Коррозия - одно из самых распространенных явлений, которое мы наблюдаем в повседневной жизни. Она приводит к огромным потерям черных и цветных металлов во всех отраслях промышленности и в быту. Поэтому защита от коррозии является одной из актуальных проблем, стоящих перед наукой и техникой.

Что такое коррозия?

Коррозия (от лат. corrosio – разъедание) - естественный процесс, который вызывает превращение чистых металлов и их сплавов в нежелательные вещества, когда они вступают в реакцию с водой или воздухом. Эта реакция приводит к повреждению и распаду металла, начиная с той его части, которая подвергается воздействию окружающей среды, распространяясь, затем, на весь объем металла.

Коррозионный процесс протекает спонтанно и необратимо, так как металлы термодинамически неустойчивы. В результате коррозии металлы превращаются в гораздо более стабильные химические соединения: оксиды, сульфиды, гидроксиды и т.д., в виде которых они находятся в природе.

ГОСТ 9.106-2021 "Коррозия металлов" дает следующие определения. 1 коррозия металлов: Разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой. Примечания: 1 Для процесса коррозии следует применять термин "коррозионный процесс", а для результата процесса - "коррозионное разрушение". 2 Под металлом следует понимать объект коррозии, которым может быть металл или металлический сплав. 2 коррозионная среда: Среда, в которой происходит коррозионное разрушение металла.

Все ли металлы подвержены коррозии?

Металлы, обладающие высокой реакционной способностью, такие как железо, цинк, медь, алюминий и т.д., очень легко подвергаются коррозии. Металлы, обладающие низкой реакционной способностью, так называемые благородные металлы,- золото, платина и палладий, не подвергаются коррозии. Объясняется это тем, что коррозия включает в себя процесс окисления металлов. По мере снижения реакционной способности металлов, тенденция к окислению также становится очень низкой.

Металл, имеющий наибольшее экономическое значение и больше всего подверженный коррозии, - это железо. Коррозия железа называется ржавлением.

Коррозия металлов, таких как алюминий, олово, медь и цинк, обычно прекращается после того, как на их открытой поверхности образуется тонкий слой оксида металла. Этот слой служит барьером для дальнейшего контакта с кислородом и защищает металл от дальнейшей коррозии. В общем, в случае с алюминием коррозия - это хорошо.

Даже когда железо взаимодействует с кислородом, образуется тонкое, почти невидимое покрытие из оксида железа, которое предотвращает дальнейшую коррозию при отсутствии молекул воды. Однако при наличии воды образующийся оксид становится рыхлым и пористым, обеспечивая постоянный доступ кислорода к находящемуся под ним железу.

Медь и ее сплавы: латунь и бронза, защищены от непрерывной и проникающей коррозии образованием зеленой патины, называемой вердигрис (англ. verdigris), которая состоит из карбоната меди. Во многих случаях для зданий с медной кровлей и отделкой намеренно разрешено наносить патину, поскольку ее цвет считается привлекательным.

Какие типы и виды коррозии бывают?

По типу коррозионных процессов различают химическую и электрохимическую коррозию. И химическая, и электрохимическая коррозии относятся к гетерогенным окислительно-восстановительным процессам, протекающим на поверхности металлов и их сплавов (на границе раздела фаз материал - коррозионная среда). При этом разрушаемый материал являющийся восстановителем, взаимодействует с окислителем коррозионной среды.

Химическая коррозия возникает при воздействии на металл и их сплавы газов (кислорода О2, углекислого газа СО2, сернистого газа SO2, хлороводорода HCL и др.), водяного пара и жидких неэлектролитов (органического происхождения - бензин, керосин, нефть, спирты и т.п.; неорганического происхождения - расплавленная сера, бром и т.д.). Химической коррозии, как правило, подвергаются металлургическое оборудование, сопла реактивных двигателей, детали газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания.

Электрохимическая коррозия – наиболее распространенный вид коррозии. Она возникает при взаимодействии металлов и их сплавов с окружающей их электролитически проводящей средой.

По условиям протекания процесса различают газовую, в том числе и атмосферную, жидкостную, подземную, биологическую коррозию. Атмосферная коррозия — самый распространенный процесс разрушения металлов, так как примерно 80% металлических конструкций и строений эксплуатируется в атмосферных условиях.

Другие часто встречающиеся виды коррозии:

• сплошная коррозия - это очень распространенная форма коррозии поражает всю поверхность металлической конструкции. Ее вызывают химические или электрохимические реакции. Хотя сплошная коррозия может привести к выходу металла из строя, это известная и предсказуемая проблема. Существует возможность управлять ею.
• Локальная коррозия поражает отдельные участки металлической конструкции. Бывает три типа локальной коррозии. Точечная коррозия - образование небольших отверстий на поверхности металла. Щелевая коррозия - коррозия, возникающая в местах застоя, например, под прокладками. Нитевидная коррозия - образуется при попадании воды под защитное неметаллическое покрытие, например краску.
• Контактная (гальваническая) коррозия может произойти, когда два разных металла находятся вместе в жидком электролите, например, соленой воде. По сути, молекулы одного металла притягиваются к другому металлу, что приводит к коррозии только одного из двух металлов.
• Коррозионное растрескивание. Коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения, в результате чего металлы могут начать трескаться, изнашиваться или становиться хрупкими и ослабленными.

Какие факторы влияют на развитие коррозии?

Наиболее распространенными причинами возникновения коррозии являются контакт металлических поверхностей с водой и кислородом, хотя другие вещества в почве и/или атмосфере также могут ее вызывать.

Другие негативные факторы, вызывающие коррозию:

1. Воздействие на металлы воздуха, содержащего такие газы, как CO2, SO2, SO3 и т.д.

2. Воздействие на металлы влаги, особенно соленой воды, увеличивает скорость коррозии.

3. Повышенная влажность окружающей среды ускоряет коррозию.

4. Наличие в воде примесей, таких как соль (например, хлорид натрия NaCl).

5. Температура: повышение температуры усиливает коррозию.

6. Природа образовавшегося первого слоя оксида: некоторые оксиды, такие как оксид алюминия Al2O3, образуют нерастворимый защитный слой, который может предотвратить дальнейшую коррозию. Другие оксиды, например ржавчина - оксид железа,- легко крошатся и обнажают остальную часть металла.

7. Присутствие кислоты в атмосфере: кислоты могут легко ускорить процесс коррозии.

Коррозия происходит гораздо быстрее в промышленно развитых районах с высоким содержанием загрязняющих веществ в виде серы и азота в атмосфере. Эти соединения соединяются с влагой в воздухе, образуя чрезвычайно агрессивные кислоты.

Какова скорость коррозии стальных конструкций и изделий?

Если на стальную поверхность постоянно оказывают воздействие вода и кислород, на ней могут появиться признаки ржавчины всего через 4-5 дней. В то же время существуют различные типы стали, которые ржавеют медленнее или быстрее, чем другие.

Время разложения металлических конструкций связано как с их толщиной, так и с условиями окружающей среды, в которых они находятся. Например, более тонкие металлические изделия (флаконы или аэрозольные баллоны) разрушаются примерно в течение 30 лет. Время коррозии более толстого металла, обычно используемого в строительстве, такого как бетонная арматура или железные балки, колеблется от 200 до 500 лет.

Как тип металла, так и условия окружающей среды, особенно газы, контактирующие с ним, определяют вид и скорость коррозии.

Чем опасна коррозия?

Ежегодные глобальные затраты на борьбу с коррозией оцениваются примерно в 2,5 трлн долларов в виде расходов на ремонт, техническое обслуживание и замену металлических конструкций, механизмов и изделий. Значительная часть этих затрат - целых 25% - может быть снижена, если предотвращать возникновение коррозии.

Однако устранение коррозии следует рассматривать не только как финансовый вопрос, но и как вопрос охраны здоровья и безопасности. Проржавевшие мосты, здания, корабли, трубопроводы и другие металлические конструкции могут стать причиной травм и смерти людей, возникновения крупных техногенных катастроф. Поэтому важно любой ценой своевременно выявлять и устранять коррозию.

Как можно предотвратить коррозию?

Эффективная система защиты металлов от коррозии начинается еще на стадии проектирования конструкций. Учитываются условия эксплуатации и свойства металлов. Инженеры работают со специалистами в области металлургии, чтобы выбрать подходящий металл или сплав для каждой конкретной ситуации. Они также принимают во внимание возможные химические взаимодействия между металлами, используемыми для изготовления поверхностей, фурнитуры и крепежных элементов.

Ниже приведем некоторые популярные способы защиты металлических поверхностей от коррозии:

• нанесение гальванических покрытий,
• цинкование,
• анодирование,
• пассивация,
• нанесение биопленочных покрытий,
• нанесение антикоррозийных защитных покрытий,
• смазка,
• использование ингибиторов коррозии или осушителей,
• периодическая очистка металлических поверхностей.

Будет ли ржаветь оцинкованная поверхность?

Оцинкованная сталь — это стальная поверхность, на которую нанесен слой цинка, полностью покрывающий ее защитным покрытием и придающий ей блестящий вид. Это защищает нижележащую стальную поверхность от истирания и воздействия атмосферных факторов в течение многих лет, предотвращая появление ржавчины, которая может ослабить конструкцию.

При правильном нанесении покрытия оцинкованная сталь может прослужить около 20 лет без существенных изменений поверхности, со временем меняя цвет с ярко-белого на светло-серый. Однако, если не обеспечить надлежащую обработку, ржавчина может начать образовываться в течение трех-пяти месяцев.

Следует также отметить, что на срок службы оцинкованной стали может влиять среда, в которой металл используется. Если он эксплуатируется в сухой среде, срок его службы может быть больше. Но, если он постоянно находится во влажной среде, срок его службы сокращается.

Первой формой коррозии оцинкованной стали является окисление цинкового покрытия на поверхности с образованием "белой ржавчины". Со временем "белая ржавчина" вступит в дальнейшую реакцию с углекислым газом и другими загрязнителями во влажном воздухе, образуя "черные пятна".

Когда оцинкованный лист эксплуатируется в течение длительного периода, и коррозия оцинкованного слоя становится серьезной, стальная основа теряет защиту цинка, известную как "расходуемая защита от коррозии", и начинает окисляться, образуя "красную ржавчину".

Как только стальная основа начинает окисляться, скорость коррозии увеличивается, и срок службы оцинкованного листа подходит к концу.

Покраска металлических поверхностей

Ведущее место в борьбе с коррозией металлов занимают лакокрасочные покрытия. Обычно для защиты металлов от коррозии используется система покрытий, т.е. последовательное нанесение нескольких слоев различных лакокрасочных материалов: грунтовка, промежуточный слой и финишный слой.

Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием

Прежде чем приступать к окрашиванию, поверхность металла необходимо подготовить. Подготовка поверхности металла перед покраской подразумевает ее очистку от загрязнений для повышения адгезии лакокрасочных материалов и увеличения срока эксплуатации покрытия.

На металлической поверхности могут оставаться металлическая стружка, масла, жиры, окалина, ржавчина, сварные брызги, остатки старого покрытия, которые должны быть удалены.

Тщательно подготовленная поверхность - залог успешной окраски. При неудовлетворительной предварительной подготовке покрытие может отслоиться уже в течение первого года эксплуатации. Для подготовки поверхности применяют механические, химические и термические методы очистки. Сначала поверхность обезжиривают с помощью различных моющих средств.

Система антикоррозионного покрытия

Как уже говорилось, для защиты металла от коррозии применяется система покрытий, состоящая не из одного, а из нескольких слоев ЛКМ: грунта, промежуточного слоя и финишного покрытия. Каждый слой выполняет свою функцию, поэтому защитные свойства системы усиливаются за счет защитных свойств каждого отдельного слоя.

Грунтовка – первый слой системы окраски. Она должна иметь хорошую адгезию к металлу и последующим слоям покрытия, а также высокие противокоррозионные свойства. Ее задачей является предотвращение коррозии на металлической поверхности.

Промежуточный слой должен иметь хорошую адгезию к загрунтованной поверхности и к финишному слою. Этот материал определяет толщину покрытия. В качестве промежуточного слоя применяется либо грунтовка, либо финишная краска.

Финишное покрытие должно обеспечивать металлической поверхности защиту от воздействия окружающей среды, уменьшая проникновение кислорода, воды и химикатов в низлежащие слои; выполнять декоративную функцию: надолго сохранять цвет и блеск покрытия.

Антикоррозионные грунтовки

Грунтовки в противокоррозионной защите играют основную роль. По составу они отличаются от эмалей повышенным содержанием пигментов и тем, что эти пигменты преимущественно противокоррозионные. Примеры противокоррозионных пигментов: свинецсодержащие пигменты, фосфаты и гидрофосфаты цинка, хрома, алюминия, порошки металлов, хроматы цинка, бария, железная слюдка, метаборат бария и многие другие. Не все они являются безопасными с экологической точки зрения. Так, например, свинец- и хроматсодержащие пигменты обладают высокими антикор розионными свойствами, но очень токсичны и ядовиты. Поэтому в настоящее время используются более перспективные нетоксичные и безопасные противокоррозионные пигменты, которые по свойствам не уступают хроматам.

Защитные свойства противокоррозионных пигментов основаны на их способности тормозить коррозионный процесс на границе «металл-покрытие», образуя пассивирующие слои на поверхности металлов, и повышения водородного показателя рН на границе «пленка-подложка».

Иногда защитное действие достигается за счет «барьерного эффекта» – создания механических препятствий проникновению влаги к поверхности металла.

Адгезионная прочность грунтовочных слоев обратно пропорциональна их толщине, поэтому грунтовки наносят тонким слоем, хотя при большей толщине они имели бы гораздо лучшие защитные свойства.

Компания АКВЕСТ предлагает грунтовку антикоррозионную акриловую по металлу А-14.

А-14 – предназначена для защиты стальных и оцинкованных поверхностей снаружи и внутри помещений. Грунтовка экологически чистая на водной основе, практически без запаха. Содержит железооксидные антикоррозионные пигменты и ингибиторы коррозии нового поколения. А-14 применяется для грунтования различных типов стальных конструкций, металлических крыш, радиаторов отопления и других металлических поверхностей перед последующей их окраской. Обеспечивает долговременную защиту от коррозии, улучшает адгезию и снижает расход финишных материалов. Выпускается в красно-коричневом цвете.

Расход грунтовки: 120-150 гр/м2 при нанесении в один слой.

Финишные покрывные материалы

В качестве финишных покрывных красок на загрунтованную антикоррозионным грунтом поверхность можно наносить любые краски на водной или органической основе, предназначенные специально для окрашивания металлических поверхностей снаружи и внутри зданий и помещений.

Обратите внимание, что алкидные краски не наносят непосредственно на оцинкованную поверхность, так как алкидное связующее разрушается под воздействием щелочной оцинкованной подложки.

Как правило, краски, предназначенные для окрашивания металлических поверхностей содержат специальные противокоррозионные пигменты и ингибиторы коррозии, которые не только предотвращают разрушение цинкового слоя (в случае окрашивания ими оцинкованной стали), но препятствуют возникновению и развитию коррозии.

Краски наносят кистью, валиком или распылением. Но необходимо помнить, что при нанесении покрытия валиком или распылением, вероятность возникновения воздушных пузырьков существенно выше, чем при нанесении покрытия кистью. В процессе высыхания покрытия пузырьки воздуха лопаются и образуются поры. Они позволяют влаге, кислороду из воздуха и другим агрессивным реагентам проникать под лакокрасочную пленку, что приводит к коррозии и разрушению металла. Проблемой нанесения краски валиком является еще и неравномерность толщины образующейся пленки. В местах с тонкими слоями краски вероятнее возникновение коррозии. Поэтому кисть – это наилучший инструмент для окраски металлических поверхностей. При нанесении краски валиком свежий невысохший слой краски выравнивается кистью.

Наносить краску необходимо в два слоя. Так как покрытие со значительно большей толщиной, обеспечивает надежную защиту металлическим поверхностям.

Для окраски алюминия используются те же самые материалы, что и для оцинкованных поверхностей.

Окрашивание деталей из черного металла принципиально не отличается от окраски оцинкованных поверхностей. Особое внимание следует уделить обработке поверхности противокоррозионной грунтовкой. Кроме того, если при окраске оцинкованных поверхностей достаточно нанести один слой финишного материала, то стальные загрунтованные поверхности требуют обязательного покрытия минимум двумя слоями финишной краски.

Компания АКВЕСТ предлагает эмаль А 15 MASTER – супербелую, полуматовую, акриловую.

Эмаль акриловая AKVEST-15 MASTER предназначена для окраски радиаторов отопления и других металлических поверхностей внутри помещений. Материал на водной основе, экологически чистый, практически без запаха. Содержит ингибитор коррозии, обеспечивающий покрытию надежную антикоррозионную защиту. Образует ровное полуматовое покрытие без потеков. Выпускается в белом цвете. Возможна ручная или машинная колеровка эмали в любой цвет универсальными колеровочными пастами или колерами, предназначенными для материалов на водной основе.

Расход эмали: 120-150 гр/м2 при нанесении в один слой. Эмаль рекомендуется наносить в два слоя.

Условия при окрашивании

При окрашивании металлических поверхностей снаружи на качественный окончательный результат влияет не только правильная подготовка поверхности и правильный выбор того или иного материала, но и погодные условия. Не стоит приступать к окраске в случае опасения образования росы или начала дождя. Во время окраски относительная влажность воздуха должна быть не выше 80%. При использовании лакокрасочных материалов на растворителях минимальная температура окружающей среды должна быть не ниже +5°С, а при использовании водоразбавляемых – не ниже +10°С. При повышении влажности воздуха с одновременным понижением температуры высыхание замедляется, что может привести к образованию дефектов лакокрасочной пленки. Идеальные условия для окраски – теплая, сухая, облачная погода.

Заключение

Хотя коррозия ожидаема и является естественной частью жизненного цикла металла, ее необходимо предотвращать. Ведь она негативно влияет на свойства металлов и их сплавов, что может иметь тяжелые последствия для нашего здоровья и безопасности.

Подробную информацию о краске и грунтовке для металлических поверхностей, а также других лакокрасочных покрытиях, Вы можете получить на сайте нашей компании "Аквест".

Уважаемые читатели, благодарим вас за интерес к статье! Лайки, комментарии и подписки на канал приветствуются. Вас ожидает много интересного, не пропустите!