Классификация методов защиты от коррозии воздействием на металл

Однако метод металлизации имеет и ряд существенных недостатков: значительная пористость покрытий в тонких слоях, а также недостаточная прочность сцепления покрытия с поверхностью изделия, и поэтому сравнительно низкие защитные свойства покрытия и большие потери металла при распылении.

Процесс металлизации основан на явлении прилипания распыляемых частиц металла к поверхности изделия, а потому прочность сцепления покрытия с основным металлом зависит от величины распыляемых частиц металла (~50 мкм), а также от степени деформации их при соприкосновении с поверхностью изделия. Кроме того, на прочность сцепления оказывают важное влияние такие факторы, как температура изделия, физическое состояние поверхности изделия, а также скорость полета распыляемых частиц металла [1].

 

Плакирование 

Плакирование представляет процесс механического (протяжка, прокатка и т.п.) покрытия одного металла другим и осуществляется преимущественно для замены цветного металла черным, как более дешевым и менее дефицитным. Способ плакирования получил широкое применение при производстве биметаллов. Плакирование металла производится или для защиты внутреннего слоя (сердцевины) от коррозии или для придания поверхности плакируемого металла других свойств. Большей частью сердцевиной плакированного биметалла служит мягкая сталь. Кроме того, способ плакирования получил широкое распространение для защиты от коррозии легких сплавов на основе алюминия [1].

 

Гальванические  покрытия

Если через раствор  соли осаждаемого металла проходит постоянный электрический ток от внешнего источника, то на поверхности  изделий, служащих катодами, происходит разряд катионов раствора и осаждение металла. Анодами могут быть или нерастворимые в применяемом электролите материалы или растворимые металлы.

Гальванический способ является наиболее экономичным и совершенным, позволяющим наносить более равномерные по толщине и более высокой химической чистоты покрытия любым металлом, чем при других перечисленных способах. В промышленности нашли широкое применение гальванопокрытия цинком, кадмием, оловом, свинцом, никелем, медью, хромом, серебром, золотом, а также сплавами медь- цинк, медь-олово и др. [2].

 

Защита от коррозии при сварке

Особенности коррозионных разрушений сварных соединений

Виды и особенность  коррозионных разрушений, сопротивляемость коррозии сварных соединений и конструкций  определяются свойствами основного  и сварочного материалов, напряженным  состоянием элементов
конструкции, агрессивностью коррозионной среды и
условиями взаимодействия сварных соединений со средой. Механизм коррозионных разрушений сварных соединений определяется приложением энергии в месте
соединения: тепловой энергии при сварке термического
класса; давления и тепловой энергии при сварке термомеханического класса; механической энергии и давления при сварке
механического класса. При этом происходят: необратимые физико-химические изменения
металла в зоне соединения вследствие процессов плавления и кристаллизации; полиморфные превращения; распад пересыщенных твердых растворов; старение, рекристаллизация; усложнение напряженного состояния
в связи с возникновением собственных напряжений и деформаций. Поэтому в сварном соединении образуются следующие характерные виды неоднородности:
структурно-химические макро- и микронеоднородности
зон (основной металл, литой металл шва, переходные зоны
термического и термомеханического влияния); неоднородности напряженного
состояния - собственного (остаточные сварочные напряжения и пластические деформации) и от внешней нагрузки;
геометрические неоднородности, обусловленные наличием технологических концентраторов (граница
шва и основного металла, дефекты формы шва - подрезы, непровары) и конструктивные концентраторы,
определяемые типом сварного соединения [3].

Методы защиты сварных соединений от коррозии

Применяют общие и специальные  методы повышения коррозионной
стойкости металлических конструкций, учитывающие
особенности сварных соединений и технологию производства сварных конструкций (табл. 1). Общие методы включают: выбор и разработку новых
свариваемых коррозионностойких конструкционных
материалов, отвечающих требованиям технологической
и эксплуатационной прочности; рациональное конструирование, технологию изготовления и эксплуатацию сварного изделия; применение защитных покрытий - металлических (путем химической и электрохимической обработки поверхности), неметаллических органических
и неорганических; применение методов торможения коррозии - обработка среды, ингибирование, электрохимическая защита [3].

Таблица 1. Специальные способы повышения стойкости сварных соединений и конструкций.

Стадия изготовления	Способ повышения коррозионной стойкости металла сварных соединений путем регулирования химического состава и структуры	Способ снижения напряженного состояния в сварных соединениях
До сварки	Выбор оптимального состава и улучшение свойств основного металла перед сваркой. Регулирование химического состава и структуры шва: подбор рациональных присадочных материалов, проволок, покрытий, флюсов, защитных газов и др.; рациональная конструкция шва	Рациональное конструирование сварных соединений и узлов: правильный расчет; исключение конструктивных концентраторов напряжений; избежание наложения швов в высоконапряженных зонах конструкции; уменьшение жесткости схемы и размеров зон остаточных напряжений. Уменьшение общей и местной напряженности: сварка без технологических концентраторов напряжений; рациональная последовательность наложения швов
При сварке	Регулирование термодеформационного цикла сварки и условий кристаллизации: применение рационального метода, способа и режима сварки по погонной энергии и степени концентрации источника тепла; применение тепловых способов регулирования: дополнительный, предварительный, сопутствующий, последующий подогрев или охлаждение при сварке; специальные методы: применение присадочных материалов с развитой поверхностью, ультразвуковая обработка, электромагнитное перемешивание
После сварки	Улучшение свойств и снятие остаточных сварочных напряжений и деформаций термической, механической, термомеханической, ультразвуковой и другими видами обработки. Создание сжимающих напряжений на поверхности

Защита сварных  соединений от локальных видов коррозии

Локальные (местные, избирательные) виды коррозии
характерны для сварных соединений высоколегированных
сталей и сплавов цветных металлов в средах, где металл
находится в пассивном или пассивно-активном состояниях. Наиболее опасный ее вид — межкристаллитная
коррозия. Межкристаллитная коррозия, связанная со
структурными изменениями в сталях, при нагреве до критических температур характерна: для аустенитных сталей
450... 900 °С, для высокохромистых ферритных свыше
900 °С. Разрушение в сварных соединениях аустенитных
сталей развивается в трех характерных зонах: в зоне
термического влияния, нагреваемой при сварке до
500 ... 900 °С; в сварном шве и вблизи линии сплавления
в узкой околошовной зоне, нагреваемой до температур
свыше 1200 ... 1250 °С (ножевая коррозия).

Учитывая механизм разрушения, применяют следующие металлургические и технологические способы повышения стойкости сварных соединений коррозионно-стойких сталей, сущность которых заключается в предотвращении образования карбидов и (или) их последующего растворения:
уменьшение содержания углерода в стали ниже предела
его растворимости в аустените (≤0,02 %);стабилизация стали более активными, чем хром, карбидообразователями — титаном и ниобием ; применение высоких скоростей охлаждения металла
в области критических температур при сварке, предотвращающих образование карбидов, за счет уменьшения
погонной энергии, тока, повышения скорости сварки, уменьшения диаметра сварочной проволоки, дополнительного охлаждения; введение гомогенизирующей обработки сварных
соединений, обеспечивающей растворение образовавшихся карбидов (закалка при 1050... 1100°С с обязательным быстрым охлаждением или стабилизирующий
отжиг в течение 2 ... 4 ч при 850 ... 900 °С, обеспечивающий диффузионное выравнивание концентрации
хрома в объеме и по границам зерен) [4].

Защита сварных  соединений от коррозии под напряжением

Сварные конструкции работают в условиях сложного
напряженного состояния в связи с наличием собственных
сварочных, сборочно-монтажных  и
эксплуатационных упругопластических деформаций и напряжений. Деформации и напряжения
могут иметь различные значения, знаки, концентрации,
градиенты и т. д., поэтому практически все коррозионные
разрушения сварных конструкций происходят в напряженном состоянии. Основные факторы, определяющие повышенную
склонность сварных соединений к коррозии под напряжением, следующие:
структурно-химические изменения свойств металла
под действием сварки;
остаточные сварочные напряжения;
технологические и конструктивные концентраторы
напряжений; пластические деформации в сварных соединениях. Методы снижения напряжений и деформаций, возникающих при сварке, могут быть сведены к трем основным
группам: 1) уменьшение объема металла, участвующего в пластической деформации при сварке, и значения пластической деформации, возникающей на стадии нагрева металла;

2) создание пластических деформаций противоположного знака в тех зонах сварного соединения, которые
оказались вовлеченными в пластическую деформацию
на стадии нагрева; 3) использование принципа компенсации возникших
пластических деформаций, например, симметричное расположение швов, свободная усадка металла при сварке,
создание пластических деформаций в других зонах, чтобы
получить равномерную усадку всего сварного элемента
и т. р. Можно применять следующие приемы снижения
напряжений и склонности сварного соединения к коррозионному растрескиванию. Предварительный и последующий подогрев металла. Подогрев снижает скорость охлаждения и этим влияет на
характер структурных превращений, изменяя благоприятно значения остаточных напряжений и свойства металла в материалах, испытывающих структурные превращения. Сущность методов местного пластического деформирования сварного соединения после сварки для снятия
остаточных напряжений и их перераспределения заключается в пластической осадке металла в зоне приложения
нагрузки, что приводит к релаксации остаточных сварочных напряжений или вызывает напряжение сжатия.
Существует несколько способов местного деформирования: 1) проковка и поверхностный наклеп металла.
Проковку можно применять для создания напряжений
сжатия, изменения формы (заглаживания) сварного шва,
изменения механических свойств и структуры металла.
Проковку можно производить по горячему металлу сразу
после сварки или после его остывания. В качестве ударного инструмента при высокоскоростном деформировании применяют
пневматические молоты с ускорителями специальной
конструкции;

2) прокатка зоны сварных соединений или обкатка
поверхностей роликами уменьшает растягивающие напряжения, а при значительных давлениях может создать
напряжения сжатия до значения, близкого к пределу
текучести металла; 3) обработка сварных соединений взрывом - позволяет
снижать остаточные напряжения растяжения и создавать
напряжения сжатия. При локальном ударном взаимодействии с элементом напряженного металла упругопластической волны, возникающей при детонации накладных удлиненных зарядов взрывчатого вещества (шнур, полоса),
размещенных в районе сварного шва, происходит высокоскоростное пластическое деформирование металла,
что вызывает эффект снижения остаточных напряжений
в сварном соединении в целом; 4) применяются приемы уменьшения максимальных остаточных
напряжений путем приложения внутреннего давления
в оболочковых конструкциях (аппараты, трубопроводы)
и путем вибрации сварных изделий; 5) отпуск сварных соединений и конструкций применяют как для снижения остаточных напряжений, так и
для улучшения структуры и свойств металла. Для предотвращения коррозионного растрескивания сварных соединений применяют общий и местный отпуск [4].

 

Заключение 

В заключение хочется отметить, что это далеко не полный список методов защиты от коррозии металлов. Их большое множество. В этой работе были перечислены наиболее применяемые  методы из тех, что относятся к  группе воздействия на металл. Каждый из перечисленных методов, а также  методов в целом имеет как  преимущества, так и недостатки. И выбор конкретного метода обуславливается  соображениями экономичности, целесообразности применения способа защиты, условиями  работы защищаемого изделия и  т.д.

Также хотелось бы отметить, что данная работа носит, скорее, ознакомительный  характер, поэтому каждый из методов  был рассмотрен «поверхностно», не углубляясь в детали.

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1) Бахвалов, Г.Т. Защита металлов от коррозии / Г.Т. Бахвалов. –    М.:Металлургия, 1964. – 290 с.

2) Герасименко, А.А. Защита от коррозии, старения и биоповреждений             машин, оборудования и сооружений.: Справочник в 2-х т. / А.А. Герасименко. – М.:Машиностроение, 1987.

Т.1. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений – 688с.

3)  Винокуров, В.А. Сварка  в машиностроении.: Справочник в 3-х т. / В.А.   Винокуров. – М.:Машиностроение, 1979. – 567 с.

4) Стеклов О.И. Прочность  сварных конструкций в агрессивных  средах / О.И. Стеклов. – М.:Машиностроение, 1976. – 200 с.