Коррозия металла — причины возникновения и методы защиты — Rmnt.ru

Что предпочтительней: старые проверенные способы удаления ржавчины или новые современные технологии?

Ущерб, ущерб…

Все видели эти оранжево-бурые или желтоватые пятна ржавчины на металлических деталях. Экономический ущерб от коррозии металлов огромен. В США и Германии подсчитанный ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют примерно 3 % ВВП. При этом потери металла, в том числе из-за выхода из строя конструкций, изделий, оборудования, составляют до 20 % от общего объема производства стали в год. По России точные данные о потерях от коррозии не подсчитаны.

Доподлинно известно, что именно проржавевшие металлоконструкции стали причиной обрушения нескольких мостов в Соединенных Штатах, в том числе с многочисленными человеческими жертвами. Крайне неприятен и экологический вред: утечка газа, нефти при разрушении трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

Общие сведения

Причины образования ржавчины

Несмотря на свои высокие характеристики прочности чугун тоже может ржаветь, потому что данный материал можно отнести к разряду черных металлов, а значит, он сильно подвержен коррозии. Ржавчиной можно назвать продукт окисления металлов, который появляется из-за реакции металла с кислородом при участии воды или каких-то агрессивных химических веществ. Легко будет ржаветь лишь простая углеродистая сталь, а все другие металлы меньше способны страдать от воздействия коррозии. Если на поверхности чугуна были обнаружены пятна ржавчины,

то причиной тому могут стать такие явления:

  1. Нарушение правил по уходу за посудойНизкие качественные характеристики материала. Недобросовестные изготовители для уменьшения себестоимости делают посуду не из чистого чугуна, а добавляют различные недорогостоящие примеси.
  2. Нарушение правил по уходу за посудой. Если после мытья вы будете оставлять посуду мокрой, чтобы она просохла естественным путем, или постоянно храните предмет в помещении, где высокий уровень влажности + нет отопления, то ржавчина появится очень быстро. Аналогичная проблема появляется при регулярном мытье сковородки холодной водой сразу же после того, как окончена готовка.
  3. Редкое использование посуды. Чугунные сковородки или другие предметы из этого черного металла нужно регулярно использовать, иначе покрытие начинает портиться даже без участия человека.
  4. Нет на поверхности масляной пленки. Жир и масло помогают надежно защищать изделия от ржавления, и потому следует регулярно обрабатывать посуду именно такими веществами. По аналогичной причине новые предметы посуды перед первичным применением следует обязательно обработать при помощи растительного масла.

Теперь поговорим именно о подготовке посуды к применению.

Подготовка к применению

Чтобы новое изделие как можно дольше прослужило хозяйке, после покупки следует уделять особое внимание подготовке посуды к готовке еды. Для начала сковородку/казан/кастрюлю следует промыть с хозяйственным мылом или иным средством для мытья посуды. После протрите чугун посредством мягкого полотенца, поставьте н плиту, влейте немного растительного масла. следует прокалить посуду, и равномерно распределить масло по всей поверхности. Именно эта процедура помогает закрыть поры в новой посуде, а еще будет прекрасно профилактикой коррозии.

Обратите внимание, что изделия, не имеющие пластиковых ручек, будет намного удобнее прокаливать в духовом шкафу, влив масла и оставив нагреваться до момента, пока не пойдет легкий дымок. Можно прогревать в духовом шкафу пустую сковородку, а после сразу же промазать ее растительным маслом посредством кулинарной силиконовой кисти.

1. Уксус

4f3c575675.jpg

Столовая эссенция — действенное средство для очищения разнообразных поверхностей от сложнейших загрязнений. Кислота растворит ржавые следы без порчи материала. Обильно полейте стенки унитаза и рыжие подтеки. Смочите в эссенции губку и хорошенько протрите чашу. Выдержите 30 минут, а далее пройдитесь по унитазу ершиком или плотной губкой. В завершение спустите воду пару раз, чтобы удалить остатки эссенции.

Другой вариант использования уксуса — в комбинации с лимонной кислотой. Присыпьте чашу и все проблемные участки двумя пакетиками продукта. Налейте уксус в пульверизатор и распылите эссенцию поверх лимонной кислоты. Компоненты вступят в реакцию и начнут пениться. Подождите полчаса, а затем счистите ржавые участки ершиком или губкой.

Предотвращение ржавления

Отслаивающаяся краска обнажает участки ржавой поверхности листового металла.

Отслаивающаяся краска обнажает участки ржавой поверхности листового металла.

Ржавчина является проницаемой для воздуха и воды, поэтому внутрилежащее железо продолжает разъедаться. Предотвращение ржавчины, следовательно, требует покрытия, которое исключает образование ржавчины. На поверхности нержавеющей стали образуется пассивирующий слой оксида хрома(III). Подобное проявление пассивации происходит с магнием, титаном, цинком, оксидом цинка, алюминием, полианилином и другими электропроводящими полимерами.

Гальванизация

Хорошим подходом к предотвращению ржавчины является метод гальванизации, который обычно заключается в нанесении на защищаемый объект слоя цинка либо методом горячего цинкования, либо методом гальванотехники. Цинк традиционно используется, потому что он достаточно дёшев, обладает хорошей адгезией к стали и обеспечивает катодную защиту на стальную поверхность в случае повреждения цинкового слоя. В более агрессивных средах (таких, как солёная вода), предпочтительнее кадмий. Гальванизация часто не попадает на швы, отверстия и стыки, через которые наносилось покрытие. В этих случаях покрытие обеспечивает катодную защиту металла, где оно выступает в роли гальванического анода, на который прежде всего и воздействует коррозия. В более современные покрытия добавляют алюминий, новый материал называется цинк-алюм. Алюминий в покрытии мигрирует, покрывая царапины и, таким образом, обеспечивая более длительную защиту. Этот метод основан на применении оксидов алюминия и цинка, защищающих царапины на поверхности, в отличие от процесса оксидизации, как в случае применения гальванического анода. В некоторых случаях при очень агрессивных средах или длительных сроках эксплуатации применяются одновременно и гальванизация цинком, и другие защитные покрытия, чтобы обеспечить надёжную защиту от коррозии.

Катодная защита

Катодная защита является методом, используемым для предотвращения коррозии в скрытых под землёй или под водой структурах путём подачи электрического заряда, который подавляет электрохимические реакции. Если её правильно применять, коррозия может быть остановлена полностью. В своей простейшей форме это достигается путём соединения защищаемого объекта с протекторным анодом, в результате чего на поверхности железа или стали происходит только катодный процесс. Протекторный анод должен быть сделан из металла с более отрицательным электродным потенциалом, чем железо или сталь, обычно это цинк, алюминий или магний.

Лакокрасочные и другие защитные покрытия

От ржавчины можно предохранять с помощью лакокрасочных и других защитных покрытий, которые изолируют железо из окружающей среды. Большие поверхности, поделённые на секции, как например, корпуса судов и современных автомобилей, часто покрывают продуктами на основе воска. Такие средства обработки содержат также ингибиторы коррозии. Покрытие стальной арматуры бетоном (железобетон) обеспечивает некоторую защиту стали в среде с высоким рН. Однако коррозия стали в бетоне всё ещё является проблемой.

Покрытие слоем металла

Ржавчина может полностью разрушить железо. Обратите внимание на гальванизацию незаржавевших участков.

Ржавчина может полностью разрушить железо. Обратите внимание на гальванизацию незаржавевших участков.

  • Оцинковка (оцинкованное железо/сталь): железо или сталь покрываются слоем цинка. Может использоваться метод горячего цинкования или метод цинкового дутья.
  • Лужение: мягкая листовая сталь покрывается слоем олова. В настоящее время практически не используется из-за высокой стоимости олова.
  • Хромирование: тонкий слой хрома наносится электролитическим способом на сталь, обеспечивая как защиту от коррозии, так и яркий, полированный внешний вид. Часто используется в блестящих компонентах велосипедов, мотоциклов и автомобилей.

Воронение

Воронение — это способ, который может обеспечить ограниченную устойчивость к коррозии для мелких предметов из стали, таких как огнестрельное оружие и др. Способ состоит в получении на поверхности углеродистой или низколегированной стали или чугуна слоя окислов железа толщиной 1-10 мкм. Для придания блеска, а также для улучшения защитных свойств окисной плёнки, её пропитывают минеральным или растительным маслом.

Снижение влажности

Ржавчины можно избежать, снижая влажность окружающего железо воздуха. Этого можно добиться, например, с помощью силикагеля.

Ингибиторы

Ингибиторы коррозии, как, например, газообразные или летучие ингибиторы, можно использовать для предотвращения коррозии в закрытых системах. Некоторые ингибиторы коррозии чрезвычайно ядовиты. Одним из лучших ингибиторов выступают соли технециевой кислоты.

2. Нашатырь и перекись

e8317a7853.jpg

Оба препарата имеются практически в каждой аптечке, так что приготовить раствор не составит труда. Смешайте нашатырь с перекисью в пропорции 1:20. Смочите в полученном средстве мочалку и обработайте следы ржавчины. Чтобы раствор подействовал, не смывайте его как можно дольше. Оптимальный вариант — сделать процедуру на ночь, а утром смыть остатки чистящей жидкости ершиком и нажать на слив 2-3 раза.

Экономический эффект

Разрушенный Серебряный мост, вид со стороны Огайо.

Ржавчина вызывает деградацию изделий и конструкций, изготовленных из материалов на основе железа. Поскольку ржавчина имеет гораздо больший объём, чем исходное железо, её нарост ведёт к быстрому разрушению конструкции, усиливая коррозию на прилегающих к нему участках — явление, называемое поеданием ржавчиной. Это явление стало причиной разрушения моста через реку Мианус (штат Коннектикут, США) в 1983 году, когда подшипники подъёмного механизма полностью проржавели изнутри. В результате этот механизм зацепил за угол одной из дорожных плит и сдвинул её с опор. Ржавчина была также главной причиной разрушения Серебряного моста в Западной Вирджинии в 1967 году, когда стальной висячий мост рухнул меньше, чем за минуту. Погибли 46 водителей и пассажиров, находившихся в то время на мосту.

Мост Кинзу после разрушения.

Мост

Кинзу

после разрушения.

Мост Кинзу в штате Пенсильвания был снесён смерчем в 2003 году в значительной степени потому, что центральные опорные болты, соединяющие сооружение с землёй, проржавели, из-за чего мост держался лишь под действием силы тяжести.

Кроме того, коррозия покрытых бетоном стали и железа может вызвать раскалывание бетона, что создает серьёзные конструкторские трудности. Это один из наиболее распространённых отказов железобетонных мостов.

Состав ржавчины

Ржавчина, которая образуется в обычных условиях, является как правило смесью 3 оксидов железа. Они образуются не в один момент и имеют разные физико-механические свойства. Железные оксиды с самого нижнего слоя по направлению к поверхности представляют собой сочетание следующих составляющих:

  1. Вюстит (оксид железа) — мягкая структура, зависящая от условий, в которых находится металл. Если температура хранение высокая, то этот слой наибольший.
  2. магнетит (магнитный железняк) – окись-закись железа, обладающая более высокой пористостью, чем вюстидный слой, и меньшей твердостью. Это структура имеет выраженные магнитные свойства.
  3. Гематит (красный железняк) – обычно это структура красно-серого цвета, твердое абразивное вещество. Гематит обладает более высокой плотностью, разъедает металл и увеличивает коэффициент трения при соприкосновении с поверхностями.
Ржавчина метала крупным планом

Перед тем, как заняться работами по ликвидации ржавчины, необходимо узнать состав металла, особенно на его поверхности, а также установить условия, которые способствовали ее появлению. Располагая такой информацией, достаточно просто найти оптимальный вариант для удаления оксида железа и выбрать наиболее эффективные средства для борьбы с ржавчиной.

Способы удаления ржавчины

Народная мудрость гласит, что любую проблему проще предотвратить, чем потом прикладывать героические усилия для устранения ее последствий. Ржавчина – не исключение. За последние 20-30 лет химики и физики предложили немало способов предотвращения коррозии – от защитных покрытий до сложных инженерных сооружений – станций электрохимической защиты.

Если ржавчина все-таки появилась – это не повод опускать руки: есть немало эффективных способов ее удаления, и чем раньше предприняты активные меры, тем большим будет эффект от их применения. Итак, обо всем по порядку.

Механическое удаление ржавчины

Продукты коррозии обладают малой адгезией и поэтому легко удаляются с поверхности металла при механическом воздействии – например, при обработке металлической щеткой. Снять ржавый налет с крупных изделий можно с помощью шлифовального станка, соблюдая при этом простое правило: начинать нужно с крупного зерна, а для финишной обработки использовать самое мелкое. Участки металла, с которых удалена ржавчина, оказываются совершенно беззащитными перед атмосферным воздействием. Если их не обработать антикоррозионными составами, предотвращающими контакт с водой и кислородом, процесс ржавления только ускорится.  

удаление ржавчины щеткой

Химические способы удаления ржавчины

Зная природу и химический состав ржавчины, логично предположить, что удалить ее можно с помощью кислот. Из школьного курса химии известно, что оксиды и гидроксиды металлов легко взаимодействуют с кислотами, при этом образуются соли железа и соответствующей кислоты, и вода.

Например, при действии соляной кислоты происходят следующие реакции:

  • 2Fe (OH)3 + 6HCL → 2FeCl3 + 6H2O
  • Fe (OH)2 + 2HCL → FeCl2 +2H2O

Образующийся хлорид железа – водорастворимая соль, которую необходимо удалить с поверхности обрабатываемого изделия простым ополаскиванием в воде, а затем насухо вытереть поверхность. Не надо ждать, пока ржавчина начнет образовываться снова, очищенные участки следует обработать защитными составами.

При обработке кислотами существует опасность растворения металла, поскольку железо в электрохимическом ряду напряжений стоит до водорода, оно активно реагирует со многими разбавленными кислотами:

  • Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

По этой причине прежде, чем заняться химическими экспериментами в домашних условиях, необходимо почитать соответствующую литературу. Устранить побочный эффект поможет ингибитор коррозии – уротропин, при добавлении всего 1-2 г на литр раствора соляной кислоты реакция с железом не протекает.

бытовая химия для удаления ржавчины

Преобразователи ржавчины

Жидкие составы на основе ортофосфорной кислоты являются отличным способом предотвратить дальнейшее образование ржавчины на поверхности стальных и железных изделий. При таком способе обработки предварительно удаляются лишь те участки ржавчины, которые слабо держатся на основе. Образующийся в процессе реакции ортофосфат железа создает прочную защитную пленку, через которую не проникает влага и кислород, благодаря чему предотвращается дальнейшая коррозия металла. Для ускорения процесса высыхания на литр 25%-ого раствора ортофосфорной кислоты можно добавить 30-40 мл изобутилового спирта или 15 граммов винной кислоты.

аэрозольный растворитель ржавчины

Современное оборудование для удаления ржавчины

Механические способы очистки поверхности от ржавчины с помощью подручных средств применимы далеко не всегда, если изделие имеет сложную форму, то обработать все участки не представляется возможным. Химические способы тоже имеют свои недостатки, при несоблюдении элементарных правил техники безопасности можно получить химический ожог или отравление. Определенную проблему представляет и утилизация отработанных растворов.

Оптимальным способом удаления ржавчины, особенно с поверхности изделий сложной геометрической формы, является мягкий бластинг. Суть метода состоит в следующем, на металлическое изделие направляется струя сжатого воздуха, содержащая особые абразивные гранулы. Меняя давление, можно регулировать глубину слоя, снимаемого с поверхности – таким образом удаляется только слой ржавчины или окалины, а металл остается нетронутым. Гранулы ARMEX, используемые в аппарате для мягкого бластинга Nordblast NB 28-2, состоят из мельчайших частиц соды и мела. Попадая под большим давлением на поверхность, они легко удаляют не только ржавчину, но и лакокрасочные материалы.

Nordblast NB 28-2 аппарат для мягкого бластинга

Отличительной особенностью метода является абсолютная экологическая безопасность: применяемые компоненты химически инертны. Многочисленные исследования доказали, что на поверхности металла практически не образуются царапины и иные микроскопические дефекты, которые последствии могут стать центрами повторного образования ржавчины. Щелочная природа гранул способствует образованию пассивной пленки на изделиях из железа или стали, предохраняя основной объем металла от коррозионного разрушения.

Наилучшие результаты применения аппарата мягкого бластинга Nordblast NB 28-2 получены при обработке деталей машин или яхт. Процесс чистки от ржавчины зависит от степени коррозии, обычно на полную обработку автомобиля уходит 1 день, яхты – 2 дня.

Чем раньше обнаружена проблема, тем проще бороться с ржавчиной. Какой способ наиболее предпочтителен – каждый решает самостоятельно, но не стоит пользоваться дедовскими методами, если есть оборудование, удаляющее ржавчину со 100%-ой эффективностью!

3. Щавелевая кислота

72c7b3f745.jpg

Продукт знаменит отличными разъедающими свойствами. Применять кислоту следует осторожно, поскольку она довольно токсична. Не трогайте порошок голыми руками, а во время работы надевайте защитную маску и перчатки. Принцип использования следующий: распределите кислоту плотным слоем на местах со ржавчиной. При необходимости, разведите продукт небольшим количеством воды. Выдержите препарат час, а затем протрите стенки ершиком и промойте сантехнику.

См. также

  • Коррозия
  • Нержавеющая сталь
  • Сталь кортеновская

Примечания

  1. Interview, David Des Marais (неопр.) (недоступная ссылка). Архивировано 13 ноября 2007 года.
  2. Holleman, A. F.; Wiberg, E. «Inorganic Chemistry» Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  3. Hubert Gräfen, Elmar-Manfred Horn, Hartmut Schlecker, Helmut Schindler «Corrosion» Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim, 2002. DOI: 10.1002/14356007.b01_08

Какие автомобили больше всего подвержены коррозии

коррозия

Больше всего к рыжему недугу склонны японские внедорожники. Так, у Toyota Land Cruiser 100, 150 и 200 ржавеют сварные швы, а после коррозия распространяется на всю раму. Та же проблема встречается у внедорожников Lexus. Ржавчина, поразившая сварные швы, распространяется далее под днище кузова.

У Nissan чаще всего гниет Patrol. «Рыжики» тоже чаще всего появляются на раме. Среди Mitsubishi в большей степени коррозии подвержены модели L200 и Pajero. Ржа может развиться на раме и элементах подвески, а также на внутренних полостях дверей и крыльев.

Среди седанов коррозией страдает Mazda 6. Ее слабые места — пороги, крылья, двери, крышка багажника, ниши за задней колесной аркой. Те же проблемы встречаются и у «трешки».

У корейских авто «рыжая болезнь» мучает Hyundai i30 2010 или 2011 годов выпуска. Пятачки появляются на крышке багажника, рядом с номерным знаком, по краям и низу дверей, на компонентах шасси и порогах.

ржавая крета

У популярной в России Creta очаги коррозии образуются на стыках кузовных элементов, особенно там, где часто скапливается влага. Проблема касается ранних автомобилей.

Kia Ceed I страдает ржавлением задней двери, уплотнителей дверей, стыков листового металла.

Среди немецких авто чаще всего ржавеет Volkswagen Touran. У машины гниют пороги, низ дверей и задние лонжероны. У Passat B6, выпускавшихся до 2007 года, ржа возникает на передних крыльях, краях дверей и крышке багажника.

Среди «французов» коррозией страдает Logan. Пятна появляются на ходовой части, подкапотном пространстве, вокруг заливной горловины под крышкой бензобака и желоба под резиновыми уплотнителями кузова.

Из Skoda «рыжикам» подвержен дорестайлинговый Superb. Типичные места — крышка багажника, передние кузовные стойки и края дверей.

Российские машины больше остальных склонны к цветению. Иногда настолько, что в местах ржавления появляются дыры.

Автор: Ростислав Семикин

Сталкивались ли вы с коррозией кузова? Как решали проблему? Расскажите в комментариях.                                                      

Ссылки

  • Corrosion Cost Сайт, посвященный изучению экономических последствий коррозии
  • corrosion case studies Анализ коррозии
  • Corrosion Doctors Статьи по коррозии
  • Metal Corrosion Rust Что такое ржавчина
modif.png

Эта страница в последний раз была отредактирована 13 апреля 2020 в 11:01.

Меры противодействия электрохимической коррозии

Для ее снижения необходимо понизить коррозийную активность среды посредством введения неметаллических ингибиторов и уменьшить количество компонентов, способных начать электрохимическую реакцию. Таким способом будет понижение кислотности почв и водных растворов, контактирующих с металлами. Для снижения коррозии железа (его сплавов), а также латуни, меди, свинца и цинка из водных растворов необходимо удалить диоксид углерода и кислород. В электроэнергетической отрасли проводится удаление из воды хлоридов, способных повлиять на локальную коррозию. С помощью известкования почвы можно снизить ее кислотность.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...