Анодная защита

Скорость коррозии стали Х18Н9 в (30 – 60%)

i_a – 0,025 – 0,1 А/м².

С помощью анодной поляризации можно запассировать легированные стали и поддерживать их пассивное состояние малыми токами в условиях серной кислоты. В области потенциалов от -0,1 до +1,2 В в растворах серной кислоты сталь марки Х18Н9Т будет находиться в пассивном состоянии. При более высоких потенциалах может иметь место перепассивация стали и скорость коррозии может увеличиться.

Защита металлов обработкой осуществляется двумя путями:

1) удалением из агрессивной среды некоторых составляющих, вызывающих коррозию металлов, как, например, освобождение питательной воды паровых котлов от кислорода и углекислоты, термическая обработка металлов в атмосфере, из которой удален кислород, и др.;

2) введением в агрессивную среду специальных веществ, обычно в небольших количествах (ингибиторов, замедлителей, восстановителей) с целью торможения анодного процесса. Замедлители бывают органические и неорганические. Они создают тонкую пленку или уменьшают агрессивность среды. Кроме того, могут быть замедлители и смешанного типа.

Эффективность защитного действия:

Анодные замедлители коррозии, в первую очередь окислители, большей частью обладают пассивирующимися свойствами. Принцип торможения коррозии анодными замедлителями сводится к тому, что они уменьшают скорость перехода ионов металла в раствор или уменьшают анодные участки металлической поверхности за счет изоляции их образовавшимися нерастворимыми защитными пленками, часто окисными.

К анодным замедлителям относятся:

Влияние анодного замедлителя коррозии на силу тока и потенциал металла:

Уменьшение скорости коррозии металлов катодными замедлителями может быть осуществлено одним из следующих путей:

1) торможением отдельных стадий катодного процесса;

2) сокращением площади катодных участков.

Торможение катодного процесса основано или на обескислороживании раствора электролита с целью уменьшения скорости коррозии металлов с кислородной деполяризацией, или на повышении перенапряжения катодного процесса. Характерными признаками обескислороживания агрессивной среды являются способы обработки котловой воды различными поглотителями кислорода. В процессах коррозии металлов, протекающих с водородной деполяризацией, торможение катодной реакции восстановления водорода достигается путем повышения перенапряжения водорода добавкой в раствор солей некоторых тяжелых металлов ( ), катионы которых восстанавливаются на микрокатодах и повышают перенапряжение водорода. Эти замедлители неэффективны в процессах коррозии металлов с кислородной деполяризацией. Сокращение площади катодных участков с целью уменьшения скорости коррозии достигается такими замедлителями коррозии, которые образуют на микрокатодах нерастворимые соединения, отлагающиеся в виде изолирующего защитного слоя. Так, бикарбонат кальция в подщелоченной среде (у катодных участков корродирующей поверхности металлов) дает нерастворимые соединения , осаждающиеся и изолирующие часть поверхности от действия электролита.

Наиболее эффективными замедлителями коррозии металлов в нейтральных и щелочных средах являются неорганические вещества, а в кислых средах предпочтение следует отдать органическим веществам. К органическим замедлителям относятся органические коллоиды (агар-агар, желатин, декстрин, животный клей), органические вещества, содержащие в молекуле полярные группы (амины и их соли), альдегиды, гетероциклические соединения и многие другие органические соединения.

Механизм действия органических замедлителей коррозии сводится к их адсорбции на катодных участках корродирующего металла и повышению перенапряжения водорода, что затрудняет протекание катодного процесса коррозии. Некоторые органические замедлители коррозии адсорбируются на анодных участках корродирующего металла и затормаживают протекание анодного процесса коррозии.

Замедлители коррозии применяются в качестве насадок при кислотном травлении стали, при бурении нефтяных скважин с целью предохранения металлического оборудования от действия соляной кислоты, а также при очистке паровых котлов от накипи.

Большой интерес предоставляет возможность защиты от коррозии металлических изделий в условиях их транспортировки и складского хранения. Такая защита осуществляется так называемыми летучими замедлителями коррозии. Эти вещества, имеющие достаточно высокую упругость пара и достаточно быстро заполняющие окружающую атмосферу, затем, адсорбируясь на металлической поверхности, защищают ее от атмосферной коррозии. Летучие замедлители способны защищать металлы, находясь в газовой или паровой фазе. Обычно в качестве замедлителей атмосферной коррозии рекомендуются амины жирного и циклического рядов, обработанные углекислым газом или азотной или азотистой кислотами. Эффективными являются соли аминов и аминоспиртов, парами которых насыщается воздух в складских помещениях, контейнерах, трюмах судов и других помещений, предназначенных для хранения и перевозки металлических изделий.

Недостатком летучих замедлителей коррозии является прекращение их защитного действия после удаления их паров из атмосферы.

Металлические покрытия бывают:

1) гальванические

2) диффузионные

3) распыление

4) погружение

5) механо-термические (плакирование).

По механизму защиты различают металлические покрытия анодные и катодные.

Металл анодных покрытий имеет электродный потенциал более отрицательный, чем потенциал защищаемого металла.

Катодные металлические покрытия, электродный потенциал которых более электроположителен, чем потенциал основного металла.

Принципы получения гальванического покрытия основаны на осаждении на поверхности защищаемого металла катионов из водных растворов солей при пропускании через них постоянного электрического тока от внешнего источника.

Так, например, при пропускании тока через водный раствор сернокислого никеля с применением никелевых растворимых анодов на катоде протекают следующие реакции:

На аноде происходит переход никеля в виде ионов в раствор и разряд анионов раствора:

Т.е. при электролитическом осаждении количество выделяющегося осадка прямо пропорционально количеству прошедшего через раствор электричества. Для выделения 1 г∙экв любого металла затрачивается 96,5∙10³ кулона электричества. Количество металла, выделяемое на катоде постоянным током силой 1 А в течение часа, называется электрохимическим эквивалентом.

Диффузионные покрытия обладают сравнительно высокой коррозионной стойкостью и имеют ряд преимуществ перед гальваническими покрытиями. Диффузионные покрытия получаются в результате насыщения поверхностных слоев защищаемого металла атомами защищающего металла и диффузии последних в глубину защищаемого металла при высоких температурах.

Из диффузионных покрытий, обладающих высокой коррозионной стойкостью и в особенности жаростойкостью, представляют интерес покрытия алюминием (алитирование), кремнием (термосилицирование), хромом (термохромирование). Наблюдаемое при этом значиетльное повышение жаростойкости обусловлено образованием на их поверхности окислов или смешанных окислов , обладающих повышенными защитными свойствами и препятствующих дальнейшему окислению сплавов.

Алитированная сталь обладает высокой жаростойкостью, стойкостью к сернистому газу, парам серы и к ее соединениям, к кислороду.

Применяется еще и диффузионные титановые покрытия. Процесс их получения протекает в нейтральной или восстановительной атмосфере, в результате чего образуется слой, обогащенный титаном.

Процесс распыления (металлизация) производится сжатым воздухом под давлением 0,4-0,6 МН/м². Этот метод нашел широкое применение для защиты мостов, газгольдеров, резервуаров и т.п. Распыливают обычно цинк, алюминий, медь, нержавеющую сталь. Этот способ пригоден для нанесения покрытий на поверхность керамики, бетона, ткани, графита, пластмасса, картона. Для напыления таких металлов, как молибден, вольфрам, титан, применяются плазменно-дуговой и ракетный методы металлизации с пистолетом (t до 800˚С), в результате образуется плазма.