Lo sviluppo dell'industria siderurgica è indissolubilmente legato alla ricerca di modi e mezzi per prevenire la distruzione dei prodotti metallici. La protezione dalla corrosione e lo sviluppo di nuove tecniche è un processo continuo nella catena tecnologica di produzione del metallo e dei prodotti da esso realizzati. I prodotti contenenti ferro diventano inutilizzabili sotto l'influenza di vari fattori ambientali esterni fisici e chimici. Vediamo queste conseguenze sotto forma di residui di ferro idrato, cioè ruggine.

I metodi per proteggere i metalli dalla corrosione vengono selezionati in base alle condizioni operative dei prodotti. Pertanto risalta:

• Corrosione associata a fenomeni atmosferici. Questo è un processo distruttivo di depolarizzazione dell'ossigeno o dell'idrogeno di un metallo. Ciò porta alla distruzione del reticolo molecolare cristallino sotto l'influenza di un ambiente di aria umida e di altri fattori aggressivi e impurità (temperatura, presenza di impurità chimiche, ecc.).
• Corrosione nell'acqua, principalmente acqua di mare. In esso, il processo avviene più velocemente a causa del contenuto di sali e microrganismi.
• Processi di distruzione che avvengono nel suolo. La corrosione del suolo è una forma piuttosto complessa di danno ai metalli. Molto dipende dalla composizione del terreno, dall'umidità, dal riscaldamento e da altri fattori. Inoltre, i prodotti, ad esempio le condutture, sono sepolti in profondità nel terreno, il che rende difficile la diagnostica. E la corrosione spesso colpisce le singole parti in modo puntuale o sotto forma di vene ulcerative.

I tipi di protezione dalla corrosione vengono selezionati individualmente, in base all'ambiente in cui verrà collocato il prodotto metallico da proteggere.

Tipi tipici di danni da ruggine

I metodi per proteggere l'acciaio e le leghe dipendono non solo dal tipo di corrosione, ma anche dal tipo di distruzione:

• La ruggine ricopre la superficie del prodotto in uno strato continuo o in aree separate.
• Appare sotto forma di macchie e penetra puntualmente nella profondità della parte.
• Distrugge il reticolo molecolare del metallo sotto forma di una profonda crepa.
• In un prodotto di acciaio costituito da leghe, si verifica la distruzione di uno dei metalli.
• Ruggine più profonda e estesa, quando non solo la superficie viene gradualmente danneggiata, ma si verifica anche la penetrazione negli strati più profondi della struttura.

I tipi di danno possono essere combinati. A volte sono difficili da determinare immediatamente, soprattutto quando si verifica la distruzione puntuale dell'acciaio. I metodi di protezione dalla corrosione includono una diagnostica speciale per determinare l'entità del danno.

Producono corrosione chimica senza generare correnti elettriche. A contatto con prodotti petroliferi, soluzioni alcoliche e altri ingredienti aggressivi si verifica una reazione chimica, accompagnata da emissioni di gas e alte temperature.

La corrosione galvanica avviene quando una superficie metallica entra in contatto con un elettrolita, in particolare l'acqua dell'ambiente. In questo caso si verifica la diffusione dei metalli. Sotto l'influenza dell'elettrolita, si verifica una corrente elettrica, si verifica la sostituzione e il movimento degli elettroni dei metalli inclusi nella lega. La struttura è distrutta e si forma ruggine.

La produzione dell’acciaio e la sua protezione dalla corrosione sono due facce della stessa medaglia. La corrosione provoca enormi danni agli edifici industriali e commerciali. Nei casi con strutture tecniche su larga scala, ad esempio ponti, pali elettrici, strutture barriera, può anche provocare disastri causati dall'uomo.

Corrosione dei metalli e metodi di protezione contro di essa

Come proteggere il metallo? Esistono molti metodi di corrosione dei metalli e modi per proteggersi da essa. Per proteggere il metallo dalla ruggine, vengono utilizzati metodi industriali. Nella vita di tutti i giorni vengono utilizzati vari smalti siliconici, vernici, vernici e materiali polimerici.

Industriale

La protezione del ferro dalla corrosione può essere suddivisa in diverse aree principali. Metodi di protezione contro la corrosione:

• Passivazione. Nella produzione dell'acciaio vengono aggiunti altri metalli (cromo, nichel, molibdeno, niobio e altri). Si distinguono per maggiori caratteristiche di qualità, refrattarietà, resistenza agli ambienti aggressivi, ecc. Di conseguenza, si forma una pellicola di ossido. Questi tipi di acciaio sono chiamati legati.

• Rivestimento superficiale con altri metalli. Per proteggere i metalli dalla corrosione vengono utilizzati vari metodi: galvanica, immersione in una composizione fusa, applicazione sulla superficie mediante attrezzature speciali. Di conseguenza, si forma una pellicola protettiva metallica. Per questi scopi vengono spesso utilizzati cromo, nichel, cobalto, alluminio e altri. Vengono utilizzate anche leghe (bronzo, ottone).

• L'uso di anodi metallici, protettori, spesso realizzati in leghe di magnesio, zinco o alluminio. Come risultato del contatto con l'elettrolita (acqua), inizia una reazione elettrochimica. Il protettore si rompe e forma una pellicola protettiva sulla superficie dell'acciaio. Questa tecnica si è rivelata efficace per le parti sottomarine delle navi e degli impianti di perforazione offshore.

• Inibitori dell'attacco acido. L'uso di sostanze che riducono il livello di impatto ambientale sul metallo. Sono utilizzati per la conservazione e lo stoccaggio dei prodotti. E anche nel settore della raffinazione del petrolio.

• Corrosione e protezione dei metalli, bimetalli (cladding). Si tratta di rivestire l'acciaio con uno strato di un altro metallo o una composizione composita. Sotto l'influenza della pressione e delle alte temperature, si verifica la diffusione e l'incollaggio delle superfici. Ad esempio, i noti radiatori per riscaldamento in bimetallo.

La corrosione dei metalli e i metodi di protezione utilizzati nella produzione industriale sono piuttosto diversi, come la protezione chimica, il rivestimento in smalto di vetro e i prodotti smaltati. L'acciaio viene indurito ad alte temperature, oltre i 1000 gradi.

In video: zincatura del metallo come protezione contro la corrosione.

Domestico

La protezione dei metalli dalla corrosione in casa è, prima di tutto, chimica per la produzione di pitture e vernici. Le proprietà protettive delle composizioni si ottengono combinando vari componenti: resine siliconiche, materiali polimerici, inibitori, polvere metallica e trucioli.

Per proteggere la superficie dalla ruggine, è necessario utilizzare primer speciali o un convertitore di ruggine prima della verniciatura, soprattutto delle vecchie strutture.

Quali tipi di convertitori esistono:

• Primer: forniscono adesione, adesione al metallo, livellano la superficie prima di verniciare. La maggior parte di essi contiene inibitori che rallentano significativamente il processo di corrosione. L'applicazione preliminare di uno strato di primer può far risparmiare notevolmente la vernice.
• Composti chimici: convertono l'ossido di ferro in altri composti. Non sono soggetti a ruggine. Si chiamano stabilizzatori.
• Composti che convertono la ruggine in sali.
• Resine e oli che legano e sigillano la ruggine, neutralizzandola.

Questi prodotti contengono componenti che rallentano il più possibile il processo di formazione della ruggine. I convertitori sono inclusi nella linea di prodotti dei produttori che producono vernici per metalli. Variano in consistenza.

È meglio scegliere il primer e la vernice della stessa azienda in modo che corrispondano alla composizione chimica. Devi prima decidere quali metodi sceglierai per applicare la composizione.

Vernici protettive per metalli

Le vernici per metalli sono suddivise in resistenti al calore, che possono essere utilizzate ad alte temperature, e per temperature normali fino a ottanta gradi. Vengono utilizzati i seguenti tipi principali di vernici per metalli: vernici alchidiche, acriliche, epossidiche. Esistono vernici speciali anticorrosione. Sono a due o tre componenti. Vengono miscelati immediatamente prima dell'uso.

Vantaggi della verniciatura per superfici metalliche:

• proteggere bene le superfici dagli sbalzi di temperatura e dalle fluttuazioni atmosferiche;
• può essere applicato abbastanza facilmente in diversi modi (pennello, rullo, pistola a spruzzo);
• la maggior parte di essi si asciuga rapidamente;
• ampia gamma di colori;
• lunga durata.

Tra i mezzi economici disponibili, puoi utilizzare l'argenteria ordinaria. Contiene polvere di alluminio, che crea una pellicola protettiva sulla superficie.

I compound epossidici bicomponenti sono adatti per la protezione delle superfici metalliche soggette a maggiori sollecitazioni meccaniche, in particolare il sottoscocca delle automobili.

Protezione dei metalli a casa

La corrosione e i metodi per proteggerla a casa richiedono il rispetto di una determinata sequenza:

1. Prima di applicare un primer o un convertitore di ruggine, la superficie viene accuratamente pulita da sporco, macchie di olio e ruggine. Utilizzare spazzole metalliche o accessori speciali per smerigliatrici.

2. Quindi applicare uno strato di primer, lasciarlo assorbire e asciugare.

Proteggere i metalli dalla corrosione è un processo complesso. Inizia nella fase di fusione dell'acciaio. È difficile elencare tutti i metodi per combattere la ruggine, poiché vengono costantemente migliorati, non solo nell'industria, ma anche per uso domestico. I produttori di prodotti vernicianti migliorano costantemente le loro composizioni, aumentandone le proprietà di corrosione. Tutto ciò prolunga significativamente la durata delle strutture metalliche e dei prodotti in acciaio.

Sistema di protezione dalla corrosione: come e perché?

Lo svantaggio di un materiale come il metallo è che su di esso può verificarsi corrosione. Oggi esistono diversi metodi, devono essere usati in combinazione. Il sistema di protezione dalla corrosione aiuterà a eliminare la ruggine e prevenire la formazione di strati.

Trattare una superficie metallica con un rivestimento speciale è un metodo efficace. Il rivestimento metallico aumenta la durezza e la resistenza del materiale e migliora le proprietà meccaniche. Va tenuto presente che in questo caso sarà necessaria una protezione aggiuntiva. Il rivestimento non metallico viene applicato su ceramica, gomma, plastica, legno.

Metodi di protezione contro la corrosione

I rivestimenti filmogeni sono più spesso utilizzati; sono resistenti all'ambiente esterno. Sulla superficie si forma una pellicola che inibisce i processi di corrosione.

Per ridurre l'attività corrosiva è necessario neutralizzare l'ambiente esposto alla sua influenza. Gli inibitori ti aiuteranno in questo; vengono introdotti in un ambiente aggressivo e si forma un film che inibisce i processi e modifica i parametri chimici del metallo.

La lega è ampiamente utilizzata; aumenta le proprietà che aiutano ad aumentare la resistenza del materiale ai processi di corrosione. L'acciaio legato contiene molto cromo; forma pellicole che proteggono il metallo.

Sarebbe una buona idea utilizzare pellicole protettive. I rivestimenti anodici vengono utilizzati per zinco e cromo, i rivestimenti catodici vengono utilizzati per stagno, nichel e rame. Si applicano con il metodo a caldo, è possibile utilizzare anche la zincatura. Il prodotto deve essere posto in un contenitore contenente il metallo protettivo allo stato fuso.

Utilizzando la metallizzazione è possibile evitare la corrosione. La superficie è ricoperta di metallo, che è allo stato fuso, e viene spruzzata con aria. Il vantaggio di questo metodo è che può essere utilizzato per coprire strutture già pronte e completamente assemblate. Lo svantaggio è che la superficie risulterà un po’ ruvida. Tali rivestimenti vengono applicati per diffusione nel metallo di base.

Il rivestimento può essere protetto con una pellicola di ossido, questo procedimento è chiamato ossidazione. Il film di ossido esistente sul metallo viene trattato con un potente agente ossidante, a seguito del quale diventa molte volte più forte.

La fosfatazione viene utilizzata anche nell'industria. I sali di ferro vengono immersi in una soluzione calda di fosfato, formando eventualmente una pellicola superficiale.

Per la protezione temporanea della superficie è necessario utilizzare etinolo, vaselina tecnica e inibitori. Questi ultimi rallentano la reazione, facendo sì che la corrosione si sviluppi molto più lentamente.

Per proteggere i metalli dalla corrosione vengono utilizzati diversi metodi che possono essere suddivisi nei seguenti ambiti principali: alligazione dei metalli; rivestimenti protettivi (metallici, non metallici); protezione elettrochimica; cambiamenti nelle proprietà dell'ambiente corrosivo; progettazione razionale del prodotto.

Lega dei metalli. Questo è un metodo efficace per aumentare la resistenza alla corrosione dei metalli. Durante la lega, gli elementi di lega (cromo, nichel, molibdeno, ecc.) vengono introdotti nella composizione di una lega o di un metallo, causando la passività del metallo. Passivazioneè il processo di transizione di un metallo o di una lega ad uno stato di aumentata resistenza alla corrosione causato dall'inibizione del processo anodico. Lo stato passivo del metallo si spiega con la formazione sulla sua superficie di un film di ossido strutturalmente perfetto (il film di ossido ha proprietà protettive a condizione che i reticoli cristallini del metallo e l'ossido risultante siano il più simili possibile).

La lega è ampiamente utilizzata per proteggere dalla corrosione del gas. Ferro, alluminio, rame, magnesio, zinco e le leghe basate su di essi sono soggetti a lega. Il risultato sono leghe con maggiore resistenza alla corrosione rispetto ai metalli stessi. Queste leghe hanno contemporaneamente resistenza al calore E resistenza al calore.

Resistenza al calore– resistenza alla corrosione dei gas alle alte temperature. Resistenza al calore– proprietà di un materiale strutturale di mantenere un'elevata resistenza meccanica ad un aumento significativo della temperatura. La resistenza al calore si ottiene solitamente legando metalli e leghe, come l'acciaio con cromo, alluminio e silicio. Ad alte temperature, questi elementi si ossidano più energicamente del ferro, formando così densi film protettivi di ossidi, ad esempio Al 2 O 3 e Cr 2 O 3.

La lega viene utilizzata anche per ridurre la velocità della corrosione galvanica, in particolare della corrosione dovuta all'evoluzione dell'idrogeno. Le leghe resistenti alla corrosione, ad esempio, includono gli acciai inossidabili in cui cromo, nichel e altri metalli sono componenti di lega.

Rivestimenti protettivi. Vengono chiamati strati creati artificialmente sulla superficie dei prodotti metallici per proteggerli dalla corrosione rivestimenti protettivi. L'applicazione di rivestimenti protettivi è il metodo più comune per combattere la corrosione. I rivestimenti protettivi non solo proteggono i prodotti dalla corrosione, ma conferiscono alle superfici anche una serie di preziose proprietà fisiche e chimiche (resistenza all'usura, conduttività elettrica, ecc.). Si dividono in metallici e non metallici. I requisiti generali per tutti i tipi di rivestimenti protettivi sono elevata capacità adesiva, continuità e durata in un ambiente aggressivo.

Rivestimenti metallici. I rivestimenti metallici occupano una posizione speciale, poiché la loro azione è duplice. Finché l'integrità dello strato di rivestimento non è compromessa, il suo effetto protettivo si riduce all'isolamento della superficie del metallo protetto dall'ambiente. Questo non è diverso dall'effetto di qualsiasi strato protettivo meccanico (verniciatura, pellicola di ossido, ecc.). I rivestimenti metallici devono essere impermeabili agli agenti corrosivi.

Quando il rivestimento è danneggiato (o presenta pori), si forma una cella galvanica. La natura della distruzione per corrosione del metallo base è determinata dalle caratteristiche elettrochimiche di entrambi i metalli. I rivestimenti protettivi anticorrosivi possono essere catodo E anodico. A rivestimenti catodici Questi includono rivestimenti i cui potenziali in un dato ambiente hanno un valore più positivo rispetto al potenziale del metallo base. Rivestimenti anodici hanno un potenziale più negativo del potenziale del metallo base.

Quindi, ad esempio, in relazione al ferro, il rivestimento di nichel è catodico e il rivestimento di zinco è anodico (Fig. 2).

Quando il rivestimento di nichel è danneggiato (Fig. 2, a) nelle zone anodiche, avviene il processo di ossidazione del ferro dovuto alla comparsa di elementi galvanici microcorrosivi. Nelle sezioni catodiche: riduzione dell'idrogeno. Di conseguenza, i rivestimenti catodici possono proteggere il metallo dalla corrosione solo in assenza di pori e danni al rivestimento.

Il danno locale allo strato protettivo di zinco porta alla sua ulteriore distruzione, mentre la superficie del ferro è protetta dalla corrosione. Il processo di ossidazione dello zinco avviene nei siti anodici. Nelle sezioni catodiche - riduzione dell'idrogeno (Fig. 2,b).

I potenziali degli elettrodi dei metalli dipendono dalla composizione delle soluzioni, quindi, quando cambia la composizione della soluzione, può cambiare anche la natura del rivestimento.

Per ottenere rivestimenti protettivi per metalli vengono utilizzati vari metodi: elettrochimico(galvanica); immersione nel metallo fuso(zincatura a caldo, stagnatura); metallizzazione(applicazione del metallo fuso sulla superficie protetta mediante un getto di aria compressa); chimico(ottenimento di rivestimenti metallici utilizzando agenti riducenti, come l'idrazina).

Riso. 2. Corrosione del ferro in soluzione acida con rivestimenti catodici (a) e anodici (b): 1 – metallo base; 2 – rivestimento; 3 – soluzione elettrolitica.

I materiali per i rivestimenti protettivi dei metalli possono essere metalli puri (zinco, cadmio, alluminio, nichel, rame, cromo, argento, ecc.) o loro leghe (bronzo, ottone, ecc.).

Rivestimenti protettivi non metallici. Possono essere inorganici o organici. L'effetto protettivo di questi rivestimenti si riduce principalmente all'isolamento del metallo dall'ambiente.

I rivestimenti inorganici includono smalti inorganici, ossidi metallici, composti di cromo, fosforo, ecc. I rivestimenti organici includono rivestimenti di vernice, rivestimenti con resine, plastica, pellicole polimeriche e gomma.

Smalti inorganici sono silicati nella loro composizione, cioè composti di silicio. I principali svantaggi di tali rivestimenti includono fragilità e screpolature dovute a shock termici e meccanici.

Rivestimenti con pitture e vernici più comune. Il rivestimento di pitture e vernici deve essere continuo, resistente ai gas e impermeabile, resistente agli agenti chimici, elastico, avere elevata adesione al materiale, resistenza meccanica e durezza.

Metodi chimici molto diversificato. Questi includono, ad esempio, il trattamento della superficie di un metallo con sostanze che entrano in reazione chimica con esso e formano sulla sua superficie una pellicola di un composto chimico stabile, alla cui formazione partecipa il metallo protetto stesso. Tali metodi includono ossidazione, fosfatazione, solforazione e così via.

Ossidazione- il processo di formazione di pellicole di ossido sulla superficie dei prodotti metallici.

Il moderno metodo di ossidazione è il trattamento chimico ed elettrochimico delle parti in soluzioni alcaline.

Per il ferro e le sue leghe, l'ossidazione alcalina viene spesso utilizzata in una soluzione contenente NaOH, NaNO 3, NaNO 2 ad una temperatura di 135-140 ° C. L'ossidazione dei metalli ferrosi è chiamata azzurramento.

Fe
Fe2++2

Il processo di riduzione avviene nelle sezioni catodiche:

2 H 2 O + O 2 + 4
4OH-

Sulla superficie del metallo, per effetto del lavoro delle celle microgalvaniche, si forma Fe(OH) 2 che viene poi ossidato in Fe 3 O 4. La pellicola di ossido sull'acciaio a basso tenore di carbonio è di colore nero intenso, mentre sull'acciaio ad alto tenore di carbonio è nera con una sfumatura grigiastra.

Fe2+ ​​+ 2OH -
Fe(OH)2;

12 Fe(OH)2 + NaNO3
4Fe3O4 + NaOH + 10H2O + NH3

Le proprietà anticorrosive del film superficiale di ossidi sono basse, quindi l'ambito di applicazione di questo metodo è limitato. Lo scopo principale è la finitura decorativa. La brunitura viene utilizzata quando è necessario mantenere le dimensioni originali, poiché il film di ossido è di soli 1,0 - 1,5 micron.

Fosfatazione- un metodo per produrre pellicole di fosfato su prodotti realizzati con metalli non ferrosi e ferrosi. Per la fosfatazione, un prodotto metallico viene immerso in soluzioni di acido fosforico e suoi sali acidi (H 3 PO 4 + Mn(H 2 PO 4) 2) ad una temperatura di 96-98 o C.

Sulla superficie del metallo, a seguito del funzionamento delle celle microgalvaniche, si forma un film di fosfato, che ha una composizione chimica complessa e contiene idrati scarsamente solubili di manganese e fosfati di ferro due e tre sostituiti: MnHPO 4, Mn 3 (PO 4) 2, FeHPO 4, Fe 3 (PO 4 ) 2  N H2O.

Il processo di ossidazione avviene nei siti anodici:

Fe
Fe2++2

Nelle sezioni catodiche avviene il processo di riduzione dell'idrogeno:

2 ore + + 2
H2 (pH< 7)

Quando gli ioni Fe 2+ interagiscono con gli anioni dell'acido ortofosforico e dei suoi sali acidi, si formano pellicole di fosfato:

Fe2+ ​​+ H2PO - 4
FeHPO4+H+

3Fe2++2PO43-
Fe3(PO4)2

La pellicola di fosfato risultante è legata chimicamente al metallo ed è costituita da cristalli intrecciati separati da pori ultramicroscopici. Le pellicole di fosfato hanno una buona adesione e hanno una superficie ruvida sviluppata. Sono un buon primer per applicare vernici e lubrificanti penetranti. I rivestimenti fosfatici vengono utilizzati principalmente per proteggere i metalli dalla corrosione in spazi chiusi e anche come metodo per preparare la superficie per la successiva verniciatura o verniciatura. Lo svantaggio dei film di fosfato è la bassa resistenza ed elasticità, l'elevata fragilità.

Anodizzazione- Questo è il processo di formazione di pellicole di ossido sulla superficie del metallo e soprattutto dell'alluminio. In condizioni normali, sulla superficie dell'alluminio è presente un sottile film di ossidi di Al 2 O 3 o Al 2 O 3 ∙ nH 2 O, che non può proteggerlo dalla corrosione. Sotto l'influenza dell'ambiente, l'alluminio si ricopre di uno strato di prodotti di corrosione. Il processo di formazione artificiale di pellicole di ossido può essere effettuato con metodi chimici ed elettrochimici. Nell'ossidazione elettrochimica dell'alluminio, il prodotto in alluminio svolge il ruolo di anodo dell'elettrolizzatore. L'elettrolita è una soluzione di acido solforico, ortofosforico, cromico, borico o ossalico; il catodo può essere un metallo che non interagisce con la soluzione elettrolitica, ad esempio acciaio inossidabile. Al catodo viene rilasciato idrogeno mentre all'anodo si forma ossido di alluminio. Il processo complessivo all'anodo può essere rappresentato dalla seguente equazione:

2 Al + 3 H 2 O
Al2O3+6H++6

La protezione elettrochimica delle strutture metalliche dalla corrosione si basa sull'imposizione di un potenziale negativo sul prodotto protetto. Dimostra un alto livello di efficienza nei casi in cui le strutture metalliche sono soggette a distruzione elettrochimica attiva.

1 L'essenza della protezione elettrochimica anticorrosione

Qualsiasi struttura metallica inizia a deteriorarsi nel tempo a causa della corrosione. Per questo motivo, prima dell'uso, le superfici metalliche vengono necessariamente rivestite con speciali composti costituiti da vari elementi inorganici e organici. Tali materiali proteggono in modo affidabile il metallo dall'ossidazione (ruggine) per un certo periodo. Ma dopo qualche tempo devono essere aggiornati (applicati nuovi composti).

Quindi, quando lo strato protettivo non può essere rinnovato, la protezione dalla corrosione di tubazioni, carrozzerie e altre strutture viene effettuata utilizzando tecniche elettrochimiche. È indispensabile per proteggere dalla ruggine serbatoi e contenitori che operano sottoterra, fondi di navi marittime, varie comunicazioni sotterranee, quando il potenziale di corrosione (si chiama libero) si trova nella zona di ripassivazione del metallo base del prodotto o della sua dissoluzione attiva .

L'essenza della protezione elettrochimica è che una corrente elettrica continua è collegata dall'esterno a una struttura metallica, che forma una polarizzazione di tipo catodico degli elettrodi della coppia microgalvanica sulla superficie della struttura metallica. Di conseguenza, sulla superficie metallica si osserva la trasformazione delle regioni anodiche in regioni catodiche. Dopo tale trasformazione, l'anodo percepisce l'influenza negativa dell'ambiente e non il materiale stesso con cui è realizzato il prodotto protetto.

La protezione elettrochimica può essere catodica o anodica. Con il potenziale catodico, il potenziale del metallo si sposta sul lato negativo, mentre con il potenziale anodico si sposta sul lato positivo.

2 Protezione elettrica catodica: come funziona?

Il meccanismo del processo, se lo capisci, è abbastanza semplice. Un metallo immerso in una soluzione elettrolitica è un sistema con un gran numero di elettroni, che comprende zone catodiche e anodiche spazialmente separate, elettricamente chiuse tra loro. Questo stato di cose è dovuto alla struttura elettrochimica eterogenea dei prodotti metallici (ad esempio, condotte sotterranee). Manifestazioni di corrosione si formano sulle zone anodiche del metallo a causa della sua ionizzazione.

Quando un materiale con un potenziale elevato (negativo) viene aggiunto al metallo base situato nell'elettrolita, si osserva la formazione di un catodo comune a causa del processo di polarizzazione del catodo e delle zone anodiche. Per potenziale alto si intende un valore che supera il potenziale della reazione anodica. Nella coppia galvanica formata si dissolve un materiale con un basso potenziale dell'elettrodo, che porta alla sospensione della corrosione (poiché gli ioni del prodotto metallico protetto non possono entrare nella soluzione).

La corrente elettrica necessaria per proteggere la carrozzeria delle auto, i serbatoi e le condotte interrate, nonché il fondo delle navi, può provenire da una fonte esterna e non solo dal funzionamento di una coppia microgalvanica. In tale situazione, la struttura protetta è collegata al “meno” della fonte di corrente elettrica. L'anodo, realizzato con materiali a basso grado di solubilità, è collegato al “plus” del sistema.

Se la corrente è ottenuta solo da coppie galvaniche si parla di processo con anodi sacrificali. E quando si utilizza la corrente da una fonte esterna, si tratta di proteggere condutture, parti di veicoli e veicoli acquatici con l'aiuto della corrente sovrapposta. L'uso di uno qualsiasi di questi schemi fornisce una protezione di alta qualità dell'oggetto dal decadimento corrosivo generale e da una serie di sue varianti speciali (corrosione selettiva, vaiolatura, fessurazione, intergranulare, da contatto).

3 Come funziona la tecnica anodica?

Questa tecnica elettrochimica per la protezione dei metalli dalla corrosione viene utilizzata per strutture costituite da:

• acciai al carbonio;
• passivazione di materiali dissimili;
• altamente legati e;
• leghe di titanio.

Lo schema dell'anodo prevede lo spostamento del potenziale dell'acciaio protetto in una direzione positiva. Inoltre, questo processo continua finché il sistema non entra in uno stato passivo stabile. Tale protezione dalla corrosione è possibile in ambienti che sono buoni conduttori di corrente elettrica. Il vantaggio della tecnica anodica è quello di rallentare notevolmente la velocità di ossidazione delle superfici protette.

Inoltre, tale protezione può essere effettuata saturando l'ambiente corrosivo con speciali componenti ossidanti (nitrati, dicromati e altri). In questo caso, il suo meccanismo è approssimativamente identico al metodo tradizionale di polarizzazione anodica dei metalli. Gli ossidanti aumentano significativamente l'effetto del processo catodico sulla superficie dell'acciaio, ma di solito influiscono negativamente sull'ambiente rilasciandovi elementi aggressivi.

La protezione anodica viene utilizzata meno frequentemente della protezione catodica, poiché per l'oggetto protetto vengono richiesti molti requisiti specifici (ad esempio, qualità impeccabile delle saldature delle tubazioni o della carrozzeria di un'auto, presenza costante di elettrodi nella soluzione, ecc.). Nella tecnologia dell'anodo, i catodi vengono posizionati secondo uno schema rigorosamente definito, che tiene conto di tutte le caratteristiche della struttura metallica.

Per la tecnica anodica vengono utilizzati elementi scarsamente solubili (da essi vengono ricavati i catodi): platino, nichel, leghe inossidabili altolegate, piombo, tantalio. L'installazione stessa per tale protezione dalla corrosione è costituita dai seguenti componenti:

• struttura protetta;
• fonte corrente;
• catodo;
• elettrodo di riferimento speciale.

È consentito utilizzare la protezione anodica per contenitori in cui sono conservati fertilizzanti minerali, composti di ammoniaca, acido solforico, per installazioni cilindriche e scambiatori di calore gestiti in impianti chimici, per serbatoi in cui viene eseguita la nichelatura chimica.

4 Caratteristiche della protezione del battistrada per acciaio e metallo

Un'opzione utilizzata abbastanza frequentemente per la protezione catodica è la tecnologia che utilizza materiali protettivi speciali. Con questa tecnica si collega alla struttura un metallo elettronegativo. In un dato periodo di tempo, la corrosione colpisce il protettore e non l'oggetto protetto. Dopo che il protettore è stato distrutto fino a un certo livello, al suo posto viene installato un nuovo "difensore".

La protezione elettrochimica protettiva è consigliata per il trattamento di oggetti situati nel suolo, nell'aria, nell'acqua (cioè in ambienti chimicamente neutri). Inoltre sarà efficace solo quando esiste una certa resistenza di transizione tra il mezzo e il materiale protettore (il suo valore varia, ma in ogni caso è piccolo).

In pratica, i protettori vengono utilizzati quando è economicamente irrealizzabile o fisicamente impossibile fornire la carica di corrente elettrica richiesta a un oggetto in acciaio o metallo. Vale la pena notare separatamente il fatto che i materiali protettivi sono caratterizzati da un certo raggio sul quale si estende il loro effetto positivo. Per questo motivo è bene calcolare correttamente la distanza per rimuoverli dalla struttura metallica.

Protezioni popolari:

• Magnesio. Vengono utilizzati in ambienti con pH compreso tra 9,5–10,5 unità (terreno, acqua dolce e leggermente salata). Sono realizzati con leghe a base di magnesio con lega aggiuntiva con alluminio (non più del 6-7%) e zinco (fino al 5%). Per l'ambiente, tali protettori che proteggono gli oggetti dalla corrosione sono potenzialmente pericolosi perché possono causare fessurazioni e infragilimento da idrogeno dei prodotti metallici.
• Zinco. Questi “protettori” sono indispensabili per le strutture che operano in acque ad alto contenuto salino. Non ha senso utilizzarli in altri ambienti, poiché gli idrossidi e gli ossidi si presentano sulla loro superficie sotto forma di una pellicola spessa. I protettori a base di zinco contengono additivi minori (fino allo 0,5%) di ferro, piombo, cadmio, alluminio e alcuni altri elementi chimici.
• Alluminio. Sono utilizzati nell'acqua corrente del mare e su oggetti situati sulla piattaforma costiera. I protettori in alluminio contengono magnesio (circa il 5%) e zinco (circa l'8%), oltre a quantità molto piccole di tallio, cadmio, silicio e indio.

Inoltre, a volte vengono utilizzati protettori di ferro, realizzati in ferro senza additivi o in comuni acciai al carbonio.

5 Come viene eseguito il circuito catodico?

Gli sbalzi di temperatura e i raggi ultravioletti causano gravi danni a tutti i componenti esterni e ai componenti dei veicoli. La protezione della carrozzeria e di alcuni altri elementi dalla corrosione mediante metodi elettrochimici è riconosciuta come un modo molto efficace per prolungare l'aspetto ideale dell'auto.

Il principio di funzionamento di tale protezione non è diverso dallo schema sopra descritto. Quando si protegge la carrozzeria dell'auto dalla ruggine, la funzione di un anodo può essere svolta da quasi tutte le superfici in grado di condurre efficacemente la corrente elettrica (superfici stradali bagnate, piastre metalliche, strutture in acciaio). Il catodo in questo caso è la carrozzeria stessa del veicolo.

Metodi elementari di protezione elettrochimica della carrozzeria di un'auto:

1. Colleghiamo il corpo del garage in cui è parcheggiata l'auto tramite il cavo di montaggio e un resistore aggiuntivo al positivo della batteria. Questa protezione contro la corrosione della carrozzeria è particolarmente efficace in estate, quando nel garage è presente l'effetto serra. Questo effetto protegge proprio le parti esterne dell'auto dall'ossidazione.
2. Installiamo una speciale "coda" in gomma metallizzata con messa a terra nella parte posteriore del veicolo in modo che gocce di umidità cadano su di essa durante la guida in caso di pioggia. Ad alta umidità si forma una differenza di potenziale tra l'autostrada e la carrozzeria dell'auto, che protegge le parti esterne del veicolo dall'ossidazione.

Anche la carrozzeria dell'auto è protetta mediante protezioni. Sono montati sulle soglie dell'auto, sul fondo, sotto le ali. Le protezioni in questo caso sono piccole piastre di platino, magnetite, carbossile, grafite (anodi che non si deteriorano nel tempo), nonché alluminio e “acciaio inossidabile” (dovrebbero essere sostituite ogni pochi anni).

6 Sfumature della protezione anticorrosione delle tubazioni

I sistemi di tubazioni sono attualmente protetti utilizzando tecniche di drenaggio ed elettrochimiche catodiche. Quando si proteggono le tubazioni dalla corrosione utilizzando lo schema catodico, vengono utilizzati quanto segue:

• Fonti di corrente esterne. Il loro vantaggio sarà collegato alla messa a terra dell'anodo e il meno al tubo stesso.
• Anodi di protezione che utilizzano corrente proveniente da coppie galvaniche.

La tecnica catodica prevede la polarizzazione della superficie protetta dell'acciaio. In questo caso, le condotte sotterranee sono collegate al “meno” del complesso di protezione catodica (si tratta infatti di una fonte di corrente). "Plus" è collegato all'elettrodo esterno aggiuntivo tramite un cavo speciale, realizzato in gomma conduttiva o grafite. Questo circuito consente di ottenere un circuito elettrico di tipo chiuso, che comprende i seguenti componenti:

• elettrodo (esterno);
• elettrolita situato nel terreno in cui sono posate le condotte;
• tubi direttamente;
• cavo (catodo);
• fonte corrente;
• cavo (anodo).

Per la protezione del battistrada delle tubazioni vengono utilizzati materiali a base di alluminio, magnesio e zinco, la cui efficienza è del 90% quando si utilizzano protettori a base di alluminio e zinco e del 50% per protettori realizzati con leghe di magnesio e magnesio puro.

Per la protezione del drenaggio dei sistemi di tubazioni viene utilizzata la tecnologia per drenare le correnti vaganti nel terreno. Sono disponibili quattro opzioni per le tubazioni di drenaggio: polarizzate, interrate, rinforzate e diritte. Nel drenaggio diretto e polarizzato, tra il "meno" delle correnti vaganti e il tubo vengono posizionati dei ponticelli. Per il circuito di protezione di terra è necessario effettuare la messa a terra utilizzando elettrodi aggiuntivi. E con un maggiore drenaggio dei sistemi di tubazioni, al circuito viene aggiunto un convertitore, necessario per aumentare l'entità della corrente di drenaggio.

Le pitture, le vernici e i rivestimenti galvanici attualmente utilizzati per la protezione dalla corrosione presentano notevoli inconvenienti. Per quanto riguarda i rivestimenti con pitture e vernici, prima di tutto, si tratta di un basso grado di affidabilità in caso di danni meccanici, di una scarsa risorsa di rivestimenti monostrato e di un costo elevato di rivestimenti multistrato. Il danneggiamento del rivestimento del metallo protetto porta allo sviluppo di corrosione sotto la pellicola. In questo caso, l'ambiente aggressivo cade sotto lo strato isolante di vernice e vernice e inizia la corrosione del metallo base, che si diffonde attivamente sotto lo strato di vernice, portando al distacco dello strato protettivo.

Per quanto riguarda la galvanica, una volta raggiunte le proprietà richieste, l'elettrolita è sensibile alle fluttuazioni di temperatura durante tutto il processo di deposizione, che solitamente dura diverse ore. La galvanica comporta anche l’uso di materiali e sostanze chimiche, molti dei quali sono piuttosto dannosi. La metallizzazione e i rivestimenti in pitture e vernici competono con pitture e vernici, rivestimenti galvanici, smalto per vetro, bitume, gomma bituminosa, rivestimenti polimerici ed epossidici e protezione elettrochimica. Spramet™.

Spramet™- una serie di metallizzazione combinata e rivestimenti di vernice per la protezione dalla corrosione fino a 50 anni, ognuno dei quali ha proprietà aggiuntive: resistenza al calore, caratteristiche ignifughe, caratteristiche di isolamento termico, ecc.

Sistemi Spramet™ sono applicati sia in condizioni di produzione che in condizioni di riparazione - nel luogo di funzionamento della struttura. L'elevata resistenza di Spramet ai danni meccanici, l'assenza di corrosione sotto la pellicola e i prezzi paragonabili alla verniciatura di alta qualità rendono questo sistema la scelta ideale per la protezione dalla corrosione a lungo termine di oggetti particolarmente pericolosi e unici.

Sotto l'influenza dei principali fattori di invecchiamento operativo (tempo, temperatura e umidità combinate, ambienti aggressivi, differenze nei potenziali elettrochimici), il sistema Protezione dallo spruzzo non cambia le sue proprietà originali, resiste al riscaldamento fino a 650°C, ha elevate caratteristiche meccaniche: resistenza all'usura, flessibilità e resiste attivamente anche alla corrosione. Spramet protegge efficacemente le saldature e mantiene le sue proprietà protettive e decorative durante l'intero periodo di funzionamento.

In totale, i costi operativi dei prodotti protetti con i sistemi Spramet sono 2-4 volte inferiori rispetto a pitture e vernici o altri rivestimenti oggi conosciuti.

CJSC "Plakart" ha condotto test su larga scala e ha iniziato a utilizzarli composizioni Spramet™— sistemi protettivi anticorrosione a base di matrici metalliche. Queste composizioni sono costituite da uno o più strati. La base della composizione è una matrice metallica: alluminio spruzzato, zinco o loro leghe. Per migliorare le proprietà prestazionali, viene applicato uno strato impregnante per chiudere i pori, quindi uno strato protettivo o termoisolante, nonché uno strato colorante.

IN JSC "Plakart"È stata sviluppata una linea di composizioni per risolvere problemi in varie condizioni operative:

• Spramet-ANTIKOR
• Spramet-TERMO
• Spramet-ANTISCIVOLO
• Spramet-NANO

Benefici composizioni di Spramet Sono:

• maggiore durezza,
• resistenza all'usura abrasiva.

Per aumentare le proprietà protettive, i rivestimenti metallici sono impregnati con composti speciali. I sistemi di protezione Spramet garantiscono una durata degli oggetti da 15 a 50 anni di servizio senza corrosione.

La resistenza alla corrosione delle composizioni Spramet è dovuta ai seguenti fattori:

• in primo luogo, lo strato di metallizzazione di base del sistema Spramet stesso protegge bene la superficie dalla corrosione;
• in secondo luogo, l'impregnazione della struttura porosa della matrice metallica con composti speciali esalta le proprietà anticorrosive del sistema in un'ampia gamma di ambienti e temperature aggressivi;
• in terzo luogo, se la composizione di Spramet viene danneggiata prima del materiale protetto, entra in gioco un altro meccanismo di protezione, ovvero un protettore, che non consente lo sviluppo di corrosione sotto la pellicola e ritarda il danno locale.

Se la matrice metallica viene danneggiata in un ambiente aggressivo, il metallo protetto e il metallo di rivestimento formano una coppia galvanica in presenza di acqua. La differenza di potenziale in un tale circuito è determinata dalla posizione dei metalli nella serie di tensione elettrochimica. Poiché il materiale da proteggere è tipicamente metalli ferrosi, il materiale di rivestimento inizia a consumarsi, proteggendo il metallo base e sigillando la zona danneggiata. In questo caso, la velocità di corrosione è determinata dalla differenza nei potenziali degli elettrodi della coppia. Inoltre, se il danno al rivestimento è lieve (graffi), si riempie di prodotti di ossidazione del materiale di rivestimento e il processo di corrosione si arresta o rallenta in modo significativo. Ad esempio, nell'acqua dolce e marina, l'alluminio e lo zinco vengono consumati a una velocità di 3-10 micron all'anno, fornendo almeno 25 anni di resistenza alla corrosione con uno spessore dello strato di 250 micron.

I vantaggi della lavorazione del prodotto composizioni protettive Spramet include il seguente:

• nessuna restrizione sulle dimensioni del prodotto rispetto alla zincatura a caldo e alla zincatura;
• la capacità di proteggere le saldature dopo l'installazione della struttura (nel caso della saldatura di prodotti zincati, la qualità della giuntura si deteriora a causa dell'ingresso di composti di zinco nel bagno di saldatura);
• la possibilità di applicare la protezione Spramet in campo, cosa non realizzabile né nel caso della zincatura né nel caso della verniciatura a polvere.

Alcune opzioni per l'utilizzo del sistema di protezione Spramet

Spramet-ANTIKOR

• Spramet-100 è un sistema resistente alla corrosione e alle sollecitazioni meccaniche sia in condizioni normali che a temperature fino a 650°C.
• Spramet-130 viene utilizzato per la protezione dalla corrosione nell'acqua dolce; ha una buona resistenza agli effetti dell'acqua di varie composizioni e agli effetti meccanici del ghiaccio.
• Spramet-150 viene utilizzato per la corrosione atmosferica, ha una buona resistenza chimica e viene utilizzato per lo stoccaggio di prodotti petroliferi.
• Spramet-300 viene utilizzato per la corrosione atmosferica, temperature di esercizio fino a 400°C e ha un'elevata adesione.
• Spramet-310 è utilizzato al meglio negli impianti di fornitura di acqua e calore ed è resistente agli inibitori nei sistemi di trattamento dell'acqua.
• Spramet-320 viene utilizzato negli impianti di trattamento delle acque reflue per abitazioni e servizi comunali: ha un'elevata resistenza agli effetti dei liquidi con pH variabile.
• Spramet-330 viene utilizzato per la corrosione atmosferica e la corrosione in acqua dolce a temperature di esercizio fino a 120°C è resistente alle sollecitazioni meccaniche e ha un'elevata adesione.
• Spramet-430 viene utilizzato per la protezione dalla corrosione atmosferica in presenza di cloruri, è resistente agli agenti disgelanti ed ha effetto decorativo.
• Spramet-425 è utilizzato al meglio per la protezione contro la corrosione nell'acqua di mare, è resistente alle sollecitazioni meccaniche, compreso il ghiaccio, e ha una buona resistenza ai cloruri.

Spramet-TERMO

Sistema anticorrosione ad alta temperatura. Temperatura di esercizio - fino a 650°C.

• Spramet-100 è un sistema resistente alla corrosione sia in condizioni normali che a temperature fino a 650°C.
• Spramet-160. La matrice metallica è rivestita con un composto ignifugo certificato che schiuma se esposto ad alte temperature e garantisce una resistenza al fuoco fino a 60 minuti.

Spramet-ANTISCIVOLO Spramet-500 e 510 garantiscono la ruvidità della superficie trattata, che impedisce lo scivolamento del personale e delle attrezzature. Applicabile a passerelle metalliche di piattaforme offshore, eliporti, ponti e altre passerelle metalliche pedonali. Spramet-NANO In questo caso la matrice metallica è un rivestimento nanostrutturato. Tale rivestimento ha una porosità ancora più bassa, una resistenza molto più elevata alla corrosione e all'usura erosiva e una maggiore resistenza al calore, che aumenta significativamente la durata del prodotto protetto.

A causa della maggiore affidabilità e durata della composizione, Spramet è consigliato per l'uso quando vengono poste maggiori esigenze sull'oggetto protetto: un aumento significativo del tempo di consegna o fornitura di protezione anticorrosione per l'intero periodo di funzionamento delle strutture metalliche, nonché in assenza di accesso per ripristinare i rivestimenti protettivi.

Applicazione pratica (2011)

Gli specialisti di ZAO Plakart hanno completato il lavoro sull'applicazione del sistema Spramet-100 per la protezione contro la corrosione degli alberi di scarico delle unità di pompaggio del gas del sistema principale di gasdotti di OJSC Gazprom. Il sistema è resistente alla corrosione sia in condizioni normali che a temperature fino a 650°C, ha un colore superficiale bianco uniforme e non teme danni meccanici, sbalzi di temperatura e radiazioni ultraviolette.

Sono stati completati i lavori per l'applicazione del sistema anticorrosione Spramet-300 sulle traverse di uno dei ponti strallati del percorso olimpico Alpika-Service. Le sedi olimpiche che operano in condizioni climatiche difficili richiedono una protezione garantita a lungo termine contro la corrosione. Sistema Spramet-ANTIKOR non solo fornisce un'eccellente protezione contro la corrosione, ma funge anche da eccellente primer per la verniciatura.

Sono stati completati i lavori relativi all'applicazione del sistema di protezione Spramet-150 sulle superfici interne dei serbatoi di stoccaggio di prodotti petroliferi nella regione di Astrakhan. Questo sistema anticorrosivo è stato applicato su decine di migliaia di metri quadrati delle superfici interne della cisterna e del pontile galleggiante in essa contenuto.

Dal punto di vista della standardizzazione Sistema "Spramet". appartiene al gruppo di rivestimenti combinati di metallizzazione-vernici e vernici consigliati per l'uso su oggetti particolarmente pericolosi e unici SNIP 2.03.11 "Protezione delle strutture edili dalla corrosione", nonché numerosi standard industriali e ISO.

Sistema di qualità JSC "Plakart" certificato secondo la norma ISO 9001. JSC "Plakart" è membro delle organizzazioni di autoregolamentazione "Zapaduralstroy" e "Sopkor". Marchio Spramet™ registrato e di proprietà di ZAO Plakart.