Коррозия металлов: причины возникновения, виды и способы борьбы

Коррозия — это процесс постепенного разрушения металла под воздействием агрессивных факторов окружающей среды: сырости, кислорода и химически активных веществ. Коррозия приводит к возникновению ржавчины, повреждению поверхности металла и снижению прочности отдельного изделия или металлоконструкции в целом.

Предотвращение появления и борьба с уже возникшей ржавчиной — одна из приоритетных задач для многих предприятий связанных с изготовлением металлоконструкций и изделий из металла.

Виды и типы коррозии металлов

В зависимости от особенностей химических реакций, вызывающих коррозию, процесс разделяют на два основных вида:

• химическая — возникает при взаимодействии металла с сухими газами и жидкими диэлектриками, используемыми для электрической изоляции и охлаждения.
• электрохимическая — возникает при контакте металла с электролитом — влажной средой, содержащей соли, кислород, кислоты и щелочи, обеспечивающими проводимость тока.

Также выделяют типо по форме поражения типов:

• Равномерная: слой отложений равномерно распределяется по всей поверхности металла.
• Щелевая: развивается в узких щелях, трещинах или между соединёнными металлическими поверхностями.
• Точечная: характеризуется образованием глубоких полостей внутри металла, при этом его поверхность остается неповрежденной. Такой тип коррозии разрушает внутреннюю структуру металла и чаще всего встречается на алюминиевых сплавах и нержавеющей стали из-за их химических свойств.
• Межкристаллическая: представляет собой локальные повреждения в зернистой структуре металла, возникающие при наличии в сплаве примесей, инородных включений или материальных дефектов, что приводит к образованию трещин.

Причины возникновения коррозии

Коррозия металла возникает по различным причинам, среди которых:

• Длительное пребывание в условиях повышенной влажности.
• Резкие колебания температуры.
• Наличие остаточных жировых пятен.
• Трение между металлическими поверхностями.
• Некорректная или некачественная механическая обработка.
• Воздействие кислот и щелочей на поверхность металла.

Однако, принцип всегда один — происходит процесс окисления, вызванный внешними факторами окружающей среды.

Методы предупреждения

Для повышения устойчивости металлов к коррозийным процессам используются различные методы и технологии, выбор которых зависит в том числе от типа металла и назначения изготовленного из него изделия.

Легирование

Один из действенных методов повышения устойчивости металла к коррозии — это легирование. Добавление в сплав химических элементов, не подверженных окислению при контакте с кислородом и другими агрессивными факторами внешней среды. Чаще всего, это медь, цинк, хром, алюминий или серебро.

В результате, сам по себе материал становится менее уязвимым для коррозийных процессов. Что значительно упрощает эксплуатацию изготовленных из него деталей и металлоконструкций.

Оцинкование

Еще один эффективный метод защиты металла — это холодное или горячее цинкование металлопроката. Технология представляет из себя процесс, когда готовое изделие покрывается защитным слоем цинка. Такое покрытие имеет высокую устойчивость к агрессивным факторам внешней среды и надежно защищает металл от возникновения коррозии.

Термическая обработка

Еще одна технология, которая заключается в нагревании металла до 900 °С и выше, в результате чего в его структуру интегрируются элементы, повышающие коррозионную стойкость, например:  хром, алюминий, кремний.

Покраска и нанесение защитных покрытий

Для защиты металла от коррозии используются лаки, краски, эпоксидные и полимерные покрытия, а также защитные пленки и жидкий пластик.

Лакокрасочные покрытия особенно популярны благодаря простоте нанесения и возможности адаптировать их химический состав под различные требования и условия. Они предоставляют широкий выбор цветов и являются более бюджетным вариантом, чем например цинкование.

Также хорошую эффективность в данном вопросе демонстрирует технология порошковой окраски металла. Порошковые краски устойчивы к ультрафиолетовому излучению, кислотам и щелочам.

Способы борьбы с коррозией и удаления ржавчины

Если же ржавчина уже появилась, ее нужно срочно устранить и провести профилактические действия, для предотвращения ее повторного возникновения. Нельзя игнорировать даже мелкие очаги коррозии, поскольку они неизбежно будут разрастаться и в итоге приведут к обширному поражению или даже разрушению металлического изделия. Именно поэтому требуется регулярно проводить осмотры поверхностей конструкций и деталей из металла и выявлять проблему на ранних стадиях.

Ручная механическая очистка

Ручная механическая очистка — простой и понятный метод очистки. Поверхность изделия обрабатывается металлической щеткой, наждачной бумагой либо абразивным кругом. Это можно делать вручную, с помощью дрели с соответствующей насадкой или углошлифовальной машины. Метод требует усилий, занимает много времени и не отличается особенной эффективностью.

Очистка химическими составами

Специальные химические составы вступают в реакцию с оксидом железа. Этот вариант актуален для изделий со сложной формой и рифленой поверхностью. Однако на изделиях с неметаллическими компонентами применять этот метод нельзя. Работа с такими средствами требует особой осторожности, поскольку они могут нанести вред здоровью человека и окружающей среде.

Электрохимический способ

Суть электрохимического метода заключается в том, что металлическое изделие опускают в раствор электролита и подключают к источнику электротока. Ток, проходящий через электролит и деталь, заставляет слой ржавчины отделяться от поверхности. Этот метод подходит не для всех металлических изделий.

Пескоструйная и дробеструйная обработка, ультразвук

Пескоструйная и дробеструйная обработка, а также ультразвук очищают металл от оксида железа, отбивая его от поверхности. Пескоструйная и дробеструйная обработка являются наиболее эффективными в вопросах удаления сложных загрязнений, старых покрытий и ржавчины.

В зависимости от степени поражения и особенностей самой поверхности подбираются различные абразивные материалы и степень воздействия. Метод дробеструйной обработки удобен тем, что позволяет быстро и эффективно очищать изделия сложной формы.

Однако, сама технология требует подключения квалифицированных специалистов со специализированным оборудованием, поскольку абразивный материал используемый при обработке и мелкая пыль возникающая при его столкновении с поверхностью, представляют опасность для здоровья людей и окружающей среды. Этот метод нельзя использовать самостоятельно в бытовых или плохо подходящих кустарных условиях.

Криобластинг — очистка сухим льдом

Сухой лед (криобластинг) — это метод очистки с помощью струи из гранул сухого льда. При ударе о металл частицы льда испаряются, высвобождая углекислый газ.

Использование гранул сухого углекислотного льда вместо песка в ускоренном потоке сжатого воздуха позволяет существенно снизить интенсивность механического воздействия на обрабатываемую поверхность. Удаление ржавчины осуществляется не за счет кинетической энергии частиц абразива, а благодаря комплексному воздействию гранул твердого диоксида углерода, обладающего уникальными физическими свойствами.

При краткосрочном контакте с гранулами сухого льда, температура которых около -80°C, поверхностные слои детали переохлаждаются. Этот процесс особенно интенсивен в областях, где находятся загрязнения. Резкое охлаждение вызывает деформацию твердых и вязких инородных тел, что приводит к их отделению от очищаемой поверхности. Таким образом, технология не только эффективно удаляет ржавчину, но и очищает от плесени, старой краски, битума и других нефтепродуктов.

Криобластинг является одним из самых современных и эффективных методов удаления ржавчины, который при этом не повреждает поверхность металла.

Заключение

Коррозия металла — неприятный и опасный процесс, способный существенно уменьшить срок эксплуатации стальных изделий, уменьшить их прочность и даже привести к полному разрушению металлоконструкций. Однако, достаточная осведомленность, регулярные проверки и своевременное проведение профилактических мер позволит избежать возникновения данной проблемы в подавляющем большинстве случаем.

Если же, коррозионное поражение металла все-таки не удалось предотвратить, важно заметить проблему как можно раньше. Современные технологии предлагают широкий спектр эффективных методов удаления ржавчины, подходящих для различных видов поверхности и типов задач.