КАК ЗАЩИТИТЬ МЕТАЛЛЫ ОТ КОРРОЗИИ

Коррозия наносит вред всем отраслям, где используются металлические конструкции, машины и детали.

Помимо прямых убытков также существуют косвенные потери, вызванные коррозионными процессами: утечка и порча продукции, потеря от простоев оборудования, машин и механизмов, поломка и интенсивный износ деталей, ухудшение условий труда и прочие неприятности.

Основными причинами коррозионного разрушения металла принято считать низкое качество защитных покрытий, нарушение правил эксплуатации и хранения оборудования и техники. Однако, огромное значение для коррозийной стойкости имеет их рациональное конструирование.

КАК ЗАЩИТИТЬ МЕТАЛЛЫ ОТ КОРРОЗИИ НА ЭТАПЕ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Коррозия – самопроизвольной и необратимый процесс разрушения металлов в процессе химического и электрохимического взаимодействия с внешней средой.
Важно обеспечить коррозийную стойкость уже на этапе конструирования. Большинство изделий изнашивается неравномерно как по интенсивности, так и по расположению очагов поражения.

Форма деталей, их роль в металлических конструкциях оказывает большое влияние на коррозионное поведение, поэтому при конструировании нужно продумывать защиту от порчи на каждом этапе. Конструктор должен знать теорию защиты от коррозии, опираться на практический опыт, использовать проверенные защитные покрытия и материалы, знать характер и агрессивность коррозийной среды, коррозионную стойкость материалов, их технологичность, а также находить оптимальные конструктивные формы, использовать взаимозаменяемость материалов и учитывать экономическую эффективность защитных мер.

Первоочередная задача – профилактика коррозии. Для этого на этапе конструирования нужно создать определенные ограничения в эксплуатации изделия и внести поправки в рабочие чертежи. Скорость коррозии напрямую зависит от климатических условий, в которых эксплуатируется изделие, поэтому конструктор, помимо прочего, должен учитывать географию использования будущей металлической конструкции или оборудования и принимать во внимание требования в эксплуатации и производства.

Например, требования эксплуатации могут отличаться по сроку службы покрытия, по коррозионной стойкости деталей в различных климатических условиях т. д. Требования производства также имеют различия, к примеру, в технической оснащенности завода-изготовителя, поточности и в объеме выпуска изделий.

Схема системной модели конструирования изделия с оптимальной коррозионной стойкостью.

Методы защиты от коррозии базируются на снижение активности факторов, которые влияют на развитие порчи. К ним относятся:

— минимальная площадь контакта поверхности деталей с агрессивной средой;

— возможность удаления с металлических поверхностей влаги или инородных частиц, напряжений и температурных перепадов в элементах конструкции;

— приспособленность конструкции к технологическим и эксплуатационным мерам защиты от коррозии;

— правильный выбор материала для производства металлических конструкций и защитных покрытий.

ПОВЕРХНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ И АГРЕССИВНАЯ СРЕДА

Детали имеют неравномерную степень коррозийного разрушения – отдельные участки интенсивно разрушаются и в короткие сроки деталь может прийти в негодность, в то время как разрушения других участков этой детали незначительное и не вызывает ощутимых потерь.

Для защиты от коррозии при контакте с агрессивной средой нужно рационально использовать различные профили проката, применять экономичные гнутые профили, использовать емкости нужного объема с минимальной площадью поверхности, сокращать количество щелей, зазоров, мест скопления пыли, влаги, остатков загрязнений, а также вводить на участке технологической линии коррозионноактивное вещество. Именно так можно защитить металл от коррозии.

1) Устойчивость разных сечений против коррозии

2) Замена конструкций (а) гнутыми профилями (б)

3) Решения днищ емкостей (а,б,в – неудачные, г – удачное)

4) Защита в зазорах и щелях. Неудачная (а), удачная (б)

5) ввод противокоррозийного вещества

УДАЛЕНИЕ ВЛАГИ И ИНОРОДНЫХ ЧАСТИЦ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА

Еще один метод, как защитить металл от коррозии при конструировании.

Скорость испарения влаги с поверхности зависит от конфигурации сечения элемента. Чтобы влага интенсивно испарялась, нужно использовать дренажные отверстия, обтекаемые и наклонные поверхности.

Коррозийная стойкость конструктивных элементов

Нужно добиваться того, чтобы поверхность деталей была гладкой, без заметных выступов, царапин, пустот и складок металла, так ка при грубой текстуре коррозийное разрушение развивается быстрее за счет того, что на деталях собирается и удерживается пыль, влага, грязь, которые способствуют развитию биокоррозии. Также при грубой текстуре трудно качественно нанести защитные покрытия.

В системах трубопроводов необходимо предусматривать устройства для освобождения от влаги сжатого воздуха, газов и паров. В трубопроводах, которые транспортируют жидкости нужно обеспечить удаление воздуха и газа.

В конструкциях машин важно предусматривать быстросъемные люки и крышки, чтобы очищать труднодоступные места от пыли, грязи и технологических остатков. А также рабочие детали или фильтры для самоочистки оборудования.

КОРРОЗИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Когда металл испытывает большие напряжения, появляется коррозия. Для того, чтобы уменьшить напряжения, на этапе конструирования следует отдавать предпочтение сварным соединениям, а не сборке деталей с помощью клепки.

При сварке тоже образуются остаточные напряжения. Чтобы их минимизировать, следует сокращать скопление швов, не допускать их пересечения, ограничивать сварку внахлест (отдавать предпочтение сварке встык), делать плавные переходы между свариваемыми деталями, снимать остаточные напряжения после сварки. Сварные швы нужно располагать так, чтобы их удобно было обрабатывать.

Как еще защитить металл от коррозии в процессе сварки?
— при сварке встык делать толщину деталей одинаковой;

— правильно рассчитывать концентрации напряжения на этапе конструирования;

— избегать наложения швов в высоконапряженных зонах;

— избегать суммирования остаточных напряжений и напряжений нагрузки;

— учитывать перераспределение остаточных напряжений в процессе работы по величине и направлению;

— применять методы дуговой сварки в среде инертного газа;

— чтобы уменьшить напряжения в трубопроводах, нужно обеспечить их гибкость.

Остаточные напряжения и напряжения в процессе работы влияют на надежность изделия, поэтому для изготовления нужно выбирать материалы, стойкие к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию.

КОРРОЗИЯ ИЗ-ЗА ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПЕРЕПАДОВ

При конструировании изделий нужно исключать возможность появления в деталях температурных перепадов.

Завихрения и местные перегревы приводят к обгоранию деталей. Перегрев можно устранить, если улучшить аэродинамику газового потока, отвести тепло, установить защитные экраны.

Если металлическая конструкция работает в агрессивной среде, перепады температуры могут привести к аварийному коррозионному разрушению. Нужно учитывать, что скорость коррозии зависит от скорости движения электролита. Например, скорость коррозии стали 1Х18Н9Т в спокойной морской воде составляет 1,85 мм/год, а в движущейся со скоростью 1,2 – 1,5 м/с – 0,05 – 0,10 мм/год.

Как защитить металл от коррозии при таких условиях?

• При конструировании нужно уменьшать локальные концентрации напряжений, которые возникают из-за движения жидкости. Для этого нужно придавать поверхностям, формы, которые снижают скорость, турбулентность потока и образование газовых пузырьков.

• Следует избегать конфигураций деталей, которые способствуют возникновению пульсаций потока жидкости с большой частотой, интенсивного перемещения и ударного воздействия жидкости в системе.

• Элементам внутренней поверхности трубопроводов нужно придавать обтекаемые формы, которые меньше сопротивляются потоку, а также следует избегать крутых поворотов трубопровода.

• Использовать сменные козырьки, пластины, перегородки и другие отражатели, чтобы защитить детали от действия струи жидкости или пара.

Как геометрическая форма поверхности влияет на движение жидкости

ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ КОНСТРУКЦИИ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ МЕРАМ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ

Форма изделия или его отдельного элемента влияет на качество и долговечность защитных покрытий, поэтому их нужно разрабатывать так, чтобы была возможность наносить и обновлять защитные покрытия, чтобы их было удобно консервировать и расконсервировать в процессе хранения, отделять крупногабаритные детали с участками поражения и легко заменять их.

Качество и долговечность защитных покрытий зависят от того, насколько равномерно они нанесены на металлическую поверхность. Чтобы толщина покрытия была одинаковой, нужно избегать острых углов и углублений на поверхности деталей, так как защитный слой там получается тоньше, чем на плоской поверхности.

Поверхности деталей под покрытия должны соответствовать следующим требованиям:

Перед нанесением покрытий нужно удалить все выступы, заполнить пустоты, царапины и складки пластиком, пластмассово-металлическими наполнителями или мягким металлом – оловом, свинцом и др.

Как форма металлической конструкции влияет на то, как ляжет защитное покрытие.

Очень мелкие детали зачастую невозможно закреплять на подвесках, чтобы нанести защитное покрытие, поэтому их погружают в материал полностью. Крупногабаритные детали нужно проектировать из нескольких частей и наносить защитные покрытия на каждую отдельно до сборки изделия. Все это нужно учитывать при разработке конструкций, оборудования и деталей.

Иногда не удается защитить отдельные части деталей от разрушения. Как защитить металл от коррозии в таком случае?

При конструировании целесообразно выделять участки, больше других подверженные порче, в отдельные, самостоятельные и легкозаменяемые детали.

С точки зрения коррозийной стойкости идеальной является та конструкция, в которой воздействие среды на всю поверхность детали одинаково.

Кроме того, нужно учитывать и требования, и возможности производства, на котором будет изготавливаться оборудование. Иногда это сделать очень сложно. В таких случаях компромисс применяют в соответствии с конкретными условиями и временем, которые характеризуются определенным развитием науки и техники.

Методы защиты изделий строятся на том, чтобы максимально (в идеале – полностью) снизить факторы, которые определяют развитие коррозийных процессов и обеспечить на этапе конструирования минимальную площадь контакта поверхностей деталей с агрессивной средой; возможность удаления с поверхности деталей влаги и инородных частиц, минимальных напряжений и температурных перепадов в элементах конструкции, а также правильно выбрать конструкционный материал, геометрическую форму будущего изделия и защитное покрытие.

Немаловажную роль в защите металла от коррозии играет и его последующая обработка дробеметным оборудованием (ссылка).

Дробеметы не только очищают металлическую поверхность от загрязнения, окалин, ржавчины и старых покрытий, но и укрепляют ее. В результате удара дроби о металл на скорости 100 м/с он сжимается и на поверхности создается сопротивление, которое и защищает металлические детали, конструкции и оборудование от разрушения.

Защищать металл от коррозии нужно на всех уровнях – конструирование, производство и эксплуатация. Важно учитывать географические особенности местности, где будет использоваться оборудование, температурный режим, степень нагрузки и прочие важные факторы, которые необходимо изучить до того, как приступать к производству изделия. Скорость коррозии напрямую зависит от этого.

Например, глубина коррозии железа в сельской атмосфере, которая не загрязнена отходами промышленного производства, в Средней Азии составляет от 9 до 16 мкм в год, в Сибири – 16-20 мкм в год, а в Прибалтике – 39-43. Как видим – глубина коррозии железа в Прибалтике в 5 раз больше, чем в средней Азии.

В статье «ТИПЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ОТ КОРРОЗИИ» мы перечислили самые популярные виды покрытий, с помощью которых можно защитить металл от разрушения. Эти материалы, в сочетании с грамотным конструированием и дробеметной очисткой металла способны продлить срок службы металлических деталей, конструкций и оборудования в 2,5 – 3 раза.

Компания ООО «ЛипецкТехноЛит» при проектировании дробеметного оборудования учитывает все нюансы производства и эксплуатации для того, чтобы защитить машины от коррозии на длительный срок.

Мы изготовим для вас оборудование нестандартных размеров в своем цехе литья и доставим на производство в срок. Вам нужно лишь написать нам точные замеры.

Также можем изготовить для вас любые детали к российскому и зарубежному оборудованию по чертежам. Если у вас нет чертежей, мы проведем обследование и предоставим размеры перед изготовлением.