архитектурное или конструкторское решение объекта. Следовательно, металлические поверхности нуждаются в декоративной окраске, чтобы придать готовому строению законченный вид.

В окраске оцинкованных поверхностей и поверхностей из цветных металлов есть свои тонкости. Какие они? В первую очередь, необходимо помнить об особенностях подготовки поверхности перед окраской. Такие металлы нельзя подвергать обычной дробеструйной обработке, так как она нарушает их естественную коррозионную стойкость. Поверхности такого рода обрабатывают с помощью специального абразивного агента — круглых частиц стекла, не разрушающих защитный слой цинка на поверхности. Иногда достаточно бывает просто обработки раствором аммиака для удаления жирных пятен и продуктов коррозии цинка с поверхности.

Какую грунтовку можно наносить прямо на ржавчину?

Отлично подойдет грунтовка ВД-КЧ-0184 (модификатор ржавчины), насыщенная ингибиторами коррозии. Обеспечивает прекрасную основу для нанесения антикоррозионных красок. Значительно продлевает жизнь краски. Наносится прямо на ржавчину. Работает на поверхности металла как преобразователь ржавчины, связывая ее химически, а образующаяся полимерная пленка надежно изолирует поверхность металла от воздействий агрессивной среды. Производится также великолепная грунт-эмаль АС-0332 (аналог «Hammerite»)

Когда используется грунт-эмаль ХВ-0278?

ХВ-0278 — это антикоррозионная грунтовочная эмаль для цветных металлов с превосходными характеристиками по атмосферостойкости. Предназначается для окрашивания как чистых, так и ржавых или частично прокорродировавших металлических поверхностей. Имеет отличные характеристики по морозостойкости, устойчивость к истиранию и ударным воздействиям. Продукт совмещает в себе свойства преобразователя ржавчины, антикоррозионного грунта и декоративной эмали, что позволяет значительно упростить процесс окрашивания. Может наноситься прямо на ржавчину, чрезвычайно быстро высыхает на воздухе.

Каковы примерные сроки антикоррозийной защиты тех или иных лакокрасочных составов?

Широко используемые лакокрасочные системы (состоящие из 2-5 слоев краски) имеют сроки антикоррозионной защиты — 4-10 лет.

Горячее цинкование стальных конструкций обеспечивает сроки эксплуатации 10-50 лет.

Как снять ржавчину с оконных шпингалетов, петель кованых изгородей?

Ржавчину проще всего снять разбавленным водным раствором соляной или серной кислоты, содержащим ингибитор кислотной коррозии Уротропин. Это вещество тормозит химическую реакцию (в данном случае реакцию растворения металла в кислоте), но не мешает взаимодействию кислоты с оксидом и гидроксидом железа, из которых состоит ржавчина. Если заржавели оконные шпингалеты, детали газонокосилки, болты и гайки водяных насосов и пр., их погружают в 5%-ный раствор кислоты с добавкой 0,5 г Уротропина на литр, на крупные вещи раствор наносят кистью.

Использовать растворы сильных кислот без ингибитора рискованно: можно растворить не только ржавчину, но и само изделие, поскольку железо — активный металл и взаимодействует с сильными кислотами с выделением водорода и образованием солей. В качестве ингибитора кислотной коррозии при удалении ржавчины можно использовать, например, картофельную ботву. Для этого в стеклянную банку кладут свежие или засушенные листья картофеля и заливают 5-7%-ной серной или соляной кислотой так, чтобы уровень кислоты был выше примятой ботвы. После 15-20-минутного перемешивания содержимого банки кислоту можно сливать и использовать для обработки ржавых железных изделий.

Что такое «преобразователь ржавчины»?

Это 15-30%-ный водный раствор ортофосфорной (обычной фосфорной) кислоты. Он превращает ржавчину на поверхности металла в прочное покрытие коричневого цвета. Применяется он следующим образом. На пораженное коррозией изделие кистью или пульверизатором наносят «преобразователь ржавчины» и дают высохнуть на воздухе.

Еще лучше использовать ортофосфорную кислоту с добавками, например, 4 мл бутилового спирта или 15 г винной кислоты на 1 л раствора ортофосфорной кислоты. Ортофосфорная кислота переводит компоненты ржавчины в ортофосфат железа FePO₄, который создает на поверхности защитную пленку. Одновременно винная кислота связывает часть производных железа в тартратные комплексы.

Как предохранять от ржавчины инструменты?

Для этого столярный или слесарный инструменты смазывают с помощью кисточки раствором 10 г воска в 20 мл бензина. Воск растворяют в бензине на водяной бане, не используя открытого огня.

Полированный инструмент защищают, нанося на его поверхность раствор 5 г парафина в 15 мл керосина.

Есть и старинный рецепт мази для защиты металла от ржавчины: Растапливается 100 г свиного жира, добавляется 1,5 г камфоры, снимают с расплава пену и смешивают с графитом, растертым в порошок, чтобы состав стал черным. Остывшей мазью смазывают инструмент и оставляют на сутки, после чего полируют металл шерстяной тряпочкой.

Что сделать, чтобы гайки не приржавели к болтам?

Чтобы в будущем не мучиться, отворачивая крепежные изделия с проржавевшей резьбой, их заранее смазывают смесью вазелина с графитовым порошком. Вместо вазелина можно взять любую другую жировую смазку нейтрального или слабощелочного типа. Болты и гайки на такой смазке легко отворачиваются даже через несколько лет пребывания под открытым небом.

Как наносить защитное покрытие, если поверхность металла влажная?

Одной из наиболее серьезных проблем, с которыми сталкиваются потребители при нанесении лакокрасочных покрытий, является оставшаяся в порах металла влага от остатков старой краски. При применении традиционных лакокрасочных покрытий образующаяся сверху пленка консервирует и удерживает эту влагу. Проблему успешно решают однокомпонентные полиуретаны. В отличие от традиционных лакокрасочных материалов полиуретаны твердеют за счет реакции с атмосферной влагой. В результате формируется монолитная интегральная пленка, прочно связанная с поверхностью и проникающая в поры металла. Кроме того, благодаря взаимодействию компонентов с влагой, содержащейся в воздухе, в порах металла не возникает внутреннего напряжения, вследствие чего во время очередных замерзаний покрытие не набухает.

Как защищать поверхность железной кровли от влаги?

Органосиликатные композиции имеют повышенную адгезию к металлу и образуют на поверхности окрашенных ею металлоконструкций защитное покрытие, обладающее антиобледенительными, водоотталкивающими, антикоррозийными и тепломорозостойкими свойствами. Технология нанесения композиций не отличается от способов нанесения обычных лакокрасочных материалов и удобна тем, что, в отличие от большинства ЛКМ, можно работать при температурах до -20°С.

Что собой представляет препарат «WD-40» и как он был создан?

Продукт WD-40 уникален. Все началось с выходки миллионера Говарда Хьюза. В 1952 году он заказал фирме «Дженерал Дайнэмикс» несколько реактивных пассажирских самолетов, а когда заказ был выполнен, Хьюз вдруг отказался от них. Пока две фирмы спорили друг с другом, самолеты, стоявшие на взлетной полосе аэродрома, начали покрываться ржавчиной.

В «Дженерал Дайнэмикс» переполошились: надо срочно что-то делать, чтобы аппараты не развалились. Специалисты фирмы обратились к компании «Рокет Кемиклз», которая специализировалась на смазочных материалах для авиатехники. Президент и главный химик компании Норман Ларсен начал разрабатывать состав вещества, которое сможет устранить ржавчину. После сороковой попытки он составил смазку, которую назвал влагоудаляющей (Water Displacement), и присвоил ей номер 40 (по числу попыток).

Теперь знакомую всем аэрозольную бутылочку с сине-желтой этикеткой «WD-40» можно найти в 80% американских домов. Впрочем, не только американских — товар распространяется более чем в 120 странах мира.

Где можно применять «WD-40»?

Его основная задача — удаление воды с механических поверхностей узлов, деталей или агрегатов и защита их от ржавчины и коррозии.

Принцип работы «WD-40» прост, но чрезвычайно эффективен: он проникает в те части металлических конструкций, которые покрыты ржавчиной, смазывает их и устраняет образовавшиеся заторы в заржавевших или промерзших механизмах.

«WD-40» – идеальный попутчик для водителей, обработанные им шарниры дверей перестают скрипеть. Препарат легко справляется с ржавчиной, образовавшейся и внутри дверного замка калитки, гаража, в «суставах» газонокосилок, насосов. Электрические контакты будут надолго защищены от образования на них ржавчины, если покрыть их тонким слоем «WD-40», который сам, кстати, не является проводником электричества. Если в двигатель электрогенератора попала вода, произошло короткое замыкание или потеря электропроводности из-за влаги, направьте струю «WD-40» на распределитель, штепсельные разъемы, контакты, и двигатель заведется через несколько минут.

Что такое «зинганизация»?

Так называют способ оцинковывания с помощью однокомпонентного (готового к применению) цинкового состава Zinga (производства бельгийской компании ZingaMetall). Все слои Zinga, через какое бы время они не наносились, сливаются в один единый цинковый слой. Это позволяет, во-первых, задавать сроки эксплуатации покрытия от 10 до 50 лет (1-6 мкм цинка «сгорает» в год при различных атмосферных условиях). Во-вторых, всегда есть возможность осуществлять местный, «точечный» ремонт как новых, так и давно «озингованных» или оцинкованных любым другим способом поверхностей.

Как работать с покрытием Zinga?

Наносится обычным распылением, кистью или валиком. Работать с ним можно в широком диапазоне температур и при высокой влажности, как в цеху, так и на рабочей площадке. Оптимальной подготовкой поверхности является пескоструйная обработка. Старые (заржавленные, ранее окрашенные или оцинкованные) поверхности могут быть очищены струей воды под высоким давлением.

Как взаимодействует Zinga с другими красками?

С данным покрытием большинство лакокрасочных составов сцепляются без какой бы то ни было подготовки поверхности. Поверх Zinga могут наноситься полиуретановые, эпоксидные, виниловые, масляные, синтетические (за исключением алкидных), водорастворимые краски.Может покрываться другими совместимыми красками уже через 2 – 8 часов в зависимости от условий сушки.

Существуют ли такие покрытия, поверх которых можно производить сварку?

Без всякого риска, связанного с качественными характеристиками сварного шва, можно производить сварку стали, покрытой антикоррозийным составом Zinga. Дело в том, что такое покрытие обеспечивает катодную защиту сварных швов. После сварки, зачистив сварные швы, можно легко нанести Zinga для получения активного единого защитного покрытия, каким бы способом ни были оцинкованы сваренные конструкции.

Почему происходят биоповреждения сооружений?

Круг биоповреждающих агентов довольно широк, начиная от бактерий, грибов, лишайников, мхов и заканчивая рыбами, птицами и млекопитающими.

Объектами биоповреждений в строительстве являются древесина, кирпич, бетон, металл, металлоизделия, материалы на основе полимеров и др.

Как образуются биоповреждения?

Исследованиями установлено, что физический, химический и биологический факторы коррозии строительных растворов и бетонов находятся в тесной взаимосвязи. Так как бетон является капиллярно-пористым телом, это дает возможность микроорганизмам легко поселяться на поверхности и затем распространяться вглубь, вызывая продуктами своей жизнедеятельности коррозионные процессы. Основные процессы разрушения обусловлены действием кислот, выделяемых в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.

Почему металлы боятся микробов?

Важное место в строительной практике занимает защита от ржавчины арматуры железобетона. Исследованиями ученых установлено, что на стальную арматуру железобетонных изделий пагубно воздействуют бактерии. «Участие» микроорганизмов в коррозии металла заключается в его бактериальной деполяризации.

Что представляет собой коррозия бетона?

Коррозия бетона — это ухудшение характеристик и свойств бетона в результате вымывания или выщелачивания из него:

растворимых составных частей (коррозия первого вида);
образования продуктов коррозии, не обладающих вяжущими свойствами (коррозия второго вида);
накопления малорастворимых кристаллизующихся солей, увеличивающих объем его твердой фазы (коррозия третьего вида).

Как можно защитить бетон?

Защита строительных конструкций от биоповреждений предполагает проведение следующих мероприятий:

Эксплуатационно-профилактические:

усиление вентиляции с целью понижения влажности воздуха и концентрации газов, способствующих развитию опасных микроорганизмов;
герметизация с той же целью технологического оборудования;
периодическая очистка и дезинфекция поверхности конструкций;
нейтрализация агрессивных сред.

Конструктивные:

придание поверхности конструкций формы, исключающей накопление на ней органических веществ, могущих служить пищей для микроорганизмов;
устройство уклонов полов и отводящих лотков для сточных жидкостей.

Строительно-технологические:

нанесение на бетонную поверхность лакокрасочных материалов;
облицовка различными плитами;
понижение проницаемости бетона;
применение материалов, стойких к действию продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, преимущественно к кислотам.

В справочник