Коррозия чугуна: Коррозионная стойкость чугуна
alexxlab | 05.05.1979 | 0 | Разное
Коррозионная стойкость чугуна
Коррозионное разрушение чугуна вызывается электрохимическими, реже, чисто химическими процессами. Коррозия может быть равномерной, местной, межкристаллитной избирательной.
В общем случае коррозия оценивается обычно как скорость уменьшения массы материала и выражается в г/(м2∗ч) или в мм/год. В зависимости от этих потерь различают классы стойкости при коррозии в сильно- и среднеагрессивных средах (табл. 1).
Класс | Характеристики стойкости металла | Уменьшение массы металла при коррозии | |
---|---|---|---|
г/(м2∗q) | мм/год | ||
1 | Вполне стойкие | <0,1 | <0,12 |
2 | Достаточно стойкие | 0,1-1,0 | 0,12-1,2 |
3 | Относительно стойкие | 1,0-3,0 | 1,2-3,6 |
4 | Малостойкие | 3,0-10,0 | 3,6-12,0 |
5 | Нестойкие | >10,0 | >12,0 |
Сопротивление коррозии зависит как от особенностей металла, так и от внешних факторов — состава и температуры среды, доступа кислорода, движения раствора или газа относительно металла. В частности, повышение температуры и скорости движения среды увеличивает скорость коррозии.
К факторам, связанным с особенностями металла, относятся структура, химический состав, шлаковые и газовые включения, напряжения н состояние поверхности.
По сопротивлению коррознн серые чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом в различных средах могут быть отнесены к различным классам стойкости (табл. 2), В сравнительно чистом и сухом воздухе эти чугуны весьма стойки благодаря образованию пассивирующей пленки (скорость коррозии ~0,025 мм/год). Коррозия начинает возрастать при загрязнении атмосферы, главным образом сернистыми газами. При этом состав и тип чугуна, в частности форма графита и характер матрицы, оказывают сравнительно небольшое влияние. Единственным элементом, полезным в этих условиях, является медь.
Роль состава и структуры чугуна также не очень велика при коррозии в природных, промышленных, лечебных и морских водах, хотя чугун марок ВЧ, особенно перлитный, обладает более высокой коррозионной стойкостью в морской воде, чем чугун марок СЧ. Главное влияние в этих условиях, как и при атмосферной коррозии, оказывают состав среды и плотность отливок. Растворы солей, гидраты которых придают воде кислотный характер, значительно ускоряю коррозию, а соли, дающие при гидролизе щелочные растворы, замедляю коррозионный процесс.
В условиях подземной коррозии существенное влияние оказывают так факторы, как состав и электрическое сопротивление почвы, характер контакта, наличие блуждающих токов и др. В частности, с увеличением электрического сопротивления почвы с 100—200 до 20 000 Ом∗см скорость коррозии уменьшается в 3 раза. Несколько большее сопротивление коррозии в почве оказывают чугуны марок КЧ и ВЧ, особенно в агрессивной среде.
Чугун | Условия эксплуатации | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Промышленная атмосфера | Влажная камера с ежедневной добавкой 0,3% SO2 | Проточная водопроводная при 25 °C | Морская вода *1 | 10%-ный раствор соды при 50 °C | 3%-ный раствор при 10-19 °C | 5%-ная кислота | |||
серная | соляная | азотная | |||||||
Белый | — | — | — | 0,045 | — | — | — | — | — |
Серый | 0,141 | 0,242 | 0,267 | 0,03-0,09 | 0,0185 | 0,084 | 30,7 | 26,7 | 25,8 |
Высокопрочный: | |||||||||
ферритный | 0,181 | 0,285 | 0,216 | 0,025-0,105 | 0,01 | 0,077 | — | — | — |
ферритно-перлитный | 0,181 | 0,235 | 0,257 | — | — | 0,083 | — | — | — |
перлитный | 0,141 | 0,220 | 0,285 | 0,05-0,07 | 0,012 | 0,084 | — | — | — |
Ковкий | — | — | — | 0,045-0,08 | — | — | — | — | — |
Коррозионно-стойкий типа неризист 4Н15Д7 | — | — | 0,049 | 0,02 | — | — | 0,152 | 0,3 | 21,3 |
Кремнистый типа ЧС15, ЧС15МЧ | — | — | — | — | — | — | 0,125 | 0,125 | — |
*1 При испытании в проточной морской воде скорость коррозии превышает аналогичные данные в простой воде. Скорость коррозии 1 г/(м2∗ч) = 1,2мм/год |
В общем случае для этих чугунов коррозионная стойкость повышается по мере измельчения графита и уменьшения его количества, при однофазной структуре матрицы, а также при уменьшении содержания Si, S, Р. Повышают сопротивление коррозии модифицирование, а также легирование Сu (до 1,4%), Ni (до 3,0%), Сr (до 1,0%). Для работы в щелочной среде рекомендуются чугуны, содержащие 0,8—1,0% Ni и 0,6—0,8% Сr или 0,35—0,5% Ni и 0,4—0,6% Сr.
Однако при воздействии на металл сильных реагентов, кислот и щелочей следует применять высоколегированные чугуны. В этих случаях основное значение приобретает химический состав чугуна. Роль структуры, особенно формы выделения графита, значительно меньше. При прочих равных условиях наилучшими являются аустенитная или ферритная структура. Компактный или пластинчатый графит мало различаются по своему влиянию, если последний разобщен, сравнительно невелик и равномерно распределен.
Повышение сопротивления чугуна коррозии в агрессивных средах достигается легированием элементами, которые обладают высоким потенциалом (Cu, Ni, Мо) и являются более устойчивыми, либо способны образовать защитные пассивирующие пленки (Сг, Si, А1) в гой или иной среде, либо обладают обоими этими свойавами.
Химическая стойкость чугуна в кислотах резко увеличивается при содержании кремния ~1,5%. Сплавы ЧС15, ЧС17 стойки в азотной, фосфорной, уксусной и, что особенно важно, в серной кислоте при любых концентрациях и температуре и в смеси HN03 и H2S04. Ферросилиды стойки также в растворах солей, но легко корродируют под воздействием соляной кислоты, крепких щелочей и фтористых соединений. Для повышения стойкости в кислоте НСl сплавы легируют до 4,0% Мо (ЧС15М4, ЧС17МЗ). Эти сплавы известны под названием антихлор. Антихлор устойчив в соляной кислоте любой концен. трации при всех температурах, в азотной кислоте любой концентрации, в лимонной, пикриновой, серной и фосфорной кислотах, перекиси водорода четыреххлористом углероде, железно) купоросе. Недостатком этих сплавов является большая хрупкость, плохая обрабатываемость и низкие механические свойства. Поэтому применяют ферросилиды только в условиях, когда необходима низкая скорость коррозии, не выше 0,25 мм/год.
В условиях воздействия щелочей используют обычно чугуны, легированные никелем (хромом). Наилучшие результаты достигаются при использовании высоколегированных чугунов типа неризист (например, ЧН15Д7Х2). Эти чугуны стойки также в холодных разбавленных растворах серной кислоты. В соляной кислоте чугун этого типа менее стоек, а в азотной — нестоек (см. табл. 2).
При большом содержании хрома (12—35%) чугун оказывается химически стойким во многих средах, кислотах, щелочах, солях и особенно в азотной кислоте благодаря образованию оксидной пассивирующей пленки. В соляной кислоте оксидная пленка на этих сплавах разрушается вследствие воздействия хлоридов.
| Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Материалы / / Металлы / / Чугун / / Скорость коррозии чугуна, стали, нержавеющей стали. Сравнительные данные по скорости коррозии: нержавеющий чугун, обыкновенный серый чугун, углеродистая сталь, нержавеющая сталь. Поделиться:
|
Чугун скорость коррозии – Справочник химика 21
Средняя ориентировочная скорость коррозии незащищенных конструкций небольшой протяженности иэ низколегированной стали составляет 0,2—0,4 мм/год. На протяженных объектах, например трубопроводах, в связи с воздействием макропар дифференциальной аэрации и особенно блуждающих токов скорость коррозии значительно выше. У серого чугуна скорость коррозии в 1,5—2 раза выше, чем у стали. Однако эта разница не имеет существенного значения, так как вследствие более толстых стенок чугунных труб и затухающего характера почвенной коррозии чугунные трубы работают часто дольше стальных. [c.47]Среда, температура, продолжительность испытаний Сталь или чугун Скорость коррозии, мм/год [c.75]
Малостойкими при 100° С являются также никель и серый чугун. Скорость коррозии никеля равна —0,16 г/ ч). На образцах [c.218]
Содержание N1 в чугуне, % Скорость коррозии, гЦм -сутки) Содержание Ni в чугуне, % Скорость коррозии, гЦм сутки) [c.151]
Металл устойчив благодаря отсутствию в нем примесей, образующих эффективные катоды. Примером может служить относительно высокая устойчивость чистого железа в растворе НгЗО по сравнению с чугуном. Скорость коррозии чистых метал- [c.7]
Металл устойчив вследствие отсутствия в нем примесей, образующих эффективные катоды. Примером может служить относительно высокая устойчивость чистого железа в растворе НгЗО по сравнению с чугуном. Скорость коррозии чистых металлов в указанных условиях сильно возрастает при загрязнении их примесями других металлов с более низким перенапряжением водорода. Такой же эффект увеличения скорости коррозии наблюдают при введении в корродирующий раствор ионов более благородного мета чла. [c.12]
Интенсивность процесса эрозии, определяемая как убыль массы металла с единицы его поверхности в единицу времени, обычно растет с ростом скорости потока. В табл. 9.2 показано влияние скорости потока морской воды на скорость эрозии некоторых металлов и сплавов. Из таблицы следует, что наиболее чувствительны к увеличению скорости потока сплавы меди в случае чугуна и углеродистой стали влияние скорости потока уменьшается, а для сплавов никеля оно совсем мало. Титан стоек при действии морской воды независимо от скорости ее потока, что объясняется большой прочностью пассивирующей окисной пленки. Скорость коррозии нержавеющей стали, в отличие от других материалов, в условиях быстрого потока морской воды уменьшается, что обусловлено более легким поступлением к ее поверхности кислорода, необходимого для поддержания пассивного состояния. [c.457]
Следовательно, так как при pH =4ч-10 коррозия ограничена скоростью диффузии кислорода через слой оксида, небольшие изменения состава стали, термическая и механическая обработка ее не повлекут за собой изменений коррозионных свойств металла, пока диффузионно-барьерный слой остается неизменным. Скорость реакции определяют концентрация кислорода, температура или скорость перемешивания воды. Это важно, так как pH почти всех природных вод находится в пределах 4—10. Значит, любое железо, погруженное в пресную или морскую воду, будь то низко-или высокоуглеродистая сталь, низколегированная сталь, содержащая, например, 1—2 % N1, Мп, Мо и т. д., ковкое железо, чугун, холоднокатаная малоуглеродистая сталь, будет иметь практически одинаковую скорость коррозии. Этот вывод подтверждается большим количеством лабораторных и промышленных данных для разнообразных типов железа и стали 111]. Некоторые из них приведены в табл. 6.1. Эти данные опровергают распространенное мнение, что ковкое железо, например, является более коррозионностойким, чем сталь. [c.107]
Как показано в разделе 6.1.3, скорость коррозии железа или стали в природных водах лимитируется диффузией кислорода к поверхности металла. Следовательно, бессемеровская или мартеновская сталь, ковкое железо или чугун мало или совсем не будут различаться по своим коррозионным свойствам в природных водах, в том числе и в морской [11]. Это утверждение приложимо и к коррозии в различных почвах, так как факторы, определяющие скорость почвенной коррозии и коррозии погруженного в воду металла, одинаковы. Таким образом, для этих сред подойдут любые, самые дешевые сталь или железо, лишь бы они обладали требуемой механической прочностью при данной толщине сечения. [c.123]
Коррозионное поведение железа и стали в почве в некоторых отношениях напоминает их поведение при погружении в воду. Например, незначительные изменения состава или структуры стали не влияют на коррозионную, стойкость. Медьсодержащая, низколегированная, малоуглеродистая стали и ковкое железо корродируют с приблизительно одинаковой скоростью в любых грунтах [1а, рис. 3 на стр. 452]. Можно предположить, что механическая и термическая обработка не будет влиять на скорость коррозии. Серый литейный чугун в почве, как и в воде, подвергается графитизации. Влияние гальванических пар, возникающих при сопряжении чугуноВ или сталей разных составов, значительно, как и при погружении в воду (см. разд. 6.2.3). [c.181]
Коррозионное поведение различных металлов в почве. Наиболее распространенный металлический материал для подземных конструкций — это низколегированная сталь и чугун. В табл. 10 приведены скорости коррозии железа в почвах различной агрессивности и сравнительные данные по скорости коррозии в других природных средах. [c.47]
Скорость коррозии чугуна (рис. V. 2) по сравнению со скоростью коррозии стали значительно больше. Чугун примерно в 2 раза менее коррозионно стоек, чем сталь. [c.66]
Рис, V. 2. Зависимость скорости коррозии Ст. 3 (4) и чугуна Сч — 18—36 (3) от изменения среднемесячной температуры (/) и относительной влажности воздуха (2) [c.66]
Чугун корродирует в серной кислоте медленнее, чем в соляной. При повышении концентрации обеих кислот скорость коррозии возрастает, достигая максимума, а затем уменьшается. Коррозия, распространяющаяся по включениям графита, в случае серого чугуна с графитом сферической формы является более слабой. Этот вид чугуна рекомендуется для изготовления насосов и вентилей, работающих в концентрированной серной кислоте. Ковкий чугун более устойчив, чем серый (табл. 7). [c.76]
Сталь и чугун обладают хорошей устойчивостью к коррозионному воздействию смеси концентрированных азотной и серной кислот. Смесь, состоящая из 70—95%-ной серной кислоты и азотной кислоты, при 18—22°С вызывает коррозию стали (1,.6 до 4,8 г/м2-24 ч). Скорость коррозии находится в пределах [c.77]
Скорость коррозии чугуна при упаривании гидроокиси натрия до 50%-ной концентрации составляет 12 г/м -24 ч, а до 75%-ной 40 г/м2-24 ч. [c.79]
Скорость коррозии Упм железа-армко, чугуна и низкоуглеродистой стали [c.252]
Скорость коррозии У п чугуна и нирезиста 2 в жирных кислотах [c.278]
Скорость коррозии легированного чугуна в КОН [c.296]
Содержание н чугуне, % Условия эксплуатация Скорость коррозии. Продолжи- тельность испытаний, ч [c.296]
Скорость коррозии кп перлитного и ферритного ковкого чугуна в едком натре [c.334]
Скорость коррозии Укп некоторых чугунов в едком натре [c.337]
X до Н — при об. т. в растворах любых концентраций (железо-армко, чугун, углеродистая сталь). Доступ воздуха, высокая скорость потока или турбулентность ускоряют коррозию. Разбавленные растворы более активны, чем концентрированные (в 3%-ном растворе хлорида натрия скорость коррозии стали SAE 1020 составляет порядка 18 г/м -24 ч, а в 25%-НОМ растворе 9 г/м -24 ч). При pH 9 коррозия значительно уменьшается, а при pH уменьшает скорость коррозии. [c.348]
Скорость коррозии Укп некоторых видов чугуна в олеуме с плотностью 1,86—1,97 [c.368]
Скорость коррозии обыкновенного серого чугуна в серной кислоте [c.389]
Скорость коррозии кремнистых чугунов в серной кислоте [c.397]Скорость коррозии 1 кп чугуна и нирезиста в серной кислоте [c.398]
Скорость коррозии Упм железа-армко, чугуна и углеродистой стали в 802 при высокой температуре [c.411]
Скорость коррозии железа-армко, чугуна и углеродистой [c.443]
В кислой среде (pH диффузия кислорода перестает быть лимитирующим фактором и коррозионный процесс частично определяется скоростью выделения водорода, которая, в свою очередь, зависит от водородного перенапряжения на различных примесях и включениях, присутствующих в специальных сталях и чугунах. Скорость коррозии в этом диапазоне pH становится достаточно высокой, и анодная поляризация способствует этому (анодный контроль). Низкоуглеродистые стали корродируют в кислотах G меньшей скоростью, чем высокоуглеродистые, так как для цементита Feg характерно низкое водородное перенапряжение. Поэтому термическая обработка, влияющая на количество и размер частиц цементита, может значительно изменить скорость коррозии. Более того, холоднокатаная сталь корродирует в кислотах интенсивнее, чем отожженная или сталь со снятыми напряжениями, так как в результате механической обработки образуются участки мелкодисперсной структуры с низким водородным перенапряжением, содержащие углерод и азот. Обычно железо не используют в сильнокислой среде, поэтому для практических нужд важнее знать закономерности его коррозии в почвах и природных водах, чем в кислотах. Тем не менее существуют области [c.107]
Эти зависимости справедливы до содержания никеля 16 с дальнейшим увеличением содержания никеля в чугуне скорость коррозии резко падает и достигает 60 г/(м . сут) при 20 % никеля. В деаэрированной соляной кислоте при комнатной температуре скорость коррозии V, мм/год нирезита с 13. .. 17 % никеля следуюш им образом зависит от концентрации кислоты С, % [c.488]
Прибавка на коррозию равна скорости коррозии v (мм/год), умноженной на срок службы т аппарата (обычно 10—12 лет) с = = ит. Скорость коррозии определяют по справочникам или По лабораторным испытаниями. Прибавку на коррозию обычно принимают I—2 мм, что соответствует скорости 0,1—0,2 мм/год. При более интенсивной коррозии стенки аппарата необходимо защищать антикоррозионными покрытиями или заменять конструкционный материал другим, более коррозионно-стойким. Для неответственных частей аппаратов скорость коррозии может быть принята и большей. Если стенка подвергается коррозии с двух сторон, то необходимо ввести две прибавки на коррозию. Для чугунных отливок прибавку на коррозию и возмолшую разностенность отливок принимают равной 5—9 мм. Для аппаратов из двухслойной стали в расчет принимается только слой основного металла, а плакирующий слой может быть учтен только в качестве прибавки на коррозию. Прибавки С2 и Сз учитывают только тогда, когда сумма их превышает 5% от расчетной толщины листа. [c.39]
Серые чугуны подвергаются избирательной коррозии, являющейся следствием удаления из них железа. При этом на поверхности чугуна образуется губчатая мягкая графитовая масса, что и определило название этого вида коррозии — гра-фитизация. Продукты коррозии представляют собой пористую массу, состоящую из графита и окислов железа. С течением времени скорость коррозии возрастает вследствие развития поверхности графита. Чугун при этом теряет прочность и металлические свойства, хотя размеры детали не меняются. Изменение прочностных характеристик чугуна зависит от глубины гра-фитизации. [c.449]
Наиболее широкая серия полевых испытаний различных металлов и покрытий практически во всех типах почв была начата в 1910 г. К. X. Логэном из Национального бюро стандартов. Эти испытания продолжались до 1955 г. и сейчас являются наиболее значительным источником информации о коррозии в грунтах [7]. Испытания показали малое различие скоростей коррозии различных чугунов и сталей в одном и том же грунте, что было подтверждено пятилетними испытаниями, проведенными в Великобритании [9]. В табл. 9.1 приведены некоторые типичные значения скоростей коррозии, усредненные для различных грунтов. Кроме того, в этой таблице представлены данные по скорости коррозии стали в двух агрессивных типах почв и одном относительно неагрессивном, чтобы показать, насколько велики различия в коррозии в разных грунтах. [c.184]
Скорости коррозии углеродистых и низколегированных сталей, а также чугунов в морской воде отличаются незначительно. Скорость коррозии углеродистой и низколегированном стали в морской воде при полном погружении и длительных испыганиях колеблется в пределах 0,08-0,12 мм/год, и максимальный глубинный показатель для стали без окалины составляет 0,3—0.4 мм/год. Уже после годичной выдержки достигается достаточно постоянное во времени значение скорости коррозии. Введение легирующих элеменюв. ю 5 % в сталь мало влияет на скорость коррозии. Исключение лреД 1авляет хром, начиная от 5 % хрома сильно растет местная коррозия стали. Легирование стали одной медью в условиях морской коррозии в отличие от атмосферной коррозии не дает положительных результатов. [c.19]
Скорость коррозии незащищенных стали и чугуна обычно относительно велика. Кроме того, образующаяся ржавчина может загрязнять соседние поверхности. В некоторых случаях низкую коррозионную стойкость можно компенсировать увеличением размера, т.е. так называемым припуском на ржавление. Но обычно следует предпочесть тот или иной вид противокоррозионной защиты противокоррозионное окрашивание покрытие пластиком, например листового металла для строительных целей покрытие металлом, например цинком, алюминием, алюминийцинковым сплавом или никелем временную коррозионную защиту хранение в сухом воздухе введение ингибиторов коррозии в коррозивную среду катодную защиту конструкций в водных средах. Эти меры описаны в соответствующих разделах. [c.108]
Известно, что углерод существенно влияет на коррозионную стойкость сталей. С увеличением содержания углерода коррозионная стойкость сталей уменьшается, уменьшается она и при переходе к з алочным структурам. Так, например, скорость коррозии чистого железа в 1 н. рас1воре соляной кислоты приблизительно в сто раз меньше, чем серого чугуна и в десять раз меньше, чем Ст. 10. В нейтральных средах влияние содержания углерода на скорость коррозии уменьшается. Примесь марганца практически не влияет на коррозионную стойкость стали. Добавка кремния в количестве свыше 1 % несколько снижает Коррозионную стойкость стали, очень большие добавки кремния (от [c.38]
Скорость корроэин углеродистых сталей и чугуна в щелях в неперемешиваемом электролите обычно меньше, чем на свободно омываемой поверхности, однако при перемешивании электролита между металлом в щели и металлом в открытом пространстве возникает пара дифференциальной аэрации, т. е. скорость коррозии металла в щели возрастает. [c.60]
Коррозия – серый чугун – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Коррозия – серый чугун
Cтраница 1
Коррозия серых чугунов, сопровождающаяся растворением феррита, относится к структурноизбирательному типу. Механизм коррозии серых чугунов заключается в том, что феррит постепенно почти полностью переходит в раствор и подвергавшаяся коррозии деталь в конце концов оказывается состоящей только из углеродистого скелета ( графит и немного цементита), пространство внутри которого заполнено вместо зерен феррита рыхлыми продуктами коррозии. Механическая прочность такой детали незначительна; чугунную трубу, например, можно проткнуть карандашом. [1]
Незначительно снижает скорость коррозии серого чугуна в указанных средах. [2]
Марганец в обычных количествах не оказывает влияния на коррозию серого чугуна. [3]
Коррозия серых чугунов, сопровождающаяся растворением феррита, относится к структурноизбирательному типу. Механизм коррозии серых чугунов заключается в том, что феррит постепенно почти полностью переходит в раствор и подвергавшаяся коррозии деталь в конце концов оказывается состоящей только из углеродистого скелета ( графит и немного цементита), пространство внутри которого заполнено вместо зерен феррита рыхлыми продуктами коррозии. Механическая прочность такой детали незначительна; чугунную трубу, например, можно проткнуть карандашом. [4]
Коррозия серых чутунов, сопровождающаяся растворением феррита, относится к структурноизбирательному типу. Механизм коррозии серых чугунов заключается в том, что феррит постепенно почти полностью переходит в раствор и подвергавшаяся коррозии деталь в конце концов оказывается состоящей только из углеродистого скелета ( графит и немного цементита), пространство внутри которого заполнено вместо зерен феррита рыхлыми продуктами коррозии. Механическая прочность такой детали незначительна; чугунную трубу, например, можно проткнуть карандашом. [5]
Различные металлы и сплавы по-разному выдерживают действие химических реагентов. Так в 70 % – ной серной кислоте при температуре 80 скорость коррозии серого чугуна составляет 2 3 мм в год, углеродистой стали 0 9 мм, а сплава никеля и меди ( соотношение 70: 30) 0 1 мм в год. [6]
Суть избирательной коррозии состоит в растворении одного из структурных компонентов сплава, что ведет к ослаблению его механических свойств. Избирательной коррозии подвержены серые чугуны, латунь, алюминиевая бронза и некоторые другие многофазные сплавы. При коррозии серых чугунов растворяется железо, а оставшийся графит образует мягкую пористую массу. Это явление лосит название графитизации чугуна. [8]
Суть избирательной коррозии состоит в растворении одного из структурных компонентов сплава, что ведет к ослаблению его механических свойств. Избирательной коррозии подвержены серые чугуны, латунь, алюминиевая бронза и некоторые другие многофазные сплавы. При коррозии серых чугунов растворяется железо, а оставшийся графит образует мягкую пористую массу. Это явление носит название графитизации чугуна. [9]
Никелевые чугуны с аустенитной структурой содержат 14 – 20 % Ni, 2 – 3 % С, 2 – 4 % Сг, а также могут включать 5 – 7 % Си. Для сравнения отметим, что скорость коррозии серого чугуна в морской воде составляет 0 25 мм / год, а никелевого – 0.05 мм / год. К нейтральным растворам, в которых стойки никелевые чугуны, кроме того, относят шахтные воды. Данный класс чутунов имеет высокую коррозионную стойкость в растворах солей, дающих нейтральную или щелочную реакции. [10]
Концентрация и температура серной кислоты на разных стадиях производственного процесса и участках технологического оборудования различны, поэтому и арматура на разных участках должна применяться из различных материалов, химически стойких против действия химически активных сред при их рабочей температуре и концентрации. В растворах серной кислоты устойчивы свинец и ферросилид, которые давно используются в промышленности, однако прочностные и технологические характеристики этих материалов неудовлетворительны. Свинец имеет низкую прочность и высокую стоимость. Он может быть использован лишь для прокладок и для защитных покрытий. Ферросилид применяется для изготовления отливок, но имеет низкую ударную вязкость ( хрупкий) и высокую, твердость, при которой неприменима механическая обработка деталей. Серые чугуны применяются для деталей, работающих в растворах серной кислоты с концентрацией более 70 % при температуре 20 – 25 С. В 70 % – ной серной кислоте при 100 С скорость коррозии серого чугуна достигает 0 90 – 1 1 мм / год. На поверхности чугуна в концентрированных растворах серной кислоты ( концентрацией 70 – 75 % и более) образуются труднорастворимые сульфаты и окислы железа, защищающие металл от дальнейшего разрушения. При наличии в кислоте свободного серного ангидрида чугун более устойчив, чем углеродистая сталь, однако при высоких концентрациях серного ангидрида в чугуне образуются трещины. [11]
Концентрация и температура серной кислоты на разных стадиях производственного процесса и участках технологического оборудования различны, поэтому и арматура на разных участках должна применяться из различных материалов, химически стойких против действия химически активных сред при их рабочей температуре и концентрации. В растворах серной кислоты устойчивы свинец и ферросилид, которые давно используются в промышленности, однако прочностные и технологические характеристики этих материалов неудовлетворительны. Свинец имеет низкую прочность и высокую стоимость. Он может быть использован лишь для прокладок и для защитных покрытий. Ферросилид применяется для изготовления отливок, но имеет низкую ударную вязкость ( хрупкий) и высокую твердость, при которой неприменима механическая обработка деталей. Серые чугуны применяются для деталей, работающих в растворах серной кислоты с концентрацией более 70 %, при температуре 20 – 25 С. В 70 % – ной серной кислоте при 100 С скорость коррозии серого чугуна достигает 0 90 – 1 1 мм / год. На поверхности чугуна в концентрированных растворах серной кислоты ( концентрацией 70 – 75 % и более) образуются труднорастворимые сульфаты и окислы железа, защищающие металл от дальнейшего разрушения. При наличии в кислоте свободного серного ангидрида чугун более устойчив, чем углеродистая сталь, однако при высоких концентрациях серного ангидрида в чугуне образуются трещины. [12]
Страницы: 1
ЧУГУН Таблица 1. Сравнительные данные по скорости коррозии чугуна и стали в растворах солей и щелочей.
Таблица 2. Сравнительные данные по скорости коррозии чугуна и стали в кислотах
Таблица 3. Сравнительные данные по скорости коррозии чугуна и стали в воде.
|
Глава 1. Коррозионностойкие стали и сплавы / Глава 1.9. Коррозионностойкие сплавы и чугуны / Глава 1.9.2. Коррозионная стойкость чугунов
Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода больше 2,14 %.
Кроме углерода и железа, в сплаве присутствуют примеси: кремний, марганец, фосфор, сера и др. Эти примеси оказывают существенное влияние на формирование структуры сплава, а следовательно, и на механические, физические и другие свойства чугуна.
В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны. По химическому составу чугун делится на углеродистый и легированный:
Белыми называют чугуны в которых углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C. Эти чугуны, фазовые превращения которых протекают согласно диаграмме Fe-C, подразделяются на доэвтектические, эвтектический и заэвтектические. Из-за большого количества цементита белые чугуны имеют высокую твердость (НВ 4500…5500 МПа), хрупкие и практически не поддаются обработке резанием, поэтому в качестве конструкционных материалов практически не применяются. Их можно применять для деталей от которых требуется высокая износостойкость поверхности. Например, изготавливают шары шаровой мельницы для размола руды и минералов. Белые чугуны являются передельными и из них получают сталь и ковкий чугун.
Серыми называют чугуны, в которых углерод находится в свободном состоянии в виде пластинок графита. Графит образуется при очень малой скорости охлаждения, когда степень переохлаждения жидкой фазы невелика. В изломе эти чугуны имеют серый цвет. Механические свойства чугуна обусловлены его структурой, главным образом графитной составляющей, его количеством, формой и размерами включений. Графит имеет низкую прочность и его можно рассматривать как внутренние надрезы, нарушения сплошности металлической основы. С увеличением содержания углерода больше выделений графита и меньше механическая прочность чугуна. Серый чугун плохо сопротивляется растяжению, хрупкий, но обладает хорошей жидкотекучестью, малой усадкой при кристаллизации, легко обрабатывается резанием, хорошими антифрикционными свойствами (графит выполняет роль смазки), поглощает вибрацию, малочувствителен к концентраторам напряжений (надрезам, выточкам).
Удельный вес серого чугуна колеблется в пределах 6,6…7,4 г/см1 и зависит от количества углерода, степени графитизации и количественного соотношения структурных составляющих.
Серый чугун маркируется буквами СЧ после которых ставится число, показывающее гарантируемый предел прочности на растяжение в кгс/мм2 (10 -1 МПа).
Ферритные чугуны марок СЧ10, СЧ15, СЧ18 применяются для малоответственных деталей, испытывающих небольшие нагрузки. Например, фундаментные плиты, крышки, фланцы, рамы двигателей, компрессоров, шиберы и заслонки печей, корпусы фильтров и масленок, маховики, корпуса редукторов, насосов, тормозные барабаны, диски сцепления и др.
Феррито-перлитные чугуны марок СЧ20, СЧ21, СЧ25 применяются для деталей, работающих при повышенных статических и динамических нагрузках. Например, головки цилиндров, поршни, втулки для поршневых колец паровых цилиндров, колеса центробежных насосов, станины станков, зубчатые колеса, диафрагмы, цилиндры низкого давления и выхлопные патрубки турбин.
Перлитные чугуны марок СЧЗО, СЧ35, СЧ40, СЧ45 применяют для деталей, работающих при высоких нагрузках или в тяжелых условиях износа: зубчатые колеса, гильзы блоков цилиндров, распределительные валы и др. Мелкие разобщенные графитовые включения меньше снижают прочность чугунов. Измельчение графитовых включений достигается путем модифицирования жидкого чугуна ферросилицием или феррокальцием (0,3…0,6 % от массы шихты). Отливки из серого чугуна подвергают термической обработке: для снятия внутренних напряжений – отжиг I рода (560 °С), нормализацию или закалку с отпуском для повышения механических свойств и износостойкости. Для повышения износостойкости гильз цилиндров, распределительных валов и др. перлитные чугуны подвергают азотированию.
Рисунок 21 – Структура серых чугунов: а – на ферритной основе; б – на феррито-перлитной основе; в – на перлитной основе
Ковкими называют чугуны, в которых углерод находится в свободном состоянии в форме хлопьев. Такая форма графита и является основной причиной высоких прочностных и пластинчатых характеристик ковкого чугуна. Термин ’’ковкий чугун” является условным, поскольку изделия из него, так же как и из любого другого чугуна, изготавливают не ковкой, а путем литья, и указывает на повышенную пластичность по – сравнению с серым чугуном. Состав ковкого чугуна выдерживается в довольно узких пределах: 2,4…2,9 % С; 1,0… 1,6 % Si; 0,2… 1,0 % Мn; до 0,18 % Р и до 0,2 % S.
Невысокое содержание углерода в ковком чугуне необходимо по двум причинам. Во-первых, для получения высоких прочностных характеристик следует уменьшить количество графитовых включений. Во-вторых, необходимо избегать выделения пластинчатого графита при охлаждении отливок в форме (с этой же целью толщина стенки отливки не должна превышать 50 мм).
Ковкий чугун получают из белого путем отжига, который продолжается иногда до 5 суток. По структуре металлической основы, которая определяется режимом отжига, ковкие чугуны бывают ферритными и перлитными.
Отжиг на ферритные чугуны проводится по режиму 1, обеспечивающему графитизацию всех видов цемента белого чугуна.
Рисунок 22 – Микроструктура ковких чугунов: а – ферритного; б – перлитного
Отливки из белого чугуна загружают в металлические ящики и засыпают песком или стальными стружками для защиты от окисления и медленно нагревают до температуры 950… 1000 °С. В процессе продолжительной (10…15 ч) выдержки при такой температуре происходит первая стадия графитизации. Она состоит в распаде эвтектического и избыточного вторичного цементита. К концу первой стадии чугун состоит из аустенита и включений углерода отжига (А + Г). Затем температуру медленно снижают до 720…740 °С. При этом происходит вторая стадия графитизации.
Рисунок 23 – Схема отжига белого чугуна на ковкий В процессе выдержки (25…30 ч) распадается цементит перлита П(Ф + Ц) Ф + Г
Перлитный чугун получают отжигом, который проводят в окислительной среде по режиму 2. В этом случае увеличивают продолжительность первой стадии графитизации, после которой проводят непрерывное охлаждение отливок до 20 °С. Аустенит превращается в перлит (А → П), а графит сохраняется в структуре. Получается ковкий чугун на перлитной основе.
Ковкие чугуны маркируются буквами КЧ, после которых ставятся числа показывающие гарантируемые предел прочности на растяжение в кгс/мм2 (10-1 МПа) и относительное удлинение в процентах. Марки ковкого чугуна
КЧ-30-6; КЧ 35-10; КЧ 37-12 – ферритные;
КЧ 45-7; КЧ 60-3; КЧ 80-1,5 – перлитные.
Из этих чугунов изготавливают детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок ковкого чугуна позволяет изготовлять детали водо- и газопроводных установок, корпуса вентилей, кранов, задвижек.
Высокопрочными называют чугуны, в которых углерод находится в свободном состоянии в виде шаровидного графита. Их получают модифицированием магнием, который вводят в жидкий чугун в количестве 0,02…0,08%. Ввиду того, что модифицирование чистым магнием сопровождается значительным пироэффектом, применяют сплав магния с никелем.
Чугун после модифицирования имеет следующий химический состав: 3,0…3,6 % С; 1,1… 1,9 % Si;. 0,3…0,7 % Мn;. до 0,02 % S и до 0,1 % Р. По структуре металлической основы чугун может быть ферритным или перлитным.
Рисунок 24 – Микроструктура высокопрочных чугунов: а – ферритного; б – перлитного
Шаровидный графит – менее сильный концентратор напряжений, чем пластинчатый или хлопьевидный графит, и поэтому меньше снижает механические свойства металлической основы. Чугуны обладают высокой прочностью и некоторой пластичностью, сохраняют свою прочность до 500 °С (обычный чугун до 400 °С). Они маркируются буквами ВЧ, после которых ставится число, показывающее гарантируемый предел прочности на растяжение в кгс/мм (10-1 МПа). Марки высокопрочного чугуна:
ВЧ 38; ВЧ 42; ВЧ 50 – ферритные;
ВЧ 60, ВЧ 80; ВЧ 120 – перлитные
Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях техники, эффективно заменяя сталь во многих изделиях и конструкциях. Например, корпуса паровых турбин, насосов, вентилей, лопатки направляющего аппарата, коленчатые валы, поршни и другие ответственные детали, работающие при высоких циклических нагрузках и в условиях изнашивания.
В некоторых случаях для улучшения механических свойств применяют термическую обработку отливок; для повышения прочности – закалку и отпуск при 500…600 °С; для увеличения пластичности – отжиг.
Недостатком высокопрочного чугуна является значительная объемная усадка, что приводит к появлению в отливках усадочной пористости, годовых раковин.
Никелевые чугуны с аустенитной структурой содержат 14-20 % Ni, 2-3 % С, 2-4 % Сr, а также могут включать 5-7 % Сu. Они обладают весьма высокой коррозионной стойкостью в слабокислых растворах, к которым, например, относят органические кислоты (уксусная, лимонная, смеси олеиновой и стеариновой кислот и т. п.). В случае минеральных кислот (Н3РO4, НС1, h3SO4) никелевые чугуны стойки в разбавленных деаэрированных растворах при комнатной температуре в отсутствие перемешивания. Эти материалы также устойчивы в нейтральных растворах (например, в морской воде). Для сравнения отметим, что скорость коррозии серого чугуна в морской воде составляет 0,25 мм/год, а никелевого – 0,05 мм/год. К нейтральным растворам, в которых стойки никелевые чугуны, кроме того, относят шахтные воды. Данный класс чугунов имеет высокую коррозионную стойкость в растворах солей, дающих нейтральную или щелочную реакции.
Никелевые чугуны широко используют в растворах щелочей концентрации 30 % и более и температурах выше 80 °С. Так, в 75 %-ной КОН при 130 °С скорость коррозии никелевого чугуна составляет не более 0,1 мм/год.
К коррозионностойким чугунам относят также высокохромистые чугуны, которые содержат 25 – 35 % Сr, 1 – 2 % С, до 20 % Si. Иногда для улучшения коррозионной стойкости в них вводят до 2 % Мо. Как и нержавеющие стали, высокохромистые чугуны особенно стойки в окислительных средах (например, в HNO3). Следует подчеркнуть, что высокохромистые чугуны обладают хорошей износостойкостью, в связи, с чем их с успехом можно применять в шахтных водах, в водных пульпах и суспензиях, содержащих абразивные частицы.
Напротив, в растворах h3SO| коррозионная стойкость высокохромистых чугунов низкая. В случае легирования хромистых чугунов 2 % Мо они имеют довольно высокую коррозионную стойкость в растворах h3SO4 малых и больших концентраций. Например, в первом случае скорость коррозии чугунов ниже 1,25 мм/год в интервале от 3 % -ной h3SO4 при 100 °С до 20 % -ной h3SO4 при 10 °С Во втором случае скорость коррозии менее 1,25 мм/год в интервале от 50 % -ной h3SO4 при 90 °С до 70 % -ной h3SO4 при 15 °С.
В растворах щелочей коррозионная стойкость высокохромистых и серых чугунов примерно одинакова.
В средах СаС12 и ZnCl2 высокохромистый чугун более стоек, чем серый. Однако в растворах FeCF, скорость коррозии высокохромистых чугунов велика (более 12 мм/год в 25 % -ном растворе FeCb при 20 С).
Защита чугуна от коррозии – ингибитор СП-В-Б41
СП-В-Б41 — ингибитор коррозии, предназначенный для защиты от атмосферной коррозии чугуна и стали. Он:
- совмещает пакет присадок СП-В-10-0 с добавлением пленкообразующих водорастворимых ингибиторов коррозии;
- наносится на металлические поверхности любой формы орошением или окунанием;
- имеет активную концентрацию, составляющую 2…10%;
- является биоразлагаемым;
- не требует специальных мер по утилизации.
Защита чугунных изделий
Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, содержание которого должно равняться или превышать 2,14%. Такое соотношение компонентов придает сплаву твердость и снижает его пластичность. В качестве углерода в процессе производства используются графит и цементин, в зависимости от количества и формы которых чугунные сплавы делятся на: белые, серые, ковкие и высокопрочные. Однако несмотря на свою прочность, они подвержены коррозии — разрушению металлических поверхностей под воздействием негативных атмосферных, химических и электрохимических факторов.
Ржавчина разъедает металл, делая его непригодным для дальнейшего использования, и вызывает поломку оборудования. Чтобы предупредить негативные последствия необходимо позаботиться о защите чугуна от коррозии. Эффективный метод борьбы с ржавчиной и отложениями, где присутствуют сплавы чугуна и стали, это применение состава СП-В-Б41.
Необходимость зашиты металлических конструкций от появления ржавчины появилась с момента начала их использования человеком. Достаточно долгое время единственным доступным способом оставалось нанесение растительных масел и животных жиров на оборудование. Позднее для защиты от коррозии на поверхности металлов наслаивали другие металлы, чаще олово.
Сегодня наиболее эффективным способом защиты чугуна от коррозии считается использование ингибиторов. Они представляют собой специально разработанные формулы химических соединений, предназначенных для предупреждения или снижения появления коррозии. Современные растворы, в том числе СП-В-Б41, не требуют высокой концентрации и отличаются простотой использования.
Кроме того, концентраты группы СП-В являются экологически безопасными, нетоксичными. Они не оказывают негативного влияния на здоровье человека и окружающую среду.
СП-В-Б41 предназначен для консервации металла и изделий из чугуна и углеродистых сталей, которые находятся на хранении на открытых участках и подвергаются атмосферной коррозии.
Сферы применения
Ингибитор коррозии нашел широкое применение во многих промышленных отраслях, в том числе газовой, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической. Его используют для защиты сложных технологических установок, скважин, оборудования перерабатывающих предприятий для предупреждения негативного воздействия агрессивных факторов, в том числе влаги, сероводорода, двуокиси углерода и органических кислот.
Применение СП-В-Б41 для защиты чугуна от коррозии и прочих металлов не оказывает негативного влияния на дальнейший процесс сборки, подготовки и технологию переработки продукции.
Перед нанесением ингибиторов на металлические поверхности рекомендуется предварительно обработать их СП-ОМ. Композиция представляет собой соединение водорастворимых неорганических и органических веществ, которые эффективно удаляют уже существующую ржавчину на изделиях.
О производителе
Компания «Спектропласт» долгое время занимается разработкой, тестированием, производством и реализацией ингибиторов коррозии. Наша продукция отличается эффективностью, экономичным расходом и соответствует всем требованиям ГОСТ.
Концентратами «Спектропласт» пользуются многие предприятия на территории России и стран СНГ, надежно защищая свое оборудование от коррозии и последующего выхода из строя.
Если вы хотите начать сотрудничество с нами, рекомендуем предварительно заполнить опросный лист, чтобы наши специалисты подобрали оптимальную формулу. Концентрат будет полностью соответствовать используемым на предприятии системам, материалу из которых они изготовлены и температурному диапазону.
Коррозия чугуна при водоподготовке: графитизация
Чугун отличается от стали тем, что в нем более высокое содержание углерода (> 2%) и кремния (> 1%), что делает его более дешевым в производстве, чем сталь. Устойчивость к коррозии чугуна сравнима с коррозионной стойкостью углеродистой стали или даже лучше, в зависимости от содержания сплава. Ввиду высокого содержания углерода графит, который является катодным по сравнению с железом, образует микроструктуру сплава, где он может быть обнаружен в виде стружки (серый чугун) или конкреций (высокопрочный чугун) в зависимости от его состава и термической обработки.
Эта разность потенциалов создает механизм, известный как графитовая коррозия или графитизация; это явление происходит в нелегированном чугуне, подверженном воздействию средней кислотной или мягкой воды. Вода с низким содержанием сероводорода (1 ppm) также способствует графитизации. Графитизация имеет тенденцию проникать в металл, но медленно. Когда происходит этот тип коррозии, на поверхности образуется слой оксида железа, содержащий графит. Этот слой сохраняет форму детали во время коррозии, поэтому этот тип коррозии не может быть обнаружен посредством визуального осмотра.
Срок службы большинства чугунных компонентов в системах вентиляции и щелочного водоснабжения при температуре окружающей среды оказался вполне удовлетворительным, в основном из-за толщины литых деталей и равномерного умеренного уровня коррозии.
В распределительной системе срок службы чугунной сети может превышать сто лет, но, в основном, эти системы потребуют долгосрочной защиты. Раньше внутреннюю часть чугунных труб защищали простыми покрытиями типа битумного лака.В настоящее время мы используем облицовку на основе цементного раствора, которая также выдерживает сточные воды, содержащие сульфиды. Мы наблюдаем все более широкое использование футеровок на основе одобренного пластика.
Внешняя защита от коррозии часто состоит из битумного покрытия толщиной несколько сотен микрон. Дополнительная защита может быть обеспечена на стыках покрытий в виде расходуемых анодов, цинкового спрея или катодной защиты, основанной на потенциале, вызванном коррозионной природой земли.
Использование труб из высокопрочного чугуна значительно расширилось из-за их высокой механической прочности. Эти трубы имеют немного меньший ожидаемый срок службы по сравнению с трубами, изготовленными из серого чугуна, потому что они тоньше и из-за более высокой скорости начальной коррозии.
Экспериментальное исследование коррозии чугунных труб
Хорошо известно, что коррозия является преобладающим механизмом разрушения чугунных труб, приводящим к уменьшению пропускной способности и окончательному разрушению труб.Чтобы оценить оставшийся срок службы корродированных чугунных труб, необходимо понимать механизмы коррозии в долгосрочной перспективе и разрабатывать модели износа труб. Хотя было проведено множество исследований для определения коррозионного поведения чугуна, было проведено мало исследований, чтобы понять, как чугунные трубы ведут себя в течение более длительного периода времени, чем часы, дни или недели. Настоящая статья призвана восполнить пробел в отношении долговременного коррозионного поведения чугунных труб в отсутствие исторических данных.В этой статье представлена комплексная экспериментальная программа, в которой коррозионное поведение трех эксцентриковых труб было тщательно исследовано в трех смоделированных условиях эксплуатации. В статье было обнаружено, что локальная коррозия является основной формой коррозии чугунных водопроводных труб. Также было обнаружено, что микроструктура чугунов является ключевым фактором, влияющим на коррозионное поведение чугунных труб. В документе делается вывод о том, что долгосрочные испытания коррозионного поведения чугунных труб могут помочь в разработке моделей разрушения труб, вызванного коррозией, для использования в прогнозировании оставшегося срока службы труб.
1. Введение
Чугун уже более 150 лет широко используется во многих промышленных приложениях, таких как водное хозяйство. В результате большая часть водопроводных и распределительных труб в прошлом была преимущественно сделана из чугуна, хотя в настоящее время их использование постепенно прекращается в связи с появлением новых материалов. Закопанные в землю чугунные трубы стареют и изнашиваются во время эксплуатации из-за различных агрессивных сред, окружающих трубы. В зависимости от множества факторов, включая тип чугуна, местную геологию и условия эксплуатации, чугунные трубы изнашиваются с разной скоростью [1, 2].Проблема может еще больше усложняться из-за различий в качестве производимого материала и труб из чугуна, а также из-за большого диапазона диаметров и толщины стенок труб. Для обеспечения безопасности и надежности чугунных труб в эксплуатации необходимо техническое обслуживание и целенаправленная замена изношенных труб. Чтобы разработать экономически эффективную стратегию технического обслуживания или замены с учетом рисков, необходимо понимать механизмы износа труб и, основываясь на этом понимании, разработать модель для прогнозирования разрушения, чтобы ее могли использовать инженеры. и управление активами как инструмент управления активами чугунных труб.
Хорошо известно, что коррозия является преобладающим механизмом разрушения чугунных труб [2–5], что приводит к уменьшению пропускной способности трубы и, в конечном итоге, к разрушению труб. Из различных форм коррозии, коррозионные ямки, в частности, могут действовать как очаги напряжений, приложенных к трубе [3, 4], которые ускоряют износ трубы и последующие разрушения. Следовательно, любая информация о факторах, контролирующих и влияющих на скорость возникновения коррозионных ямок и их проникновения в трубы, имеет особое значение.Более того, для лучшего моделирования разрушения, вызванного коррозией, и, что важно, его вклада в отказы труб, необходимо тщательное понимание коррозионного поведения чугунных труб.
Было проведено множество исследований по определению коррозионного поведения чугуна в водной среде различной степени коррозионной активности [6–10]. Большинство этих исследований были результатами работ в течение нескольких часов, дней, недель и, в очень ограниченных случаях, месяцев, и не так много литературы можно найти по долгосрочным исследованиям коррозии, например, годам.В литературе [6, 7] электрохимические параметры образцов чугуна измерялись с использованием метода поляризации постоянного тока. Понимая важность среды и периода воздействия на коррозионное поведение образцов, они рассчитали скорость коррозии образцов в различных испытательных растворах для периода воздействия в 1, 3, 5, 8 и 15 дней. Такие краткосрочные исследования могут использоваться для поддержки исследования поверхности разрушения поврежденной трубы, обеспечивая связь между временем воздействия и наблюдаемой степенью коррозии.В литературе [8, 9] измерены коррозионные свойства образцов чугуна при выдержке в слабощелочных испытательных растворах в течение 124 дней. Очевидно, что время выдержки в 124 дня не учитывает долговременное коррозионное поведение образцов. Напротив, некоторые исследования были сосредоточены на трубах, которые подвергались старению в процессе эксплуатации, и исследовали влияние коррозии и коррозионных ямок [2, 11]. В случае подземных чугунных труб обычно оценивают состояние труб на основе оценки скорости коррозии по возрасту труб, который в большинстве случаев неизвестен.Обзор литературы (см. Ссылки) показывает, что было проведено мало исследований, чтобы понять, как чугунные трубы ведут себя в различных условиях эксплуатации в течение более длительного периода времени, чем часы, дни или недели.
Целью данной статьи является исследование коррозионного поведения чугунных труб в относительно длительной перспективе. Представлена комплексная экспериментальная программа, в которой была тщательно исследована коррозия трех бывших в эксплуатации труб в трех смоделированных условиях эксплуатации с использованием различных методов коррозии.Эксперимент проводился в трех наборах, идущих параллельно друг другу, каждая из которых напоминала условия эксплуатации, в которых трубы были проложены с внешней коррозией трубы. На основании эксперимента и его результатов была исследована морфология продуктов коррозии чугунных труб и определена скорость коррозии. Также в статье охарактеризованы долговременные коррозионные свойства чугунных труб. В статье делается попытка восполнить пробел в отношении долговременного коррозионного поведения чугунных труб в отсутствие исторических данных.
2. Образцы для испытаний
Образцы были взяты из трех бывших водопроводных сетей, обозначенных как Трубы 1, 2 и 3. Из каждой трубы были взяты три большие пластины (приблизительно 450 мм на 450 мм), а образцы для испытаний были вырезаны из эти пластины до номинального размера 35 × 25 мм от толщины пластин. На рис. 1 показаны прямоугольные стержни, вырезанные из этих трех пластин, и различная степень графитизации на стержнях. Как можно видеть, трубы в полученном состоянии демонстрируют ряд условий коррозии, причем смесь общей и более локальной коррозии проявляется как на внешней, так и на внутренней поверхностях пластин.Более подробную информацию о размерах, толщине труб и пластинах, вырезанных из этих труб, можно найти в предыдущем исследовании [12].
Информация о степени этих коррозионных ямок представлена в Таблице 1. Общая коррозия в этом случае считается, когда глубина коррозии относительно равномерна по ширине образца, в то время как локальная коррозия характеризуется областью проникновения. коррозия, возникающая в прилегающих областях почти неповрежденного материала.В некоторых случаях очевидно, что эти два типа смешиваются. Трубы 1 и 2 (Рисунки 1 (a) и 1 (b)) характеризуются довольно ограниченной общей коррозией, тогда как Труба 3 (Рисунок 1 (c)) более разрушена и показывает, в основном, наличие локальной коррозии.
|
Для изучения коррозии чугуна важно знать его микроструктуру. На рис. 2 представлены микрофотографии морфологии микроструктуры труб 1–3.Как можно видеть, на рисунке 2 (a) показана морфология «розеточного» графита типа B, наблюдаемая на трубе 3 с деталями на рисунке 2 (b), на рисунке 2 (c) показана морфология графита типа «коса / серп», наблюдаемая на Труба 2 с деталями на Рисунке 2 (d) и Рисунке 2 (c) показывает смесь графита типа A и типа B по морфологии, наблюдаемую на Трубе 1, с деталями на Рисунке 2 (f).
Из рисунка 2 видно, что изображения, полученные с помощью оптической микроскопии, показывают различия в микроструктуре образцов, взятых из разных труб.Микроструктура всех трубок представляет собой многофазную матрицу из перлитной, ферритной и фосфидной эвтектики с различной морфологией графита. Краткое описание морфологии графита со ссылкой на ASTM A247-98 представлено в таблице 2. Химический состав чугуна был определен с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и приведен вместе с процентным содержанием фаз. присутствует в микроструктуре в Таблице 3.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание. A – это «случайная ориентация», а B – морфология графита «розетка». |
|
3. Методология тестирования
3.1. Испытательная установка и используемые методы
Образцы, вырезанные из трубных пластин exservice, были промыты 50% ацетоном, высушены и взвешены перед воздействием на испытательную среду. Эксперимент проводился в трех наборах, идущих параллельно друг другу, каждая из которых напоминала условия эксплуатации, в которых трубы были проложены с внешней коррозией трубы. Первая серия экспериментов представляла собой сценарий, в котором трубы подвергались статическому воздействию воды. Второй и третий сценарии представляли условия, когда трубы прокладывались в аэрированной и агрессивной среде соответственно и постоянно промывались проточной водой (аэрированные).Восемь образцов из каждой трубы использовались для аэрированного и три образца для статического эксперимента. Образцы помещали на нейлоновые стержни с острым краем в три разных лотка, один из которых был заполнен водопроводной водой, а два других подвергались воздействию проточной воды, откачиваемой из двух резервуаров, один из которых содержал водопроводную воду, а другой – соленую воду. Для статического эксперимента использовали 15 литров раствора в резервуаре, а для аэрированного эксперимента – 25 литров (объем текущей воды на поддоне плюс объем воды в резервуаре).Для проточной водной среды вода откачивалась из 10-литрового резервуара с расходом 0,3 мм 3 / с с помощью насоса MULTI 1300 Water Feature от поставщика Pump Express. На рисунке 3 показана общая схема, используемая для воздействия на образцы различных тестовых растворов, использованных в этом исследовании.
Чтобы получить представление об истинном коррозионном поведении, полезно использовать ряд методов и извлекать соответствующую информацию, полученную из каждого.Таким образом, в этой статье наблюдения за общим поведением труб при коррозии были получены с учетом вклада каждого метода. Для этого были проведены исследования по трем направлениям. Сначала было изучение морфологии продуктов коррозии. Сюда входит изучение внешнего вида продуктов коррозии, образовавшихся на поверхности образцов, а также глубины и формы коррозии, развившейся в образце. Металлургическое исследование микроструктуры образцов проводилось с использованием методов, установленных в предыдущем исследовании [13], например, оптической микроскопии и SEM (растровая электронная микроскопия).После этого были измерены электрохимические аспекты и свойства коррозии с использованием различных методов, таких как поляризация постоянного тока и электрохимическая частотная модуляция (EFM). Наконец, продукты коррозии, образовавшиеся на поверхности образца, были идентифицированы и проанализированы с использованием таких методов, как рентгеновская фотонная спектроскопия (XPS) и дифракция рентгеновских лучей (XRD).
3.2. Электрохимические измерения
Электрохимические измерения были выполнены через год после начала испытания с использованием потенциостата Gamry PCI4750.Начиная с шести месяцев после начала испытания, потенциал холостого хода контролировался и регистрировался с 30-дневным интервалом. По окончании годичного периода экспонирования была получена поляризационная кривая образцов. Насыщенный каломельный электрод и углеродный стержень использовались в качестве электродов сравнения и вспомогательных электродов соответственно. Эксперимент проводился в среде с регулируемой температурой 23 ± 1 ° C.
Поляризационное сопротивление постоянному току и данные графика Тафеля были получены для всех испытуемых образцов с использованием модели Gamry версии 5.5 и проанализирован Gamry Echem Analyst версии 5.5. Каждый образец сначала подвергали воздействию поляризационного сопротивления постоянному току со скоростью сканирования 0,25 мВ / с в диапазоне потенциалов приблизительно 15 мВ. Когда потенциал холостого хода стабилизировался, Тафелевский график каждого отдельного образца был получен путем воздействия на них катодной и анодной поляризации со скоростью сканирования 0,5 мВ / с в диапазоне потенциала 200 мВ. Скорость коррозии CR образцов рассчитывается по [14, 15] 𝐼CR = Cor𝑀𝜌𝑍𝐹 (мм / год), (1) где 𝑀 – молярная масса железа, 𝜌 – плотность железа г / см 3 , 𝑍 – число электронов, участвующих в реакции, 𝐹 – число Фарадея, и 𝐼Cor – ток коррозии в амперах, который определяется как Cor = 𝛽𝑎𝛽𝑐𝑅2.3𝑃𝛽𝑎 + 𝛽𝑐, (2) где 𝑅𝑝 – сопротивление поляризации, а 𝛽𝑎 и 𝛽𝑐 – анодные и катодные константы Тафеля, полученные путем взятия наклона линейной части графика Тафеля.
Скорость коррозии образцов также была рассчитана путем их анализа с электрохимической частотной модуляцией (EFM). Базовая частота 0,1 Гц была выбрана так, чтобы сигнал повторялся через 10 секунд. Была выбрана небольшая частота 0,2 и 0,5 Гц, чтобы минимизировать влияние емкостного поведения двойного слоя [16, 17].Преимущество метода EFM состоит в том, что скорость коррозии образцов может быть рассчитана без предварительного знания констант Тафеля. Плотность тока и тафелевские компоненты также можно найти из частотного спектра токовой характеристики.
3.3. Идентификация продуктов коррозии
Природа продуктов коррозии, образующихся на ограниченном количестве образцов из труб 1–3, была исследована с помощью рентгеновской фотонной спектроскопии (XPS) и дифракции рентгеновских лучей (XRD). Химическое состояние продуктов коррозии определяли с помощью прибора Thermo, Sigma Probe XPS, в то время как фазовый статус продуктов коррозии исследовали с помощью PANalytical X’Pert Pro XRD.Затем собранные данные были проанализированы путем привязки к шкале энергий с энергией связи для спектра C1s при 284,8 эВ и излучения Cu K α 1 для XPS и XRD, соответственно. Для обработки сигналов XPS использовалось программное обеспечение производителя Advantage (v3.75).
Продукты коррозии, образующиеся на поверхности образцов, зависят от механизма коррозии, который, в свою очередь, зависит от окружающей среды [14]. Следовательно, изучение продуктов коррозии может дать полезную информацию о механизме коррозии, а также идентифицировать продукты, образовавшиеся на образцах.XPS (рентгеновская фотонная спектроскопия) анализ внешней и внутренней поверхности продукта коррозии, образовавшегося на образце, дает информацию о химическом состоянии продуктов коррозии, в то время как информация XRD полезна для фазовой идентификации продуктов коррозии [ 18].
4. Результаты испытаний и анализ
4.1. Морфология продуктов коррозии
Были исследованы изменения внешнего вида и цвета продуктов коррозии, образовавшихся на поверхности образцов из всех труб.На Рисунке 4 приведены типичные изменения типа и состояния продуктов коррозии на образцах из трубы 2 после 0-, 6- и 12-месячного воздействия в различных средах, то есть Рисунки 4 (a) –4 (c) для Статическая водопроводная вода, рисунки 4 (d) –4 (f) для аэрированной водопроводной воды и рисунки 4 (g) –4 (i) для аэрированного раствора 3,5% NaCl.
Как видно из рисунка 4, общий вид продуктов поверхностной коррозии был одинаковым для всех трех исследованных материалов труб и, как было обнаружено, варьировался в зависимости от типа воздействия и времени.Неудивительно, что два воздействия аэрированной (проточной) водопроводной воды привели к наибольшему изменению внешнего вида (кажущейся степени коррозии поверхности) в кратчайшие сроки (см. Рисунки 4 (d) –4 (i)). Также можно видеть, что не было большой разницы в общем виде продуктов коррозии, образовавшихся на поверхности после периода шестимесячного воздействия (Рисунки 4 (b), 4 (e) и 4 (h)). Однако после 12-месячного воздействия внешний вид продуктов коррозии, образовавшихся на поверхности образцов, подвергшихся воздействию трех испытательных сред, был различным.То есть образцы, подвергшиеся воздействию аэрированного раствора NaCl, образовались отслоившиеся продукты коррозии, как показано на Рисунке 4 (i), в то время как образцы, подвергшиеся воздействию статической воды и аэрированной воды, образовали приставшие продукты коррозии (Рисунки 4 (е) и 4 (е)). Это говорит о том, что процесс (и, возможно, скорость) общей коррозии на поверхности чугунов может сильно зависеть от условий местного воздействия.
Эти различия в коррозионных свойствах были подтверждены исследованием поперечных сечений этих образцов, как показано на рисунке 5, где продукты коррозии образовались на образце из трубы 2 после 6-месячного воздействия на рисунок 5 (а). Статическая водопроводная вода, Рисунок 5 (b) Аэрированная водопроводная вода и Рисунок 5 (c) 3.5% раствор NaCl. Из рисунка 5 видно, что продукты коррозии, образовавшиеся на образцах, подвергшихся воздействию раствора NaCl, отслаиваются от поверхности (рисунок 5 (с)). Напротив, образцы, подвергавшиеся воздействию статической и аэрированной водопроводной воды, образовывали прилипший продукт коррозии, который не отслаивался от поверхности (рисунки 5 (а) и 5 (б)). Это указывает на то, что оксидные продукты, образующиеся на поверхности, находились под влиянием условий экспонирования. Чтобы лучше понять состояние труб, восстановленных после эксплуатации, также был изучен цвет продуктов коррозии, образовавшихся на поверхности образцов в процессе коррозии.
На рисунках 6 и 7 показано развитие продуктов коррозии, которые образовались на поверхности образцов из Трубы 2, подвергнутых воздействию статической и аэрированной водопроводной воды, соответственно, в течение различных периодов времени и в различных средах.
Для образцов, подвергнутых статическому воздействию воды, начальный слой адгезивного красного оксида, образовавшийся после одного месяца воздействия, медленно растекся, утолщался и потемнел с течением времени и покрывал всю поверхность образцов, как показано на рисунках 6 (а) – 6 (г).Образцы, погруженные в аэрированную водопроводную воду, образовали оксидную пленку оранжево-коричневого цвета (рис. 7 (а)), которая впоследствии стала оранжевой через 2 месяца (рис. 7 (б)). Было видно, что этот оксидный слой со временем темнеет, как показано на рисунках 7 (c) и 7 (d).
Глубина и форма коррозии, развившейся на образцах, были оценены металлургическим исследованием поперечных сечений разрезов. На рисунке 8 показаны микрофотографии, полученные от образцов, подвергшихся воздействию аэрированной водопроводной воды через 230 дней после начала испытания, где рисунки 8 (a) и 8 (b) относятся к трубе 1, рисунки 8 (c) и 8 (d) – для трубы 1. для трубы 2 рисунки 8 (e) и 8 (f) относятся к трубе 3, а стрелка указывает глубину локальной коррозии.
Из рисунка 8 видно, что общая коррозия незначительна для всех образцов, в то время как локальная коррозия, по-видимому, является основным типом разрушения. Также наблюдается, что локальная коррозия более выражена вокруг фаз, богатых углеродом (чешуйки графита), и более серьезна в трубах 1 и 3, чем в трубке 2. Это может быть связано с различиями в морфологии чешуек графита и микроструктура образцов [19–23]. Результат, показанный на Рисунке 8, согласуется с результатами осмотра трубопроводов после обслуживания в этом исследовании, который был сведен в таблицу 1.Из таблицы видно, что пластины из трубы 3, которая ранее была охарактеризована и идентифицирована как в основном перлитная, испытали большую коррозию (коррозионные язвы), чем труба 1, которая была идентифицирована как 50% перлитная, и труба 2, которая была идентифицирована как 47% феррита (как показано в Таблице 3).
На рис. 9 показаны изображения СЭМ, полученные в зоне корродирования образцов из исследованных труб, где на рис. 9 (а) показана графитизация, начинающаяся с чешуек графита для трубы 3 с деталями на рис. 9 (б) и 9 (в). пример коррозии перлита по отношению к графиту и эвтектической фазе для трубы 1 с деталями на Рисунке 9 (d).Эти изображения подтверждают взаимосвязь между морфологией чешуек графита и степенью коррозионной реакции. Из рисунка 9 (a) можно отметить, что процесс коррозии, по-видимому, начался с чешуек графита и является более серьезным, когда графит имеет морфологию розетки, как показано на рисунке 9 (b). Там, где нет чешуек графита, как показано на Рисунке 9 (c), другие фазы, кажется, корродируют в порядке их реакционной способности. То есть из рисунка 9 (d) можно видеть, что перлит и феррит образуют гальваническую пару с фосфидной эвтектикой и цементитом в микроструктуре и преимущественно корродируют.Однако в присутствии графита окружающий металл корродирует, а не графитовую фазу (рис. 9 (b)). В литературе [20–22] также сообщается, что фазы перлита и феррита корродируют по отношению к фазам эвтектики и графита. Хотя феррит обладает хорошей способностью пассивировать [23–25], сообщается, что он показывает высокую реакционную способность и плохую способность пассивировать, когда он сочетается с более благородными материалами в микроструктуре [26, 27].
4.2. Ток и скорость коррозии
Результаты мониторинга потенциала разомкнутой цепи образцов представлены на рисунке 10, из которого видно, что потенциал разомкнутой цепи для образцов всех трех труб при испытании аэрированной водопроводной водой смещается в сторону более положительного потенциала (менее анодного). , тогда как в случае статического (анаэробного) эксперимента он движется в сторону менее положительного (более анодного).Для образцов в 3,5% растворе NaCl потенциал не имеет определенной тенденции и составляет около -700 мВ. Средний потенциал коррозии в экспериментах с проточной водопроводной водой через год составляет -475, -515 и -467 мВ для труб 1–3 соответственно. Тот факт, что труба 2 имеет самый низкий потенциал, а труба 3 – самый высокий, указывает на то, что кинетика коррозии для трубы 2 самая низкая, а для трубы 3 – самая высокая, что может быть результатом микроструктурных изменений образцов.То есть ожидается, что на скорость коррозии чугуна будет влиять объемная доля фаз микроструктуры [6], среди которых, как известно, ключевыми фазами являются чешуйки графита и перлит. Ожидается, что для чугуна того же класса скорость коррозии увеличится за счет увеличения объемной доли графита и перлита. Аналогичным образом, для раствора 3,5% NaCl через шесть месяцев после начала испытания средний потенциал коррозии трубы 2 был измерен как самый высокий при -697 мВ, за ним следует труба 1 при -691 мВ и труба 3 при -687. мВ соответственно.Такая же тенденция наблюдается для образцов в статической водопроводной воде, поскольку средний потенциал покоя был измерен как самый высокий для трубы 2 при -693 мВ, за которой следует труба 1 при -691 мВ и труба 3 при -687 мВ, соответственно. Также видно, что данные по трубе 3 имеют больший разброс, чем данные по трубам 1 и 2.
На рисунке 11 показаны результаты поляризационного сопротивления в зависимости от тафелевских наклонов, полученные в результате сканирования поляризации для образцов из всех труб в различных испытательных растворах. Из рисунка 11 (а) видно, что среднее сопротивление поляризации для образцов из трубы 2 намного выше, чем для других труб.Также можно видеть, что наклоны Тафеля для образцов, подвергнутых воздействию аэрированной водопроводной воды, непостоянны и выше, чем указанные в литературе [6, 10]. Это говорит о том, что скорость коррозии в аэрированной водопроводной воде, возможно, контролируется диффузией ионов железа через оксидный слой из-за низкой концентрации ионов. В случае образцов в аэрированном растворе 3,5% NaCl (рис. 11 (c)) присутствие хлора увеличивает проводимость раствора и способствует растворению железа.Следовательно, концентрация ионов железа в растворе NaCl выше, чем в других экспериментах, что заставляет ионы реагировать с кислородом и запускать процесс коррозии. Рисунок 11 (c) показывает соответствие между значениями, полученными для уклонов Тафеля. Эти значения были измерены в диапазоне 25–29 и 58–61 мВ / декаду для анодного и катодного процессов, соответственно, что позволяет предположить, что процесс коррозии контролируется катодной и анодной реакциями.
На рисунке 12 показаны графики зависимости потенциала от тока коррозии, полученные при сканировании Тафеля для образцов из каждой трубы в различных испытательных растворах.Из рисунка 12 видно, что образцы разных труб, подвергнутых воздействию одной и той же окружающей среды, демонстрируют аналогичное поведение в форме кривой, несмотря на различия в их микроструктуре и потенциале коррозии, и между графиками для разные трубы. Также можно видеть, что ожидается высокая скорость коррозии для анодного потенциала более 20 мВ по сравнению с потенциалом покоя для электродов, подвергнутых воздействию аэрированного раствора 3,5% NaCl. Для образцов, подвергшихся воздействию водопроводной воды, как аэрированной, так и статической, ожидается высокая скорость коррозии при гораздо более высоком анодном потенциале по сравнению с потенциалом коррозии.
Таблица 4 суммирует средний потенциал покоя, сопротивление поляризации, наклоны Тафеля и скорость коррозии с использованием метода поляризации постоянного тока для образцов из труб 1–3, испытанных в различных растворах. Полученные скорости коррозии согласуются и находятся в диапазоне, указанном в литературе [6–9].
|
Из таблицы 4 не видно большой разницы в скорости коррозии образцов. подвергались воздействию различных сред, хотя ожидается, что образцы, подвергшиеся воздействию 3,5% NaCl, будут иметь гораздо более высокую скорость коррозии, чем образцы, подвергшиеся воздействию аэрированной и статической водопроводной воды, соответственно [14]. Это может быть связано с ограничениями метода поляризации постоянного тока, который основывается на значениях констант Тафеля для расчета скорости коррозии.Как обсуждалось ранее, эти значения выше, чем те, о которых сообщается в литературе, которая предполагает, что механизм коррозии контролируется ионами через существующий оксидный слой. Чем толще оксидный слой, тем труднее ионам диффундировать внутрь и наружу. Следовательно, из-за толстого оксидного слоя, образующегося на поверхности образцов, скорость коррозии, рассчитанная методом поляризации постоянного тока (Тафель), может вводить в заблуждение.
Таблица 5 представляет собой сводный результат средних значений наклона Тафеля и скорости коррозии, полученных с использованием метода электрохимической частотной модуляции (EFM) для образцов из всех труб в различных испытательных растворах.Из Таблицы 5 видно, что значения тока коррозии и скорости коррозии, полученные методом EFM, также хорошо согласуются с [6, 7, 9, 10], за исключением тех, что в среде с высоким содержанием хлоридов. Сравнивая скорость коррозии, полученную с помощью EFM в различных испытательных растворах, можно увидеть, что трубы 1 и 3 имеют более высокую скорость коррозии, чем труба 2, что может быть связано с различиями в микроструктуре этих труб.
|
4.3. Характеристика продуктов коррозии
На рисунке 13 показаны спектры рентгеновской фотонной спектроскопии (XPS) для образца из трубы 2, подвергнутого воздействию аэрированной водопроводной воды через 440 дней, где на рисунке 13 (a) показано XPS-исследование внешней поверхности продукт коррозии, Рисунок 13 (b) – это спектр Fe2p на внутренней поверхности, Рисунок 13 (c) – это XPS-исследование самой внутренней поверхности продукта коррозии, а Рисунок 13 (d) – спектр Fe2p на внешней поверхности.Рисунок 13 подтверждает присутствие Fe2p, O1s, C1s, Cl2p и Na1s наряду с Mn2p3, N1s и Si2s. Эти данные показывают, что продукты коррозии, образующиеся на образцах, в основном представляют собой оксид основного металла с некоторым количеством углерода. На рисунках 13 (b) и 13 (d) показан спутник встряски, меньший пик, сопровождаемый большим пиком [18] для Fe2p3 / 2, который, как наблюдается, одинаков как для внешней, так и для внутренней коррозионных поверхностей и предполагает, что продукты коррозии на внешней поверхности оксида и внутренней поверхности оксида одинаковы или очень похожи.Энергия связи 710,5 эВ для Fe2p3 / 2 является показателем окисленных компонентов Fe, а сателлит встряхивания является типичной диаграммой энергии для оксида железа Fe 2 O 3 , который представляет собой стабильную оксидную пленку и является считается нерастворимым в воде [28, 29]. Любые доказательства существования ионных частиц Fe 3+ в продуктах коррозии указывают на то, что механизм коррозии контролируется диффузией кислорода через прилипший продукт коррозии [14].
На рисунке 14 показаны XPS-спектры образца из трубы 2, подвергнутого воздействию аэрированного раствора 3.5% NaCl через 250 дней, где Рисунок 14 (a) – это XPS-исследование внешней поверхности продукта коррозии, Рисунок 14 (b) – это спектр Na1s на внешней поверхности, Рисунок 14 (c) – XPS-обзор самая внутренняя поверхность продукта коррозии, а Рисунок 14 (d) – это спектры Cl2p на внутренней поверхности. Рисунок 14 подтверждает присутствие ионов хлора на внутренней поверхности продукта коррозии, тогда как ионы натрия наблюдаются на внешней поверхности.
Из рисунка 14 видно, что сравнительно сильный сигнал хлорид-иона от внутренней поверхности продукта коррозии, где он находится в контакте с металлом, предполагает, что это анодная поверхность по отношению к внешней поверхности, где интенсивность сигнала натрия и железа больше (Рисунок 14 (c)).Спектр РФЭС, наблюдаемый для энергии связи иона железа на внутренней поверхности продукта коррозии, не является полным спутником встряски, что позволяет предположить, что, возможно, в коррозии существуют ионы Fe 3+ и Fe 2+ . продукт. Это указывает на то, что электроны, генерируемые окислением железа, могут легко потребляться кислородом, присутствующим в растворе электролита, через пористый проводящий коррозионный слой, что можно показать следующим образом: Fe⟶Fe2 ++ 2e -, (3) 4Fe2 ++ O2⟶4Fe3 ++ 2O2−.(4) Таким образом, механизм коррозии в растворе NaCl в меньшей степени определяется диффузией кислорода. Наблюдаемая разница между данными РФЭС для образцов, подвергшихся воздействию аэрированной водопроводной воды и аэрированного раствора 3,5% NaCl, предполагает другой механизм коррозии. Это означает, что механизм коррозии подземных труб является функцией типа почвы, который может варьироваться от некоррозионного до высококоррозионного, а также окружающей среды, которая также может варьироваться по степени аэрации.
На рисунке 15 показан пример записанной картины рентгеновской фотонной спектроскопии (XRD) для продуктов коррозии, образовавшихся на образце из трубы 2 после 15-месячного воздействия аэрированной водопроводной воды. Картины XRD, записанные для самых внутренних и внешних продуктов коррозии, образовавшихся на образцах из труб 1-3, подвергнутых статическому воздействию водопроводной воды, аэрированной водопроводной воды и 3,5% раствора NaCl, демонстрируют очень низкую кристалличность, что делает невозможным количественный фазовый анализ.
На рисунке 16 показан пример сравнения дифрагированной картины основного пика, показанной на рисунке 15, и подобранной библиотечной картины для образца из трубы 2 после 15-месячного воздействия аэрированной водопроводной воды.Результаты рентгеноструктурного исследования позволяют предположить, что большинство присутствующих фаз являются оксидами или оксидными гидридами железа. Кроме того, обнаруживаются некоторые хлорсодержащие фазы в образцах, подвергнутых воздействию среды NaCl, и содержащие кальций фазы в образцах, подвергнутых воздействию водопроводной воды. Следует подчеркнуть, что низкая кристалличность присутствующих фаз делает окончательную идентификацию нереальной.
В таблице 6 показаны минералы оксида железа, обнаруженные методом XRD на внешних и внутренних продуктах коррозии на репрезентативных образцах из труб 1–3, которые подвергались воздействию аэрированной водопроводной воды, статической водопроводной воды и 3.5% раствор NaCl соответственно. Из таблицы 6 видно, что фазы продуктов коррозии, образовавшихся на внешней поверхности всех образцов, очень похожи. Это говорит о том, что образцы пришли в равновесие с окружающей средой из-за того, что гидроксилы являются более стабильными формами железа при температуре окружающей среды [30]. Незначительные различия между ними могут быть результатом разной степени гидратации. С другой стороны, продукты коррозии, образующиеся на внутренней поверхности, по-видимому, зависят от окружающей среды и материала.Обычно ожидается образование таких частиц, как Fe 3 O 4 в статической водопроводной воде в результате растворимости Fe 2+ в Fe 3+ и FeCl 3 в аэрированной среде, богатой хлором [ 14]. Однако сообщается, что растворимость Fe 2+ и Fe 3+ и, следовательно, конечные продукты коррозии зависят как от потенциала, так и от pH [31].
|
5. Наблюдения и обсуждение
На основе Анализируя результаты, полученные с помощью ряда методов, которые использовались для изучения и понимания коррозионного поведения чугунных труб, можно увидеть, что каждый метод предоставляет набор полезной информации, уникальной для данного метода.
Было замечено, что локальная коррозия является основной формой коррозионного разрушения чугунных водопроводных труб.При рассмотрении чугунов различного класса микроструктурные особенности, такие как феррит, перлит и чешуйки графита, кажутся ключевыми факторами, характеризующими скорость коррозии и свойства чугунных труб. Интенсивность локальной коррозии зависит от степени присутствия в микроструктуре некоторых фаз, таких как перлит и чешуйки графита. Как правило, скорость коррозии образцов из ферритных труб была несколько ниже, чем у образцов из перлитных.
Морфология продуктов коррозии влияет на анализ отказов чугунных труб, а внешний вид поврежденной поверхности влияет на обследование после отказа.То есть, для понимания того, не протекали ли трубы, которые катастрофически вышли из строя, в течение некоторого времени перед событием, важно знать, как будет выглядеть поверхность после воздействия окружающей среды, например, после промывания проточной водой из водопровода. трубы или подвержены воздействию влажной окружающей почвы.
Коррозионное поведение чугунных труб в газированной водопроводной воде в первую очередь определяется активным растворением железа и абсорбцией ОН – на поверхности железа.Ожидается, что скорость растворения будет увеличиваться по мере того, как раствор становится более щелочным. Кроме того, в нейтральной среде механизм коррозии, по-видимому, контролируется диффузией разновидностей ионов, тогда как в щелочных растворах хлоридов процесс коррозии контролируется анодной и катодной реакциями.
Для определения скорости коррозии, которая зависит от состояния образцов и окружающей среды (растворов), каждый метод имеет ограничение, которое может привести к тому, что результаты, полученные с помощью этого метода, будут вводить в заблуждение, если их неправильно интерпретировать.В некоторых случаях значения, полученные с помощью одного метода, не учитывают фактическое коррозионное поведение образца. Таким образом, чтобы получить представление об истинном коррозионном поведении, полезно использовать ряд методов и извлекать соответствующую информацию из каждого, как описано в этой статье. Поэтому результаты, полученные с помощью одного метода, следует рассматривать только как руководство. Например, скорость коррозии, полученная с помощью EFM для образцов, подвергшихся воздействию среды 3,5% NaCl, выше, чем скорость, полученная с помощью других методов, потому что метод EFM более чувствителен к изменениям коррозионной активности окружающей среды [16, 17].Таким образом, отражение окружающей среды в данных, полученных с помощью EFM, может привести к более высокому прогнозу скорости коррозии. С другой стороны, высокие значения наклонов Тафеля, полученные для образцов, подвергнутых воздействию аэрированной водопроводной воды, предполагают, что скорость коррозии, рассчитанная для образцов, подвергнутых воздействию аэрированной водопроводной воды, занижена и, возможно, контролируется диффузией ионов железа через оксидный слой из-за до низкой концентрации ионов. Следовательно, комментарии по общему коррозионному поведению труб должны быть получены с учетом ограничений и вклада каждого метода.
Однако общая скорость коррозии, полученная с помощью различных методов, демонстрирует сходные тенденции, хотя фактические значения скорости коррозии отличаются из-за ограничений используемых методов измерения. К значениям, рассчитанным для скорости коррозии образцов чугуна с использованием поляризации постоянного тока, следует относиться с осторожностью. Это связано с тем, что наклоны Тафеля, полученные из графиков Тафеля, не представляют фактическое количество электронов, обмениваемых в реакции из-за конкурирующего механизма, такого как механизм диффузии кислорода.Было замечено, что скорость коррозии труб из серого чугуна в водной среде может составлять 0,1–0,7 мм / год в зависимости от уровня кислорода и коррозионной активности окружающей среды.
Результаты XPS и XRD исследования продуктов коррозии образцов очень полезны, поскольку они подтверждают различные процессы коррозии и продукты коррозии для образцов, подвергшихся воздействию различных сред. Например, результаты XPS объясняют различия, наблюдаемые в коррозионном поведении образцов, подвергнутых воздействию различных тестовых растворов, которые были получены во время поляризации постоянного тока и экспериментов Тафеля.Исследования XRD также подтверждают, что при рассмотрении коррозии чугуна важно понимать, что коррозионное поведение чугунных труб зависит от материала труб, а также от физической среды, в которой находятся образцы.
6. Заключение
В этой статье представлены результаты, полученные в результате комплексного эксперимента по коррозии трех чугунных труб Exservice, подвергшихся воздействию трех смоделированных сред. Для измерения коррозии чугунных труб и подробного анализа ее поведения использовались различные методы.Было обнаружено, что локальная коррозия является первичной формой коррозии чугунных водопроводных труб и что в целом скорость коррозии, полученная с помощью различных методов, демонстрирует сходные тенденции. Также было обнаружено, что микроструктура чугунов, по-видимому, является ключевым фактором, влияющим на коррозионное поведение чугунных труб, при этом скорость коррозии ферритных чугунных труб немного ниже, чем у перлитных, и что коррозионное поведение литых железные трубы в газированной водопроводной воде в первую очередь регулируются активным растворением железа и абсорбцией OH – на поверхности железа.Можно сделать вывод, что при отсутствии исторических данных долгосрочные испытания могут предоставить практически полезную информацию о коррозионных свойствах чугунных труб в различных условиях эксплуатации.
Выражение признательности
Компания Thames Water PLC за поддержку в ходе этого исследования и за грант Совета по инженерным и физическим наукам (EPSRC) Великобритании с EP / I032150 / 1 выражает признательность.
8 фактов о коррозии железа
Когда железо подвергается воздействию влаги вместе с кислородом, оно подвергается коррозии, что является процессом окисления, включающим потерю электронов.Эта реакция также называется ржавчиной, во время которой обычно образуется красновато-коричневый гидратированный оксид железа.
Коррозия железа включает образование FeO (OH) или Fe (OH) 3 в присутствии кислорода и влаги. Минимальные требования для этой электрохимической реакции – электролит (например, частицы воды) и среда с достаточным количеством кислорода. Загрязняющие вещества ускоряют процесс коррозии.
Коррозия железа происходит естественным образом, когда очищенное железо и его сплавы превращаются в химически стабильные соединения железа.Для очищенного металла это процесс постепенной деградации. Реакция носит электрохимический или химический характер.
В этой статье обсуждаются некоторые заметные особенности коррозии железа.
Рис. 1. Ржавчина – это результат коррозии металлического железа в среде, содержащей кислород и влагу.
1. Коррозия железа не дает надежной защитной оксидной пленки
Хотя некоторые важные металлы, такие как алюминий, изначально корродируют, образуя защитную пленку из оксидов металлов, которая действует как эффективный барьер для подложки, защищая ее от дальнейшего разрушения, железо не образует защитной пленки из оксидов.Вместо этого коррозия железа приводит к образованию красновато-коричневого хлопьевидного порошкообразного вещества (гидратированного оксида железа), называемого ржавчиной, которое не действует как стабильный барьер защиты от дальнейшей коррозии. По мере образования слоя гидратированного оксида железа он неоднократно отслаивается вместо того, чтобы приставать к поверхности подложки, что делает подложку склонной к продолжающимся электрохимическим реакциям, включая дальнейшую коррозию в присутствии кислорода, влаги и других загрязнителей.
2. Слой гидратированного оксида железа не самовосстанавливающийся
Алюминий образует самовосстанавливающуюся оксидную пленку толщиной в несколько нанометров, которая автоматически восстанавливается при дальнейшем разрушении, тогда как слой гидратированного оксида железа образуется из-за коррозии металлического железа. не лечит себя, когда нарушается.(Для получения дополнительной информации по этой теме прочтите «Взгляд на самовосстанавливающиеся оксиды металлов как метод предотвращения коррозии».) Следовательно, черные металлы остаются склонными к продолжающейся коррозии, если их воздействие кислорода и влаги не будет остановлено каким-либо другим методом.
3. Оксид железа магнетитового типа (Fe
3 O 4 ) может остановить дальнейшую коррозию железных деталейСине-черный оксид железа, называемый магнетитом, может образовывать защитную пленку на железных поверхностях, которая защищает его от дальнейшего коррозионные повреждения в среде, богатой кислородом.Однако образование слоя Fe 3 O 4 затруднено, и этот оксид может переходить в другие формы оксидов железа, такие как Fe 2 O 3 , красный оксид железа, который реагирует с H 2 O и приводит к образованию пузырей и хлопьев. Это отрицательно сказывается на защите, обеспечиваемой пленкой магнетита. Оксид алюминия (Al 2 O 3 ), с другой стороны, обеспечивает стабильную защиту от коррозии без риска изменения образования оксида.
4. Нержавеющая сталь не вызывает коррозии
Нержавеющая сталь, содержащая минимум 11% хрома, может образовывать пассивную пленку оксида хрома, которая предотвращает коррозию содержащегося в стали железа. Пленка оксида хрома также является самовосстанавливающейся, и, следовательно, защита от коррозии, обеспечиваемая оксидом хрома, является стабильной и долговечной. (Связанное чтение: Почему нержавеющая сталь устойчива к коррозии?)
5. Сталь обычно более подвержена коррозии, чем чистое железо
Коррозия – это сопряженная электрохимическая реакция между одним анодом и одним или несколькими катодами.В углеродистой стали может быть две или более фаз; одна из фаз будет действовать как анод, а другая (и) действовать как катод (ы). На аноде происходит коррозия как реакция окисления.
Например, ферритная фаза образует гальваническую пару с такими фазами, как мартенсит, и корродирует, а не мартенсит. В ферритно-мартенситной комбинации фаз, когда доля феррита увеличивается, плотность тока коррозии увеличивается.
Чистое железо имеет лучшую стойкость к окислению и коррозии, но не обладает достаточной стойкостью к агрессивным и другим химически активным химическим веществам.По сравнению с кованым железом, чистое железо имеет значительно более высокую коррозионную стойкость, которое из-за своей однородной структуры ржавеет на своей внешней поверхности, тогда как кованое железо с многослойной структурой образует слои ржавчины между слоями.
Металлическое железо высокой чистоты может не подвергаться коррозии в лабораторных условиях в течение многих лет. Однако в соленой среде или в загрязненной промышленной среде чистое железо имеет плохую стойкость к коррозии.
Коррозионная стойкость чистого железа в воде зависит от pH воды и любого растворенного в ней кислорода.Если значение pH выше 5 и растворенный кислород незначителен, то скорость коррозии практически незначительна. Если pH немного ниже 5, риск коррозии возрастает.
Риск коррозии также зависит от степени погружения черных поверхностей в воду. Если поверхности постоянно и полностью погружены в воду, скорость коррозии минимальна, а коррозионная стойкость максимальна. Если погружение является частичным и циклически изменчивым, когда некоторые детали циклически подвергаются воздействию воздуха, то риск коррозии и скорость коррозии могут возрасти.
6. Коррозионная стойкость чугуна зависит от его легирующих элементов
Выбрав правильную комбинацию легирующих элементов, коррозионная стойкость чугуна может быть оптимизирована для конкретных условий эксплуатации. Молибден, медь, хром, никель и кремний являются одними из важных легирующих элементов.
Молибден увеличивает механическую прочность чугуна и значительно увеличивает коррозионную стойкость к соляной кислоте. Для улучшения этих свойств в чугун добавляют около 4% молибдена.
Небольшое количество меди, добавленной в чугун, увеличивает его коррозионную стойкость к таким кислотам, как соляная и серная кислоты.
Добавление хрома в меньшем количестве помогает улучшить стойкость к коррозии в соленой воде. Более высокие проценты (до 30%) отрицательно влияют на пластичность, но помогают повысить коррозионную стойкость металла к азотной кислоте.
Никель, обычно добавляемый для улучшения механических свойств, также повышает коррозионную стойкость чугуна, создавая пленку оксида никеля на поверхности.Иногда этому способствуют легирующие элементы, такие как кремний и хром. Повышая твердость металла, никель также защищает от кавитационной коррозии или эрозионной коррозии, вызываемой захваченными твердыми частицами жидкости, контактирующими с металлом.
Содержание кремния незначительно улучшает коррозионную стойкость чугуна, хотя его доля ниже 14%. Выше этого уровня стойкость к коррозии значительно улучшается, чаще всего за счет пластичности, механической прочности и обрабатываемости.
Коррозионная стойкость чугуна с низким содержанием легирования может быть улучшена нанесением покрытий.
7. Низкоуглеродистые стали более устойчивы к коррозии, чем высокоуглеродистые и среднеуглеродистые стали
Низкоуглеродистая сталь (низкоуглеродистая сталь с процентным содержанием углерода выше 0,08 и ниже 0,28) часто используется в областях, где требуется устойчивость к коррозии. Его коррозионная стойкость повышается за счет обработки поверхности, например нанесения покрытия. Влага и кислород в окружающей среде вызывают начальное коррозионное воздействие на низкоуглеродистую сталь.Если низкоуглеродистая сталь полностью погружена в движущуюся воду, она подвергается коррозии быстрее, чем при погружении в неподвижную (статическую) воду.
Скорость коррозии низкоуглеродистой стали увеличивается из-за промышленных загрязнителей, влажности окружающей среды и морской среды. Коррозию бетона часто сводят к минимуму, применяя метод катодной защиты. (Узнайте о других методах в статье «Коррекция и предотвращение коррозии бетона».) Низкоуглеродистая сталь, используемая на судах, автомобильных мостах, железнодорожных мостах и коммерческих зданиях, может быть долговечной и устойчивой к коррозии путем тщательного выбора подходящего защитного покрытия и системы катодной защиты.
8. Коррозию железа можно предотвратить
Некоторые популярные методы предотвращения коррозии железа включают в себя:
Покрытия, при тщательном выборе и нанесении, работают как физический барьер и как диэлектрический барьер, препятствуя переносу электрических зарядов, тем самым предотвращая электрохимическая реакция, приводящая к коррозии железной основы. Покрытия, подходящие для черных поверхностей, включают, среди прочего, полимочевину, полиуретан, эпоксидные смолы и акрил.
- Жертвенные металлические покрытия
Если цинковое покрытие наносится на поверхность из железа, цинк сначала коррозирует (окисляется) и защищает нижележащую поверхность из железа.Этот процесс называется цинкованием. Цинк более активен по сравнению с черными металлами.
В результате этого процесса на поверхности железа образуется пленка магнетита (сине-черный оксид железа). Огнестрельное оружие часто защищают от коррозии воронением. Помимо магнетитового покрытия, огнестрельное оружие держат хорошо смазанным.
- Метод катодной защиты
Этот метод снижает скорость коррозии металлической поверхности, делая ее катодом в схеме электрохимической ячейки, в которой жертвенный металл (например,г., цинк) подключается как анод. Если пассивный гальванический ток недостаточен, например, при защите больших конструкций, к системе катодной защиты подключается отдельный источник постоянного тока. Таким образом, система катодной защиты обеспечивает электроны, необходимые подложке из черного металла, чтобы сделать ее катодом по отношению к расходуемому аноду, предусмотренному в системе.
Заключение
Понимая электрохимические реакции, участвующие в коррозии железа, инженеры по коррозии могут обнаруживать проблемы коррозии на ранней стадии и гарантировать принятие корректирующих мер.Покрытие может уменьшить коррозионное повреждение железа, поскольку оно предотвращает процесс электрохимической реакции. Точно так же катодная защита может также защитить поверхности черных металлов от коррозии.
Спросите у металлурга: Кованое железо против чугуна
В чем отличия? Узнайте и узнайте, как они используются
Кованое железо обычно используется для декоративных, архитектурных применений, таких как ограды или каркасы скамеек.Люди часто предполагают, что чугун и кованое железо – это взаимозаменяемые термины для обозначения первых изделий из железа, но между ними есть огромная разница.
Кованое железо – это железо, которое нагревали, а затем обрабатывали инструментами.
Чугун – это железо, которое было расплавлено, вылито в форму и оставлено для застывания.
Основное различие между чугуном и кованым железом заключается в том, как они производятся. Различия можно найти в названиях: ковка – это причастие работы прошедшего времени («обработанное железо»), а литье описывает все, что образовалось в процессе литья.
Различные методы производства позволяют создавать металлы различной силы и слабости, поэтому вы редко встретите чугунный забор или кованую сковороду.
Что такое кованое железо?
Кованое железо обрабатывается кузнецомКованое железо состоит в основном из элементарного железа с небольшими количествами (1-2 процента) добавленного шлака (побочный продукт плавки железной руды, обычно состоящий из смеси оксидов кремния, серы, фосфора и алюминия). Кованое железо получают путем многократного нагрева материала и обработки его инструментами для его деформации.
Кованое железо является очень ковким, что позволяет его нагревать, повторно нагревать и обрабатывать в различных формах – кованое железо становится прочнее, чем больше его обрабатывают, и отличается своим волокнистым видом.Кованое железо содержит меньше углерода, чем чугун, что делает его более мягким и пластичным. Он также обладает высокой устойчивостью к утомлению; если приложить большое давление, он подвергнется большой деформации, прежде чем выйдет из строя.
Термин «кованое железо» сегодня часто используется неправильно; он обычно используется для описания дизайна, похожего на исторические изделия из кованого железа, независимо от используемого металла. Низкоуглеродистая сталь, которая была подвергнута машинной гнутой форме в холодном состоянии, или стальные литые и железные детали, окрашенные в черный цвет, регулярно ошибочно маркируются как изделия из кованого железа.Однако, чтобы на самом деле считаться кованым железом, металлический предмет должен быть выкован кузнецом, который нагревает его и придает ему форму.
Кованое железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры на Анатолийском полуострове (ныне Турция), и оно широко использовалось в строительстве на протяжении всего XIX века. Однако достижения в области металлургии в 20-м веке упростили и удешевили машинную формовку и сварку металлических деталей. Сравнительно дорогой и трудоемкий характер кузнечного дела привел к прекращению его крупномасштабной коммерческой практики в середине 1970-х годов.Это означает, что большинство настоящих изделий из кованого железа сегодня – это либо предметы антиквариата, либо особые изделия, разбитые местными мастерами.
Что такое чугун?
Чугун используется для производства многих продуктов, используемых в нашей повседневной жизни.Чугун может относиться к ряду сплавов железа, но чаще всего он ассоциируется с серым чугуном. Несмотря на название «железо», это не чистое элементарное железо (Fe в периодической таблице) – на самом деле это сплав, содержащий 2–4 процента углерода, а также небольшое количество кремния и марганца.Другие примеси, такие как сера и фосфор, также обычны.
Чугун получают путем плавки железной руды или чугуна (промежуточный продукт добычи железной руды) и смешивания его с металлоломом и другими сплавами. Затем жидкую смесь выливают в формы и дают ей остыть и затвердеть.
Чугун очень хрупкий по своей природе, что означает, что он сравнительно твердый и не ковкий.
Окончательный результат прочный, но хрупкий. Из-за более высокого содержания углерода чугун затвердевает как гетерогенный сплав, что означает, что он содержит несколько компонентов или материалов в разных фазах в своей микроструктуре.
Эта смешанная микроструктура – это то, что придает чугуну его отличительные физические свойства. Внутренние частицы углерода создают точки внутреннего напряжения, способствующие разрушению. Чугун тверже, хрупче и менее податлив, чем кованое. Его нельзя сгибать, растягивать или придавать форму молотком, так как его слабая прочность на растяжение означает, что он сломается, прежде чем согнется или деформируется. Однако он обладает хорошей прочностью на сжатие.
Чугун имеет практически безграничное промышленное применение.Литье значительно менее трудоемко, чем производство кованого железа, и было распространенной формой производства на протяжении 18 и 19 веков.Появление стали и технологий автоматизированной обработки снизило роль литья в некоторых отраслях, но во многих других оно остается рентабельным и широко используемым процессом. В то время как сталь почти полностью вытеснила чугун в строительстве, чугун остается популярным для изделий сложной формы, которые легче отливать, чем обрабатывать станком. Чугун менее реагирует с материалами форм, чем сталь, и имеет более низкую температуру плавления, что делает его более текучим.
Чугун обладает положительной текучестью, что делает его идеальным для изготовления таких деталей, как декоративные скамейки и другая уличная мебель.Ковкий чугун: прочность и универсальность
Ковкий чугун, также известный как высокопрочный чугун, представляет собой современный и уникальный вид чугуна, разработанный исследователями в 1940-х годах.Они обнаружили, что, добавляя избранные сплавы – вначале сплав магния с медью, а затем церий – они могут манипулировать атомами углерода для формирования микроструктуры, отличной от микроструктуры чугуна. Микроструктура ковкого чугуна предотвращает образование трещин, в результате чего металл обладает преимуществами чугуна без хрупкости.
Можно производить ковкий чугун для достижения высокой пластичности и прочности на разрыв
Ковкий чугун можно производить нескольких марок для достижения высокой пластичности и прочности на разрыв.Ковкий чугун после закалки, полученный с дополнительной термообработкой, обладает еще лучшими механическими свойствами и устойчивостью к износу.
Ковкий чугун также демонстрирует относительно небольшую усадку при охлаждении, что делает его идеальным для точного литья. Ковкий чугун часто используется в отливке, что означает, что он не требует термической обработки. Это может помочь снизить производственные затраты, особенно в долгосрочной перспективе.
Отливки из высокопрочного чугуна и чугуна производятся путем заливки расплавленного чугуна в изложницы.Рекомендации по коррозии
Чугун и кованое железо подвержены коррозии, когда голые поверхности подвергаются воздействию кислорода в присутствии влаги.Это может быть проблематично для наружных сред с почти постоянным воздействием осадков и влажности. В отличие от других металлов, которые образуют защитное окислительное покрытие, железо через некоторое время полностью ржавеет и отслаивается.
Во избежание ржавчины изделия из железа следует покрывать покрытием, предотвращающим их воздействие. Краска обычно используется для покрытия и защиты голого металла. Порошковое покрытие – еще один метод, идеально подходящий для уличной мебели, более подверженной износу в местах с интенсивным движением. Порошковые покрытия очень долговечны и не выгорают, не трескаются и не трескаются в течение длительного времени.
Исторический заповедник
От Линкольна, Массачусетс, до Линкольна, Небраски, до Линкольна, Онтарио, Северная Америка богата историей. У каждого города есть своя история, и здания в этих городах сыграли такую же роль в создании прошлого, как и сами люди.
При реставрации исторических зданий с использованием архитектурного железа и металлоконструкций качество и подлинность имеют решающее значение. Большие наружные элементы, такие как тумбы, ворота, заборы, светильники и скамейки в парке, играют важную роль в создании атмосферы, верной историческим временам.Современные литейные предприятия могут воспроизвести ранние металлоконструкции, взяв за основу свои дизайнерские идеи из исторических чертежей или самих оригинальных конструкций.
Чтобы получить дополнительную информацию о чугуне или запросить ценовое предложение для индивидуального проекта, свяжитесь с нами.
Источники
Оценка коррозии подземных чугунных труб, подвергшихся воздействию системы противопожарной воды в течение 30 лет
Seica M V, Packer J A, Grabinsky M. W. F и Adams B J, Can J Civ Eng 29 (2002) 222.
CAS Статья Google ученый
Rajani B, Zhan C, and Kuraoka S, Can Geotech J 33 (1996) 393.
Статья Google ученый
Логан Р., Малхерон М.Дж., Джессон Д.А., Смит П.А., Эванс Т.С., Клей-Майкл Н. и Уитер Дж. Т., WIT Trans Built Env 139 (2014) 411 ( Городская вода II ( ред.) Mambretti S и Brebbia CA, WIT Press, Великобритания).
Romanoff M, Underground Corrosion, Циркуляр Национального бюро стандартов 579 (1957), Вашингтон (округ Колумбия): Типография правительства США.
Li C Q, и Mahmoodian M, Reliab. Eng Syst Safe 119 (2013) 102.
Артикул Google ученый
Makar J M, Eng Fail Anal 7 (2000) 43.
CAS Статья Google ученый
Cole I S и Marney D, Corros Sci 56 (2012) 5.
CAS Статья Google ученый
Rajani B, and Makar J, Can J Civ Eng 27 (2000) 1259.
Article Google ученый
Rajani B, and Kleiner Y, Urban Water 3 (2001) 151.
Статья Google ученый
Zhang C, Rathnayaka S, Shannon B, Ji J, and Kodikara J, Int J Mech Sci 128–129 (2017) 116.
Article Google ученый
Ji J, Robert D J, Zhang C, Zhang D, and Kodikara J, Struct Saf 64 (2017) 62.
Статья Google ученый
Аткинсон К., Уитер Дж. Т., Смит П. А. и Малхерон М., Городская вода 4 (2002) 263.
CAS Статья Google ученый
Джордж Р. П., Муралидхаран П., Парватавартини Н., Хатак Х. С. и Рао Т. С., Матер Коррос 51 (2000) 213.
CAS Статья Google ученый
Брошюра о грунтовых водах, 2007 г., Центрального совета по подземным водам, Ченнаи и карта почв Индии.
Макар Дж. М., Деснойерс Р. и Макдональд С. Э., Международная конференция по исследованию подземной инфраструктуры, , 10–13 июня 2001 г., Ватерлоо, Онтарио, стр. 1.
Davis JR, Справочник специалиста ASM , Cast Irons , ASM International, США (1996).
Google ученый
Стандарт ASTM: A 247-10, Стандартный метод испытаний для оценки микроструктуры графита в чугунных отливках , ASTM International, West Conshohocken, PA, USA (2010), p 1.
Jiang R, Shannon B, Deo RN, Rathnayaka S, Hutchinson CR, Zhao XL и Kodikara J, Australas.J. Water Resour. 21 (2017) 77.
Статья Google ученый
Справочник по специальности ASM: Литые чугуны , (изд.) Дэвис Дж. Р., ASM International, США, стр. 35.
Металлургия для неметаллургов , 2-е изд., (Изд. ) Reardon AC, ASM International, USA, стр. 258.
Antunes RA, Costa I and Faria DLA de, Mater Res 6 (2003) 403.
CAS Статья Google ученый
Hu J, Dong H, Xu Q, Ling W, Qu J, and Qiang Z, Water Res 129 (2018) 428.
CAS Статья Google ученый
Beimeng Q, Chongwei C и Yixing Y, Int J Electrochem Sci 10 (2015) 545.
Google ученый
Фелли Ф. и Лупи С., Процедура целостности структуры 2 (2016) 2966.
Статья Google ученый
Рашинг Дж.С., Макнил Л.С. и Эдвардс М., Water Res 37 (2003) 1080.
CAS Статья Google ученый
Петерсен Р. Б., Мельчерс Р. Э., Коррос, предыдущий 23 (2012) 1.
Google ученый
Mohebbi H, и Li C Q, Int J Corros 2011 (2011) 1.
Статья Google ученый
Дойл Г., Роль почвы во внешней коррозии литых деталей – Железные водопроводные сети в Торонто, Канада , диплом магистра прикладных наук, Департамент гражданского строительства, Университет Торонто (2000).
Song Y, Jiang G, Chen Y, Zhao P, and Tian Y, Sci Rep 7 (2017) 1, номер статьи: 6865.
De Faria DLA, Venâncio Silva S, and de Oliveira MT, J Raman Spectrosc 28 (1997) 873.
Статья Google ученый
Kim Y-S и Kim J-G, Metals 7 (2017) 182.
Статья Google ученый
L. Quej-Aké, Nava N, Espinosa-Medina M A, Liu H B, Alamilla J L, and Sosa E, Corros Eng Sci Technol 50 (2015) 311.
Google ученый
Qiu W, Li W, He J, Zhao H, Liu X и Yuan Y, J Environ Sci 74 (2018) 177.
Article Google ученый
Рэй Р. И., Ли Дж. С., Литтл Б. Дж. И Герке Т. Л., на Международной конференции по коррозии КДЕС , , 13–17 марта 2011 г., Хьюстон, Техас, США, Документ №.11217, p 1.
Герке Т.Л., Шекель К.Г., Рэй Р.И. и Литтл Б.Дж., Коррозия 68 (2012) 025004-1.
Артикул Google ученый
Литтл Б. Дж. И Ли Дж. С., Коррозия под воздействием микробиологов, , Уайли, Хобокен, Нью-Джерси (2007).
Книга Google ученый
Макбет Дж. М., Литтл Б. Дж., Рэй Р. И., Фаррар К. М. и Эмерсон Д., Appl Environ Microbiol 77 (2011) 1405.
CAS Статья Google ученый
Nieuwoudt M K, Comins J D, and Cukrowski I, J Raman Spectrosc 42 (2011) 1335.
CAS Статья Google ученый
Ли А. П., Уэбб Дж., Мейси Д. Дж., Бронсвейк В. В., Саварезе А. Р. и де Витт Г. С., Дж. Биол Инорг Хем 3 (1998) 614.
CAS Статья Google ученый
Oh S J, Cook D. C, and Townsend H E, Hyperfine Interact 112 (1998) 59.
CAS Статья Google ученый
Colomban Ph, Cherifi S и Despert G, J Raman Spectrosc 39 (2008) 881.
CAS Статья Google ученый
Gillet P, Cleach A L и Madon M, J Geophys Res 95 (1990) 21635.
CAS Статья Google ученый
Уход и очистка железа – Примечания Канадского института охраны природы (CCI) 9/6
CCI Примечание 9/6 является частью CCI Notes Series 9 (Metals)Введение
Железо в форме чугуна, кованого железа или стали широко представлено в музейных собраниях. Железо часто связывают с другими материалами, такими как дерево, пластик, текстиль, кожа или другие металлы.Поскольку железо обычно имеет покрытие, природа и состояние покрытия, будь то краска, масло или лак, являются серьезной проблемой. Поэтому при уходе за железом необходимо учитывать уход за сопутствующими материалами. Естественная склонность железа к ржавчине – иногда быстро – означает, что тщательный контроль и постоянный уход очень важны для сохранения железных артефактов.
Голые поверхности железа быстро окисляются. То есть образуется слой коррозии или ржавчины. Ржавление происходит медленно на чистом сухом воздухе, быстрее во влажном воздухе и еще быстрее, когда металлическая поверхность покрыта тонкой пленкой воды.Равномерно распределенный слой ржавчины обеспечивает некоторую защиту объекта; нерегулярно заржавевшие поверхности обеспечивают меньшую защиту. Неравномерная коррозия позволяет воде и кислороду проникать к подстилающей металлической поверхности, где и происходит дальнейшая коррозия.
Образование ржавчины ускоряется водорастворимыми солями, особенно солями, содержащими ионы хлорида (например, хлорид натрия) или ионы сульфата (например, сульфат кальция). Соли вводятся, когда предмет используется (например, во время приготовления), когда его трогают (например,грамм. переносится с кожи) или просто подвергается воздействию определенных сред (например, загрязненный воздух, морские брызги). Если объект хранился на улице или был захоронен, он, скорее всего, будет содержать водорастворимые соли. (Для получения более подробной информации обратитесь к Selwyn .)
Музеи должны разработать программу очистки и ухода, чтобы продлить срок службы железных предметов. В этом примечании описываются способы выявления и хранения активно корродирующего железа, а также объясняется, как чистить и хранить стабильное железо.Он также описывает несколько вариантов покрытий, сдерживающих ржавчину.
Экзамен
Первый шаг в уходе за железом – определить, какие объекты устойчивы, а какие активно корродируют (см. CCI Примечания 9/1 Распознавание активной коррозии).
Термин «стабильный» описывает железные предметы, которые варьируются от некорродированных серебристо-серых поверхностей до плотных и плотно прилегающих ржавых поверхностей, цвет которых варьируется от сине-черного до красно-коричневого.Термин «нестабильный» описывает железные артефакты, страдающие от активной коррозии, которая может быстро превратить объект в порошок. Поскольку нестабильное железо постоянно отслаивает частицы ржавчины, под и вокруг железа будет наблюдаться «порошок» ржавчины. Коррозия происходит на границе раздела между металлическим сердечником и внешним коррозионным слоем, что приводит к растрескиванию, отслаиванию и отслаиванию внешних слоев коррозии.
Тщательный осмотр любого железного артефакта, подозреваемого в нестабильности, может выявить активную коррозию железа либо в форме акаганеита, либо в форме «плача» или «потения».
Акаганеит
Акаганеит – это оксид гидроксида железа (ß-FeOOH), который образует ярко-оранжевые кристаллы. Хотя химическая формула не указывает на присутствие хлорида, эти кристаллы растут только тогда, когда присутствует достаточно ионов хлорида для стабилизации их структуры. Акаганеит, который растет на железе на границе раздела металл-ржавчина, оказывает достаточное давление на слои коррозии, чтобы разрушить их, вызывая растрескивание и растрескивание. Эта активная коррозия проявляется в виде оранжевых кристаллов в трещинах отколовшейся поверхности.
«Плач» или «потение»
«Мокрость» или «потливость» вызвана высокой концентрацией хлоридсодержащих солей. При высокой относительной влажности (RH) (более 55%) соли поглощают водяной пар из воздуха, растворяются в воде и образуют капли желтой, коричневой или оранжевой жидкости на поверхности коррозии. Эта жидкость является кислой, поэтому она разъедает железо и повреждает чувствительные к кислоте материалы, контактирующие с ней. Если RH уменьшается, капли высыхают и образуют либо блестящие корки в трещинах на поверхности, либо круглые оранжево-коричневые пузыри.При малом увеличении эти пузыри напоминают лопнувшие и пустые пузыри с тонкими, блестящими и хрупкими оболочками. (Для получения дополнительной информации об активной коррозии железа, Turgoose ; Selwyn et al. .)
Уход за активно корродирующим железом
Отделите все активно разъедающие предметы от остальной коллекции и храните их в условиях с относительной влажностью ниже 35%. Если при таком низком значении RH все еще присутствует активная коррозия, может возникнуть необходимость хранить эти объекты в чрезвычайно сухих условиях с относительной влажностью менее 12% RH (Watkinson and Lewis ).Небольшие важные предметы можно хранить с сухим силикагелем в эксикаторах, в закрытых контейнерах (например, Tupperware) или в закрытых шкафах. (Для получения дополнительной информации о кондиционировании силикагеля, Lafontaine ). Сухие условия значительно снижают скорость коррозии активно корродирующего железа, но не устраняют источник проблемы. Обратитесь за советом к консерватору по уходу за такими предметами и обращению с ними, потому что процедуры обслуживания и очистки, описанные в этом примечании, не будут достаточными для их стабилизации.
Уход за утюгом
По возможности очищайте железные предметы от пыли и грязи. Убирайте утюг подальше от места хранения, чтобы избежать попадания в него частиц пыли, содержащей железо. Не чистите музейные предметы до голого железа, если это необходимо. Если полностью удалить продукт коррозии, железо может подвергнуться повторной коррозии, что приведет к появлению уродливых оранжевых пятен ржавчины.
Для небольших металлических предметов, хранящихся в помещении, используйте методы очистки, не требующие использования воды или моющих средств.Удалите грязь и скопившуюся пыль зубными щетками разного размера и жесткости и щетками с натуральной щетиной (иногда называемыми «щетками для трафаретов»). Обрежьте щетину до нужной формы. Длина щетины определяет жесткость кисти – более короткие щетинки жестче длинных.
Будьте осторожны, чтобы не сколоть слои коррозии, так как лежащий под ним металл может быть хрупким. Если толстая коррозия будет удалена ненадлежащим образом, объект будет обезображен. Если степень коррозии или хрупкость объекта вызывает сомнения, проведите по поверхности магнитом: притяжение будет сильным там, где коррозия небольшая, и слабым там, где корродировала большая часть металла.
Тонкий ровный слой поверхностной ржавчины можно удалить с предметов, аккуратно потерев их тонкой стальной ватой (марки 000 или 0000) и несколькими каплями легкого масла (например, масла для швейных машин). Используйте чистую ткань без ворса, смоченную уайт-спиритом (например, Варсолом), чтобы стереть образовавшуюся масляную / ржавчину суспензию; это предотвратит перенос суспензии на другие материалы. Затем нанесите свежий слой масла и протрите его чистой тканью. Имейте в виду, что слишком много масла притягивает пыль и грязь, но слишком мало масла не защитит от ржавчины.Обработка маслом особенно подходит для лезвий инструментов и слегка заржавевших деталей машин. Масло улучшает внешний вид поверхности объекта и оставляет пленку, которая действует как тонкий пароизоляционный слой, временно защищающий лежащее под ним железо от ржавчины. Регулярно осматривайте очищенные таким образом предметы и повторно смазывайте их при появлении свежей ржавчины.
При чистке утюга не используйте имеющиеся в продаже жидкие средства для удаления ржавчины. Эти продукты содержат кислоты, растворяющие ржавчину, и могут быстро очистить некоторые участки объекта до оголенного металла.В идеале любой железосодержащий композитный объект следует демонтировать, а его составные части очистить отдельно. Если это невозможно, очистите каждую из частей объекта соответствующими методами и средствами. Будьте осторожны, чтобы не повредить не железные части предмета при чистке железных частей, и наоборот. (Для получения дополнительной информации об очистке медных сплавов см. CCI Примечания 9/3 Очистка, полировка и защитное покрытие воском для латуни и меди. Для получения дополнительной информации об очистке серебра см. CCI Примечания 9/7 Серебро – уход и тусклость Удаление.)
Железо часто окрашивают, маркируют наклейками или покрывают другим металлом, например оловом или хромом. Коррозия может привести к отрыву любого из этих внешних покрытий от лежащей под ним поверхности железа. Старайтесь не удалять любое из этих поверхностных покрытий, потому что они содержат историческую информацию об объекте. Если окрашенный или покрытый металлическим покрытием объект необходимо очистить, обратитесь к консерватору. Задокументируйте и сохраните любые отслоившиеся краски или декали, потому что они могут быть полезны консерватору, выполняющему реставрационные работы или исторические исследования.
Крупные машины, хранящиеся или выставленные на улице, часто покрываются накопившимися солями, грязью и кислотными отложениями, которые необходимо регулярно удалять. Информация об очистке таких объектов доступна в CCI Notes 15/2 Уход за артефактами машинного оборудования, отображаемыми или хранящимися вне помещений.
Отделки
Дубильная кислота – одно из возможных покрытий для ржавого железа, которое должно оставаться в помещении (см. CCI Примечания 9/5 Обработка дубильной кислотой).Может использоваться для улучшения внешнего вида объекта в выставочных целях. Нанесение дубильной кислоты на ржавое железо приведет к однородному сине-черному покрытию. Он вступает в реакцию со слоями коррозии с образованием танната железа, который предотвращает повторное ржавление наиболее уязвимых участков в краткосрочной перспективе. Если объект начинает подвергаться повторной коррозии, можно легко повторно нанести дубильную кислоту. Однако важно понимать ограничения обработки дубильной кислотой. Образующийся в результате слой танната железа не является постоянным покрытием или пароизоляцией, и он не устранит и не уменьшит влияние солевого загрязнения.Кроме того, обработка обычно не используется вместе с пароизоляцией.
Защитные покрытия, такие как масла, воски, краски и лаки, можно наносить на железные предметы, чтобы снизить скорость передачи водяного пара и кислорода из окружающей среды к металлической поверхности. Однако, если покрытия наносятся на пористые слои коррозии ржавого железа, их может быть очень трудно удалить, если объект начнет активно повторно корродировать. Используйте защитные покрытия только по рекомендации консерватора, а затем установите регулярную программу осмотра и обслуживания изделий с покрытием.Техническое обслуживание может включать периодическое удаление и повторное нанесение покрытий.
Воск особенно трудно удалить с сильно корродированных железных поверхностей, поэтому их обычно не рекомендуется использовать на ржавом железе. Как упоминалось ранее, масло подходит в качестве защитного покрытия для лезвий инструментов, стволов пистолетов и слегка заржавевших деталей машин. Краски и лаки могут быть подходящими для некоторых предметов, особенно для тех, которые хранятся или выставляются на открытом воздухе. Однако роспись музейных предметов, которые обычно не окрашивались при использовании, выдает их историческую точность (см. CCI Примечания 15/2 Уход за артефактами машинного оборудования, выставленными или хранящимися вне помещений).Более того, краски и лаки необходимо регулярно обслуживать, потому что воздействие на открытом воздухе приводит к их быстрому разрушению, и для многих, чем дольше они находятся на открытом воздухе, тем труднее их удалить.
Хранилище
В идеале железо следует хранить при низкой относительной влажности (см. CCI Примечания 9/2 Хранение металлов). Однако, поскольку железные предметы обычно имеют фурнитуру из других материалов, которые могут быть повреждены очень низким значением RH , это не всегда практично.Для смешанной коллекции безопаснее, проще и дешевле выбрать среднюю RH окружающей среды, которая уравновесит потребности всей коллекции. Важно поддерживать постоянную относительную влажность . RH 50% не повредит большую часть железа, которое не содержит исключительно высоких уровней растворимых солей или которое не подвергается активной коррозии. RH более 65% приведет к прогрессирующему повреждению всего железа.
Оберните железные предметы бумагой без буфера, не содержащей кислоты.Это поможет уменьшить эффект внезапного увеличения RH и предотвратит соприкосновение артефактов друг с другом. Выровняйте полки или ящики с эластичной набивкой, например тонкими листами полиэтилена или полипропилена, чтобы защитить предметы от ударов или истирания. В качестве альтернативы отдельные опоры для предметов могут быть вырезаны из толстого вспененного полиэтилена (Schlichting ).
Температура и освещенность железа не являются критическими факторами, за исключением случаев, когда они влияют на RH или сопутствующие материалы, такие как слой краски.При отображении составных объектов учитывайте допуск материала каждого компонента.
Некоторые железные предметы имеют защитные покрытия или ножны (например, кинжалы с ножнами). Не храните эти предметы в их защитных покрытиях, потому что скрытый утюг может незаметно заржаветь. Кроме того, коррозия может испачкать покрытие или, в худшем случае, навсегда закрепить утюг внутри контейнера. Поэтому храните железные предметы рядом с их покрытиями, а не внутри них.
Обработка
Надевайте перчатки при работе с чистыми железными предметами, даже с коррозией.В противном случае соли с кожи останутся на предметах и будут способствовать коррозии.
Заключение
В этой записке приведены общие рекомендации по основному уходу за утюгом. Однако следует помнить, что в музейных коллекциях есть много типов железа (например, кованое железо, чугун, закаленная сталь) и отделки из железа (например, краски, декали, гальваника). Несмотря на то, что требования к хранению и обращению с каждым из этих типов объектов схожи, всегда обращайтесь за советом к консерватору перед очисткой нового типа объекта (например,грамм. мечи, вороненые стволы, расписные вывески, жестяные банки), встречающиеся в коллекции.
Поставщики
Примечание: Следующая информация предназначена только для помощи читателю. Включение компании в этот список никоим образом не означает одобрения Канадским институтом охраны природы.
Кисть для трафарета
Художественные магазины, мастерские по ремонту часов
Нейтральная бескислотная папиросная бумага (без буфера или без буфера)
Поставщики консервации, такие как:
Carr McLean
461 Horner Avenue
Toronto ON M8W 4X2
Канада
Телефон: 416-252-3371 или 1-800-268-2123
или
Conservation Resources International Inc.
8000-H Forbes Place
Springfield VA 22151
USA
Телефон: 703-321-7730 или 1-800-634-6932
Силикагель
Поставщики лабораторного оборудования и химикатов
Библиография
Lafontaine, R.H. Силикагель. Технический бюллетень № 10. Оттава, Онтарио: Канадский институт охраны природы, .
Schlichting, C. Работа с пенополиэтиленом и рифленым пластиковым листом . CCI Технический бюллетень № 14. Оттава, Онтарио: Канадский институт охраны природы, .
Селвин, Л.С., П.Дж. Скироис и В. Аргиропулос. «Коррозия выкопанного археологического железа с подробностями о плаче и акаганеите». Исследования по сохранению 44 (), стр. 217–232.
Селвин, Л. Металлы и коррозия: Справочник для специалистов по консервации .Оттава, Онтарио: Канадский институт охраны природы, .
Turgoose, S. “Изменения в железных древностях после раскопок”. Исследования по сохранению 27 (), стр. 97–101.
Уоткинсон, Д. и М. Льюис. « SS Железный корпус Великобритании: моделирование коррозии для определения относительной влажности при хранении». стр. 88–102 в Металл (под редакцией Дж.Эштон и Д. Халлам). Канберра, Австралия: Национальный музей Австралии, .
White, P.R. Уход и сохранение огнестрельного оружия. Технический бюллетень № 16. Оттава, Онтарио: Канадский институт охраны природы, .
Джуди Логан
в редакции Линдси Селвин
Первоначально опубликовано
Пересмотрено ,
Имеются также копии на французском языке.
Texte également publié en version française.
© Министр общественных работ и государственных услуг Канады,
Кат. № NM95-57 / 9-6-2007E
ISSN 0714-6221
Напечатано в Канаде
Как уберечь кованое железо от ржавчины
Декоративное и кованое железо красиво и добавляет драматизма. Он демонстрирует лестницы, ворота, заборы, перила, настил и т. Д. Металлические изделия нестандартного качества и сварка декоративным железом могут вывести ваш дом или коммерческое пространство на новый уровень.
Вы хотите защитить его от непогоды и от ржавчины.
Что такое Rust?
Ржавчина – это форма оксида железа. Это происходит, когда железо соединяется с кислородом воздуха, вызывая его коррозию. Ржавчина – это оранжево-коричневое изменение цвета металла. Ржавчина может повлиять на железо и его сплавы, включая сталь. Когда у вас есть железо, вода и кислород, вы получаете ржавчину. Основным катализатором появления ржавчины является вода. Хотя железные и стальные конструкции кажутся прочными, молекулы воды способны проникать через микроскопические щели в металле.Это запускает процесс коррозии. Если присутствует соль, например, в морской воде, коррозия будет более быстрой. Воздействие двуокиси серы и двуокиси углерода также ускорит коррозионный процесс.
Ржавчина вызывает расширение металла, что может оказывать большое давление на конструкцию в целом. При этом металл ослабнет и станет хрупким и шелушащимся. Ржавчина проницаема для воздуха и воды, поэтому металл под слоем ржавчины будет продолжать разъедать.
7 способов уберечь кованое железо от ржавчины
«Черные металлы, такие как железо и сталь, могут окисляться с образованием ржавчины.Это ослабляет металл и может привести к выходу детали из строя. Чтобы избежать ржавчины и коррозии, на металл можно наносить множество различных покрытий. Покрытия предназначены для предотвращения окисления, предохраняя деталь от воздействия кислорода и воды. Цинковые покрытия защищают черные металлы от ржавчины другим способом – цинк окисляется до того, как оцинкованные металлические детали начинают ржаветь. Цинковое покрытие подвергнется коррозии вместо защищенной детали из черного металла. Анодирование – это процесс обработки цветных металлов, который снижает или устраняет коррозию », – сообщает Sciencing.
Ржавчина может снизить прочность ваших металлов, делая их хрупкими и сокращая срок их службы. Когда дело доходит до того, чтобы ваши металлы выглядели наилучшим образом, а также сохраняли долговечность, ключевым моментом является предотвращение ржавчины. Воздействие внешних условий увеличивает риск образования ржавчины, особенно в дождливом или влажном климате.
Чтобы защитить кованое железо от погоды и влажности Флориды, вы можете использовать различные защитные покрытия. Вот несколько примеров:
1.Fozz
FOZZ – это сбалансированная смесь фосфорной кислоты и других химикатов, смачивающих веществ и наполнителей, растворяющих ржавчину и предотвращающих дальнейшее ржавление. Правильно обработанные поверхности готовы к покраске после высыхания. FOZZ – это не краска, а грунтовка, которая кондиционирует металл, чтобы краска держалась.
2. Порошковое покрытие
Порошковое покрытие – это когда сухой порошок равномерно наносится на чистую поверхность. Затем объект нагревают, превращая порошок в тонкую пленку. Доступны акриловые, полиэфирные, нейлоновые, виниловые, эпоксидные и уретановые порошки.Порошки наносятся методом электростатического распыления. На электропроводящий объект распыляется заряженный непроводящий порошок.
3. Органическое покрытие
Экономически эффективным способом защиты от ржавчины является использование органического покрытия, которое создает барьер против коррозионных элементов. Покрытия на масляной основе идеально подходят для предотвращения проникновения воды и кислорода.
4. Цинкование
Цинкование – это метод защиты от ржавчины. Это достигается путем горячего цинкования или гальваники.Изделие из железа или стали покрыто тонким слоем цинка. Это предотвращает попадание кислорода и воды на металл под ними, но цинк также действует как жертвенный металл. Цинк более активен, чем железо, поэтому он окисляется, а не железо.
5. Правильное предварительное проектирование
Конструкция должна позволять воздуху свободно циркулировать вокруг металла. Правильное планирование на этапе проектирования может свести к минимуму проникновение воды и снизить риск образования ржавчины. Следует избегать щелей и впадин.Металлические стыки должны быть сварными, а не болтовыми. В случае необходимости следует рассмотреть возможность создания дренажных отверстий для воды. Для больших конструкций должен быть обеспечен соответствующий доступ для регулярного обслуживания.
6. Воронение
Воронение – это погружение стальных деталей в раствор нитрата калия, воды и гидроксида натрия. Это полезный метод, обеспечивающий ограниченную защиту небольших стальных изделий от ржавчины. Причина, по которой это называется «воронением», заключается в сине-черном цвете покрытия при использовании этой техники.Он часто используется при производстве огнестрельного оружия для обеспечения определенной степени устойчивости к коррозии. Он также используется в точных часах и других металлических изделиях.
7. Регулярное обслуживание
Регулярное техобслуживание встраивания поможет остановить образование ржавчины и остановить развитие любой образовавшейся ржавчины. Очень важно удалить всю образовавшуюся ржавчину.