Захист від корозії – ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 12. ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

§ 12.8. Захист від корозії

Корозія металів відбувається безперервно і завдає величезних збитків. Підраховано, що прямі втрати заліза від корозії становлять близько 10 % його щорічної виплавки. Внаслідок корозії металеві вироби втрачають свої цінні технічні властивості. Тому важливе значення мають методи захисту металів та сплавів від корозії. Вони досить різноманітні. Назвемо деякі з них.

Захисні

поверхневі покриття металів. Вони бувають металічними (покриття цинком, оловом, свинцем, нікелем, хромом та іншими металами) і неметалічними (покриття лаком, фарбою, емаллю та іншими речовинами). Ці покриття ізолюють метал від зовнішнього середовища. Так, покрівельне залізо покривають цинком; з оцинкованого заліза виготовляють численні вироби побутового та промислового призначення. Шар цинку запобігає корозії заліза, бо цинк, хоча й більш активний метал, ніж залізо (див. ряд стандартних електродних
потенціалів металів, табл. 12.1), вкритий оксидною плівкою. В разі пошкодження захисного шару (подряпини, пробої дахів тощо) за наявності вологи виникає гальванічна пара Zn | Fe. Катодом (позитивним полюсом) є залізо, анодом (негативним полюсом) – цинк (рис. 12.6). Електрони переходять від цинку до заліза, де зв’язуються молекулами кисню (киснева деполяризація), цинк розчиняється, а залізо залишається захищеним доти, доки не зруйнується весь шар цинку, що потребує досить багато часу. Покриття залізних виробів нікелем, хромом, крім захисту від корозії, надає їм красивого зовнішнього вигляду.

Створення сплавів з антикорозійними властивостями. Введенням до складу сталі близько 12 % хрому добувають нержавіючу сталь, стійку проти корозії. Добавки нікелю, кобальту і міді посилюють антикорозійні властивості сталі, оскільки підвищується схильність спла-

 Захист від корозії   ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Рис. 12.6. Корозійне руйнування цинку в гальванічній парі Zn | Fe

Вів до пасивації. Створення сплавів з антикорозійними властивостями – один з найважливіших напрямків боротьби проти корозійних втрат.

Протекторний захист і електрозахист. Протекторний захист застосовують у тому разі, коли захищається конструкція (підземний трубопровід, корпус судна), яка перебуває в середовищі електроліту (морська вода, підземні грунтові води та ін.). Суть такого захисту полягає в тому, що конструкцію сполучають з протектором1 – більш активним металом, ніж метал конструкції, яку захищають. Як протектор для захисту стальних виробів звичайно використовують магній, алюміній, цинк та їх сплави. У процесі корозії протектор є анодом і руйнується, запобігаючи тим самим руйнуванню конструкції (рис. 12.7). У міру руйнування протекторів їх замінюють новими.

На цьому принципі грунтується й електрозахист. Конструкцію, яка перебуває в середовищі електроліту, також сполучають з іншим металом (звичайно шматком заліза, рейкою тощо), але через зовнішнє джерело струму. При цьому конструкцію, яку захищають, під’єднують до катода, а метал – до анода джерела струму. Електрони відщеплюються від анода джерелом струму, анод (захисний метал) руйнується, а на катоді відбувається відновлення окисника.

Електрозахист має перевагу над протекторним захистом: радіус дії першого близько 2 000 м, другого – близько 50 м.

Зміна складу середовища. Для уповільнення корозії металевих виробів до електроліту вводять речовини (найчастіше органічні), які називають уповільнювачами корозії, або інгібіторами. їх застосовують у тих випадках, коли метал необхідно захищати від роз’їдання кислотами. Вчені створили ряд інгібіторів (препарати марок ЧМ, ПБ та інші), які при доданні до кислоти в сотні разів сповільнюють розчинення (корозію) металів.

1 Лат. protector – захисник, покровитель.

 Захист від корозії   ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Рис. 12.7. Схема протекторного захисту підземного трубопроводу:

1 – протектор (цинк, він кородує); 2 – провідник струму; 3 – трубопровід (захищений за рахунок електронів цинку)

Останнім часом розроблено леткі (або атмосферні) інгібітори. Ними просочують папір, яким обгортають металеві вироби. Пара інгібіторів адсорбується на поверхні металу і утворює на ній захисну плівку.

Інгібітори широко застосовують при хімічному очищенні від накипу парових котлів, зніманні окалини з оброблених деталей, а також при зберіганні та перевезенні хлоридної кислоти у стальній тарі. До неорганічних інгібіторів належать нітрити, хромати, фосфати, силікати. Механізм дії інгібіторів є предметом дослідження багатьох хіміків.




Захист від корозії – ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ