Способы защиты от коррозии


Категория Технология окраски судов

Для предупреждения возникновения любого коррозионного процесса можно использовать следующие основные способы:
— устранить причины коррозии (контакт с электролитом);
— применить пассивную защиту, затрудняющую возникновение коррозионных процессов, но не устраняющую их причины (окраска);
— использовать активную защиту, которая заключается в воздействии на причину коррозии (катодная защита, т. е. создание режима, снижающего разрушение корпуса судна).

В судостроении применяются два последних способа борьбы с коррозией, так как исключить контакт корпуса судна с электролитом (морской водой) невозможно.

Пассивная защита может быть осуществлена путем нанесения на корпус судна или корпусную конструкцию защитного покрытия: металлического, органического или неорганического. При использовании металлических покрытий необходимо помнить о том, что они могут быть анодными и катодными. Цинковые покрытия, относящиеся к числу анодных, не только изолируют металл от влияния внешней среды, но и защищают его электрохимически. Если участки корпуса оголяются, то коррозии подвергается нанесенное покрытие, которое является анодом по отношению к поверхности металла. Катодное покрытие (олово, свинец, никель и др.) будет защищать основной металл от коррозии только при отсутствии в покрытии пор, трещин и других дефектов. При наличии их защищаемый металл на оголенных участках будет подвергаться сильной коррозии, так как они по отношению к покрытию будут являться анодом.

К числу органических покрытий относятся главным образом лакокрасочные покрытия. В зависимости от пигментов, входящих в их состав, они также могут быть анодными или катодными.

Неорганические защитные покрытия получаются в результате химической обработки металла. При этом на его поверхности образуются окисные, фосфатные и другие подобные им пленки. Вследствие значительной пористости сами по себе окисные или фосфатные пленки не могут служить надежным защитным покрытием для металла. Не могут они полностью заменить грунтовочное покрытие, наносимое на металлическую поверхность. Такие пленки лишь улучшают сцепление, так называемую адгезию, лакокрасочного покрытия с окрашиваемой поверхностью, что в отдельных случаях значи тельно повышает антикоррозионную защиту металла.

В основе активной защиты лежат электрохимические способы борьбы с коррозионными процессами. При катодном способе за щиты корпус судна присоединяется к постороннему источнику по стоянного тока, и он служит катодом. Анодом служат дополнительные электроды, специально устанавливаемые на внешней поверхности корпуса, которые при этом разрушаются и таким образом защищают корпус.

Рис. 1. Расположение протекторов в кормовой части судна.

Анодная, или протекторная, защита заключается в следующем: к защищаемой конструкции присоединяют пластину металла, менее благородного, чем защищаемый металл, т. е. имеющего более низкий электродный потенциал. При этом такая пластина (протектор) становится анодом, на котором искусственно сосредотачивается коррозия. Разрушенный протектор заменяют новым.

Протекторы устанавливают в кормовой части судна, вблизи гребного винта, на гребном валу, вдоль ватерлинии, а также вблизи различных отверстий в корпусе судна.

На рис. 16 показано расположение протекторов в кормовой части корпуса одного из судов иностранной постройки.

В судостроении применяют протекторы из цинка, алюминия, магния, сплава алюминия с цинком, магния с алюминием, цинком и т. п. Каждый из этих типов протекторов имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому эффективность протекторной защиты зависит как от правильного выбора марки протектора, так и от их разрушения на корпусе судна. Наиболее эффективна протекторная защита в сочетании с лакокрасочными покрытиями.

Для защиты от коррозии наиболее часто применяют лакокрасочные покрытия. Пленкообразующая основа большинства таких покрытий относится к органическим соединениям.

Они стоят в несколько раз дешевле, чем защитные покрытия других типов (гальванические, пластмассовые и др.).

Процесс нанесения покрытий менее сложен, чем нанесения других видов защитных покрытий. Окрашивать можно изделия любого размера.

Правильный выбор лакокрасочных материалов, технологии их нанесения и схемы окраски обеспечивает длительную защиту изделия от коррозии.

В случае повреждения или разрушения покрытия его можно возобновить значительно проще и быстрее, чем другие типы покрытий.

Путем соответствующего подбора красок и технологии их нанесения можно получить покрытие, обладающее практически любыми требуемыми свойствами (кислотостойкие, щелочеустойчивые, бензо-стойкие, негорючие, необрастающие и т. п.), а также любого заданного цвета и требуемой фактуры.

Покрытия можно легко совмещать с другими способами защиты (например, протекторную с фосфатными и оксидными покрытиями), что позволяет значительно увеличить защитную способность последних.

При выборе способа защиты необходимо учитывать те условия, в которых будет находиться изделие при эксплуатации. Поэтому для окраски судов должны применяться покрытия, обладающие прежде всего высокой водостойкостью.

Защитные свойства лакокрасочного покрытия зависят от способности пленки изолировать окрашенную поверхность от внешней среды, от химического взаимодействия нанесенной пленки или отдельных компонентов, входящих в ее состав, с окрашенным металлом, а также от технологии окрасочных работ.

Для изоляции поверхности металла от действия внешней среды необходимо, чтобы пленка покрытия была сплошной, не набухающей в воде, лишенной пор и обладающей высокой адгезией к окрашенной поверхности металла. На практике даже при многослойной окраске не удается полностью изолировать окрашиваемую поверхность от действия влаги и кислорода воздуха вследствие неизбежного наличия в пленке краски пор, способности ее к набуханию и постепенного ухудшения адгезии покрытия к поверхности металла. Кроме того, даже очень высококачественные покрытия при эксплуатации стареют, на них появляются поры и трещины, резко снижающие защиту металла от коррозии. Особенно опасны разрушения покрытий в тех случаях, когда на поверхности стали имеются остатки окалины, неизбежно создающие на металле анодные и катодные участки. Нанесенная защитная пленка изолирует окалину, прекращая коррозионные процессы. Однако при повреждении защитного слоя немедленно начинается коррозия металла, приводящая к появлению глубоких местных разрушений. Неблагоприятное влияние окалины на металл на некоторое время можно ослабить, применяя протекторные грунты, которые затем покрывают антикоррозионной краской. В этом случае при повреждении защитного слоя начинается коррозия протекторного грунта. Однако, как только он разрушится, немедленно начнется коррозия основного металла. Поэтому наличие на стальной поверхности остатков окалины и окраска их недопустимы.

Для того чтобы защитить окрашенную поверхность за счет химического взаимодействия лакокрасочного покрытия с металлом, необходимо применять краски, в состав которых входят пигменты, способные замедлять коррозию металла. Это свойство пигментов называют ингибирующей способностью.

Все пигменты, используемые для изготовления красок, могут быть разделены на инертные (алюминиевая пудра, белила титановые, сурик железный, хромовая желтая и др.), замедляющие коррозию (крон свинцовый и цинковый, сурик свинцовый и др.) и способствующие коррозии (мумия, сажа, сурик железный из пиритных огарков и др.).

Цинковый крон является одним из универсальных замедлителей коррозии для стали и легких сплавов, но только в нейтральной или слабощелочной среде. В кислой среде, наоборот, он увеличивает коррозию. Для окраски стальных поверхностей (при использовании пленкообразующих масляного типа), наиболее целесообразно применять свинцовый сурик. В присутствии этого пигмента в пленкообразующей основе появляются мыла жирных кислот, они резко уменьшают водонабухаемость лакокрасочного покрытия, т. е. повышают его защитные свойства. Способность цинковой пудры замедлять коррозию объясняют электрохимической протекторной защитой, так как цинк по отношению к железу является анодом. В связи с тем, что после окраски только часть цинковой пудры находится в непосредственном контакте с металлом, протекторное действие красок, содержащих этот пигмент, наиболее полно проявляется после набухания краски под влиянием влаги.

Рис. 2. Схема процессов коррозии при наличии окалины:
а — разрушение стали при наличии остатков окалины; б — защита анодных участков лакокрасочной пленкой; в — коррозия стали при повреждении защитного слоя краски; г — занесение протекторного грунта на стальной лист; д — коррозия протекторного грунта при его повреждении протекает без разрушения стали.

Замедляющее влияние на коррозию красок, содержащих алюминиевую пудру, не всегда можно объяснить только электрохимической протекторной защитой. Высокие антикоррозионныё свойства таких красок в Значительной степени зависят от их малой водонабухаемости и проницаемости вследствие чешуйчатого строения частиц алюминиевой пудры. Это понятно из рис. 3, на котором жирной линией показан путь молекулы влаги или. раствора из окружающей среды к металлу. В непигментированном покрытии этот путь равен толщине покрытия, в пигментированном он во много раз больше.

Рис. 3. Схемы проникновения воды через лакокрасочную пленку:
а — непигментированную; б — содержащую пигмент сферической формы; в—е — содержащую чешуйчатые пигменты различных размеров. Внизу показан путь, проходимый молекулой воды в пленке.

Наблюдениями установлено, что лакокрасочные покрытия, содержащие в своем составе пигменты», являющиеся замедлителями коррозии, оказывают защитное действие на окрашенную металлическую поверхность даже после повреждения покрытия.

Если лакокрасочное покрытие обладает водонабухаемостью, то при наличии в нем пигмента — замедлителя коррозии — антикоррозионные свойства будут лучше, чем у пленки покрытия, содержащего нейтральный пигмент.

Следовательно, для увеличения защитной способности лакокрасочного покрытия должны применяться связующие материалы, обладающие малой водонабухаемостью, а также низкой водо- и газопроницаемостью. Так как достигнуть полной изоляции металла за счет пленки краски практически невозможно, в состав красок необходимо вводить пигменты — замедлители коррозии.

Большое значение имеет технология нанесения лакокрасочных покрытий. Основные требования, от которых зависит качество покрытия, заключаются в следующем:
— окрашиваемые поверхности должны быть сухими и полностью очищенными от всяких загрязнений;
— окраска должна производиться в сухую погоду при температуре и относительной влажности воздуха, установленных для применяемого покрытия;
— окраска должна полностью соответствовать рекомендованной схеме;
— окраска должна выполняться методами, разработанными в технологии, с помощью рекомендованного инструмента;
— эксплуатация окрашенного судна должна быть начата только после полного высыхания всех нанесенных слоев краски.

Рис. 4. Причины быстрого разрушения краски и появления коррозии при неправильной очистке стали.
1 — выступы, на которых в первую очередь разрушается краска и начинается коррозия; 2 — краска; 3 — грунт; 4 — металл.

Очень важно очистку металла выполнить так, чтобы на поверхности не появилось значительных впадин и выступов. На выступающие участки практически невозможно нанести слой краски нужной толщины. Поэтому при эксплуатации здесь происходит быстрое разрушение защитного покрытия. Впадины также способствуют быстрому разрушению защитного покрытия. Скапливающаяся в них краска не успевает достаточно хорошо просохнуть. При попадании в воду полувысохшая краска на этих участках набухает и быстро разрушается.

При соблюдении технологии окрасочных работ рекомендуемые краски обеспечивают защиту подводной части от коррозии в течение 24—30 месяцев; района переменной ватерлинии — в течение 6—10 месяцев; надводного борта и надстроек — в течение 8 месяцев; палубных механизмов — в течение 6—8 месяцев. Это не значит, что при эксплуатации судна покрытие не требует дальнейшего ухода. Для того чтобы сохранить его, участки с механическими по неизбежными при эксплуатации, следует немедленно очищать, грунтовать и окрашивать. Загрязненные поверхности необходимо периодически промывать.


Читать далее:

Категория Технология окраски судов