Антикорозійний захист обладнання та будівельних конструкцій

Підвищена швидкість середовищ, вібрація обладнання інтенсифікують корозійні руйнування будівельних конструкцій, особливо, фундаментів машин і агрегатів.

                    Види корозії бетону та заходи антикорозійного захисту  

Корозія 1-го виду об'єднує всі процеси корозії, які виникають в бетоні при дії м'яких вод, коли складові частини цементного каменю розчиняються і несуться протікає водою.

До корозії 2-го виду належать ті процеси корозії, які розвиваються в бетоні при дії вод, що містять хімічні речовини, що вступають у реакцію з складовими цементного каменю. До цієї групи відносяться процеси, що виникають при дії кислот, магнезіальних солей.

До корозії 3-го виду належать ті процеси корозії, при розвитку яких в порах і капілярах бетону відбувається накопичення малорозчинних солей, кристалізація яких викликає виникнення значних напружень в стінках пір і капілярів і призводить до руйнування структурних елементів бетону. 

Для підвищення стійкості бетону при корозії 1-го виду використовують:

- бетони підвищеної щільності

спеціальні цементи, зокрема пуцоланові;

- гідроізоляцію бетону;

- облицювання або просочення бетону. 

 

Для захисту бетону від корозії 2-го виду використовують такі прийоми:

• правильний вибір цементу;
• підвищення щільності бетону;
• захист поверхні бетону спеціальними фарбами;
• облицювання та ін..

 

  Основними заходами по боротьбі з корозією бетону 3-го виду є:

• вибір цементу в залежності від умов служби конструкцій і ступеня агресивності середовища;
• введення воздухововлекающіх, пластифікуючих добавок типу СДБ,
• підвищення щільності бетону різними способами, в тому числі застосуванням низьких ВЦ та ущільнюючих добавок.

Якщо зазначені кошти не можуть забезпечити захист, то необхідно припинити доступ води до поверхні бетону, тобто застосувати поверхневий захист.

               Корозія арматури в бетоні і способи антикорозійного захисту 

Захисна дія бетону по відношенню до арматури визначається здатністю цементного каменю пасивувати сталь. Відсутність корозії сталі в бетоні пояснюється її пасивністю в лужному середовищі. Якщо ж поверхня арматури залишається активною або неповністю пассивируєтся при виготовленні конструкції або втрачає пасивність у процесі експлуатації конструкції, то відбувається корозія арматури в бетоні. Для збереження пасивності сталі в бетоні необхідний її постійний контакт з поровій рідиною, що має високу лужність. У звичайному щільному бетоні нормального твердіння, приготованому на портландцементі, існує значний запас гідроксиду кальцію, що забезпечує лужну середу. Якщо цемент містить активні гідравлічні добавки, то значна частина гідроксиду кальцію ними зв'язується.

Це зв'язування значно інтенсифікується при тепловій обробці бетону, що призводить до істотного зниження лужності поровій рідини. Особливо це помітно

 в бетонах автоклавного твердіння сотових і силікатних. Забезпечити збереження арматури у важких і легких бетонах можна підвищенням щільності самих бетонів, зменшенням їх проникності, підвищенням їх захисних властивостей шляхом

 введення інгібуючих та ущільнюючих  добавок. Однак існують бетони, які  не можуть забезпечити збереження  арматури, так як мають знижене  значення лужності поровій рідини бетону. До таких бетонів відносяться цементні або силікатні бетони автоклавного твердіння, бетони на гіпсоцементно-пуцолановому в'яжучому. Збереження арматури в таких бетонах забезпечується нанесенням на арматуру спеціальних покриттів: цементно-бітумних, цементнополістірольних, цементно-латексних.  

Для збільшення хлоридної стійкості потрібно мати непроникний бетон, ВЦ 0,40 або менше. Використання золи, кремнеземистого пилу, суперпластифікаторів допомагає знизити корозійну активність.

Поверхневі силери, водні репеленти, поверхневі покриття запобігають або скорочують вплив хлорид-іонів на поверхню бетону. Матеріали, звичайно використовуванні для цих цілей: силани, силоксани, метилметакрилатом, епоксиди та ін. 

Корозійні інгібітори, такі як нітрит кальцію, використовуються в якості добавки, сокращающей корозію. Інгібітори запобігають корозії шляхом хімічного зміцнення пасивної плівки на армировочной сталі. Пороговий рівень, при якому починається корозія при відсутності інгібіторів, 0,15% водорозчинних хлорид-іонів від маси цементу. Оптико-волоконна арміровка також може використовуватися для захисту від корозії.

                                                       Хімічна корозія  [13] 

Під хімічної корозією розуміють взаємодія металевої поверхні з навколишнім середовищем, не супроводжується виникненням електрохімічних (електродних) процесів на межі фаз. Вона заснована на реакції між металом і агресивним реагентом. Цей вид корозії протікає в основному рівномірно по всій поверхні металу. У зв'язку з цим хімічна корозія менш небезпечна, ніж

електрохімічна. Прикладом хімічної корозії служать іржавіння заліза і покриття патиною бронзи. У промисловому виробництві метали нерідко нагріваються до

 високих температур. У таких  умовах хімічна корозія прискорюється. Багато хто знає, що на прокатці  розпечених шматків металу утворюється  окалина. Це типовий продукт хімічної  корозії. 

Встановлено, що корозії заліза сприяє наявність в ньому сірки. Античні предмети, виготовлені із заліза, стійкі до корозії саме завдяки низькому вмісту в цьому залозі сірки. Сірка в залізі зазвичай міститься у вигляді сульфідів FeS та інших. У процесі корозії сульфіди розкладаються з виділенням сірководню H S, що є каталізатором корозії заліза.

Механізм хімічної корозії зводиться до реактивної дифузії атомів або іонів металу крізь поступово товщає плівку продуктів корозії (наприклад, окалини) і зустрічної дифузії атомів або іонів кисню. За сучасними поглядами цей процес має іонно-електронний механізм, аналогічний процесам електропровідності в іонних кристалах.        

Практично найбільш важливим видом хімічної корозії на молочному виробництві є взаємодія металу при високих температурах з киснем та іншими газоподібними активними середовищами (водяна пара, пара від миючих речовин, гарячої суміші морозива). Подібні процеси хімічної корозії металів при підвищених температурах носять також назва газової корозії. Багато відповідальні деталі інженерних конструкцій сильно руйнуються від газової корозії (елементи електронагрівачів, пастеризатора, арматура печей).

       Стійкість проти газової корозії підвищується при введенні до складу сплаву різних добавок (хрому, алюмінію, кремнію). Добавки алюмінію, берилію і магнію до міді підвищують її опір газової корозії в окисних середовищах. Для захисту залізних і сталевих виробів від газової корозії поверхню виробу покривають алюмінієм (алютирування).

                                                        Сольова корозія 

Сольова корозія лімітується в основному концентрацією солей і розчинність продуктів корозії. Цей вид корозії інтенсивно протікає в тому випадку, коли утворюються розчинні продукти корозії, наприклад при дії на залізо хлористих,сірчанокислих і азотнокислих солей лужних металів. Освіта нерозчинних продуктів корозії, наприклад вуглекислого та фосфорнокислого заліза, сірчанокислих солей ряду металів, призводить до зниження швидкості корозії.

                                               Корозія при кавітації 

Кавітаційна ерозія спостерігається при експлуатації гідротурбін, гребних гвинтів, насосів, клапанів, запірних пристроїв в трубопроводах. Вона обумовлена ​​нестационарносттю потоку рідини, оточуючої тверде тіло. Кавітація - це процес утворення і зникнення бульбашок в рідині. Зникнення бульбашок супроводжується гідравлічним ударом, який і є причиною кавітаційної ерозії. Виникнення бульбашок відбувається в області низького тиску, а зникнення - в області високого тиску. Таким чином, область кавітаційного руйнування часто буває значно віддалена від зони виникнення бульбашок.

Спочатку відбувається прогресуюче розпушення матеріалу, що приводить до утворення численних мікротріщин. Потім починається викришування дрібних частинок. За певних умов кавітаційна ерозія може в тисячі і навіть сотні тисяч разів перевершувати швидкість корозійного руйнування в тому ж середовищі. На руйнування деталей при кавітаційному дії рідких корозійних середовищ великий вплив мають склад і структура сплаву і швидкість потоку.

                                                   Контактна корозія 

Контактна корозія є результатом роботи корозійних гальванічних елементів, що виникають при зіткненні двох і більше металів і сплавів в електролітичній середовищі.

На практиці зустрічаються випадки корозійних поразок, одночасно виявляють риси двох або декількох видів корозії. Наприклад, контактна корозія біметалічного наконечника кабелю (пара Сu-А1) веде до інтенсивного зменшення маси алюмінію в місці контакту і до виразкової корозії на решті його поверхні.

                                                   Електрична корозія 

Електрична корозія відбувається під дією блукаючих струмів, що виникають від сторонніх джерел (різні електроустановки, що працюють на постійному електричному струмі). Блукаючі струми викликають руйнування газопроводів, електрокабелів, різних споруд. Під дією електричного струму на що

 знаходяться на землі металевих  предметах з'являються ділянки  входу і виходу електронів - катоди та аноди. На анодних ділянках спостерігається найбільш інтенсивне руйнування.

                                                 Кислотно-лужна корозія 

Лужна і кислотна корозія викликаються однією причиною - локальною зміною рН середовища. Мінімальна швидкість розчинення захисної плівки

Fe O відповідає значенням рН 300 (при температурі 300 ° С) від 6 до 9. При рН 300 <6 плівка магнетиту починає інтенсивно розчинятися, метал кородує (кислотна корозія), аналогічно - при рН 300> 9 (лужна корозія). Але при загальному допустимому значенні рН можливі місця концентрування кислоти або основи на межі метал-вода. Концентрування електролітів відбувається в пористих відкладеннях домішок, шламу, що мають певну площу розповсюдження. При цьому корозія буде рівномірною по цій площі. Рівномірна лужна корозія виникає при фосфатному водному режимі, коли можлива поява вільного їдкого натру. При концентраціях в порах NaOH в 15-20% сталь починає розчинятися.  

Рівномірна кислотна корозія виникає при слабо лужному водному режимі. При надходженні домішок у живильну воду (присоси в конденсаторі і т. п.) під впливом високої температури внаслідок гідролізу солей сильних кислот і слабких основ виходять кислоти (НС1 та інші). 

Концентрування домішок води відбувається при її випаровуванні, особливо інтенсивно, в зоні кризи теплообміну. Збільшення концентрації солей, схильних гідролізу, призводить до значних змін величини рН води і до лужного або кислотної корозії.

                                                      Виразкова корозія  [20] 

Виразкова корозія - корозія металів, яка призводить до утворення питтингов [англ. pitting, від pit-покривати (ся) ямками], тобто виразками порожнин в металі, що починаються з його поверхні. Питтінги виникають головним чином в захисному шарі (нанесеному або утворився природним чином) по місцях різних дефектів (тріщин від внутрішніх напруг, пір, микровключений, виходу на поверхню кордонів зерен, дислокацій і т. п.), при місцевої концентраціїи кислоти або лугу, а також в деяких інших випадках:

- Кислотна піттінг-корозія - при  концентрування кислоти в корозійних  виразках;

- Подшламовая піттінг-корозія пов'язана  з накопиченням железооксід - ного  шламу на ділянках екранних  труб, в слідстві чого, процеси тепло - і масообміну погіршуються, захисний оксидний шар пошкоджується за рахунок взаємодії металу з відкладеннями оксидів заліза, відбувається обезуглероживание стали, вона стає крихкою і втрачає свої механічні властивості. утворюються раковини в металі;

- Лужна крихкість - при концентрування NaOH в шламі, конструктивних щілинах

 і т. п. Відбувається корозія  з утворенням міжкристалічних  тріщин;

- Корозійне розтріскування під  напругою аустенітної сталі під  впливом NaOH і (або) хлоридів - утворюються транскристаллитні і межкриісталличні тріщини;

- Водневе корозійне розтріскування  протікає за участю атомарного  водню, що утворюється в результаті  корозійних процесів.

Якщо поверхню металу чиста або покрита тонким шаром оксидів заліза, атомарний водень проникає в метал рівномірно по всій поверхні. При утворенні на поверхні шару відкладень, водень проникає в метал на окремих ділянках. Водень вступає в реакцію з карбідами заліза і утворює метан СН , при цьому відбувається обезуглероживання металу. Водень і метан створюють внутрішній тиск в металі, приводячи до утворення в ньому тріщин і його руйнування.. Залежно від тривалості піттінговой корозії та інших факторів глибина і поперечник піттінга можуть змінюватися від мкм до див. питтингов можуть порушувати функціонування самих різних виробів - від тонких мембран і провідників мікросхем до товстостінних апаратів, ємностей і труб. Від питтингов часто розвиваються корозійні тріщини, що значно підвищує небезпеку піттінговой корозії.