Основы коррозии и защиты металлов Лихачев Владислав Александрович

Основы коррозии и защиты металлов Лихачев Владислав Александрович, к. х. н. , доцент

Изменение природы конструкционного материала 1. Очистка металла (противокоррозионное рафинирование) 2. Коррозионностойкое легирование Рафинирование. В любом металле очень много неорганических включений – НВ (шлаки, оксиды и т. д. ). Любой способ удаления НВ повышает стойкость стали к локальной, питтинговой, межкристаллитной коррозии: § Продувка инертным газом Н 2 (↓Н 2, ↓N 2, ) § Вакуумно – дуговой переплав, электролучевой, зонный, шлаковый § В легированных сталях повышение содержания углерода вредно, т. к. приводит к локальной коррозии. 12 Х 18 Н 9 Т Снижение содержания углерода 08 Х 18 Н 9 Т повышает стойкость 03 Х 18 Н 10 Т

Влияние низкого легирования на коррозионную стойкость сталей • Низкое легирование с суммарной концентрацией легирующих элементов до 5% широко используется для улучшения механических характеристик сталей. • Наиболее часто для низкого легирования используются компоненты Si, Mn, Cr, Cu, Ni, V. • Низкое легирование мало меняет коррозионные характеристики сталей в электролитах. • Однако, изменение концентрации хрома от 0 до 3% может повысить коррозионную стойкость на 30%. • Медь в очень небольшом количестве повышает стойкость низколегированных сталей к атмосферной коррозии в условиях открытой атмосферы.

Влияние концентрации меди на скорость коррозии строительных сталей в условиях открытой атмосферы Т. к. концентрация меди очень не высока, поэтому даже при небольшом коррозионном эффекте легирование медью широко используется в строительных сталях Vкор 100% 80 % 0, 1 0, 2 0, 3 % Cu Примеры сталей: 10 ХСНД, 10 Г 2 С 1 Д, 10 ХДНП, 09 Г 2 Д, 18 Г 2 АФ(Д)

Коррозионностойкое легирование. Главный элемент коррозионностойкого легирования – Cr Легирование осуществляется в соответствии с правилом Таммана Правило Таммана: Vкор Коррозионная стойкость сплава с ростом содержания легирующего компонента меняется не плавно, а скачками. Скачки наблюдаются при достижении концентрации легирующего компонента равной n/8 атомной доли (п=1, 2, 3, 4 …) 12, 5 25 37 % Cr Концентрацию хрома берут ≥ 13%, т. к. часть хрома идет на карбидообразование.

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 3 Коррозионностойкие (нержавеющие) стали 10 Х 13 и 20 Х 13, 12 Х 17 Т – хромистые стали. Общая коррозия существенно снижается, но стали склонны к локальным формам коррозии (питтинговой, язвенной, межкристаллитной) Второй по важности легирующий элемент - Ni (никель). Позволяет существенно увеличить стойкость стали к локальным формам коррозии. Лучшее соотношение Cr : Ni - 18 : 9 или 18 : 10. Такое соотношение обеспечивает наряду с высокой коррозионной стойкостью сталей хорошие технологические и механические характеристики. Хромникелевые стали наиболее распространенный вид нержавеющих сталей. Стали аустенитные (не магнитятся). Примеры: 08 Х 18 Н 9 Т, 12 Х 18 Н 9 Т, 07 Х 21 Г 7 АН 5, 09 Х 15 Н 8 Ю

Коррозионностойкие стали Мо (молибден) – вводится в количестве 2 -3%, повышает стойкость стали в кислых средах и в хлоридах. При введении Мо необходимо повышение содержания Ni , из-за этого стали дорогие. 10 Х 17 Н 13 М 3 Т Ниобий (Б) и титан (Т) вводят 08 ХН 23 МБ для уменьшения межкристаллитной коррозии. Си (медь) – 2 -3%, повышает стойкость стали в кислотах. Это катодная присадка. При введении меди для сохранения аустенитной структуры также требуется повышения высокого содержания Ni. 08 Х 23 Н 28 М 3 Д 3 Т – работают в горячих растворах кислот H 2 SO 4, HNO 3, но в HCl стоят плохо.

Изменение природы бетона. Чем плотнее бетон, тем выше его коррозионная стойкость. Существует несколько способов повышения плотности бетона: 1. Специальными приемами укладки: утрамбовка, штыкование, виброукладка, формование под давлением. 2. Применением более высокодисперсных составляющих цементного камня: Цемент более высокой марки; Более высокодисперсные наполнители ( искусственный кремнезем, молотый кварцевый песок).

Повышение плотности бетона 3. Применением пластифицирующих добавок. Пластифицирующие добавки снижают поверхностное натяжение на границе вода – твердая фаза и позволяют получить пластичный бетон при невысоком водном отношении (30%), тем самым увеличивая его плотность. Примеры пластифицирующих добавок: Sika Visko. Crete-5 -600 (Германия); Лигнопан Б (Москва); Биотех-НМ (Москва); Суперпласт (Владимир)

Повышение плотности бетона 4. Введение полимерных добавок 4. 1. введение небольшого количества 0, 2 - 3% полимерных добавок в бетонную смесь (латексы, полимерные смолы); 4. 2. изготовление бетонов на основ полимерного вяжущего (полимеррастворы и полимербетоны); Поставляется в виде сухой смеси и отвердителя в банках. 4. 3. пропитка готовых бетонов и железобетонных изделий полимерными составами или мономерами с последующей полимеризацией их непосредственно в теле бетона (бетонополимеры); 4. 4. армирование бетона полимерными волокнами (получение фибробетонов)

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 3

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 3 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ Катодная защита заключается в смещении потенциала металла корродирующей конструкции в отрицательную сторону за счёт присоединения его к отрицательному полюсу источника тока.

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 3 Коррозионная диаграмма катодной защиты

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 2 Протекторная защита основана на особенностях коррозии двух металлов в контакте. Согласно теории контактной коррозии, при контакте положительного металла М 2 с более отрицательным М 1 потенциал металла М 2 смещается в отрицательную сторону, коррозия его при этом уменьшается или полностью прекращается.

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 3 Анодная защита применяется только для металлов, склонных к пассивации в коррозионной среде. Она сводится к смещению потенциала металла из области активного растворения в область пассивации с помощью внешнего источника тока.

Модуль 7. Методы защиты металлов от электрохимической коррозии. Лекция 7. 3 Коррозионная диаграмма анодной защиты