Методы защиты от коррозии: Способы защиты от коррозии

Если вы нашли ошибку в тексте, вы можете уведомить об этом администрацию сайта, выбрав текст с ошибкой и нажатием кнопок Shift+Enter

4. Методы защиты от коррозии. Физическая химия: конспект лекций

Читайте также

2. Классификация процессов коррозии металлов

2. Классификация процессов коррозии металлов Классифицировать коррозию принято по механизму, условиям протекания процесса и характеру разрушения. По механизму протекания коррозионные процессы, согласно ГОСТ 5272-68, подразделяются на два типа: электрохимические и

3. Физико-химические методы анализа состава сплавов

3. Физико-химические методы анализа состава сплавов Различают термический и рентгеноструктурный анализ.Физико-химический анализ – область химии, изучающая посредством сочетания физических и геометрических методов превращения, происходящие в равновесных

1. Основные кинетические характеристики и методы их расчетов

1. Основные кинетические характеристики и методы их расчетов i0 – ток обмена – кинетическая характеристика равновесия между электродом и раствором при равновесном значении электродного потенциала. Токи обмена относят к 1 см2 поверхности раздела электрод-раствор.?–

Глава XI Проблемы защиты от радиоактивных излучений

Глава XI Проблемы защиты от радиоактивных излучений Проблемы защиты от радиоактивных излучений возникают на различных ступенях использования атомной энергии:— на низшей ступени, к которой относится, например, добыча урана, являющегося основным видом ядерного

КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА ТЕМНОЙ МАТЕРИИ

КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОИСКА ТЕМНОЙ МАТЕРИИ Эксперименты на БАКе и наземных криогенных детекторах или на ксеноне и аргоне — два способа определить природу темной материи. Третий и последний способ — определить ее путем непрямых наблюдений темной материи в небе и на

Протяженность и длительность. Методы измерений

Протяженность и длительность. Методы измерений Математика – мощный и универсальный метод познания природы, образец для других наук. Рене Декарт «Начала философии» Чтобы прийти к замечательным выводам, ставшими впоследствии законами механики, Галилей, Ньютон и многие

НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ

НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВАЯ ДИФФУЗИЯ9.14. Еще в 1896 г. лорд Рэлей показал, что смесь двух газов различных атомных весов может быть частично разделена, если заставить смесь диффундировать через пористую перегородку в вакуум. Молекулы легкого газа благодаря большей

ДРУГИЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ

ДРУГИЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ 9.31. В дополнение к методам разделения изотопов, описанным выше, было испытано также несколько других. Метод ионной подвижности, как указывает название, основан на следующем факте.В растворе электролита два иона, химически тождественные,

Приложение 1. Методы наблюдения быстрых частиц при ядерных реакциях

Приложение 1. Методы наблюдения быстрых частиц при ядерных реакциях В главе I указывалось на значение ионизации в изучении радиоактивности и упоминалось об электроскопе. В настоящем приложении мы кратко остановимся на одном, уже не применяющемся методе, имеющем, как и

7. Методы, которые есть и которые будут

7. Методы, которые есть и которые будут Богат приборный арсенал современной науки о звездах. И все-таки астрономы недовольны. А чем? Не у них ли лучшая техника современности и заинтересованность сильнейших умов планеты? Не у них ли обсерватории старые и новые? Да еще в

3. Снова методы, инструменты, люди — все вместе

3. Снова методы, инструменты, люди — все вместе Первый телескоп, как известно, появился у Галилея. Правда, кое-кто из святых отцов считал безобидный инструмент «бесовским снарядом» и в доказательство приводил слепоту старого ученого как наказание божие. Однако и слепой,

5.2. Методы изучения метеоров и характеристики метеоров

5.2. Методы изучения метеоров и характеристики метеоров Основные сведения о метеороидном веществе получают с помощью методов, основанных на астрономических наблюдениях. Другим источником сведений о метеороидном веществе являются метеориты — остатки крупных метеорных

Три режима защиты от коррозии

Когда мы говорим о защите от коррозии, у вас может возникнуть соблазн подумать, что есть миллион способов сделать это. Но на самом деле защитные покрытия обеспечивают защиту от коррозии одним из трех способов.

По сути, они либо блокируют объединение необходимых элементов для запуска процесса коррозии, активно предотвращают возникновение электрохимической реакции, либо направляют процесс коррозии в направлении, которое в конечном итоге не наносит вреда объекту.

Вот как работает каждая из этих трех стратегий:

Барьерные покрытия

предназначены для предотвращения контакта воды, кислорода и других химикатов с субстратом. На самом деле считается само собой разумеющимся, что некоторое количество воды и кислорода достигнет поверхности, которую защищают барьерные покрытия. Но поскольку вода, которая действительно проходит через барьерное покрытие, не имеет значительного заряда (это означает, что в воде нет высокой концентрации ионов), не все основные элементы, необходимые для запуска процесса коррозии, присутствуют.

Согласно NACE, важно, чтобы барьерное покрытие имело следующие характеристики:

• Химическая стойкость
• Виброустойчивость
• Хорошие смачивающие свойства для равномерного нанесения
• Сильная адгезия даже в присутствии влаги

Большинство покрытий обладают по крайней мере некоторыми свойствами барьерного покрытия. В зависимости от обстоятельств, некоторые из перечисленных ниже типов защиты от коррозии могут быть объединены с продуктом, специально разработанным с учетом барьерных свойств, для достижения максимальной защиты.

Термобарьерные покрытия — один из наиболее часто используемых примеров этого типа защиты от коррозии. Они используются для защиты от влаги на подложках, которые обычно достигают очень высоких температур. Поскольку между слоем изоляции и основанием часто образуется зазор, любая влага, которая достигает поверхности, может начать процесс коррозии в отсутствие барьерного покрытия. Известная как коррозия под изоляцией (CUI), это распространенная проблема, которую призваны решать тепловые барьерные покрытия.

Покрытия ингибирующие

Ингибирующие покрытия, содержащиеся в грунтовочной части системы покрытия, состоят из пигментов, которые активно препятствуют химическим реакциям. Эти покрытия были разработаны для предотвращения возникновения коррозии. Они делают это, влияя на электролиты, необходимые для начала процесса коррозии.

Красный свинец — хорошо известный пример ингибирующего покрытия, поэтому его так широко использовали до того, как полностью осознали вредные последствия воздействия свинца.С тех пор, как в конце 1970-х годов стали жестко регулироваться свинцовые пигменты, эта стратегия коррозионной стойкости была жестко регламентирована до такой степени, что больше не использовалась широко в Соединенных Штатах.

Жертвенные покрытия

Жертвенные покрытия — это бескорыстная разновидность покрытий, состоящих из металла, обычно цинка, который коррозирует преимущественно по сравнению со сталью. По сути, этот метод перехватывает процесс коррозии и направляет его в направлении, которое не причинит вреда активу, который покрытие призвано защищать.Чтобы быть эффективными, защитные покрытия (также иногда называемые «катодной защитой») должны наноситься непосредственно на черный металл, например, на сталь.

Поскольку временные покрытия, такие как грунтовки на основе неорганического и органического цинка, предназначены для нанесения непосредственно на основу, их часто комбинируют с верхними покрытиями, которые демонстрируют другие барьерные свойства для комбинированной защиты от коррозии.

Цинковые грунтовки — отличный пример катодной защиты субстрата. Цинк не только корродирует преимущественно сталь, но и обычно корродирует медленнее, чем другие защитные покрытия, что обеспечивает более длительные периоды между нанесением покрытия.

Давай поговорим

Какой вид защиты от коррозии подходит для вашего проекта? Это будет зависеть от ряда факторов. Если вы готовы обсудить свой проект с опытными профессионалами в области покрытий, свяжитесь с нами сегодня.

Классификация методов защиты от коррозии — Служба транспортной информации

Активная защита от коррозии

Целью активной защиты от коррозии является влияние на реакции, протекающие во время коррозии, при этом можно контролировать не только содержимое упаковки и коррозионный агент, но и саму реакцию таким образом, чтобы избежать коррозии.Примеры такого подхода — разработка коррозионно-стойких сплавов и добавление ингибиторов в агрессивную среду.

Вернуться к началу

Пассивная защита от коррозии

При пассивной защите от коррозии повреждение предотвращается путем механической изоляции содержимого упаковки от агрессивных коррозионных агентов, например, с помощью защитных слоев, пленок или других покрытий. Однако этот тип защиты от коррозии не меняет ни общую способность содержимого упаковки к коррозии, ни агрессивность коррозионного агента, поэтому такой подход известен как пассивная защита от коррозии.Если защитный слой, пленка и т. Д. Будут разрушены в любой момент, в течение очень короткого времени может возникнуть коррозия.

Вернуться к началу

Постоянная защита от коррозии

Целью постоянных методов защиты от коррозии является, главным образом, обеспечение защиты на месте использования. Стрессы, вызванные климатическими, биотическими и химическими факторами, в этой ситуации относительно невелики. Машины размещаются, например, в заводских сараях и, таким образом, защищены от резких перепадов температуры, которые часто являются причиной конденсации.Примеры пассивных методов защиты от коррозии:

В начало

Временная защита от коррозии

Напряжения, возникающие при транспортировке, погрузке-разгрузке и хранении, намного выше, чем на месте использования. Такие напряжения могут проявляться, например, в экстремальных колебаниях температуры, что приводит к риску конденсации. Повышенное содержание солей в воде и воздухе в так называемых аэрозолях морской соли может вызвать повреждение, особенно на морском транспорте, поскольку соли оказывают сильное коррозионное действие.Ниже приведены основные методы временной защиты от коррозии:

Вернуться к началу

1. Метод защитного покрытия

Метод защитного покрытия — это пассивный метод защиты от коррозии. Защитное покрытие изолирует металлические поверхности от агрессивных сред, таких как влага, соли, кислоты и т. Д.

Используются следующие средства защиты от коррозии:

Вернуться к началу

2.Десикантный метод

Введение

В соответствии с DIN 55 473 цель использования десикантов заключается в следующем: «Пакеты с влагопоглотителем предназначены для защиты содержимого упаковки от влаги во время транспортировки и хранения, чтобы предотвратить коррозию, рост плесени и т.п. «

Пакеты с осушителем содержат осушители, которые поглощают водяной пар, нерастворимы в воде и химически инертны, такие как силикагель, силикат алюминия, оксид алюминия, голубой гель, бентонит, молекулярные сита и т. Д.. Вследствие впитывающей способности влагопоглотителей влажность в атмосфере упаковки может быть снижена, что устраняет риск коррозии. Поскольку впитывающая способность конечна, этот метод возможен только в том случае, если содержимое упаковки заключено в термосвариваемый барьерный слой, непроницаемый для водяного пара. Это известно как упаковка с контролируемым климатом или герметичная упаковка. Если барьерный слой не является непроницаемым для водяного пара, дополнительный водяной пар может проникать извне, так что пакеты с влагопоглотителем относительно быстро насыщаются без снижения относительной влажности в упаковке.

Осушители коммерчески доступны в осушающих устройствах. Согласно DIN 55 473:

«Адсорбент — это количество адсорбента, которое в равновесии с воздухом при 23 ± 2 ° C адсорбирует следующие количества водяного пара:

Количество адсорбционных модулей является мерой адсорбционной способности мешка для адсорбента.«

Осушители поставляются в мешках по 1/6, 1/3, 1/2, 1, 2, 4, 8, 16, 32 или 80 единиц. Они доступны в пыленепроницаемом и пыленепроницаемом исполнении. Последние используются, если к комплектации предъявляются особые требования в этом отношении.

Расчет необходимого количества влагопоглотителей

Количество необходимых адсорбентов определяется объемом упаковки, фактической и желаемой относительной влажностью внутри упаковки, содержанием воды в любых гигроскопичных упаковочных средствах, типом барьера пленка (паропроницаемость).

Формула для расчета количества адсорбционных единиц в упаковке (DIN 55 474):

n = (1 / a) × (V × b + m × c + A × e × WVP × t)

Следующий пример расчета показывает место наибольшего потенциального риска:

Немецкий производитель должен экспортировать упаковочную машину клиенту в Бразилии. Машина упакована в деревянный ящик следующих размеров:

Это дает внутренний объем (В) из: 7,00 м × 2,75 × 3,00 м = 57,75 м ³ .

Площадь (A) барьерного слоя рассчитывается на основе площади внутренних сторон коробки:

Упаковочная машина крепится к 6 кускам пиломатериалов из бревенчатой ​​сосны.Они расположены внутри пакета с климат-контролем. Пиломатериалы воздушно-сухие, содержание воды в нем 15% => коэффициент влажности гигроскопичного упаковочного средства (c) = 150 г / кг.

Размеры бруса: 2,70 м × 0,20 м × 0,20 м (Д × Ш × В). При приблизительной плотности соснового леса 500 кг / м ³ масса (м) будет следующей:

Были также сделаны следующие допущения:

Допустимая конечная влажность была заявлена ​​на уровне 40%. (a) , таким образом, = 6 г и (e) = 0,7

В качестве барьерного слоя используется алюминиевая композитная пленка, проницаемость для водяного пара (WVP) из которой составляет 0,1 г / м ² d .

Абсолютная влажность закрытого воздуха (б) 13 лет.8 г / м ³ при 20 ° C и относительной влажности 80%

Защита от коррозии должна длиться в общей сложности 100 дней (d) .

Когда эти значения вводятся в уравнение, получается следующий результат:

Расчет показывает, что общее количество водяного пара 50075,95 г присутствует внутри упаковки с контролируемым климатом или диффундирует через барьерный слой. Для поглощения этого количества водяного пара в ящик необходимо поместить 8346 адсорбционных блоков, что не является практическим предложением. При более внимательном рассмотрении деталей расчета обнаруживаются наибольшие потенциальные риски:

Из вышесказанного ясно, что гигроскопичные вспомогательные средства упаковки в упаковке с контролируемым микроклиматом несут наибольший потенциальный риск, поэтому было бы целесообразно размещать их за пределами барьерного слоя.Однако любые винты, болты или гвозди, которые проходят через барьерный слой, должны быть затем надлежащим образом загерметизированы. Следовательно, необходимое количество осушителя изменится следующим образом.

Это количество адсорбционных модулей может быть легко помещено в рассматриваемую коробку.

При расчете необходимого количества влагопоглотителей согласно DIN 55 474 необходимо учитывать, что вся вода, содержащаяся в упаковке с контролируемым микроклиматом, должна абсорбироваться адсорбентом.Соответственно предполагается, что, как и в данном примере, квадратная древесина высохнет до содержания воды 0%. В действительности, однако, это не так, поскольку при относительной влажности 40% (согласованная допустимая конечная влажность) содержание воды в сосновом лесу все еще составляет ок. 8%, и эта вода не выделяется из пиломатериалов. Однако этот факт не принимается во внимание при расчете, а это означает, что рассчитанное количество адсорбционных модулей на самом деле слишком велико. На основе приведенного выше примера разница будет следующей:

Требуемое количество адсорбентов можно рассчитать следующим образом:

В результате количество требуемых осушителей снизится на 4320 единиц. Тем не менее количество адсорбционных модулей все еще так велико, что их практически невозможно разместить.Факт остается фактом: гигроскопичные вспомогательные средства для упаковки остаются самым большим потенциальным риском для упаковки с контролируемым микроклиматом.

Барьерные пленки

Барьерные пленки доступны в различных формах, например, в виде полиэтиленовой пленки или в виде композитных пленок с двумя внешними полиэтиленовыми слоями и алюминиевым сердечником. Композитная пленка намного лучше показывает проницаемость для водяного пара (WVP), достигая значений WVP ниже 0,1 (г / м ² d). В композитной пленке барьерные слои расположены так, чтобы вызвать значительное снижение проницаемости по сравнению с одиночным слоем.

В соответствии с действующими стандартами DIN, паропроницаемость всегда указывается как для 20 ° C, так и для 40 ° C. По информации производителя, можно сделать вывод, что паропроницаемость повышается с увеличением температуры и падает с увеличением толщины. Эта проблема особенно характерна для полиэтиленовых пленок, тогда как алюминиевые композитные пленки в значительной степени нечувствительны к повышению температуры.

Размещение пакетов с осушителем

Осушитель следует подвешивать на веревках в верхней части пакета с контролируемым микроклиматом, чтобы обеспечить хорошую циркуляцию воздуха вокруг них.

Важно избегать прямого контакта между пакетом с осушителем и содержимым упаковки, поскольку влажный осушитель может вызвать коррозию.

Рекомендуется использовать большое количество маленьких мешков, а не меньшее количество больших, так как это увеличивает доступную площадь поверхности осушителя и, таким образом, улучшает адсорбцию воды.

Для обеспечения максимально возможной продолжительности защиты барьерная пленка должна быть герметизирована сразу же после установки пакетов с влагопоглотителем.

Пакеты с осушителем всегда поставляются в определенных базовых размерах упаковки, которые, в зависимости от размера блока осушителя, могут содержать один пакет (80 шт.) Или до 100 пакетов (1/6 шт.). Базовую внешнюю упаковку следует открывать только непосредственно перед извлечением пакета и сразу же снова термосваривать.

Сравнение преимуществ и недостатков осушающего метода

Преимущества

Недостатки

Вернуться к началу

3. Метод VCI (летучий ингибитор коррозии)

Способ действия и использование

Ингибиторы — это вещества, способные ингибировать или подавлять химические реакции.Их можно рассматривать как противоположность катализаторам, которые активируют или ускоряют определенные реакции.

В отличие от метода защитного покрытия, метод VCI является активным методом защиты от коррозии, поскольку на процессы химической коррозии активно влияют ингибиторы.

Проще говоря, механизм действия (см. Рисунок 1) выглядит следующим образом: из-за своих свойств испарения вещество с VCI (нанесенное на бумажную, картонную, пленочную или пенопластовую основу или в виде порошка, спрея или масла) проходит через относительно непрерывно переходит в газовую фазу и осаждается в виде пленки на защищаемый объект (металлические поверхности).Это изменение состояния происходит в значительной степени независимо от обычных температур или уровней влажности. Его притяжение к металлическим поверхностям сильнее, чем у молекул воды, что приводит к образованию сплошного защитного слоя между металлической поверхностью и окружающей атмосферой, что означает, что водяной пар в атмосфере удерживается от поверхности металла, что предотвращает любые коррозия. Однако молекулы VCI также способны проходить через уже существующие пленки воды на металлических поверхностях, вытесняя воду с поверхности.Присутствие VCI подавляет электрохимические процессы, которые приводят к коррозии, подавляя анодные или катодные полуреакции. При определенных обстоятельствах срок иска может быть продлен до двух лет.

Рисунок 1: Принцип действия VCI

Режим действия определяет, как используются материалы VCI. Защищаемый объект, например, завернут в бумагу VCI. Металлические поверхности предмета должны быть как можно более чистыми, чтобы обеспечить эффективность метода.Материал с VCI не должен находиться дальше 30 см от защищаемого объекта. На 1 м3 объема воздуха должно быть допущено примерно 40 г активных веществ. Рекомендуется закрепить этот объем таким образом, чтобы газ не удалялся непрерывно из упаковки из-за движения воздуха. Этого можно достичь, обеспечив максимально возможную герметичность контейнера, но при этом не требуется герметичная термосварка, как в методе осушителя.

Метод VCI в основном используется для изделий из углеродистой стали, нержавеющей стали, чугуна, оцинкованной стали, никеля, хрома, алюминия и меди.Предусмотренные защитные меры и вопросы совместимости необходимо уточнять у производителя.

NB: Использование смешивающихся с водой, смешиваемых с водой и несмешиваемых с водой средств защиты от коррозии, консистентных смазок и восков для защиты от коррозии, летучих ингибиторов коррозии (VCI) и материалов, из которых могут выделяться летучие ингибиторы коррозии (например, бумага с VCI , Пленки с VCI, пена с VCI, порошок с VCI, упаковка с VCI, масла с VCI) регулируется Техническим регламентом Германии по опасным веществам, TRGS 615 «Ограничения на использование средств защиты от коррозии, которые могут вызывать образование N-нитрозаминов при использовании».

Сравнение преимуществ и недостатков метода VCI

Преимущества

Недостатки

Вернуться к началу

Классические методы контроля коррозии

Для ограничения скорости коррозии до практических уровней используются четыре основных метода:

• Выбор материала
• Покрытия
• Катодная защита
• Ингибиторы химической коррозии

Выбор материала включает в себя выбор конструкционного материала — металлического сплава или неметалла — который по своей природе устойчив к конкретной коррозионной среде, а также соответствует другим критериям.Переменные, влияющие на коррозию, устанавливаются вместе с материалами, которые могут обеспечить подходящую стойкость для этих условий. Очевидно, что необходимо учитывать другие требования, такие как стоимость и механические свойства потенциальных материалов.

Данные, необходимые для тщательного определения агрессивной среды, включают многие ее химические и физические характеристики, а также переменные применения, такие как скорость (или она когда-либо остается неизменной?) И возможные экстремальные значения, вызванные неблагоприятными условиями.Соображения, касающиеся отсутствия коррозии, включают механическую прочность, тип ожидаемой нагрузки и, возможно, совместимость различных кандидатов с требуемым методом изготовления. После рассмотрения этих и других более уникальных критериев список материалов, которые в целом удовлетворяют всем требованиям, обычно сокращается. Затем делается окончательный выбор, но часто требуется компромисс от оптимального соответствия каждому критерию.

Покрытия — наиболее широко используемый метод борьбы с коррозией.Возможности охватывают широкий диапазон и включают такие вещи, как многие типы красок, гальваника, наплавки и приклеивание тонкого коррозионно-стойкого металла или неметалла к более прочному металлу основы, подверженному коррозии. Во многих случаях покрытие просто действует как барьер между агрессивной средой и материалом основы. В некоторых случаях, например, в оцинкованной стали, покрытие (в данном случае цинк) обеспечивает барьер, но оно также действует как расходный анодный материал для защиты стали, расположенной ниже, путем предпочтительно коррозии вместо стали.Этот эффект — катодная защита.

Выбор покрытия, подготовка поверхности, нанесение и надлежащий контроль качества на протяжении всего процесса для получения оптимального покрытия для данной области применения требуют особого опыта. Это связано с тем, что, как и при выборе изначально устойчивых материалов первым методом, необходимо учитывать множество переменных. При использовании органических и неорганических лакокрасочных покрытий существуют технические стандарты, которые помогают специалистам по нанесению покрытий. Для таких покрытий специфическая подготовка поверхности, необходимая на основе, часто имеет решающее значение для конечного успеха в зависимости от типа используемого покрытия.

Катодная защита — это технология контроля коррозии с долгой историей. Он функционирует благодаря фундаментальной характеристике коррозии, то есть, когда происходит электрохимический процесс коррозии, от поражаемой поверхности проходит электрический ток постоянного тока. Катодная защита (часто известная как CP) обеспечивает прохождение постоянного тока на защищаемую поверхность для противодействия протеканию тока коррозии. Результирующая скорость коррозии значительно снижается, что позволяет практично и долгое время использовать защищенный металл, например.г., от 10 до 20 лет и более, хотя коррозия не прекращается. Величина тока, необходимая для подачи на поверхность, чтобы довести скорость до практического уровня, зависит от открытой площади. Таким образом, CP чаще всего используется в сочетании с каким-либо типом покрытия. Это значительно снижает ток, необходимый для защиты. Ни одно покрытие не на 100% очищено от небольших участков, на которых обнажается основа. Использование CP с покрытием означает, что ток нужен только на этих оголенных участках.

Есть два типа CP.Одним из них является протекторный анод (также называемый гальваническим), в котором металл, более подверженный коррозии в данном электролите, электрически соединен с менее восприимчивым металлом, подлежащим защите. Первый металл становится анодом и со временем расходуется, в то время как второй металл становится катодом в ячейке гальванической коррозии. Таким образом, цинк на оцинкованной стали является анодом, а стальная подложка — как катод — защищена. Второй тип КП — это импульсная КП. Здесь выпрямитель электроэнергии используется для понижения напряжения сети переменного тока, подаваемого на него, при изменении переменного тока на постоянный.Выпрямитель подключен к неплавящимся анодам, которые подают постоянный ток на защищаемую металлическую поверхность. У каждого типа КП есть свои преимущества и недостатки.

Ингибиторы химической коррозии — это твердые, жидкие или газообразные соединения, которые добавляются в небольших количествах к данной коррозионной среде, чтобы изменить ее взаимодействие с металлом, который необходимо защитить. Коррозия — это электрохимический процесс, который состоит из реакции окисления на анодном участке (или участках) металла плюс одна или несколько реакций восстановления на катодном участке (или участках).Эти два типа реакций всегда должны происходить с одинаковой скоростью. Эффективный ингибитор действует за счет химического изменения одной или обеих двух реакций, замедляя их скорость. Таким образом, при применении подходящего ингибитора скорость общей реакции коррозии снижается до практического уровня.

Лица, определяющие ингибиторы, должны обладать глубокими знаниями. Им необходимо досконально понимать, какие реакции коррозии происходят без использования ингибитора в данном приложении, какие ингибиторы будут иметь желаемый управляющий эффект в этом приложении и будет ли данный ингибитор иметь посторонние, нежелательные эффекты в приложении.Важно использовать и поддерживать правильную концентрацию ингибитора. Использование слишком большого или слишком малого количества может иметь негативные последствия. Ингибиторы чаще всего используются в системах циркуляции охлаждающей воды или для обработки питательной воды паровых котлов перед использованием в котле.

Джеральд О. Дэвис, ЧП, Президент и совладелец DM&ME, имеет более 40 лет опыта в области материаловедения и бизнеса. Г-н Дэвис является судебным экспертом в области использования материалов, коррозии, металлургии, механических отказов и анализа основных причин отказов.В последнее время он работал исследователем коррозии, старшим инженером и менеджером программ в Battelle Memorial Institute, DNV, Inc., Henkels & McCoy, Inc., соответственно, а с 2004 года — президентом DM&ME.

© Авторские права — Все права защищены.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ВОСПРОИЗВОДИТЬ БЕЗ НАПИСАННОГО РАЗРЕШЕНИЯ АВТОРА.

Предотвращение коррозии и методы защиты конструкционной стали

Предотвращение коррозии конструкционной стали имеет важное значение для общей целостности и эстетики конструкции.Независимо от того, поддерживает ли конструкционная сталь мост, коммерческое здание или завод, владельцы активов должны иметь возможность рассчитывать на инфраструктуру в долгосрочной перспективе. Коррозия представляет опасность для этой инфраструктуры.

Владельцы активов и их инженер по коррозии или руководитель проекта должны оценить наилучшие способы реализации защиты от коррозии для стали, поддерживающей актив. Здесь мы объясним роль рабочей среды в защите от коррозии, а затем опишем методы проектирования и системы покрытий, которые обеспечат защиту конструкционной стали от коррозии на десятилетия вперед.

Понимание уязвимости конструкционной стали

Перед созданием системы защиты от коррозии для конструкционной стали владельцы активов должны понимать, насколько коррозионно стойкой будет сталь. Например, мост с соленой водой, подверженный воздействию застойной влаги и электролитов, подвержен более высокому риску коррозии, чем внутренняя структурная балка в коммерческом здании. Оба требуют защиты от коррозии, но на разных уровнях.

активов хотят максимально возможной защиты, но перебор с интенсивной системой защиты от коррозии, когда требуется только умеренная защита от коррозии, потребует дополнительных денег и времени, которые можно было бы потратить в другом месте.Оцените риск коррозии, с которым может столкнуться актив (используя такой ресурс, как Экологические зоны SSPC), и защитите его на этом уровне, но не выше.

Выбор стали и рекомендации по конструкции для защиты от коррозии

Перед тем, как команда по нанесению покрытий нанесет один компонент, владельцы активов могут внедрить методы предотвращения коррозии с осознанным выбором стали и конструкции. Сами по себе покрытия неэффективны для защиты конструкционной стали от всех форм коррозии. Например, покрытия эффективны в борьбе с однородной коррозией, но менее эффективны в борьбе с локальными атаками, такими как точечная коррозия.Воспользуйтесь следующими советами по выбору стали и конструктивным соображениям, чтобы успешно настроить систему покрытия.

Выбор стали
Качество самой стали может иметь значение для защиты от коррозии. Высоколегированная сталь, естественно, более устойчива к коррозии, чем низколегированная (хотя на нее все равно должны быть нанесены защитные покрытия), и она более дорогая. Если владельцы активов выберут более доступную по цене низколегированную сталь, вероятно, потребуется более комплексная система покрытия для эффективного предотвращения коррозии.

Контроль коррозии — это лишь часть процесса выбора стали. Владельцы активов должны уравновесить эти потребности с конечным использованием стального элемента, его первоначальной стоимостью и будущими затратами на техническое обслуживание.

Соображения по конструкции
Конструкция из конструкционной стали также может предотвратить коррозию. Эти конструктивные факторы не влияют на покрытие или повторное покрытие уже построенной конструкции, но их важно знать, поскольку их несоблюдение ведет к повышенному риску коррозии.

Для новой структуры помните об этих конструктивных соображениях на ранних этапах процесса.

• Уменьшите воздействие атмосферы. Любые области, где воздействие атмосферы может быть ограничено (особенно, когда окружающая среда особенно агрессивна), будут способствовать общей системе предотвращения коррозии.
• Держитесь подальше от разнородных металлов. Гальваническая коррозия (один из многих типов коррозии) возможна, когда в конструкционной стальной системе используются два или более разнородных металла.Помните о выборе металла, чтобы предотвратить этот тип коррозии.
• Не допускать скопления воды. Водоотделители изначально подвержены коррозии, поскольку влага ускоряет коррозию. Они еще более проблематичны, если в окружающей среде есть грязь и мусор, потому что, когда они попадают в ловушку, они, как правило, удерживают влагу. Убедитесь, что места не вызывают ненужного скопления воды или застоя воды.
• Избегайте неровностей поверхности. К ним относятся щели, острые края и недоступные области, которые трудно покрывать и осматривать, а также они подвержены высокому риску коррозии.Не всех неровностей можно избежать. Те, что остались, обратите на них особое внимание при нанесении покрытия.

Защитные покрытия для защиты от коррозии

Покрытия — первая линия защиты — играют важную роль в защите конструкционной стали от коррозии. Здесь мы расскажем о стандартах подготовки поверхности, системах покрытий и методах нанесения эффективных систем защиты от коррозии.

Стандарты подготовки поверхности для конструкционной стали
Предпочтительными стандартами подготовки поверхности для конструкционной стали являются струйная очистка белого металла SP 5 или струйная очистка почти белого металла SP 10.Очистка ручным инструментом или струйная очистка всегда возможны, но для достижения желаемой производительности системы необходимо соблюдать строгие стандарты для этого типа подготовки поверхности.

Варианты покрытия для различных уровней воздействия окружающей среды
Оптимальная система покрытия зависит от коррозионной активности окружающей среды. Вот наиболее подходящие варианты для каждого типа среды.

Высококоррозионные среды
Для сред с высокой влажностью, химической атмосферой или воздействием соленой воды наиболее распространенным выбором является система цинк-эпокси-уретан.Цинк обеспечивает катодную защиту стали и жертвует собой перед подложкой. Грунтовки с неорганическим цинком обеспечивают лучшую катодную защиту, чем грунтовки с органическим цинком, но органические грунты наносятся легче. Затем цинковую грунтовку покрывают эпоксидным промежуточным слоем, а затем уретановым финишным слоем для сохранения цвета и блеска.

Полисилоксан — это двухкомпонентное покрытие на основе смолы, также подходящее для высококоррозионных сред. Этот вариант более дорогой, но его часто используют, потому что он экономит время и труд при устранении шерсти.Он также предлагает лучшие цветовые и глянцевые характеристики по сравнению с уретанами и соответствует нормам выбросов в жестких условиях окружающей среды.

Среда с умеренной коррозией
Широкий спектр систем эпоксидных покрытий хорошо работает в условиях эксплуатации с умеренным риском коррозии. Система покрытия по-прежнему обеспечивает защиту от коррозии (только не так хорошо, как система с покрытием с высоким содержанием цинка) и ее легко наносить. Эпоксидные смолы также устойчивы к поверхностям, что означает, что их можно наносить на плотно прилегающую ржавую поверхность, которую невозможно обработать струйной очисткой до голой стали (что делает их жизнеспособным выбором для повторного нанесения покрытия).

Слабоагрессивные среды
Для внутренних или контролируемых сред с минимальным или нулевым воздействием химикатов или влаги, однокомпонентные акриловые краски на водной основе являются подходящим выбором. Они не имеют запаха, с ними легко работать, и для их очистки требуется только мыло и вода. В минимально агрессивных средах эта система покрытия будет работать хорошо (по сравнению с более обширной системой покрытия, которая переусердствовала).

Резервная грунтовка на масляной основе с финишным покрытием на масляной основе доступна в качестве опции.Но эта система покрытия высыхает медленнее, а это означает, что время и летучие органические соединения вызывают беспокойство, и в будущем могут возникнуть проблемы с обслуживанием в зависимости от воздействия.

Роль методов нанесения
Методы нанесения — обычно кистью, валиком или распылением — также должны быть в центре внимания при выборе системы покрытия. Некоторые покрытия лучше работают при распылении, но ограничения окружающей среды могут не допускать распыление в полевых условиях (для предотвращения чрезмерного распыления). Если вы вооружитесь ограничениями по применению подложки, то владельцы активов не смогут выбрать наиболее подходящую систему покрытия только для того, чтобы обнаружить, что ее нельзя наносить предполагаемым методом.

Сбалансированная система защиты от коррозии

Предотвращение коррозии для конструкционной стали — это не просто отметка в одном квадрате — это целая система, которая защитит основание на многие годы. В хорошей системе сочетаются условия эксплуатации, дизайн и системы покрытия, чтобы получить желаемые характеристики и срок службы при наименьших затратах.

Чтобы получить лучший отраслевой совет по методам предотвращения коррозии и защиты конструкционной стали, подумайте о приобретении Стандартов и передовых методов подготовки поверхности стальных оснований.Защита конструкционной стали важна для поддержания целостности объекта, и этот ресурс SSPC поделится ценными отраслевыми знаниями для следующего проекта по нанесению покрытий.

Как предотвратить коррозию | Специальные материалы для трубопроводов

Предотвращение коррозии — это то, над чем инженеры во всем мире тратят много часов. По данным NACE International, ежегодно в мире из-за коррозии теряется около 2,5 триллиона долларов США, что составляет более 3 процентов мирового ВВП.

Хотя очевидно, что это имеет значительные финансовые последствия, опасения по поводу коррозии металла также создают проблемы для безопасности и здоровья. Это возвращает нас к тому, почему так важно стараться максимально предотвратить коррозию.

Коррозия металла — это естественное явление, для которого требуются три условия: влажность, металлическая поверхность и окислитель, называемый акцептором электронов. Коррозия превращает поверхность химически активного металла в другую форму, которая является оксидом, гидроксидом или сульфидом.Общеизвестной формой коррозии является ржавчина.

Корродированный металл не только влияет на металлическую структуру, но также может повлиять на людей, использующих предмет или предметы, находящиеся в непосредственной близости от металла. В худшем случае коррозия металла может привести к обрушению зданий и мостов, протечкам труб и медицинским имплантатам, отравляющим кровь людей.

Хотя все металлы подвержены коррозии, некоторые металлы, например чистое железо, корродируют гораздо быстрее, чем другие.Однако железо можно комбинировать с другими сплавами, чтобы получить нержавеющую сталь, которая гораздо лучше противостоит коррозии.

Считается, что примерно 25-30% коррозии можно предотвратить с помощью подходящих методов защиты.

В целом, вы можете предотвратить коррозию, выбрав правильный тип металла, защитные покрытия, меры по охране окружающей среды, защитные покрытия, ингибиторы коррозии, металлическое покрытие и модификацию конструкции для вашего проекта.

Один из самых простых способов предотвратить коррозию — использовать коррозионно-стойкий металл, например нержавеющую сталь, дуплекс, супердуплекс, никелевый сплав или 6% молибден.

Эти металлы настолько хорошо изготовлены, что обладают более высокой устойчивостью к коррозии, а их использование снижает необходимость в дополнительных мерах по защите от коррозии.

В Special Piping Materials мы поставляем продукцию, изготовленную из некоторых из наиболее эффективных доступных материалов — нержавеющей стали, дуплексной, супердуплексной, 6% молибдена и никелевых сплавов. Наши клиенты выбирают разные материалы для различных сред, при этом одним из основных факторов является вероятность коррозии.

Другой способ предотвращения коррозии — нанесение покрытия специальной защитной краской. Лакокрасочные покрытия могут действовать как барьер, предотвращающий передачу электрохимического заряда коррозионному раствору и металлу под ним.

Другой способ сделать это — нанести порошковое покрытие на чистую металлическую поверхность. Металл нагревается, чтобы сплавить порошок в гладкую непрерывную пленку, которая действует как коррозионно-стойкий барьер.Можно использовать множество различных порошковых композиций, таких как акрил, полиэфир, эпоксидная смола, нейлон и уретан.

Коррозия, безусловно, вызывается окружающей средой, в которой находится металл, поскольку химическая реакция, которая происходит, происходит из-за реакции металла с жидкостями и газами в окружающей среде.

Таким образом, контроль за окружающей средой может помочь свести к минимуму эти реакции. Это может быть так же просто, как уменьшение воздействия дождя или морской воды, или могут быть предприняты шаги для уменьшения количества серы, хлора или кислорода в этом районе.Например, обработка воды в водогрейных котлах для регулирования жесткости, щелочности или содержания кислорода перед воздействием на металл этой воды будет иметь большое значение для предотвращения коррозии.

Жертвенное покрытие для предотвращения коррозии означает покрытие металла дополнительным типом металла, который может окисляться — вы жертвуете этим верхним слоем, чтобы защитить металл под ним.

Существует два основных метода нанесения защитного покрытия:

1. Катодная защита: Катодная защита работает, делая сталь катодом электрохимической ячейки.Самым распространенным примером катодной защиты является покрытие цинком на железной легированной стали — этот процесс известен как цинкование. Цинк — более активный металл, и поэтому, когда он корродирует, он замедляет коррозию стали. Катодная защита регулярно используется для стальных трубопроводов, транспортирующих воду или топливо, резервуаров для водонагревателей, корпусов судов и морских нефтяных платформ.
2. Анодная защита: Анодная защита является противоположностью катодной защиты и работает, делая сталь анодом электрохимического элемента.Обычный способ сделать это — покрыть сталь из сплава железа менее активным металлом, например оловом. Олово не подвергается коррозии, поэтому сталь будет защищена, пока остается оловянное покрытие. Анодная защита часто используется в резервуарах для хранения из углеродистой стали, которые используются для хранения серной кислоты и 50% каустической соды.

Ингибиторы коррозии — это химические вещества, которые выбираются для взаимодействия с поверхностью металла или окружающих газов и, следовательно, подавления электрохимических реакций, которые могут привести к коррозии.При нанесении на поверхность металла они образуют защитную пленку. Ингибиторы можно наносить в виде раствора или в виде защитного покрытия с использованием методов диспергирования.

Ингибиторы коррозии обычно применяются с помощью процесса, известного как пассивация. Примером пассивации является Статуя Свободы, где фирменный сине-зеленый оттенок металла на самом деле защищает медь под ней.

Покрытие очень похоже на покрытие, поскольку на металл, который вы действительно хотите защитить, наносится тонкий слой металла.Металлический слой не только предотвращает коррозию, но и обеспечивает эстетичный внешний вид.

Есть четыре типа металлического покрытия:

1. Гальваника: Когда тонкий слой металла, такого как хром или никель, наносится на металл подложки через ванну с электролитом.
2. Механическое покрытие: включает в себя холодную сварку металлического порошка с металлом основы.
3. Без применения электролита: Металлическое покрытие, такое как никель или кобальт, наносится на металлическую основу с помощью неэлектрической химической реакции.
4. Горячее погружение: Простейший метод нанесения покрытия, при котором субстрат погружается в ванну расплава защитного металла.

Изменение дизайна проекта может оказать значительное влияние на предотвращение коррозии, поскольку оно работает, устраняя возможные причины коррозии. Он не только препятствует коррозии, но также может значительно улучшить долговечность любых защитных антикоррозионных покрытий, нанесенных на используемые продукты.

Как правило, конструкции, в которых используются металлы, которые подвержены коррозии, должны быть оптимизированы, чтобы гарантировать, что пыль и вода не будут задерживаться, будет поощряться движение воздуха и избегать открытых щелей.

Проектирование конструкции, обеспечивающей легкий доступ к металлу для регулярного обслуживания, также является хорошей практикой и поможет предотвратить коррозию и продлить срок службы используемых металлов.

# Специальные материалы для трубопроводов # Нефть # Газ # Нефть #OilandGas # Энергия # Коррозия # Предотвращение коррозии

Защита от коррозии — обзор

13.2.2.1 Области применения, обусловленные морфологией

Защита металлов от коррозии — одно из наиболее широко известных применений анодных оксидов для алюминия и переходных металлов. В случае анодных оксидов на меди сообщалось о подобных исследованиях. Махмуд и др. сообщили о применении анодной пленки для защиты от коррозии, снижающей скорость коррозии в 3,5% NaCl с 0,083 (не анодированная медь) до 0,011 мм y ^-1 . ⁶⁵ Кроме того, исследования в 2 мг л ^-1 NH ₃ водн.также снизилась скорость коррозии до 0,070 мм y ⁻¹ , однако в этом случае защите пленки препятствовала вторичная реакция наросшего оксида с щелочным электролитом. Сформированная пленка состояла из зерен диаметром от 25 до 68 нм.

Xiao et al. сообщили о применении наноструктурированной оксидной пленки на меди в качестве эффективного барьера для защиты от коррозии. ¹¹ В этом случае за защиту отвечает не только образование коррозионной пленки как барьера для переноса заряда, но и ее морфология, обеспечивающая гидрофобность, препятствующую контакту электролита с защищаемой поверхностью.Сначала автор исследовал влияние времени анодирования на морфологию формируемых наноигл. ¹¹ Они обнаружили, что анодирование в 2,0 М КОН, при 2 мА · см ^–2 , 15 ° C позволило сформировать наноиглы, в то время как процесс длился не менее 5 минут. Они сообщили, что анодирование в течение 5 минут позволяет формировать редко распределенные наноиглы размером 2–4 мкм. Продление процесса до 25 мин позволяет формировать наноиглы длиной 7–10 мкм со средним диаметром 170 ± 40 нм (рис. 13.5А), а анодирование длительностью 40 мин позволяет получать наноиглы даже длиной 10–15 мкм с средний диаметр 190 ± 50 нм (рис.13.5Б). Чтобы повысить гидрофобность анодированной поверхности, фторалкисилан, FAS-17 (2H, 2H-перфтордецилтриэтоксисилан) был связан с наноструктурированными оксидами, обеспечивая эффект, подобный листу лотоса (рис. 13.5C и D). Исследование показало, что чем больше время анодирования (соответственно, чем длиннее наноиглы), тем больше шероховатость поверхности и угол смачивания (рис. 13.5E). Примечательно, что такие подготовленные наноструктурированные поверхности являются супергидрофобными и имеют краевые углы до 169 градусов.Такая поверхность находится в состоянии Кэсси – Бакстера, поэтому жидкость не может глубоко проникнуть в наноструктурированную пленку, препятствуя контакту жидкости с дном анодной пленки. Следовательно, было обнаружено, что такие поверхности обладают исключительными характеристиками защиты от коррозии (рис. 13.5F и G). Образцы, подвергнутые анодированию в течение 40 минут и с последующей функционализацией FAS-17, были исследованы с помощью экспериментов по поляризации, сопровождаемых подгонкой графиков Тафеля и спектроскопией электрохимического импеданса (EIS) после 1 дня и 7 дней погружения в 3.5% NaCl. Было обнаружено, что после 1 дня погружения само анодирование сдвигает потенциал коррозии к более благородным значениям, с -254 до -121 мВ, что также сопровождается уменьшением плотности тока коррозии с 19,58 до 9,11 мкА см ^-2 ( скорость коррозии снижается с 0,44 до 0,21 мм y ⁻¹ ). Функционализация с помощью FAS-17 значительно улучшила характеристики анодированных поверхностей: потенциал коррозии был смещен до -124 мВ, а плотность тока коррозии оказалась равной нулю.66 мкА см ⁻² (0,016 мм при ⁻¹ ). После 1 недели погружения в 3,5% NaCl характеристики коррозии все еще были удовлетворительными. Потенциал коррозии сдвинулся до -134 мВ, в то время как плотность тока коррозии составила 0,99 мкА см ^-2 (0,023 мм y ^-1 ) (рис. 13.5F и G). ¹¹ Дополнительно EIS показал, что для образцов, погруженных на 1 день в 3,5% NaCl, сопротивление переносу заряда ( R _CT ) увеличилось с 0,25 (чистая медь) до 0,44 кОм, когда образец анодирован, и достигает даже 2.47 кОм при покрытии ФАС-17. После 7 дней в 3,5% NaCl R _CT все еще остается высоким и составляет 1,91 кОм. На рис. 13.5H показано влияние pH раствора, в котором хранятся образцы с покрытием. Из него видно, что наибольшие значения краевого угла приходятся на растворы с нейтральным pH. Это также является результатом химической стабильности оксидов и гидроксидов меди в кислой и щелочной среде (по сравнению с рис. 13.1A и B). Также была исследована стабильность краевого угла смачивания воды. Наибольшее падение краевого угла за 7 дней отмечено для 3.5% NaCl (рис. 13.5I). Тем не менее, контактный угол все еще оставался на уровне 150 градусов, что означает сохранение вполне удовлетворительных характеристик. Вода или менее концентрированный раствор NaCl (1,5%) позволили сохранить еще большие значения краевого угла смачивания. Таким образом, анодное окисление меди позволило обеспечить своеобразный синергетический эффект в защите от коррозии: образовался оксидный барьер, но и супергидрофобность наноструктур позволила сохранить удовлетворительные характеристики покрытия.

Рисунок 13.5. Изображения FE-SEM наноигл, сформированных на меди в результате анодирования (A) 25 и (B) в течение 40 минут в 2,0 M KOH, при 2 мА · см ⁻² , 15 ° C, их характеристики после химического связывания фторалкилсилан (FAS-17, 2 H, 2H-перфтордецилтриэтоксисилан) на их поверхность (C – D), влияние времени анодирования на шероховатость поверхности и угол контакта с водой (E), характеристики защиты от коррозии образцов, анодированных на 25 (CuO NNA -1 как анодированный, CuO NNA-1-FAS, функционализированный FAS-17) и 40 мин (CuO NNA-2 как анодированный, CuO NNA-2-FAS, функционализированный FAS-17) через 1 (F) и 7 дней (G ) хранения в 3.5% NaCl, а также влияние pH раствора (H) и времени воздействия различных сред (I) на угол контакта с водой.

Подобный подход, анодирование меди и последующее химическое связывание FAS-17, был применен Jiang et al.для предотвращения осаждения CaCO ₃ в теплообменных аппаратах. ¹⁹ Медь очень часто применяется в качестве конструкционного материала в теплообменных устройствах, и очень часто неисправности устройств вызваны образованием накипи. Шкала обычно состоит из MgCO ₃ и CaCO ₃ из ионов, распространенных в пресной воде. Поэтому авторы данного исследования приложили усилия, чтобы помешать кристаллизации модельного соединения CaCO ₃ . ¹⁹ Они показали, что готовые анодные нанопроволоки (анодированные в 1.0 M NaOH) являются гидрофильными: углы смачивания, измеренные для H ₂ O и CH ₂ I ₂ , были равны 4,5 и 0 градусов соответственно. Однако покрытие FAS-17 увеличивало угол смачивания до 154 и 133 градусов для H ₂ O и CH ₂ I ₂ соответственно. Образованные таким образом наноиглы препятствовали контакту богатой ионами воды с поверхностью меди. Это снизило скорость кристаллизации карбоната кальция, что сильно повлияло на кинетику кристаллизации: для нефункционализированной анодированной меди через 2 часа работы 0.Было нанесено 6322 мг / см ^-2 CaCO ₃ , в то время как для супергидрофобной пленки оно составило всего 0,2174 мг / см ^-2 , что подтверждает отличные характеристики антинакипного покрытия. Более того, в течение примерно 1 часа после погружения образца вес не увеличивался, а скорее колебался, показывая, что поверхность материала эффективно замедляет процесс кристаллизации CaCO ₃ .

Cheng et al. сообщили об анодировании медной сетки в 2,0 М КОН при 1,5 мА · см ^-2 . ⁵³ В этом случае также чем дольше анодирование, тем больше измеренный угол смачивания. После анодирования выращенные наноиглы были покрыты золотом, а затем тиолами. Карбоксильные группы находились на внешних участках нанопроволоки, обеспечивая чувствительный к pH краевой угол смачивания. В качестве диафрагмы использовалась анодированная медная сетка: когда на нее помещалась капля, сетка была проницаемой для растворов с высоким pH (угол смачивания ~ 8 градусов при pH = 12), а при низком pH сетка была супергидрофобной (до 153 градусов; авторы рассматривают протонирование групп –COOH как основной фактор высокого угла смачивания при нейтральном и низком pH).Кроме того, проницаемость pH была обратимой, и сообщалось, что через 3 секунды супергидрофобность превратилась в проницаемость сетки.

Еще одно приложение, в котором большая площадь поверхности вносит значительный вклад и открывает возможности, — это зондирование. Сатиш Бабу и Рамачандран считали продукты анодирования меди эффективным и высокоселективным сенсором глюкозы. ¹⁸ Уникальность в их отчете заключается в том, что в качестве электролита был использован оксалат калия, соль щелочного гидролиза.Кроме того, для выращивания оксида на поверхности меди применялись вольтамперометрические циклы. Применение диапазона потенциалов от -1,0 до +0,8 В относительно Ag | AgCl со скоростью 50 мВ с ^-1 позволило образовать катионы меди в различных степенях окисления, в том числе редко получаемый, Cu ³⁺ ( связано с вольтамперометрическим пиком при +0,53 В). Полученный оксид имел развитую поверхность, состоящую из довольно хаотично расположенных кристаллов и нанометровых пор. Авторы заявили, что окислительно-восстановительная пара Cu ³⁺ / Cu ²⁺ позволяет селективно и эффективно обнаруживать глюкозу путем ее селективного окисления при 0.7 В относительно Ag | AgCl в 0,1 М NaOH. Сообщается, что предел обнаружения этого неферментативного сенсора составляет 0,05 мкМ, а чувствительность составляет 1890 мкА мМ ^-1 см ^-2 . Сенсор также оказался стабильным во времени: после 1 месяца хранения в деионизированной воде чувствительность потеряла всего 2,5% от исходного значения. Кроме того, авторы исследовали селективность сенсоров и обнаружили, что ни аскорбиновая кислота, ни мочевая кислота не мешают сигналам электрохимического окисления глюкозы, несмотря на то, что оба они также подвергаются этой реакции.Авторы вышли за рамки тестов с модельными соединениями и обнаружили глюкозу в сыворотке крови человека и сообщили об удовлетворительных результатах: 0,1 мл сыворотки крови человека (трех типов) растворили в 5 мл 0,1 М NaOH, и было проведено амперометрическое определение глюкозы при 0,7 В. аналогично результатам, полученным по результатам фотометрии — вариация была меньше 1,5%.

Понимание коррозии и способы защиты от нее

Ежегодно корродированные машины, здания и оборудование обходятся американской промышленности примерно в 7 миллиардов долларов.Коррозия — дорогостоящая проблема. Но, понимая его коренные причины, можно предпринять эффективные шаги для предотвращения и борьбы с ним.

Существует несколько видов затрат на коррозию, которые необходимо учитывать рабочим завода:

• Прямая потеря или повреждение металлических конструкций из-за коррозии. Примером может служить резервуар для горячей воды, который подвергся коррозии и должен быть утилизирован.

• Затраты на техническое обслуживание, связанные с коррозией. Любая металлическая поверхность, которую необходимо красить каждые несколько лет для предотвращения коррозии, попадает в эту область.

• Косвенные потери в результате коррозии. Эти потери могут возникнуть в результате утечки и пожара. Взрывы, связанные с утечками, отключениями электроэнергии, остановкой оборудования и потерями рабочей силы, также косвенно являются результатом коррозии.

Первый шаг к контролю этих затрат требует понимания того, что такое коррозия и что ее вызывает.

Что такое ржавчина?

При коррозии железа или стали образуется оксид железа или то, что мы называем ржавчиной. Сталь в основном состоит из железной руды.В естественном состоянии железная руда очень похожа на ржавчину: темно-красная, мелкозернистая, со способностью удерживать влагу.

Железная руда является стабильным веществом до тех пор, пока не превратится в железо или сталь, естественно более слабые элементы. Когда сталь подвергается воздействию влаги и кислорода, она сразу же начинает возвращаться в свое естественное состояние. Несмотря на то, что были приняты защитные меры, большая часть стали, произведенной в этом столетии, уже превратилась в оксид в своем естественном состоянии.

Для существования коррозии необходимы три элемента: защищенный металл, корродированный металл и токопроводящая среда между ними.Когда два разнородных металла соприкасаются, один становится защищаемым металлом, а другой — корродированным. Операторы установки могут распознать экологические ситуации, способствующие коррозии.

Например:

• Если на стальных трубах используются оцинкованные фитинги, оцинкованные (цинковые) фитинги подвергаются коррозии, а сталь остается защищенной.

• Сталь или другие металлы, находящиеся под напряжением, подвергаются коррозии, в то время как ненапряженная сталь защищена от коррозии.Это причина того, что на стали появляются язвы ржавчины.

• Свежесрезанная сталь быстрее подвергается коррозии. Резьба, нарезанная на трубе, всегда сначала ржавеет.

Даже если кусок стали не соприкасается с другим металлом, не находится под напряжением и не только что разрезан, он будет ржаветь под воздействием погодных условий. Это связано с тем, что сталь не совсем однородна по составу — небольшие изменения плотности и состава будут происходить внутри одного куска стали, что приводит к коррозии.

Третий ингредиент, необходимый для коррозии стали, — это электролит.Обычно это жидкое или водосодержащее вещество, которое проводит ток коррозии от защищаемого металла к корродированному металлу. Самым распространенным токопроводящим веществом является вода. Дождь, роса, влажность в воздухе и т. Д. Служат эффективными проводниками электричества. Сталь очень медленно разъедает в пустынном климате, где влажность низкая, а дожди редки. В местах с высокой влажностью и частым дождем защита стали имеет решающее значение. Операторы установки узнают некоторые из следующих сред, в которых используются электрические токи для ускорения процесса коррозии:

• Добавление соли в воду значительно увеличивает ее токопроводящую способность.Таким образом, сталь, подвергающаяся воздействию морской воды или солевого тумана, будет корродировать быстрее, чем сталь в пресной воде. Атмосферная коррозия сильнее в районах около океанов из-за воздействия соленого воздуха. Концентрированные солевые растворы, например, используемые в пищевой промышленности, вызывают сильную коррозию.

• Промышленный дым и пары содержат кислоты, щелочи и другие химические вещества, которые служат проводниками тока. Следовательно, атмосферная коррозия в промышленных районах более серьезна, чем в сельской местности.

• Почва, глина и земляные материалы также являются хорошими проводниками электричества. Трубопроводы и другая сталь, закопанная в землю, будут подвержены коррозии, если не будут защищены. Подобно тому, как почва значительно различается по составу, она также различается по своей электропроводности: одни почвы вызывают более сильную коррозию, чем другие.

Контроль коррозии

Чтобы сделать использование стали и других металлов практичным в строительстве и производстве, необходимо применять некоторые методы защиты от коррозии.В противном случае срок службы стали и других металлов будет ограничен, что снизит эффективность и увеличит стоимость обслуживания. Есть несколько эффективных способов остановить коррозию:

1. Подаваемый ток. Используя подходящее генерирующее ток оборудование и средства управления, можно воспроизвести ток, равный по силе току коррозии, но текущий в противоположном направлении. Этот тип защиты обычно ограничивается трубопроводами, заглубленными резервуарами и т. Д. И требует тщательного проектирования и компоновки.При неправильном использовании приложенный ток может вызвать коррозию.

2. Жертвенные металлы. Сталь может быть защищена путем размещения рядом с другим металлом. Например, если цинк или магний находятся в непосредственном контакте со сталью, они защищают сталь от коррозии. Здесь цинк и магний служат жертвенными металлами, которые не только защищают область непосредственного контакта, но и защищают за пределами металла во всех направлениях. Защита от ржавчины с помощью жертвенных металлов обычно используется в нескольких формах:

• Цинковые или магниевые блоки часто используются для защиты корпусов судов, внутренних поверхностей резервуаров для воды и других погруженных поверхностей.

• Часто выполняется полное покрытие стали жертвенным металлом. Например, оцинкованная сталь — это сталь, покрытая цинком. Цинк жертвенный и защитит стальную основу.

• Покрытия с высоким содержанием цинка могут наноситься на стальную поверхность для обеспечения катодной защиты. Покрытия с высоким содержанием цинка содержат от 85% до 95% металлического цинка в подходящем связующем. Частицы цинка, нанесенные при окраске, защищают сталь.

3. Грунтовки. Грунтовки и готовые покрытия защищают металлические поверхности, создавая барьер между сталью и корродирующими элементами.Они также предотвращают попадание влаги на поверхность стали. Пленка покрытия защищает нижележащие металлические подложки тремя способами:

• Покрытия могут замедлять скорость диффузии воды и кислорода из окружающей среды к металлической поверхности. Это замедляет процесс коррозии.

• Пленка краски может замедлить скорость диффузии продуктов коррозии с металлической поверхности через пленку краски. Это также замедляет процесс коррозии.

• Антикоррозионные пигменты, содержащиеся в качественных грунтовках, изменяют поверхностные свойства основного металла.В результате металл приобретает высокое электрическое сопротивление. Разные пигменты по-разному осуществляют эту реакцию. Грунтовки поглощают и связывают влагу, поэтому она не вступает в реакцию со сталью.

Как выбрать антикоррозийное покрытие

Рассмотрение следующих критериев может выявить наиболее эффективный тип антикоррозионного покрытия, необходимый для конкретного проекта.

Качество покрытия / нанесения — Какой уровень антикоррозийной краски требуется? Насколько важно, чтобы краска была стойкой к выцветанию и / или истиранию? Как часто вы планируете перекрашивать? Есть ли предпочтения по нанесению: кисть / валик или распылитель?

Эстетика — Какие материалы будут покрыты? Насколько важно, чтобы лакокрасочный слой выглядел привлекательно? Важно ли сохранять цвет?

Цена — Как правило, более качественная краска увеличивает цену.Учитываются ли заявки на подкрашивание при оценке затрат на техническое обслуживание? Какова стоимость выбранной краски? Как часто нужно будет перекрашивать?

Экологические нормы — Каковы местные экологические нормы для красок и покрытий? Соответствует ли краска этим стандартам? Как процесс покраски повлияет на близлежащее окружение? С июня 2002 года правительство США примет постановление о снижении количества загрязняющих веществ в краске для повышения защиты окружающей среды.Новые пределы содержания летучих органических соединений (ЛОС) упадут до 450 грамм / литр краски. Более жесткие ограничения будут введены в Калифорнии, Аризоне, Нью-Йорке и Нью-Джерси, сведя к минимуму твердые объемы до уровня всего 340 г / л.

Покрытия

Существует три основных типа покрытий, используемых при ремонтной окраске. Исходя из требований к качеству, цене, применению и эстетике, операторы установки могут выбрать подходящее покрытие из следующего:

• Алкидные эмали — Алкидные эмали предназначены для внутренних и наружных поверхностей в умеренных и тяжелых условиях.Это покрытие обеспечивает надежную коррозионную стойкость на срок до 3-5 лет. Алкидные эмали обеспечивают глянцевый цвет, устойчивы к выцветанию и могут наноситься валиком или распылителем. • Эпоксидные покрытия — Эпоксидные покрытия используются для внутренних и наружных поверхностей в промышленных условиях, где сохранение цвета и блеск не важны. Качество покрытия будет лучше, чем у алкидной эмали, поскольку она выдерживает суровые промышленные условия. Эпоксидные покрытия лучше всего наносить распылением, но также можно использовать кисти и валики.

• Полиуретановые покрытия — Полиуретановое покрытие является краской наилучшего качества из всех трех вариантов. Он выдерживает самые суровые условия окружающей среды и может прослужить до 10 лет. Он обеспечивает сильное сохранение цвета и блеска и устойчив к истиранию. Полиуретановые покрытия наносятся методом напыления.

Заключение

Краски работают, потому что они замедляют коррозию за счет уменьшения скорости протекания тока в процессе электрохимической коррозии. Понимая, что такое коррозия, операторы установок могут предсказать, где может возникнуть ржавчина, и определить факторы окружающей среды на своем предприятии, которые способствуют коррозии.Хорошая новость заключается в том, что, хотя коррозия может быть дорогостоящей, это не обязательно. Краски — это экономичное средство защиты от коррозии. Регулярное техническое обслуживание операторами установки может минимизировать появление и последствия коррозии.