9.2.2. Защита оксидными плёнками (оксидирование). Коррозионная устойчивость оксидных пленок


Методы консервации теплоэнергетического оборудования с использованием пленкообразующих аминов. Консервация пароводокислородным методом, страница 6

Коррозионная стойкость оксидных пленок была «высшая». Поляризационные кривые, снятые для образцов труб промпароперегревателя сразу после обработки, показали практически полное отсутствие коррозионного тока при наложении потенциала. После 2 мес простоя энергоблока также были вырезаны и исследованы образцы труб промпароперегревателя. При снятии поляризационных кривых с наложением потенциала коррозионные токи несколько увеличились. Из анализа полученных результатов можно сделать вывод о том, что консервация промпароперегревателя по такой технологии обеспечивает защиту металла в течение 2 мес.

Более надежная консервация промпароперегревателя была проведена в системе Харьковэнерго. Так, на Змиевской ГРЭС-2 на двух энергоблоках по 300 МВт был законсервирован промпароперегреватель перед остановом. Консервация проводилась при отключенной турбине со сбросом пара в конденсатор. Продолжительность обработки составила 4...6 ч, концентрация кислорода — 1,2 г/кг, температура пара — 400 °С. Вследствие маленьких скоростей потока отложения (окалина) в промпароперегревателе не удалились и составили 400 г/м. В результате проведенной консервации стояночная коррозия была полностью устранена. При пуске энергоблока были проведены его полная ПВКО и пассивация. Таким образом, консервацию промпароперегревателя можно производить без дополнительно монтируемых схем со сравнительно небольшими скоростями потока, но очистки при этом не происходит. Для его очистки целесообразно пониточное разделение потоков пара, обеспечивающее необходимую скорость потока.

Особое внимание следует обратить на методики, применяемые при исследовании защитных свойств оксидных пленок, характеризующих надежность консервации. Наиболее простым и доступным для условий эксплуатации является капельный метод, сущность которого заключается в нанесении на поверхность оборудования капли реагентов и в определении промежутка времени, через который происходит изменение цвета капли, что говорит о степени стойкости защитной пленки.

Для проведения анализа используется реактив, приготовленный из смеси растворов

20 см3 • 0,5М CuSO4 • 5Н2О;    10 см3 • 10 % NaCl;

2см30.1M-h3SO4.

Кроме того, заранее готовят кружок из фильтровальной бумаги диаметром 7...8 мм с отверстием 4...5 мм, который пропитывают парафином. При проведении анализа с поверхности образца с помощью мягкой резинки удаляют слой рыхлых отложений, затем образец слегка подогревают, кружок накладывают на испытываемую поверхность и легко прижимают ножом или шпателем, чтобы он прилип к образцу. Каплю раствора наносят через отверстие на образец, следя за тем, чтобы она не растекалась по поверхности образца. Разрушителями пленки в реактиве являются хлориды и сульфаты. Катодным индикатором служат ионы двухвалентной меди, изменяющие окраску капли от сине-голубого до красноватого, желтого и желто-зеленого цвета

С момента разрушения защитной пленки цвет капли изменяется. Промежуток времени с момента нанесения капли до полного изменения ее цвета характеризует коррозионную устойчивость защитных пленок.

Шкала коррозионной стойкости:

5 мин — высшая;

2...5 — нормальная;

1.. .2 мин — пониженная;

менее 1 мин — низшая.

Одновременно с капельным в лаборатории использовался метод снятия поляризационных кривых, который является более точным.

Цель потенциостатических исследований — качественное сопоставление устойчивости оксидных пленок на внутренней поверхности образцов труб.

Отличительной особенностью этих исследований являлось то, что работы выполнялись на реальных образцах труб, а не на чистом металле. Они проводились при комнатной температуре при насыщении раствора кислородом воздуха. В качестве электролита выбран раствор хлористого натрия концентрацией 2 г/л. Использование меньших концентраций, начиная с 20 мг/л, не давало желаемого результата, так как малая концентрация хлоридов не оказывала заметного воздействия на поверхность образцов, характер всех поляризационных кривых был примерно одинаков и нарастания тока не наблюдалось. Применение же при снятии поляризационных анодных кривых раствора хлористого натрия концентрацией 2 г/л позволило получить различающиеся между собой кривые.

Для проведения потенциостатических измерений вырезали образцы исследуемых труб и марлевым тампоном, смоченным в этиловом спирте, снимали с них рыхлые отложения.

vunivere.ru

Коррозия и коррозионная защита / Блог им. rusnpf / Rus-npf

1. Коррозия алюминия

1.1. Введение

Во-первых, следует сказать, что сопротивляемость алюминия и алюминиевых сплавов к обычной внешней коррозии разная. Естественное сопротивление коррозии одна из причин такой широкой применяемости алюминиевых сплавов от производства консервных банок до использования в архитектуре и самолетостроении. Основной источник защиты от коррозии – самовосстанавливающаяся оксидная пленка, постоянно существующей во внешней атмосфере. Несмотря на химическую активность алюминия, оксидная пленка, образующаяся на его поверхности, инертна, и защищает поверхность от дальнейшего окисления. Толщина оксидной пленки на только что раскатанном листе алюминия 2,5 нм и за несколько лет ее толщина может достигнуть 10-20 нм (1 нм = 10-9м) Коррозия в ее различных проявлениях возникает лишь в случае разрушения естественной оксидной пленки.

Следует запомнить две вещи о коррозии:

Она может привести к затратам Деталь может потерять свои эксплуатационные качества. Следовательно, необходимо понимать при каких условиях может возникнуть коррозия и как ее предотвратить.

1.2. Виды коррозии

Существует много видов коррозии. Наиболее распространенные разновидности, встречающиеся в производстве и обслуживании:

(а) Равномерная коррозия (b) Щелевая коррозия © Коррозия под покрытием (d) Фреттинг коррозия (е) Коррозия под нагрузкой Электрохимическая коррозия (g) Точечная коррозия Межкристаллическая коррозия и отслаивание

(а) Сплошная коррозия

Оксидная пленка растворяется под воздействием сильных щелочных и отдельных кислотных растворов. Например, сильное воздействие оказывает концентрированный раствор гидроксида натрия (каустической соды) и разбавленная азотная кислота. (b) Щелевая коррозия

Это явление называется водяными пятнами. Существует два основных условия вызывающих щелевую коррозию:

Во-первых, металлические листы или листовые элементы, спрессованные в пакеты, образуют щели, в которые будет появляться коррозия. Во-вторых, в качестве активного ингредиента требуется влажность, вызываемая дождем или конденсатом. Понятно, что коррозия от дождя может появиться в ряде случаев, например при обработке, во время транспортировки, во время эксплуатации. Щелевая коррозия является поверхностной коррозией и редко губительна для самого металла. Ее можно избежать, протирая куском ткани или, в ряде случаев, применяя абразивную обработку. Коррозия под покрытием. Это происходит при контакте с влажной сырой субстанцией. В субстанции могут находиться химические вещества, которые усиливают воздействие. Обычно это проблемы заказчика вследствие либо плохого проекта, либо эксплуатации. (d) Фреттинг коррозия (фрикционная коррозия) Фреттинг коррозию можно узнать по черным пятнам на поверхности металла под которыми могут находится глубокие язвы. Фреттинг коррозия вызывается трением двух алюминиевых деталей между собой. Выступы сцепляются между собой и затем отламываются. Окись алюминия это мелкий порошок черного цвета. (e) Коррозия под напряжением

Существует три существенных условия, которые приводят к растрескиванию от коррозии под нагрузкой:

нагрузки (напряжения) чувствительная к коррозии структура сплава подходящая среда

Отсутствие любого из вышеперечисленных условий предотвращает коррозионное растрескивание. Электрохимическая коррозия Электрохимическая коррозия проявляется в том случае, если алюминиевый сплав находится в контакте с другим металлом и влагой. Например, алюминий при влажном контакте с медью приводит к быстрой коррозии. Алюминий его сплавы электроотрицательны по сравнению со многими другими металлическими сплавами, применяемыми в технике. Это можно увидеть, сравнивая электродные потенциалы. Эта таблица распределяет термодинамическую реактивную способность металлов согласно напряжению на электродах, измеренному относительно 0.1 каломельного электрода (Hg-HgCl2, 0.1 M KCl). При этом выбранные металлы и сплавы погружают в водный раствор 1 М (молярная масса) NaCl и 0.1 M h3O2. Разность электродных потенциалов хотя и важна, но является не единственным критерием, определяющим опасность коррозии. Не менее важны электрическое сопротивление и поляризация гальванической цепи, т.е. тип электролита и формируемой окисной пленки. Например, несмотря на большую разницу потенциалов, электрохимическая коррозия между алюминием и нержавеющей сталью будет меньше чем ожидаемая, в то время как коррозия между алюминием и медью будет намного сильнее, несмотря на меньшую разность потенциалов. Это происходит благодаря прочной пассивной пленке на нержавеющей стали, которая вносит значительное электрическое сопротивление в гальваническую цепь для пары алюминий/нержавеющая сталь. (g) Точечная коррозия Точечная коррозия это локальная электрохимическая коррозия, возникающая при появлении в основном сплаве инородных вкраплений, или участков с другим составом, чей электрохимический потенциал отличается от основного. Точечный ток приводит к образованию полупроницаемой гидроксидной шапки закрывающую язву, позволяя тем самым концентрироваться кислотному хлоридному раствору. Потенциал коррозии усиливается от кислородного обеднения внутри язвы и гальваническими парами между алюминием (анод) и вкраплениями, а также отложениями, (например Cu) которые являются катодами. Окружающая естественная окисная пленка с катодной защитой (щелочное пассивирование). Межкристаллическая коррозия и отслаивание. Обычно благодаря оксидной пленке твердые растворы алюминия устойчивы к равномерной коррозии. Неоднородность состава часто является причиной локальной коррозии на уровне микроструктур. Крупные осадочные частицы и дисперсные частицы примеси могут привести к точечной коррозии. Если эти частицы расположены на границах зерен, то такое локальное воздействие проявляется в виде межкристаллической коррозии и распространяется вглубь металла по границам зерен. В прокатном листе алюминия зерна вытянуты по направлению проката. Сильная межкристаллическая коррозия может привести к отслоению материала с поверхности листа.

2. Электрохимия и Алюминий

2.1. Введение

Как уже упоминалось раньше, алюминий легко связывается с кислородом. Оксид алюминия обладает большой теплотой образования. Поэтому алюминий стал поздно использоваться в промышленных целях. Алюминий обладает высокой электрохимической активностью. Обычная алюминиевая руда, боксит – это оксид Al2O3, соединения алюминия содержат химически окисленные элементы (ион Al +3) и поэтому более устойчивые, чем металл (алюминий). Тенденция металлов образовывать ионы при стандартных химических условиях представлена ряде электродных потенциалов. Этот ряд определяет степень термодинамической реакционной способности в соответствии с напряжением на электродах, измеренным относительно 0.1 каломельного электрода (Hg-HgCl2, 0.1 M KCl). При этом выбранные металлы и сплавы погружают в водный раствор 1 М (молярная масса) NaCl и 0.1 M h3O2. Для чистого алюминия эта величина равна -0.85, в то время как у алюминиевых сплавов напряжение колеблется в пределах от -0.69 до -0.99 [3-5].

у атомов алюминия три валентных электрона, отсюда:

Al -> Al3+ + 3 e-

где e- – отрицательно заряженный электрон.

Ряд электродных потенциалов может быть получен на основании «стандартных электродных потенциалов» взятых относительно реакционной способности водорода, например:

h3 -> 2H + + 2 e-

Металлы, образующие катионы активнее водорода (m n+ ), называют «неблагородными» в отличие от более устойчивых металлов, как например золота, меди и серебра, которые принято называть «благородными». Неблагородные металлы, включая алюминий, спонтанно замещают водород в молекуле воды, к примеру

2Al + 3h3O -> Al2O3 + 3h3

Алюминий – менее благородный металл, чем железо или цинк, но более благородный, т.е. более стабильный, чем магний. При производстве сплавов алюминия получают фазы с различным химическими составами, которые могут быть более или менее активными, чем чистый алюминий. Отсюда получается электрохимически неоднородный сплав. Это свойство очень ценится. Более того, в различных химических средах, позиция металлов в ряде электродных потенциалов может меняться. Так, алюминий более активен в сильно щелочной, чем в кислотной среде.

2.2. Кинетическая реактивность (реакционная способность).

В реальности термодинамическая реактивность металлов часто неочевидна. Это происходит либо из-за того, что реакции протекают вяло, либо из-за того, что последствия реакции мешают ее протеканию. Для алюминия принципиальные продукты реакции – нерастворимые оксиды и гидроксиды. Они образуются на поверхности алюминия и обеспечивают эффективную защиту от постоянного износа металла. Такие продукты будут устойчивы при предсказуемых химических и электрохимических условиях.

2.3. Электрохимическая цепь

В случае возможности начала реакции Al -> Al3+ + 3 e- ионы алюминия покидают металл, в который удерживает электроны и тем самым заряжается отрицательно. Для того, чтобы реакция продолжалась этот заряд должен найти «потребителя» и ионы алюминия Al3+ также должны покинуть зону металла. Поскольку мы имеем дело с электрохимическим процессом, алюминий именуется «электродом»; и т.к. он окисляется, то является «анодом», т.е.

Al -> Al3+ + 3 e- является «анодным процессом»

Поглощение высвобожденного заряда электрона это эквивалент электрохимического восстановления, или «катодного» электродного процесса, например:

2H + + 2 e- -> h3

или O2 + 2 h3O + 4 e- -> 4OH –

На практике, много катодных реакций происходит со стороны цельного алюминия либо сплава который также поддерживает анодный процесс. Это локальный процесс. Иногда неблагородный металл, такой как алюминий, может быть в электрическом контакте с менее благородным металлом (с меньшим электродным потенциалом) в электрохимически активной среде («электролит»). Тогда неблагородный металл, алюминий, будет коррозировать, а менее благородный поддерживать катодную реакцию. Такой процесс образует гальваническую ячейку. Необходимыми составными частыми ячейки являются: (1) анод, (2) катод, (3) электропроводность (электронная и ионная).

2.4. Алюминий как катод

Одним из важных примеров использования алюминия в качестве катода можно встретить в электролитическом извлечении (обогащении) металла. Окись алюминия (боксит) расплавляют с криолитом (Na3 AlF6) до состояния расплавленного электролита. Затем его подвергают электролизу при помощи угольных анодов, на которых выделяется кислород:

В криолите эта реакция выглядит таким образом

Al2 O3 -> 2 Al 3+ + 3O 2 –

Соответствующий катодный процесс

Al 3+ + 3 e- -> Al

Анодный процесс

2O 2 – -> O2 + 4 e-

2.5. Алюминий как анод

Действие алюминия как катода сдерживается присутствием на его поверхности твердого окисного вещества. Эта окись ограничивает коррозию и часто определяет ее вид. Когда только что изготовленный алюминий вступает в контакт с атмосферой, он немедленно покрывается тонкой окисной пленкой, которая преобразуется при локальных повреждениях. Первоначальная пленка аморфна и имеет различную степень гидратации. Восстановление вызывает гальваническую реакцию, в которой окисленная поверхность поддерживает катодный процесс, а на анодной стороне повреждения образуется новый оксид или гидроксид. Для того чтобы увеличить толщину и повысить защитные свойства оксидной пленки, могут проводиться специальные обработки – см. Анодирование и Конверсионное покрытие ниже.

2.5.1. Кратко о коррозии в электролитах

Этот вид коррозии требует наличия следующих компонентов: анода, катода, электронной и ионной проводимости. Существенным фактором является пространственное разделение электродов. На металлах, защищенных оксидной пленкой возможна критическая ситуация когда небольшие по размерам аноды смещаются большими соседними катодами. Незначительной неоднородности достаточно для локализации анодов. Возможные неоднородности возникают из-за состава металла, локальных напряжений (статических или циклических) и т.д., а также вследствие неравномерностей в электролите (например концентрации кислорода) или локальных агрессивных примесей.

3. Коррозионная защита

3.1. Анодирование

У ряда электролитов, таких как разбавленная серная кислота, хромовая, щавелевая и фосфорная кислота, продукты реакции на алюминиевых анодах плохо растворимы и хорошо пристают к поверхности.

При анодировании, анодная оксидная пленка состоит из двух слоев:

внутреннего, плотного и тонкого слоя-барьера и внешней пористой пленки, часто имеющей сотовую структуру Внешний слой образуется электролитом из внутреннего слоя, и его толщина зависит от напряжения на аноде. Сформировавшись, внешний слой одновременно является и водным, и гидроксилированным, в основном аморфен. При погружении в кипящую деионнизированную воду на 30 минут анодная пленка кристаллизуется в устойчивый минерал – боэмит (алюминиевая руда) Al2O3.h3O. Этот процесс называется уплотнением (герметизацией). На практике различные процедуры анодирования применяются для придания поверхности металлических изделий определенных качеств. Например, при анодировании в холодной разбавленной кислоте мы получаем твердую, прочную поверхность. При использовании более концентрированного раствора кислоты пленка будет более толстой и однородной, пригодной для покраски перед уплотнением.

3.1.1. Химические конверсионные покрытия

Можно легко достичь окисления поверхности алюминия при помощи химических оксидантов без внешней подачи тока. Однако такие процессы имеют электрохимическую природу, предполагающие локальные гальванические ячейки. Они известны как химические конверсионные покрытия. Пример с хромовой кислотой:

Анодная реакция Al — > Al 3+ + 3е- -> Al2O3 и AlO.OH

Катодная реакция 2CrO42- + 10H + + 6е- -> Cr2O3 + 5h3O

В данном случае для замещения исходного Al2O3 и протекания реакций в локальных гальванических ячейках к хромовой кислоте добавляют флюориды. В случае с фосфорной кислотой анодным продуктом является фосфат алюминия. На сегодняшний день конверсионные покрытия широко конкурируют с анодированием, т.к. они обеспечивают экономически выгодные основы для современных органических покрытий.

3.1.2. Другие методы защиты

Воздействие щелочей, даже в виде мыла, может быть очень сильным. В качестве конверсионных покрытий для защиты сплавов алюминия, используемых, скажем, в стиральных машинах, применяют ингибиторы, такие как силикат натрия, хроматы и дихроматы. Листовая продукция может быть покрыта, например, чистым алюминием, повышая сопротивляемость к коррозии.

rus-npf.ru

Коррозионная стойкость - фосфатная пленка

Коррозионная стойкость - фосфатная пленка

Cтраница 1

Коррозионная стойкость фосфатных пленок на кадмии, полученных в горячем растворе мажефа ( независимо от его концентрации и от наличия нитрата цинка) очень высока. В 3 % растворе NaCl в течение 18 месяцев внешний вид фосфатированного в растворе мажеф кадмия изменился незначительно.  [1]

Для определения коррозионной стойкости фосфатной пленки на поверхность образца наносят на расстоянии две большие капли реагента, состоящего из 40 мл раствора CuSO4 5НгО концентрации 0 4 моль / л, 20 мл раствора NaCl ( 10 % - ный) и 1 5 мл раствора НС1 концентрации 0 1 моль / л и включают секундомер. Наблюдают с помощью лупы за моментом появления меди под каплей. Время в минутах от момента нанесения капли до момента появления меди служит характеристикой коррозионной стойкости фосфатного слоя.  [2]

Для повышения коррозионной стойкости фосфатной пленки ее пропитывают пассивирующим хроматным раствором и смазывают вазелином или покрывают лакокрасочной пленкой.  [3]

Установлено, что коррозионная стойкость фосфатной пленки непосредственно зависит от электрохимической активности и шероховатости поверхности перед фосфатированием.  [4]

Время в минутах между нанесением капли на фосфатарованную поверхность и моментом изменения цвета капли от серо-голубого до желтого или красного служит характеристикой коррозионной стойкости фосфатной пленки.  [5]

Одновременно включают секундомер наблюдают момент изменения цвета капли из сине-голубого до желтого или красного. Время в минутах между нанесением капли и моментом изменения цвета капли служит характеристикой коррозионной стойкости фосфатной пленки.  [6]

Для холодного фосфатирования свинца разработан [10] раствор ( в г): Н3Р04 - 120, Zn ( N03) 2 - 80, ZnO - 5 и вода - 1 л; tpa6 25 С, рН 0 70, и тобр 30 мин. Добавление к раствору нитро-гуанидина ( 2 г / л) ускоряет пленкообразование и повышает коррозионную стойкость фосфатной пленки. Пленка получается тонкой и может служить грунтом под окраску.  [7]

Продолжительность выделения водорода сильно сокращается - до 1 - 2 мин ( рис. 10): при концентрации нитратов цинка и кадмия 100 г / л образование фосфатной пленки ускоряется в 10 - 12 раз и является максимальным по сравнению с ускоряющим действием остальных исследованных нитратов. Вес пленки ( рис. 11) и ее толщина, а также защитные свойства пленок, полученных в присутствии нитратов марганца и кадмия, постепенно снижаются. Нитрат цинка не оказывает заметного влияния на коррозионную стойкость фосфатной пленки, что, учитывая также его сильное ускоряющее действие, приобретает большое значение для практического использования этого соединения в качестве ускоряющей добавки.  [8]

Практика показала, что такая обработка не обеспечивает сколько-нибудь достаточной защиты изделий от коррозии. Нами неоднократно испытывалась сравнительная защитная способность против коррозии фосфатных и оксидных пленок. Во всех случаях коррозионная стойкость фосфатных пленок оказывалась значительно выше оксидных пленок.  [9]

Домничем длительные испытания в атмосферных условиях также показали, что образцы, фосфатированные в 0 68 % растворе препарата Паркера, оказались мало устойчивыми против коррозии, а образцы, фосфатированные в 2 75 и 5 5 % растворах, показали одинаковые результаты. Таким образом применение препарата концентрацией свыше 3 % нецелесообразно. Однако наши исследования и длительные наблюдения показали, что используемая на практике концентрация первичных фосфатов ( 30 г / л) является лишь минимально необходимой и уже незначительное ее уменьшение заметно снижает защитные свойства фосфатной пленки. Данные также показывают, что повышение концентрации фосфатов выше 3 % - всегда способствуют усилению коррозионной стойкости фосфатной пленки.  [10]

Исследования [125] показали, что для фосфатирования спеченного ( металлокерамического) железа и стали пригодны растворы на основе фосфатов марганца или цинка. Предварительное обезжиривание должно быть произведено только органическими растворителями, так как щелочные растворы даже при тщательной промывке не удаляются из пор изделия. Для предварительного травления применим только раствор фосфорной кислоты концентрации не более 10 % при 45 С. Перед травлением детали тщательно промывают в проточной воде. После фосфатирования детали промываются в холодной и горячей воде. В промывную горячую воду следует добавлять небольшое количество хромата калия для повышения коррозионной стойкости фосфатной пленки. Увеличение продолжительности фосфатирования способствует образованию более толстой пленки: за 2 ч толщина фосфатной пленкл достигает 75 мкм. Добавление легирующих элементов ( в %) - Сг - 2 и 5, Си - 2 и Ni - 5, Мп - 2 5 и С - 0 8, Р - 0 8 - не влияет на образование фосфатной пленки. С возрастанием пористости материала Рпл увеличивается. Путем пропитки фосфатных пленок соответствующими материалами защитные свойства их могут быть повышены в 10 раз.  [11]

Почти в то же время на заводе Красный химик было организовано производство дигофата из суперфосфата, сульфата марганца и серной кислоты. Готовый продукт представлял собою мелкокристаллический, влажный, почти полностью растворимый в воде порошок состава ( в вес. В отдельных партиях препарата содержание сульфатов доходило до 2 5 %, считая на сульфат-ион. Ривкинда и Г. М. Бадальяна [30] показали, что сульфаты в препарате находятся в водорастворимой форме и полностью переходят в фосфатирующий раствор, накапливаясь в нем по мере его эксплуатации. С повышением концентрации сульфатов в растворе, увеличивается тНг и заметно снижаются защитные свойства образующихся фосфатных пленок. При фосфатировании в одном и том же растворе 11 одинаковых партий образцов стали ( после каждой обработанной партии концентрация раствора восстанавливалась до первоначального состояния) содерягапие сульфат-иона возросло с 0 58 до 0 95 г / л, a THZ увеличилась от 20 до 135 мин. После 11 опыта к раствору был добавлен карбонат кальция, после этого TH, резко снизилась, а коррозионная стойкость фосфатной пленки заметно повысилась.  [12]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Качество - оксидная пленка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Качество - оксидная пленка

Cтраница 1

Качество оксидной пленки на поверхности алюминия, полученной методом химического оксидирования, контролируется визуально. Поверхность пленкЬ должна быть ровной, однородной, без светлых пятен, при протирке тканью оксидный слой Не должен сниматься.  [1]

Качество оксидной пленки на поверхности магния и его сплавов также определяется визуально, по тем же признакам, что и для алюминия. При комнатной температуре время от момента нанесения капли на поверхность до ее обесцвечивания должно быть не менее 4 мин. Реакция основана на восстановлении Мп7 до Мп2 под действием водорода, выделяющегося при взаимодействии металлического магния с азотной кислотой.  [2]

Качество оксидной пленки проверяют внешним осмотром.  [3]

Качество оксидной пленки на алюминиевых сплавах проверяют капельным методом.  [4]

Контроль качества оксидной пленки осуществляется по установленному эталону. Изделия, неудовлетворительные по интенсивности черного тона оксидной пленки, возвращаются на повторное оксидирование. Коррозионная стойкость оксидированного образца определяется во влажной камере или переменным погружением образца в 3 % - ный раствор поваренной соли.  [5]

Контроль качества оксидных пленок на поверхности алюминия обычно осуществляют визуально. Поверхность пленки должна быть ровной, однотонной, без светлых пятен и посторонних включений, оксидный слой не должен сниматься при протирке ветошью. Реже используются капельный и весовой методы, хотя они являются более объективными и надежными.  [6]

Контроль качества оксидной пленки осуществляется по установленном эталону. Изделия, не удовлетворяющие по качеству образованной оксидно) пленке, оксидируются повторно.  [7]

Контроль качества оксидных пленок производится внешним осмотром и капельным способом для определения их защитной способности. На поверхности оксидированных деталей не должно быть участков, не покрытых пленкой. Не допускается наличия царапин, рыхлого налета. Реактив в результате растворения в нем магния окрашивается в розовый цвет. Оксидная пленка считается выдержавшей испытание, если розовая окраска капли появляется не ранее определенного времени.  [8]

С ухудшается качество оксидной пленки и увеличивается время оксидирования, а повышение температуры ведет к разложению персульфата калия. Химическое оксидирование латуни производится в медно-аммиачном растворе.  [9]

Для оценки качества оксидных пленок на алюминии и его сплавах в цеховых условиях применяется прибор Н. Д. Тома-шева, М. Н. Тюкиной и Г. К. Блинчевского ( фиг.  [10]

Важным показателем качества оксидной пленки является сопротивляемость ее механическому износу.  [11]

Для определения качества оксидной пленки, полученной на анодированных образцах, берут оксидированный образец и из капельницы наносят на середину его поверхности две капли реагента указанного выше состава на некотором расстоянии одну от другой. Одновременно включают секундомер и наблюдают момент позеленения жидкости на периферийных участках капли. Время в минутах между нанесением капли и моментом появления зеленой окраски жидкости служит характеристикой коррозионной стойкости оксидного слоя.  [12]

Важным показателем качества оксидной пленки является сопротивляемость ее механическому износу.  [14]

Большое влияние на качество оксидной пленки оказывает структурный состав основного металла. Наиболее плотная и устойчивая против коррозии пленка может быть получена на чистом алюминии.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

9.2.2. Защита оксидными плёнками (оксидирование)

Оксидирование заключается в создании на поверхности металлического изделия слоя оксидов, обладающих значительно большей коррозионной стойкостью, чем основной металл. Оксидное покрытие предназначено для защиты изделий из чёрных и цветных металлов от атмосферной коррозии и может быть получено в окислительных средах химическим или электрохимическим способом. Наибольшее распространение получила технология химического оксидирования, заключающаяся в выдерживании обрабатываемых деталей от 10 до 90 мин в горячем растворе химически активных веществ (растворы щелочей, селитры, расплавы нитрата натрия) при температуре от 20-30 до 135-145оС. Получается блестящее покрытие определённого цвета, которое несколько повышает чистоту поверхности детали; обработкой водяным паром покрытие можно сделать матовым.

Название, цвет и другие свойства получаемого покрытия зависят от химического состава окислительной ванны и особенностей технологии. Процесс получения на стальных деталях защитной плёнки от сине-чёрного до светло-коричневого цвета называется воронением, глубокого чёрного цвета – фосфатированием. Получение защитных плёнок с использованием растворов серной кислоты и хромпика на деталях из сплавов алюминия называется анодированием, на стальных - пассивированием, а с применением щавелевой кислоты в присутствии солей титана, циркона или тория - эматалированием. При помощи минеральных и органических красителей анодные покрытия могут быть окрашены в разные цвета - под золото, в красный, зелёный, синий, голубой, желтый цвет.

Оксидные покрытия (за исключением эматалирования) имеют невысокую твёрдость и износостойкость, не обеспечивают надёжной защиты от коррозии в коорозионно-активных средах, но являются прекрасным грунтом под лакокрасочные покрытия. Именно поэтому довольно часто применяются в сочетании с лаками и эмалями разных составов и цветов при изготовлении различных изделий технического и бытового назначения (инструмент, садово-огородный инвентарь, светильники и др.), за исключением бытовой посуды. Эматалирование при толщине покрытия 10-12 мкм обладает хорошими защитными свойствами в пищевых средах и стойкостью к истиранию. Обычно эта плёнка имеет серовато-молочный цвет, но органическими красителями она может быть окрашена в любой цвет. По причине отсутствия токсичности эматалирование применяется при изготовлении столовой посуды, холодильников бытового и торгового назначения, другого технического и торгового оборудования.

9.2.3. Неметаллические защитные покрытия

Неметаллические покрытия могут быть неорганического и органического происхождения. Эти покрытия защищают металлические изделия от коррозии за счёт изоляции их от внешней среды и предотвращения образования и действия гальванических пар на поверхности металла. При производстве посуды пищевого назначения (бытовой и для предприятий общественного питания), ванн, моек и умывальников, шкафов кухонного и медицинского назначения, газовых и электрических плит, изделий дверной и оконной фурнитуры (номеров, крючков-вешалок и др.), а также для изготовления ряда изделий промышленного назначения (баков, патрубков, труб и устройств химического назначения) в качестве неорганического покрытия широко применяется силикатное эмалирование. В качестве покрытий органического происхождения при изготовлении широкого ассортимента изделий промышленного и бытового назначения (машины, оборудование, приборы, установки, светильники, стиральные машины, пылесосы, холодильники и многое другое) используются лаки, краски, эмали; для защиты наружной и особенно внутренней поверхности труб различного назначения применяются плёночные полимерные материалы; для временной защиты используются смазки.

При силикатном эмалировании на поверхности изделия образуется блестящее стеклообразное твёрдое покрытие белого или других цветов с высокими декоративными свойствами, надёжно защищающее изделие от коррозионного поражения при нормальных и повышенных температурах (например, при приготовлении пищи) в растворах солей, кислот, щелочей. Покрытие силикатной эмалью легко чистится, моется и очень долго сохраняет красивый, привлекательный вид.

Силикатные эмали получают сплавлением горных пород (кварцевый песок, глина, мел, полевой шпат) с плавнями (бура, сода, поташ). Непрозрачность, белизна и декоративные свойства эмалей обеспечиваются добавками глушителей, в качестве которых применяются двуокиси олова и титана, циркон, фторсодержащие вещества (криолит, плавиковый шпат). Для придания требуемого цвета в эмаль добавляют красители и пигменты: Cr2O3 придаёт эмали зелёный цвет, Fe2O3- коричневый, соединения кобальта - синий, смесь Cr2O3 и Co2O3-бирюзовый, смесь S, CdCO3, Se - красный и т.д. Добавками пигментов кроме окрашивания достигается и вторая цель - повышение механических свойств покрытий. Для улучшения сцепляемости со стальной поверхностью в состав эмалей вводят оксиды сцепления (закись никеля или кобальта). Эмали, предназначенные для нанесения на чугунные изделия, применяются без оксидов сцепления, так как они хорошо закрепляются на изделиях за счёт шероховатости поверхности.

Составные компоненты эмали подбираются в соответствии с рецептом, измельчаются, перемешиваются и плавятся в тигельных вращающихся печах при температуре 1000-1400оС. Расплавленную смесь выливают в холодную воду, где она распадается на мелкие кусочки - гранулы. После остывания эту массу (фритту) размалывают на шаровых мельницах вместе с водой и глиной до сметанообразного состояния (шликер). Глушители и пигменты добавляются во время приготовления шликера. Шликер отстаивается в течение 1-6 суток (процесс старения) для улучшения кроющих свойств.

Технология нанесения силикатной эмали включает обезжиривание заготовки, нанесение грунта (чаще всего чёрного цвета), закрепление его на поверхности изделия обжигом (температура 860-950оС, выдержка 3-4 мин), нанесение покровной эмали (окунанием, разбрызгиванием, из пульверизатора) с последующим обжигом при температуре 800-820оС.

Декорируют изделия нанесением украшений живописью, декалькоманией, через трафарет, фотоспособом и шелкографией с использованием термопластичных красок, закрепляемых на поверхности изделий дополнительным обжигом при температуре 530-560оС.

Существенным недостатком силикатных эмалей является их хрупкость при механических воздействиях. Происходит скалывание, разрушение слоя эмали, изделие утрачивает товарный вид, а затем начинается коррозионное разрушение металла. Многие изделия бытового назначения, покрытые силикатной эмалью (мойки, кастрюли, чайники для кипячения воды, миски, тарелки, бидоны и др.), как правило, выводятся из эксплуатации и отправляются на свалку именно по причине местного скола эмали и локального коррозионного поражения металла. По этой причине продолжительность эксплуатации изделий эмалированной посуды (кастрюля, кружка, миска, дуршлаг и др.) обычно не превышает 5 лет.

Лакокрасочные покрытия являются одним из широко распространённых способов отделки, придания красивого внешнего вида и механической защиты металлических изделий от коррозии. До 65% всех выпускаемых промышленностью изделий промышленного и бытового назначения имеют лакокрасочные покрытия, в ряде случаев - поверх какого-нибудь другого (оксидного, фосфатного, цинкового или др.). Для отделки изделий применяются лаки, масляные и эмалевые краски органического и красители синтетического происхождения. Для нанесения покрытий чаще всего применяется метод пульверизации (по причине высокой производительности и экономного расходования красителя), в последние годы получил распространение прогрессивный способ нанесения красочного покрытия в электростатическом поле (например при окраске кузовов легковых автомобилей). Красочное покрытие может быть блестящим, матовым и типа "муар", обеспечивающим отсутствие бликов отражения от окрашенной поверхности (например так окрашивают кино- и фотоаппаратуру, измерительные приборы, радиоустановки). Одной из часто применяемых разновидностей красочных покрытий является молотковая эмаль, создающая точечно-пятнистую поверхность серебристого, темно-серого, зелёного или светло-коричневого цвета, достаточно хорошо сопротивляющуюся механическим ударам.

Технологически процесс нанесения лакокрасочного покрытия включает подготовку поверхности изделия (шлифовки, полировки, снятия заусенцев, выравнивания неровностей наполнителем, удаления загрязнений и обезжиривание), нанесение грунтовки (для лучшей адгезии красителя) и нанесение покровных слоёв красителя или лака (обычно 2-3 слоя). Каждый слой красочного покрытия сушат на воздухе в течение 24-48 ч или значительно быстрее в сушильных камерах при нагревании до температуры 90-140оС (в частности, при такой температуре происходит спекание молотковой эмали).

Преимуществами лакокрасочных покрытий являются удобство и простота нанесения, невысокая стоимость, возможность периодического восстановления и получения покрытия с нужными свойствами и желаемого цвета. Основными недостатками являются низкая термическая стойкость, малая механическая прочность и твёрдость, весьма ограниченная сопротивляемость воздействиям активных сред и воды, выгорание и износ покрытия. Основные дефекты лакокрасочных покрытий (пропуски поверхности, отслаивание, осыпание красителя, пористость, натёки, морщины, липкость) связаны с низким качеством подготовки поверхности, нарушением технологии нанесения покрытий и режимов сушки; одной из причин низкого качества поверхности, окрашенной водоэмульсионными красителями, может быть замерзание красителя в процессе хранения.

Покрытие плёночными полимерными материалами является перспективным методом защиты металлоизделий, в частности – труб нефтяного сортамента, от коррозии. В качестве материала для защитных плёнок используются капрон, нейлон, полипропилен, полиэтилен, плёнки на основе синтетического каучука и эпоксидных смол. Их наносят послойно на подготовленную (или покрытую другим покрытием) поверхность в жидком (за счёт нагрева или растворения) состоянии, пламенным напылением или прикрепляют готовую плёнку к поверхности изделия при помощи клея; процесс закрепления покрытия ускоряют подачей горячего воздуха. Полученные покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошими электроизоляционными показателями. Применяются полимерные покрытия для изделий, используемых в химических производствах (баки, ёмкости), для нефтяной и топливной арматуры, в авиации, для наружной и внутренней изоляции труб, используемых для перекачки химически активных жидкостей и для прокладки электрических кабелей. Существенными недостатками полимерных покрытий являются их невысокая термическая стойкость, низкая механическая прочность и трудность (иногда - невозможность) ремонта повреждённого участка; полная замена покрытия в производственных условиях связана со значительными затратами и длительной остановкой технологического цикла.

Покрытия смазками широко используются для кратковременной защиты металлоизделий от коррозии при перевозке и хранении. В качестве защитных смазок используются не содержащие влаги и кислот нефтяные масла, вазелин, воск, ланолин, способные образовывать невысыхающие плёнки. К минеральным маслам иногда добавляют загустители (церезин, парафин). Смазки, как правило, не взаимодействуют с защищаемым металлом, не образуют агрессивных по отношению к металлу продуктов, достаточно стабильны при хранении. Сплошной слой смазки препятствует проникновению воды и кислорода воздуха к металлу, исключает протекание коррозионных процессов. Наносится смазка в разогретом состоянии на поверхность очищенного и сухого изделия кистью, окунанием или из пульверизатора. В ряде случаев в смазку добавляют ингибиторы, замедляющие или даже исключающие коррозионное поражение изделия во влажной среде. Существенными недостатками смазочных покрытий следует считать их низкую стойкость к механическим и тепловым воздействиям, необходимость дополнительных трудовых и материальных затрат для удаления защитного слоя в момент начала эксплуатации изделия.

Рассмотренные выше покрытия по отдельности и в различных сочетаниях широко применяются в общем машиностроении для защиты от коррозии и придания красивого внешнего вида различным деталям, механизмам, агрегатам, приборам, машинам, предметам бытового назначения. Специальные покрытия (пасты, мастики) и другие методы защиты, применяемые для защиты от коррозии трубопроводов нефтяного назначения, проложенных в земле на большие расстояния, изучаются в специальной дисциплине.

studfiles.net

СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ С УВЕЛИЧЕННОЙ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТЬЮ

Область техники

Изобретение относится к способам обработки конструкционных материалов, например стали, и может быть использовано для обеспечения коррозионной стойкости стальных поверхностей конструкций контура ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем.

Предшествующий уровень техники

Защита от коррозии конструкционных материалов из различных металлов и сплавов, работающих в агрессивных жидких и газовлажных средах, например морских судов, железнодорожного и автотранспорта, трубопроводов и оборудования газовой, химической, нефтехимической и других отраслей народного хозяйства, имеет существенное значение. В атомной энергетике одной из основных задач является обеспечение работоспособности элементов активной зоны, включая тепловыделяющий элемент (твэл) и такой его компонент, как оболочка, рабочее колесо главного циркуляционного насоса, а также всего первого контура теплоносителя и его элементов. Именно к этим элементам предъявляются высокие требования по коррозионной стойкости, механической прочности в сочетании с хорошей пластичностью.

Известен «Способ защиты конструкционных материалов от коррозии при повышенных температурах в жидком свинце, висмуте и их сплавах», представленный в патенте RU 2066710. Согласно этому способу на поверхности материала создают оксидное покрытие. Защитная оксидная пленка создается посредством обработки материала в жидкометаллической среде с низким парциальным давлением кислорода, например в Pb(Bi)-O. Скорость коррозии сталей падает в разы по сравнению со случаем коррозии сталей без защитных оксидных пленок на поверхности или со случаем, когда оксидные пленки на поверхности не являются защитными (т.е. являются несплошными).

Однако даже в случае с защитными оксидными пленками на поверхности сталей процесс коррозии не исчезает полностью: идет процесс растворения и механического разрушения защитных оксидных пленок на поверхности стали и их одновременный рост. Часть растворенных на «горячем» участке контура свинецсодержащего теплоносителя компонентов оксидных пленок может на «холодном» участке контура теплоносителя кристаллизоваться (образуются твердые продукты коррозии). Твердые продукты коррозии могут высаживаться в фильтре. Таким образом, несмотря на снижение коррозии конструкционных материалов в жидкометаллической среде, подобное оксидированное покрытие может растворяться, растрескиваться, разрыхляться, отслаиваться и разрушаться другими способами, а теплоноситель может проникать под оксидную пленку.

Для сохранения эффекта снижения коррозии может применяться «Способ поддержания коррозионной стойкости стального циркуляционного контура со свинецсодержащим теплоносителем», описанный в патенте RU 2100480. Он включает создание на внутренней поверхности контура антикоррозионного покрытия из оксидов компонентов конструкционных сталей в процессе эксплуатации контура за счет поддержания концентрации растворенного в теплоносителе кислорода не ниже значения, определяемого по формуле. При этом кислород вводят в контур свинецсодержащего теплоносителя и поддерживают термодинамическую активность (далее - ТДА) растворенного в теплоносителе кислорода описываемыми в патенте несколькими способами. Растворенный в свинецсодержащем теплоносителе кислород (при поддержании его ТДА на необходимом уровне) образует на поверхности сталей защитные оксидные пленки.

Известно, что в контурах с теплоносителем на основе щелочных металлов (натрия, калия и пр.) одним из основных методов снижения скорости коррозии сталей является обеспечение стойкости защитной пленки на контактирующих с теплоносителем поверхностях конструкционных элементов. Основа этих защитных пленок - компоненты стали (в первую очередь это железо и хром), кислород и щелочной металл. Например, в контурах с натриевым теплоносителем такой защитной пленкой для хромоникелевой нержавеющей стали является пленка на основе Na4FeO3 и NaCrO2. Эти пленки образуются при определенном содержании кислорода в натрии (в виде Na2O) и температуре. Обеспечивая необходимый кислородный и температурный режим, достигают пассивации контактирующих с теплоносителем поверхностей конструкционных элементов, на поверхности образуются стойкие сплошные защитные пленки, что многократно снижает скорость коррозии.

Исходя из сказанного, необходимо отметить, что, несмотря на известность перспективного способа обеспечения коррозионной стойкости, прочность и эффективность такой защиты оказываются недостаточными, поскольку требуется применение различных способов поддержания коррозионной стойкости конструкционных материалов и восстановления оксидных пленок на них.

Раскрытие изобретения

Задачей заявляемого технического решения является увеличение надежности и работоспособности металлических материалов и изделий, например элементов и частей ядерной установки, поверхности которых контактируют со свинецсодержащим теплоносителем (это могут быть тепловыделяющий элемент, его оболочка, контур свинецсодержащего теплоносителя) или теплоносителем на основе щелочных металлов,

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости и износостойкости металлического изделия в сочетании с хорошей твердостью, механической прочностью, пластичностью и ударной вязкостью.

Для достижения технического результата способ обработки металлического изделия включает механическую обработку поверхности изделия, обеспечивающую поверхностный наклеп и пассивацию поверхности, при этом механическую обработку поверхности изделия проводят до достижения шероховатости поверхности со средним арифметическим отклонением профиля Ra не более 1,6 мкм, степени наклепа не ниже 5% , глубины наклепа не менее 8мкм, а пассивацию поверхности изделия проводят до получения слоя оксидной пленки толщиной не менее Ra + 1 мкм.

Металлическое изделие имеет шероховатость поверхности со средним арифметическим отклонением профиля Ra не более 1,6 мкм, степень наклепа не ниже 5%, глубину наклепа не менее 8мкм и толщину оксидного слоя не менее Ra + 1 мкм, обработанное способом по любому из пп. 1-4.

Механическая обработка может представлять собой: механическую полировку, и/или дробеструйную обработку, и/или гидродробеструйную обработку, и/или гидрогалтовку, и/или виброгалтовку (галтовку), и/или механическое шлифование, и/или накатку или обкатку роликом, и/или дорнование, и/или ультразвуковую обработку микрочастицами поверхности изделия. Механическая обработка может обеспечивать поверхностный наклеп со степенью не ниже 5%, или 6%, или 7%, или 8%, или 9%, или 10%. Механическая обработка может обеспечивать глубину поверхностного наклепа не менее 8 мкм, или 15 мкм, или 20 мкм, или 22 мкм, или 27 мкм.

Пассивация поверхности изделия для случая свинецсодержащего теплоносителя может осуществляться в газовой среде и/или в теплоносителе, содержащих кислород и/или водяной пар. Для теплоносителя на основе щелочных металлов пассивацию поверхности изделия предпочтительно осуществлять в теплоносителе, подачу воды в теплоноситель при этом не осуществляют. При пассивации поверхности изделия может быть обеспечен слой оксидных пленок толщиной не менее 1,5 мкм.

На поверхность изделия может быть нанесено защитное покрытие из металлов, сталей или сплавов и/или поверхность изделия может быть легирована. Легирование поверхности изделия может представлять собой азотирование или карбонитрацию поверхности. Дополнительно может осуществляться термическая обработка изделия и/или поверхности изделия.

Задачу изобретения также решает металлическое изделие, имеющее поверхность со средним арифметическим отклонением профиля Ra не более 1,6 мкм и толщиной оксидного слоя не менее Ra+1 мкм. Кроме того, Ra может иметь значение не более 1, или 0,85, или 0,5, или 0,3, или 0,1, или 0,085, или 0,05, или 0,03, или 0,014, или 0,01 мкм. Изделие также может иметь защитное покрытие из металлов, сталей или сплавов и/или легированную поверхность. Номер зерна материала в слое с поверхностным наклепом изделия может быть больше номера зерна материала под поверхностью на один номер или на два номера или более. Степень поверхностного наклепа изделия предпочтительно не ниже 5%, или 6%, или 7%, или 8%, или 9%, или 10%. Глубина поверхностного наклепа изделия предпочтительно не менее 8 мкм, или 15 мкм, или 20 мкм, или 22 мкм, или 27 мкм.

Технический результат, получаемый от реализации описываемого технического решения, заключается в увеличении коррозионной стойкости и износостойкости конструктивных элементов из различных металлов, в частности стали, а также их защитных покрытий из металлов, сплавов, в том числе покрытий из сложнолегированных сталей. В частности, в теплоносителе, состоящем из тяжелых металлов, например в свинецсодержащем теплоносителе, в диапазоне температур свинецсодержащего теплоносителя от температуры на 5°C выше температуры плавления до 700°C скорость коррозии стали уменьшается от десятков процентов до примерно 2-4 раз - в зависимости от ТДА кислорода в теплоносителе, скорости теплоносителя, его температуры, а также от марки стали, ее структуры, механической обработки поверхности, термообработки, термомеханической, химикотермической обработки как в целом заготовки изделия, так и поверхности. Глубина износа при такой обработке уменьшается примерно на 20%. Конкретное значение верхней границы температуры приведенного диапазона определяется конкретной маркой стали, ее обработкой, наличием и видом защитного покрытия и условиями ее работы (например, для стали AISI316 оксидная пленка NaCrO2 стабильна до температуры приблизительно 600°C при концентрации кислорода в натриевом теплоносителе около 8·10-6). Также обеспечен технический результат в виде возможности обработки деталей/изделий различных размеров с различными заданными степенями поверхностного наклепа, его глубины и обеспечиваемой прочности оксидных пленок.

Реализация изобретения

Для снижения коррозии металлических изделий предлагается способ, в соответствии с которым осуществляют механическую обработку поверхности изделия, обеспечивающую поверхностный наклеп и пассивацию поверхности изделия. Механическая обработка предпочтительно выполняется до пассивации поверхности. В то же время возможны варианты, когда механически обрабатывают пассивированную поверхность или чередуют механическую обработку и пассивацию, что дополнительно повышает коррозионную стойкость (чем больше таких циклов, тем выше стойкость).

Различают два вида наклепа: деформационный и фазовый. Совокупность явлений, связанных с изменением механических, физических и других свойств металлов в процессе пластической деформации, называют деформационным наклепом. Деформационный наклеп может быть объемным или поверхностным. Объемный наклеп распространяется по объему всей детали или по объему ее части и является результатом объемной механической обработки или объемной термомеханической обработки. Поверхностный наклеп (подразделяется на виды, соответствующие тому, как он получен - дробеструйный, галтовочный и т.д.) образуется в поверхностном слое в результате поверхностной механической или термомеханической обработки детали. При фазовом наклепе (распространяется, как правило, по объему всей детали) источником деформаций служат фазовые превращения стали, металла или сплава, в результате которых образуются новые фазы с отличным от исходной(ых) удельными объемами. Фазовый наклеп может являться результатом термической или термоциклической обработки. Поверхностный наклеп - это упрочнение и увеличение твердости поверхностного слоя металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации, при температуре ниже температуры рекристаллизации. Поверхностный наклеп сопровождается выходом на поверхность образца дефектов кристаллической решетки, увеличением прочности и твердости и снижением пластичности, ударной вязкости, сопротивления металлов деформации противоположного знака.

Наклеп понижает плотность металла из-за нарушения порядка в размещении атомов при увеличении плотности дефектов и образовании микропор. Уменьшение плотности используют для увеличения долговечности деталей, которые при эксплуатации подвержены переменным нагрузкам. С этой целью применяют поверхностное пластическое деформирование детали с помощью обдувки дробью или обработки специальным инструментом. Наклепанный слой стремится расшириться, встречая сопротивление со стороны ненаклепанных участков детали. В результате в этом слое возникнут напряжения сжатия, а под ним, на большом расстоянии от поверхности, появятся напряжения растяжения. Сжимающие напряжения в поверхностном слое замедляют зарождение усталостной трещины и тем самым увеличивают долговечность деталей, а также образованных в результате пассивации на поверхности детали (изделия) оксидной пленки (пленок).

Принцип действия способа основан на том, что на поверхности стального конструктивного элемента формируется наклеп, зерна поверхностного слоя (и/или покрытия) стали вытягиваются в направлении действующих при обработки сил (приобретают определенную ориентацию), измельчаются и упрочняются, уровень растягивающих поверхностных напряжений снижается, повышается микротвердость поверхностных слоев материала конструктивного элемента. Далее, после описанных ниже видах обработки до достижения приведенных ниже значений Ra, глубины наклепа и его степени, при последующей пассивации на поверхности образуется более сплошная оксидная пленка, обладающая более высокими защитными свойствами в среде жидкометаллического теплоносителя.

Этому способствует как то, что образующаяся на поверхности оксидная пленка имеет такие свойства, что диффузионный поток металлических компонентов стали (и/или покрытия) через нее резко уменьшается (по сравнению со случаем, где предлагаемая в настоящем способе обработка не проводилась), так и измельчение зерна на поверхности (что приводит к большей сопротивляемости межкристаллитной коррозии, более равномерному распределению феррита и карбидов легирующих компонентов стали по зерну), упорядочение ориентации зерен, повышение их прочности, меньшие поверхностные растягивающие напряжения от основного материала, действующие на оксидную пленку, и более высокие адгезионные свойства обработанной предлагаемым способом поверхности стали (чем у необработанной) по отношению к защитным оксидным пленкам, что обеспечивает более высокий уровень их сцепления со стальной поверхностью. То есть эффективный диффузионный поток компонентов материала в теплоноситель (и наоборот, компонентов теплоносителя в материал) уменьшается из-за более стойких оксидных пленок на поверхности и сложности диффузии через наклепанный слой. Как показали исследования, упомянутый эффективный диффузионный поток (эффективный коэффициент диффузии) очень чувствителен к обработке. Также эффект объясняется более прочным соединением оксидных пленок и металлической поверхности и более прочными и сплошными самими оксидными пленками.

Поверхностный наклеп может быть обеспечен различными способами. Механическая обработка может заключаться в механической полировке, и/или дробеструйной обработке, и/или гидродробеструйной обработке, и/или гидрогалтовке, и/или виброгалтовке (галтовке), и/или механическом шлифовании, и/или накатке или обкатке роликом, и/или дорновании, и/или ультразвуковой обработке микрочастицами поверхности изделия. Эти способы дают несколько возможных вариантов реализации изобретения. Необходимо учитывать, что механическая обработка до Ra грубее 0,15 мкм очень слабо сказывается на уменьшении скорости коррозии относительно необработанной таким способом поверхности при малой глубине наклепа в результате полировки. Однако при достижении на поверхности детали Ra=0,014 …0,85 такими видами механической обработки, которые обеспечивают поверхностный наклеп определенной глубины (не приводящий к поверхностным трещинам и перенаклепу), существенно снижается скорость коррозии относительно необработанной таким способом поверхности. Указанные значения, характеризующие поверхности и микроструктуру изделий, в основном относятся к стали. Для большинства сплавов (в том числе сталей) указанные значения обеспечивают наиболее повышенную коррозионную стойкость. Для других металлов эти значения также могут обеспечивать повышение коррозионной стойкости, однако, возможно, другие значения будут обеспечивать более оптимальную защиту.

В первом варианте проводят механическую полировку поверхности детали и этим достигают: на поверхности конструктивного элемента Ra=0,014 …0,1, hн≥8 мкм или Ra=0,1 …0,15, hн≥15 мкм; номер зерна по hн (т.е. по глубине поверхностного наклепа в результате предлагаемой механической обработки поверхности детали) не менее чем на 1,5 номера выше номера основного материала под поверхностным наклепанным слоем; проводят пассивацию поверхности детали (контурную или внеконтурную) и этим достигают на ней образования сплошных защитных оксидных пленок из компонентов материала детали толщиной не менее 1,5 мкм.

Во втором варианте проводят механическое шлифование, обеспечивающее: Ra=0,1 …0,85, номер зерна по hн не менее чем на 1,5 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 22 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 8% или Ra=0,1 …1,6, номер зерна по hн не менее чем на 2 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 27 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 10%; проводят пассивацию поверхности (контурную или внеконтурную) и этим достигают на ней образования сплошных защитных оксидных пленок из компонентов материала детали толщиной не менее 1,5 мкм. Глубину наклепа определяют по изменению микротвердости материала, - как только с увеличением глубины измерения микротвердости она перестает изменяться (уменьшаться), значит далее по глубине началась область основного материала (у наклепанного слоя твердость выше).

Механизм получения наклепа полировкой и шлифованием следующий. При выполнении этих видов обработки к детали сила, прикладываемая к детали, может быть разложена на силу, действующую примерно перпендикулярно поверхности детали (появляется в основном за счет прижимания абразивного элемента к поверхности), и силу, действующую примерно по касательной (появляется в основном за счет движения абразивного элемента или детали относительно абразивного элемента. Полировальный круг или шкурка - также прижимаются и двигаются по касательной), при этом поверхностный слой металла пластически деформируется. Эта деформация меньше, чем, например, при дробеструйной обработке, но при этом измельчается зерно и твердость поверхностного слоя растет (то есть образуется поверхностный наклеп). Полировка позволяет достичь очень низких Ra, шлифовка - более грубых, но с более высоким уровнем наклепа. При использовании первого и второго вариантов исключается необходимость применения громоздкого оборудования, как, например, в третьем и других вариантах. Также обеспечена возможность обработки средних и мелких деталей или деталей с небольшой площадью поверхности, для которых применение дробеструйной или галтовочной обработки невозможно или связано с низкой эффективностью (дробеструйная и галтовочная механическая обработка больше подходит для обработки деталей с большими площадями поверхностей).

В третьем варианте проводят механическую обработку поверхности в виде дробеструйной обработки или гидродробеструйной обработки. В результате дробеструйной обработки образуется дробеструйный наклеп - упрочнение, которое достигается за счет кинетической энергии потока круглой чугунной или стальной дроби, а также других круглых дробей, например керамической, направляемым скоростным потоком воздуха, или роторным дробометом. Благодаря такой обработке достигают на поверхности конструктивного элемента Ra=0,15 …0,85, номер зерна по hн не менее чем на 1,5 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 0,22h или не менее 22 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 8% или Ra=0,15 …1,6, номер зерна по hн не менее чем на 2 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 27 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 10%; проводят пассивацию поверхности (контурную или внеконтурную) и этим достигают на ней образования сплошных защитных оксидных пленок из компонентов стали толщиной не менее 1,5 мкм.

В четвертом варианте проводят механическую обработку поверхности в виде гидрогалтовки или виброгалтовки, обеспечивающих: Ra=0,1 …0,85, номер зерна по hн не менее чем на 1,5 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 22 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 8% или Ra=0,1 …1,6, номер зерна по hн не менее чем на 2 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 27 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 10%; проводят пассивацию поверхности (контурную или внеконтурную) и этим достигают на ней образования сплошных защитных оксидных пленок из компонентов материала детали толщиной не менее 1,5 мкм.

В пятом варианте проводят механическую обработку поверхности в виде ультразвуковой обработки микрочастицами с наружной поверхностью со скругленными кромками (шарики, эллипсоиды, двуполостной гиперболоид вращения и пр., как правило, размером 10 …300 мкм) для обеспечения необходимых характеристик наклепа поверхности и шероховатости (загружаемым микрочастицам, помещенным в замкнутом объеме вместе с обрабатываемой деталью, сообщают ультразвуковые колебания, под воздействием которых происходит поверхностный наклеп обрабатываемой поверхности детали и обеспечивается требуемая шероховатость): Ra=0,1 …0,3, номер зерна по hн не менее чем на 1,5 номера выше номера основного материала, hн≥22 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 6% или Ra=0,1 …1,6, номер зерна по hн не менее чем на 2 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 27 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 10%; проводят пассивацию поверхности (контурную или внеконтурную) и этим достигают на ней образования сплошных защитных оксидных пленок из компонентов материала детали толщиной не менее 1,5 мкм. В третьем, четвертом и пятом вариантах обеспечиваются улучшенные свойства наклепа и, следовательно, повышенная коррозионная стойкость.

В шестом варианте проводят механическую обработку детали в виде накатки или обкатки роликом, обеспечивающую: Ra=0,1 …0,85, номер зерна по hн не менее чем на 1,5 номера выше номера основного материала, глубину поверхностного наклепа не менее 22 мкм и степень поверхностного наклепа не ниже 7%; проводят пассивацию поверхности (контурную или внеконтурную) и этим достигают на ней образования сплошных защитных оксидных пленок из компонентов стали толщиной не менее 1,5 мкм. В данном случае также исключается необходимость громоздкого оборудования. В пятом и шестом вариантах также обеспечена возможность обработки средних и мелких деталей или деталей с небольшой площадью поверхности, для которых применение дробеструйной или галтовочной обработки невозможно или связано с низкой эффективностью.

В вышеописанных вариантах механическая обработка обеспечивает поверхностный наклеп со степенью не ниже 5%, или 6%, или 7%, или 8%, или 9%, или 10%, - чем выше степень поверхностного наклепа, тем больше увеличивается коррозионная стойкость. В то же время во всех описанных способах необходимо избегать перенаклепа поверхности (который сопровождается образованием грубых полос скольжения и субмикроскопических трещин и прочих дефектов, провоцирующих ускорение коррозии).

Как можно заметить из вышеприведенных примеров, разными видами обработки в пределе можно достигнуть разных Ra: лучшее Ra получают полировкой, потом ультразвуковая обработка микрочастицами, потом гидрогалтовка и шлифование, потом дробеструйная обработка. Диапазоны Ra, достигаемые разными методами механической обработки, перекрываются в области верхних границ Ra: так полировкой можно получать и Ra=0,25, как и гидрогалтовкой, но гидрогалтовкой не достигнуть Ra=0,02. Виды обработки влияют на степень и глубину наклепа: высокую глубину наклепа невозможно получишь полировкой (но при полировке можно получить высокую степень поверхностного наклепа), а дробеструйная обработка позволяет получить глубину до 800 мкм, она же дает высокую степень наклепа и худшую шероховатость. Другие способы, как правило, позволяют достичь глубины наклепа до 40 …70 мкм и степень наклепа до 25 …60%. Следовательно, каждый из вышеописанных примеров дает свою требуемую комбинацию параметров поверхностного наклепа: степень наклепа, глубину наклепа, и шероховатости.

Благодаря наличию различных способов обработки с разными результатами их возможно комбинировать и, тем самым, получать комбинации параметров наклепа и шероховатости, которые недостижимы отдельным способом. Помимо наклепа важно обеспечивать и шероховатость, т.к. она обеспечивает более качественное сцепление поверхности детали с защитной оксидной пленкой и обеспечивает ее более высокие показатели сплошности. При этом следует также учитывать и то, что шероховатость определенной величины в подавляющем количестве случаев достигается механической обработкой поверхности, которая также приводит к наклепу, и характеристики наклепа и оксидных пленок дополнительно улучшаются. Кроме того, поверхностный наклеп снижает диффузию компонентов стали по своей толщине.

Помимо механической обработки возможно осуществление термической или механико-термической или термоциклической или механико-термоциклической обработки детали, обеспечивающей у детали значение номера зерна по основному материалу, лежащее в диапазоне 8 …13 (средний диаметр зерна 0,022 …0,0039 мм) по ГОСТ 5639-82. Механическую обработку поверхности проводят до или после термической или механико-термической или термоциклической или механико-термоциклической обработки детали. При проведении механической обработки поверхности до термической или механико-термической или термоциклической или механико-термоциклической обработки детали необходимо сохранить следующие характеристики, обеспечиваемые механической обработкой поверхности: Ra=0,014 …0,85, увеличение номера зерна на hн не менее чем на 2 номера относительно номера зерна основного материала, степень поверхностного наклепа не ниже 7%, hн≥20 мкм.

После описанных выше механических обработок необходима пассивация поверхности (контурная или внеконтурная). Пассивация поверхности изделия может осуществляться в газовой среде и/или в теплоносителе, содержащих кислород и/или водяной пар (для случая теплоносителя на основе щелочных металлов пассивацию поверхности изделия предпочтительно осуществлять в теплоносителе, подачу воды в такой теплоноситель при этом не осуществляют). Например, в том случае, если пассивация проводится в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе, то в него может вводиться кислород и/или водяной пар, которые будут образовывать соединения с жидкометаллическим теплоносителем в виде оксидов. Оксиды теплоносителя при поступлении к пассивируемым деталям будут восстанавливаться, а на поверхности пассивируемых деталей будут образовываться оксидные пленки. Поскольку поверхность деталей упрочнена и на ней достигнута необходимая шероховатость вследствие механической обработки, то оксидные пленки будут также более прочными и более устойчивыми на поверхности детали - они будут реже отслаиваться и растрескиваться. Так как оксидные пленки более сплошные, прочные и плотные, то проникновение теплоносителя через пленки затрудняется, как и диффузионный поток металла, компонентов стали или сплавов через них, и скорость коррозии снижается (так же как и благодаря более низкому диффузионному потоку металла, компонентов стали или сплавов через них металла в области поверхностного наклепа). Пассивация в газовой среде происходит аналогичным образом, и эти виды пассивации могут комбинироваться, дополнительно увеличивая коррозионную стойкость.

При пассивации поверхности изделия обеспечивают слой оксидных пленок толщиной не менее Ra + 1 мкм (например, не менее 1,5 мкм). Толщину оксидного слоя возможно измерять от поверхности до средней линии отклонений профиля (будет совпадать с такой же линией для металла). Чем толще слой оксидных пленок, тем сильнее коррозионная стойкость. В то же время необходимо учитывать, что излишняя толщина оксидной пленки может привести к повышенной степени отслаивания и/или растрескивания. Однако ввиду наклепа и обеспечиваемого значения Ra оксидные пленки получаются более сплошными и оксидные пленки получаются более прочными и сильнее скрепленными с поверхностью детали, в связи с чем, во-первых, для обеспечения той же степени коррозионной стойкости, что и при пассивации детали без механической обработки, требуется меньшая толщина пленок, а во-вторых, сами пленки могут быть наращены до большей толщины без снижения их прочности или прочности закрепления на поверхности детали по сравнению с деталью без механической обработки. Следовательно, благодаря изобретению удается более значительно повысить коррозионную стойкость, так как возможно создание более толстых оксидных пленок, а пленки обеспечивают повышенную коррозионную защиту сами по себе.

Для дополнительного повышения коррозионной стойкости на поверхность изделия возможно нанести защитное покрытие из металлов, сталей или сплавов и/или осуществить легирование поверхности изделия (в частности, легирование может представлять собой азотирование или карбонитрацию поверхности детали). В случае такого покрытия или легирования технологические режимы обработки детали, в том числе ее поверхности, выбираются исходя из сохранения защитных свойств покрытия или защитного поверхностного слоя. При наличии защитных покрытий сталей из металлов, сплавов, в том числе покрытий из сложнолегированных сталей, принцип действия способа сохраняется. При этом необходимо выбирать технологические режимы обработки такими, чтобы сохранить защитные свойства самого покрытия (например, проводить механическую обработку поверхности с нагревом; увеличивать длительность механической обработки и уменьшать усилия от инструмента на поверхность детали). Таким образом, хотя сами по себе приведенные способы обработки сталей и их покрытий известны, как и пассивация стали для увеличения ее коррозионной стойкости, например, в свинецсодержащем теплоносителе, их совместное использование при соблюдении предлагаемых условий обработки позволяет получить сверхэффект, что и составляет предлагаемый способ.

Также возможно осуществление термической обработки изделия и/или поверхности изделия. Например, после накатки или обкатки роликом можно провести термическую обработку для снятия остаточных напряжений.

В результате подобной обработки возможно получить металлическое изделие, обладающее повышенной коррозионной стойкости. Такое изделие будет иметь поверхность со средним арифметическим отклонением профиля Ra не более 1,6 мкм и толщиной оксидного слоя не менее 1,5 мкм. В зависимости от режимов обработки может быть получено Ra со значением не более 1, или 0,85, или 0,5, или 0,3, или 0,1, или 0,085, или 0,05, или 0,03, или 0,014, или 0,01 мкм, - чем меньше это значение, тем лучше коррозионная стойкость.

Другим показателем коррозионной защиты может быть номер зерна. При вышеописанной обработке изделий номер зерна материала на поверхности больше номера зерна материала под поверхностью на один номер или на два номера или более, - чем больше разница, тем лучше обработка и сильнее коррозионная защита.

Еще одним показателем качества обработки является степень поверхностного наклепа. Под степенью поверхностного наклепа понимается: uн=(Нmax-Нисх)-100%/Нисх, где Нmax, Нисх - максимальная и исходная микротвердость поверхностного слоя материала соответственно (исходная микротвердость - микротвердость до использования поверхностных механических обработок детали, которые описываются в предлагаемом способе, то есть равная микротвердости основного материала (без поверхностного наклепа). Согласно изобретению, для достижения технического результата может обеспечиваться степень поверхностного наклепа не ниже 5%, или 6%, или 7%, или 8%, или 9%, или 10%, - чем больше степень, тем лучше коррозионная защита. Согласно изобретению, для достижения технического результата может обеспечиваться глубина поверхностного наклепа изделия не менее 8 мкм, или 15 мкм, или 20 мкм, или 22 мкм, или 27 мкм, - чем больше глубина поверхностного наклепа, тем выше коррозионная стойкость (защита).

Металлические изделия (детали) по изобретению могут использоваться в реакторе, который может быть ядерным, а теплоноситель в нем может содержать тяжелые металлы или щелочные металлы. Даже в таких сложных условиях металлические изделия имеют повышенную коррозионную стойкость, что повышает срок эксплуатации реактора. Изобретение позволяет повысить коррозионную стойкость сталей в свинецсодержащем теплоносителе, теплоносителе на основе щелочных металлов, а также уменьшить количество продуктов коррозии в контуре свинецсодержащего теплоносителя и, соответственно, снизить их участие в процессах эрозии, фреттинг-коррозии и дебриз-коррозии конструктивных элементов контура свинецсодержащего теплоносителя, а также снизить требования к емкости фильтров продуктов коррозии, которые могут быть предусмотрены в контуре свинецсодержащего теплоносителя.

В качестве примера реализации изобретения может быть приведена труба. Сначала полировальным кругом с тонким абразивом осуществляют полировку трубы круговыми движениями по внешнему периметру поперечного сечения трубы до достижения Ra=0,02. После завершения полировки поверхность трубы очищают и проводят пассивацию поверхности обработанной трубы. Труба может быть установлена в свинецсодержащий теплоноситель. Проводится внутриконтурная пассивация поверхности трубы путем поддержания в нем необходимой ТДА при температуре выше 400°C до образования сплошной защитной оксидной пленки толщиной не менее 1,5 мкм на контактирующей со свинецсодержащим теплоносителем поверхности трубы, скорость теплоносителя более 0,01 м/с.В другом варианте труба может выдерживаться в камере с паром воды в течение нескольких десятков минут или часов при температуре более 400°C до образования сплошной защитной оксидной пленки толщиной не менее 1,5 мкм на контактирующей со свинецсодержащим теплоносителем поверхности трубы. После выдерживания в камере с парами воды труба может дополнительно пассивироваться в свинецсодержащем теплоносителе. Труба может быть установлена в теплоноситель на основе щелочных металлов. В этом случае после полировки проводится внутриконтурная пассивация поверхности трубы путем поддержания в нем необходимой ТДА при температуре выше 300°C до образования сплошной защитной оксидной пленки на основе Na4FeO3 и NaCrO2 (в случае хромоникелевой нержавеющей стали) толщиной не менее 1,5 мкм на контактирующей с теплоносителем поверхности трубы.

В другом примере перед созданием наклепа проводится термоциклическая обработка (режим для определенной марки стали устанавливается экспериментально), например, несколько циклов: охлаждение в жидком азоте с последующим отогревом до комнатной температуры; нагрев до температуры более 400°C и последующее охлаждение на воздухе до комнатной температуры.

Далее - виброгалтовка поверхности. Режим виброгалтовки - амплитуда, частота колебаний и длительность - для определенной марки стали устанавливается экспериментально. В качестве абразивных частиц могут использоваться частицы шаровой формы. Далее очищают поверхность и осуществляют пассивацию (например, в соответствии с вариантами из вышеописанного примера).

Промышленностью хорошо освоены предлагаемые способы механической обработки, и достичь с помощью них описываемого качества поверхности и поверхностного слоя детали не представляется сложным.

edrid.ru

Коррозионная стойкость металлов — КиберПедия

 

Группа стойкости Скорость коррозии, мм/год Балл
Совершенно стойкие Менее 0,001
Весьма стойкие Свыше 0,001 до 0,05
Стойкие Свыше 0,001 до 0,05 Свыше 0,005 до 0,01 Свыше 0,01 до 0,1
Пониженно-стойкие Свыше 0, 1 до 0,5 Свыше 0,51 до 1,0
Малостойкие Свыше 1,0 до 5,0 Свыше 5,0 до 10,0
Нестойкие Свыше 10,0

 

Таблица 3

 

Устойчивость сталей и сплавов по шкале коррозионной стойкости

 

Марки Группа стойкости
Углеродистая сталь Пониженно-стойкая (6,7 баллов)
Х13 Стойкая (2-5 баллов)
Х18Н9 Весьма стойкая (2 балла)
Х18Н9Т Совершенно стойкая (1 балл)

Примечание. Х - содержание хрома, Н - содержание никеля, Т - содержание титана.

Две последние стали, приведенные в табл. 3, являются конструкционными, они наиболее часто используются для изготовления деревообрабатывающего оборудования, а также машин и механизмов лесопромышленного комплекса.

 

Методы защиты металлических поверхностей от коррозии

 

Коррозионная стойкость металлов определяется природой самого металла и коррозионной среды. Следовательно, защита металла от коррозии зависит, в первую очередь, от этих факторов.

Ингибирование

 

Сущность этого метода состоит в добавлении в коррозионную среду ингибиторов, то есть специальных веществ, замедляющих коррозию. При действии ингибиторов в процессе замедления коррозии участвуют электролит, ионы растворяющегося металла и продукты взаимодействия ингибитора со средой. Ингибиторами могут быть азотсодержащие органические соединения (амины, аминокислоты, амиды, алкалоиды, белки), серосодержащие (сульфокислоты), а также продукты конденсации альдегидов и аминов. Неподеленная пара электронов у азота или серы создает условия для адсорбции ингибиторов на активных участках металла, пассивируя их. Стойкие, длительно действующие ингибиторы должны иметь высокую температуру кипения и низкую упругость пара для того, чтобы десорбция их с металлической поверхностью происходила медленно.

Ингибиторами могут быть неорганические соединения: хроматы, бихроматы, нитраты. Они адсорбируются на поверхности металла, образуя оксидную пленку, предохраняющую металл от дальнейшего растворения. Некоторые ингибиторы взаимодействуют с ионами металлов, перешедшими в раствор, образуя на анодных участках трудно растворимые продукты коррозии - карбонаты, фосфаты, силикаты.

 

Неметаллические покрытия

 

Наиболее распространены масляные краски, лаки, эмали, полимерные пленки. Масляные краски могут просто механически защищать металлическую поверхность от коррозии. Кроме механической защиты многие краски содержат ингибиторы коррозии и тогда краски несут двойную нагрузку: защитную (механически) и ингибиторную (за счет имеющихся в краске компонентов, обладающих ингибиторным эффектом).

Промышленное значение имеют масляные, спиртовые, асфальтовые лаки и нитролаки. Лаки обладают высокими защитными свойствами в условиях атмосферной коррозии. Коррозионная стойкость спиртовых лаков мала. Нитролаки весьма стойки во влажной атмосфере, но токсичны, взрывоопасны и горючи. Эмалевые лаки эластичны, прочны, обладают хорошей стойкостью в холодной и горячей воде, в растворах солей. Из полимерных материалов имеют применение полихлорвиниловые и фенолоальдегидные пластмассы.

Для сушильных камер имеется определенный набор лакокрасочных покрытий, устойчивых в атмосфере лесосушильных камер. В табл.4 приводятся покрытия, которые устойчивы при защите камер для низкотемпературного режима сушки.

 

Таблица 4

 

Лакокрасочные покрытия, устойчивые в атмосфере лесосушильных камер

 

Покрытие Срок службы покрытия, год
Эмаль ФЛ-777 5,0
Шпатлевка ЗП-00-10 5,0
Лак ГФ-95 с алюминиевой пудрой 3,0
Краска АКС-3 2,5
Лак КФ-95 с алюминиевой пудрой 1,5
Эмаль ПхВ-14 1,0
Краска БТ-177 1,0

 

Защита оксидными и фосфатными пленками

 

Образование на поверхности металлических изделий защитных оксидных пленок называется оксидированием.

Термический способ оксидирования стали при температуре 623…723К называется воронением. Фосфатирование – это химический процесс, при котором на поверхности стали образуется пленка нерастворимых в воде фосфатных соединений марганца и железа. Эта пленка выдерживает температуру до 873К и обладает электроизоляционными свойствами.

 

Металлические покрытия

 

Для защиты от химической коррозии используют покрытие защищаемого металла хромом (термохромирование), алюминием (термоалютирование), кремнием (термосилицирование).

Для защиты от электрохимической коррозии используют процесс электролиза, то есть покрытие защищаемой металлической поверхности другим металлом. Защищаемая металлическая поверхность выполняет роль катода. Она может покрываться за счет процесса восстановления хромом (хромирование), никелем (никелирование), железом (железнение), серебром (серебрение) и так далее. Этот процесс называют гальваностегией.

 

Протекторная защита

 

Этот метод заключается в том, что создается гальванический элемент из металла защищаемой конструкции и металла, обладающего более электроотрицательным потенциалом. Последний служит анодом и называется протектором. Протекторы должны располагаться на участках, наиболее подверженных коррозии. Для железных конструкций в качестве протектора применяют цинк, магниевые сплавы. Радиус действия протектора тем выше, чем больше электропроводимость агрессивной среды. Для морской воды он составляет 3-5 м.

 

cyberpedia.su


Sititreid | Все права защищены © 2018 | Карта сайта