Металлопрокат нашел широкое применение во всех областях промышленности и народного хозяйства. Сталь отличается высокой прочностью при сравнительно небольшой стоимости. Соединение элементов стальных конструкций может быть выполнено различными методами: сваркой, заклепками, резьбовыми соединениями и др. При этом одной из главных проблем использования металлопроката, остается ограничение долговечности конструкции из-за коррозии.
Коррозия включает ряд параллельных процессов, включающих окисление кислородом воздуха, электрохимические процессы выхода катионов металла с поверхности изделия, растворение металла под действием кислот и щелочей, координирование катионов металлов лигандами, содержащимися в жидкой среде, и др. Все методы защиты от коррозии сталей сводятся к нескольким направлениям:
– изолирование поверхности металла от окружающей среды при помощи полимерного или иного покрытия,
– нанесение тонкого слоя более инертного металла, например, никеля или хрома,
– нанесение тонкого слоя более активного, но, пассивирующего на воздухе метала, например, цинка,
– насыщение поверхностных слоев металла ионами другого металла, например, алюминия, цинка или титана,
– создание катодного потенциала на защищаемой детали, что резко снижает вероятность выхода катионов металла из поверхности металла,
– добавление в сталь легирующих добавок, повышающих стойкость к коррозии.
Приобрести нержавеющий лист в Санкт-Петербурге или медный лист довольно легко, но давайте рассмотрим способы их защиты.
Наиболее дешевый и простой метод защиты от коррозии – лакокрасочные покрытия. Метод отличается простотой и доступностью, покраску можно легко провести в любой климатической зоне и вдали от промышленных предприятий. Недостаток красок заключается в их недолговечности, так как, полимерная матрица краски достаточно быстро разрушается под действием солнца, воды и кислорода воздуха. При этом, покраску можно обновить, хотя это приводит к дополнительным затратам сил и средств.
Наиболее прочные покрытия получаются при использовании порошковой реактопластовой окраски. Самые дешевые и непрочные краски производят на основе искусственной олифы и нитролаков.
Из металлических покрытий наиболее широко используются никель, хром и цинк. Никель и хром наносят только гальванически, сравнительно недавно появились методы электродуговой эмиссии металлов на поверхность стальных изделий. Оцинковку производят или гальваническим методом, или путем окунания в расплавленный цинк (горячее цинкование). Значительно реже используется газопламенная эмиссия цинка под действием тлеющей вольтовой дуги. Главный недостаток всех металлических покрытий заключается в необходимости нанесения покрытия в заводских условиях, исключение – электродуговая эмиссия металла на поверхность изделия.
При нанесении тонкого слоя более активного металла мы получаем гальваническую пару, в которой активный металл покрытия станет анодом, и создаст избыток электронов в металле детали. Это снизит вероятность выхода катионов металла из поверхности защищаемой детали. В то же время, коррозия активного металла покрытия вскоре практически прекратится, так как, он покроется пассивной пленкой оксидов. Так работает цинковое покрытие на углеродистых сталях.
Иной метод защиты сталей, основанный на избытке электронов в металле детали, основан на подводе к детали постоянного тока определенной мощности. Этот метод широко применяется при защите крупных, подчас, труднодоступных конструкций, таких как, корпуса кораблей, опоры мостов, арматура гидротехнических сооружений и пр. Главный недостаток этого метода состоит в необходимости монтажа на объекте системы подвода электричества, регулировке силы тока, монтаже графитового, или иного катода (для замыкания цепи), и др. трудности. Поэтому, данный метод не применяют для конструкций массой менее нескольких сотен тонн, и/или расположенных на воздухе.
Можно создать избыток электронной плотности в материале детали другим методом, закрепив в нижней части конструкции небольшой элемент из более активного металла. Коррозии в этом случае будет подвергаться только активный металл, а конструкция останется не поврежденной. Недостаток заключается в необходимости частой замены разрушенного фрагмента из активного металла. Этот метод получил название – протекторная защита.
Самый современный и перспективный метод защиты от коррозии заключается в добавлении легирующих элементов в сталь. Наибольшее распространение получили такие элементы как хром, никель, медь, алюминий, фосфор, титан и др. Наилучшим соотношением цена-качество обладает хром, при стоимости стали 08Х13 около 110 тыс. рублей за тонну, данная сталь разрушается под действием коррозии в 100-140 раз медленнее, чем обычная сталь ст.2. Широкое распространение получила хромоникелевокремнистая сталь с добавлением меди 10ХСНД, она в 3-4 раза устойчивее, чем сталь ст.3, а ее стоимость всего в полтора раза выше, и составляет порядка 40-45 тыс. рублей за тонну.
Стали с высоким содержанием никеля, а так же, с добавлением титана, отличаются наибольшей стойкостью к коррозии, они разрушаются в 180-250 раз медленнее, чем сталь ст.3. Классическим примером таких сталей является 12Х18Н10Т, стоимость которой достигает 360-390 тыс. рублей за килограмм. Очень рентабельными сталями являются стали 10ХНДП и 08ХГСДП, стойкость которых в 7-10 раз выше, чем у стали ст.3, а стоимость находится в пределах 42-60 тыс. рублей за тонну.
Как вам статья?
