Антикоррозийная защита металлоконструкций: активная и пассивная

О чем речь? Антикоррозийная защита металлоконструкций – покрытие их специальным слоем, который предотвращает прямое воздействие агрессивной внешней среды, тем самым сводя к минимуму процессы, разрушающие структуру материала.

Какая бывает? Есть активные и пассивные способы антикоррозийной защиты металлоконструкций. Каждая из методик имеет свои плюсы и минусы и применяется в определенных ситуациях.

Необходимость антикоррозийной защиты металлоконструкций

Основным недостатком металлических изделий — начиная от ограждений и заканчивая несущими каркасами — является склонность к окислению.

Рассмотрим некоторые преимущества такой защиты:

• Продление эксплуатационного периода конструкций

Металлоконструкции с правильно обеспеченной защитой сохраняют свои прочностные характеристики и устойчивость на протяжении длительного времени.

• Экономия на восстановительных работах

Предупреждение окисления сокращает потребность в регулярных ремонтных мероприятиях и замещении поврежденных элементов.

• Улучшение уровня безопасности

Коррозионные процессы могут вызывать структурные нарушения и снижение прочности конструкций, что потенциально ведет к авариям, обвалам или иным критическим ситуациям.

Фото: Freepik / Freepik

Металлические конструкции с антикоррозийной защитой гарантируют стабильность и безопасность при использовании, сводя к минимуму угрозы для человека и собственности.

• Поддержание визуальной привлекательности

Процессы коррозии способны вызвать появление ржавых пятен, потёков и других визуальных дефектов на поверхности, что существенно ухудшает внешний облик конструкций. Корректная обработка и применение защитных средств помогает сохранить их эстетичность и устранить возможность появления нежелательных визуальных изменений.

Типы коррозии металла

Специалисты классифицируют коррозию по двум основным типам: химическая и электрохимическая.  Первая происходит при контакте металла с жидкой или газообразной средой при высоких температурных режимах (от 300 °С до 800 °С в зависимости от типа сплава).

Читайте также

«Типы осей и сферы их применения»

Подробнее

Примером химической коррозии может служить постепенное разрушение элементов двигателя внутреннего сгорания. Отличительная особенность химической коррозии — отсутствие электрического тока, что делает её менее агрессивной в сравнении с электрохимической.

Электрохимическая коррозия развивается в средах, проводящих электрический ток: грунт, увлажнённый воздух, водная среда, солевые растворы. Когда металлическая конструкция оказывается в такой среде (электролите), происходит постепенное окисление ионов металла и их миграция к окислителю, что влечёт за собой ржавление конструкции.

Наиболее распространённый вид электрохимической коррозии — атмосферная — поражает ограждения, металлические конструкции, опорные элементы линий электропередач и любые металлические предметы, находящиеся на открытом воздухе. Почвенной коррозии подвергаются винтовые опоры, подземные трубопроводные системы и кабельные линии.

Для усиления устойчивости к коррозии металлические сплавы обогащают легирующими элементами: чистыми металлами (никелем, хромом, вольфрамом, молибденом) или неметаллическими компонентами (азотом, фосфором). Таким образом создаются легированные стали, широко используемые в производственных процессах и строительной индустрии.

[sgInset53]

На коррозионную устойчивость влияет и толщина металлических конструкций. Потому необходимо проверять микрометром фактическую толщину приобретенных материалов: профнастила, свай, профилей из металла. Разница в полмиллиметра может увеличить срок службы конструкции на десятки лет.

Всё же главным методом защиты металлоконструкций от ржавчины остаётся нанесение защитного покрытия. Различают два способа защиты: активный и пассивный. Об этих методах мы расскажем чуть позже.

Рекомендации СНиП по антикоррозионной защите металлоконструкций

До начала возведения промышленных сооружений тщательно разрабатывают защитные меры от коррозии. В бюджет включаются все затраты на реализацию этих мероприятий. Согласно антикоррозийной защите металлоконструкций, описанной в СНИП, такие методы определяются как конструктивные.

СНиП содержит указания по выбору материалов и правила для использования стальных изделий:

• нужно устранить все зазоры и углубления в металлической конструкции, которые способствуют скоплению влаги, созданию аномального температурного режима, ведущего к разрушению защитного покрытия;
• следует оградить конструкцию от проникновения воды на поверхность;
• необходимо добавить в агрессивную среду специальные ингибиторы.

При подборе способов защиты металлических элементов и поверхностей учитывают такие факторы:

• Условия эксплуатации, климатические особенности и сейсмическую активность.
• Тип конструкции и ее функциональное предназначение.

Читайте также

«Сталь Ст3: характеристики, сортамент, сферы применения»

Подробнее

• Масштаб применения.
• Влияние внешней среды.

Правильное определение характера воздействия позволяет обеспечить качественную обработку металлических деталей.

Активная антикоррозийная защита металлоконструкций

При активном методе защиты на конструкцию наносят слой металла с большей электроотрицательностью, который вступает в разрушающую реакцию вместо основного металла, отдавая свои электроды. Так металлоконструкция сохраняет стойкость к коррозии до полного разрушения слоя металла-«жертвы».

Фото: aleksandarlittlewolf / Freepik

К активным способам относят лужение, хромирование и никелирование. Однако наиболее распространен метод цинкования. Цинк окисляется примерно в 3 раза медленнее других металлов при невысокой стоимости. Поэтому большинство активных методов защиты представлено разными видами цинкования:

Горячее цинкование

Осуществляется погружением предварительно нагретого изделия в жидкий цинк (с температурой 430–470 °С).

Цинк формирует защитный слой на всех, включая труднодоступные, участках конструкции. После обработки изделие высушивают на открытом воздухе. Метод не применим для крупногабаритных металлоконструкций, которые невозможно погрузить в ванну оцинковки.

Гальваническая обработка

Конструкцию помещают в электролитический раствор, подключают к электрическому току, в результате чего ионы цинка осаждаются на металлической поверхности, создавая прочное защитное покрытие.

Такой способ подходит для изделий малых и средних размеров, но отличается высокой стоимостью.

Газотермическое цинкование

Представляет собой напыление цинка: специальное устройство подает нагретый газовый поток с расплавленным цинком, покрывающий металлическую поверхность. Используется для конструкций больших размеров. Напыление обычно служит промежуточным этапом в процессе защиты.

Термодиффузионное цинкование

В печах с высокой температурой (от 400 °С) молекулы цинка проникают в поверхность обрабатываемого металла. Получается равномерное покрытие по всей поверхности, включая отверстия и полости. Однако существуют габаритные ограничения: конструкция должна помещаться в печь.

Читайте также

«Коррозионностойкая сталь, ее качества и марки»

Подробнее

К достоинствам активной защиты относится существенное повышение стойкости металла к коррозии, длительный срок службы покрытия (до 50 лет) и устойчивость к абразивным нагрузкам.

Пассивная антикоррозийная защита металлоконструкций

Пассивный метод заключается в покрытии металла особыми составами. По своему составу они могут существенно различаться. Рассмотрим этот аспект более детально.

Стандартные антикоррозийные покрытия

Лакокрасочные материалы создают защитный слой на поверхности металлических изделий. Нанесение такого покрытия считается наиболее простым, быстрым и экономически выгодным способом защиты от коррозии.

Фото: Freepik / Freepik

Его срок службы зависит от условий использования — резкие температурные колебания вызывают растрескивание и требуют обновления. Для специфических задач защиты выбираются материалы с определенными свойствами:

• алкидные лаки и краски быстро высыхают, долго сохраняют цвет, безопасны для окружающей среды;
• битумные краски идеальны для создания тонкой и надежной гидроизоляции;
• термостойкие полиуретановые эмали обеспечивают одновременно прочную влагозащиту и пожаробезопасность;
• полимерные покрытия из поливинилхлорида, полистирола, фторопластов, эпоксидных смол устойчивы к постоянным механическим нагрузкам;
• органосиликатные покрытия стойки к агрессивным средам, давлению, высоким температурам;
• резиновые вулканизированные покрытия разной мягкости ударопрочны и служат надежным диэлектриком.

Антикоррозийная защита металлоконструкций в России часто реализуется с применением таких средств, включая, например, цинковую пыль.

Ингибиторы для защиты от коррозии

Ингибирование — добавление в составы покрытий или в среду вокруг металлических изделий особых веществ, тормозящих процессы коррозии.

Химические соединения, создающие защитный барьер на металле, известны как ингибиторы. Такой слой формируется при взаимодействии ингибиторного раствора с образовавшимися продуктами коррозии.

Результативность ингибиторов определяется типом металлической поверхности, факторами окружающей среды, величиной давления на материал и другими условиями. Конструктивный элемент с нанесённым ингибитором значительно превосходит по сроку службы необработанный аналог и существенно дольше сохраняет свои свойства по сравнению с защищённым обычной краской или лаковым покрытием.

Читайте также

«Толщина оцинкованной стали: от чего зависит, стандарты»

Подробнее

Основные категории ингибиторов:

• Катодный ингибитор коррозии.

Данная присадка блокирует процесс растворения металлических элементов при катодной реакции. В процессе функционирования ингибитора раствор приобретает отрицательный заряд, происходит снижение коррозионного тока, а на поверхности образуется защитная плёнка.

Подобное покрытие демонстрирует устойчивость к воздействиям внешней среды, включая агрессивные условия. Катодные соединения неэффективны в кислотных средах, поэтому там не используются.

• Анодные ингибиторы коррозии.

Эти химические компоненты аналогично образуют защитную плёнку на металлической поверхности. Их именуют пассиваторами из-за трансформации молекул из активной формы в пассивную. Замедление разрушения металла происходит благодаря уменьшению скорости миграции ионов в раствор и сокращению количества анодных зон под плёночным слоем.

Фото: jcomp / Freepik

Такие добавки требуют точного дозирования. Избыточное количество ингибитора оказывает негативное влияние, ускоряя коррозионные процессы. К анодным ингибиторам относят карбонатные соединения, силикаты, нитрит натрия.

• Смешанные ингибиторы коррозии.

В данную категорию входят хроматы. Они воздействуют в двух направлениях – подавляют как анодную, так и катодную реакции. В сопоставлении с другими видами смешанные ингибиторы обеспечивают более высокую эффективность. Механизм действия этих составов базируется на окислительном процессе.

Часто задаваемые вопросы об антикоррозийной защите металлоконструкций

Почему защита металлоконструкций обычной краской ненадежна?

Невозможно остановить развитие коррозии только краской.

Сегодня доступно множество современных составов, упрощающих процесс обработки. Эти препараты сами удаляют оксидную пленку и ржавчину.

На какой срок рассчитаны современные средства пассивной защиты?

Изготовители современных химических средств дают гарантию защиты металлических конструкций и изделий от неблагоприятных внешних воздействий на период до нескольких десятков лет.

Какой метод антикоррозийной защиты эффективнее – активный или пассивный?

Нельзя дать однозначный ответ, какой метод защиты лучше — выбор зависит от конкретных условий. Активные методы обеспечивают продолжительную защиту от окисления и повреждений. Однако из-за сложности процедуры обработки они применяются только в производственных условиях. Пассивная защита красками дешевле, но менее долговечна. Впрочем, существуют и гораздо более эффективные защитные средства.

В каких случаях применяют активный метод защиты, а в каких – пассивный?

В отличие от активной защиты, наносимой на этапе изготовления металлоконструкций, пассивный метод часто используется в период эксплуатации.

Читайте также

«Свойства конструкционных материалов, виды и применение»

Подробнее

Более того, многие антикоррозионные составы можно наносить на металл без предварительной подготовки поверхности.

От чего зависит стоимость защиты металла от коррозии?

Расценки на антикоррозийную защиту металлоконструкций определяются объёмом работ, их сложностью, типом используемых материалов и другими факторами.

Универсальных методов защиты от коррозии не существует, их выбирают индивидуально для каждого объекта с учетом условий эксплуатации, свойств металла, типа нагрузок и прочих параметров.

Изображение в шапке статьи: EyeEm / Freepik