Коррозия защита материалы: Коррозия: материалы, защита – журнал

alexxlab | 09.01.1993 | 0 | Разное

Содержание

Коррозия металла и методы защиты

Коррозия металла и методы защиты           

 Атмосферной коррозии подвержены все металлоконструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, а именно: трубопроводы, металлические части строений, опор, мостов, транспортные и погрузочно-разгрузочные средства. Поверхности конструкций при эксплуатации неизбежно подвергаются увлажнению и загрязнению, что является первопричиной возникновения и развития коррозионных процессов.

            Коррозия – это процесс  физико-химической реакции между металлом и окружающей средой, приводящей к изменениям в свойствах материала. Результатом этого процесса является «коррозионный эффект», сокращающий сроки службы металлоконструкций, ухудшающий функциональные характеристики включающих их технических систем и приводящий к увеличению затрат, слагаемыми которых являются не только затраты на стоимость ремонта и замену поврежденных коррозией частей оборудования, но и затраты на возмещение убытков от различных неполадок в результате коррозии (остановок производства или аварий, приводящих к разрушениям или несчастным случаям).

Часть этих затрат неизбежна, однако их бесспорно можно значительно сократить за счет лучшего использования и постоянного совершенствования на практике методов защиты, которыми мы сегодня располагаем.

           Защита от коррозии в целом представляет комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и ингибирование коррозионных процессов, сохранение и поддержание работоспособности узлов и агрегатов машин, оборудования и сооружений в требуемый период эксплуатации.  Одним из  наиболее распространенных  и достаточно эффективных,  является метод нанесения защитных лакокрасочных покрытий.

         Защитные свойства лакокрасочных материалов  зависят от плотности пленки, изолирующей поверхность металла от окружающей среды, а также характера взаимодействия покрытия с поверхностью металла. Толщина покрытий может изменяться от десятков до сотен микрометров в зависимости от их назначения.

К достоинствам лакокрасочных материалов  следует отнести: 

• возможность применения для защиты любых конструкций, независимо от размера, непосредственно на монтажных и строительных площадках;

• простоту и возможность механизации технологического процесса нанесения покрытий;

• лакокрасочные покрытия на большинстве металлоконструкций, трубопроводах и оборудовании могут ремонтироваться и восстанавливаться непосредственно в процессе эксплуатации;

• малый расход материала на единицу площади и низкая стоимость по сравнению с другими видами защитных покрытий.

            Одним из основных показателей, определяющим эффективность применения того или иного вида покрытия, является его долговечность, а именно: способность покрытия сохранять защитные свойства до предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Долговечность покрытия определяется многими факторами, в том числе его физико-механическими и химическими свойствами, степенью подготовки поверхности металла перед окрашиванием, правильным выбором покрытия или системы покрытий для конкретных условий эксплуатации.

              Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в области производства и применения лакокрасочных материалов и покрытий, случаи их выхода из строя после непродолжительной эксплуатации в условиях открытой атмосферы встречаются достаточно часто. Анализируя имеющие место случаи разрушения покрытий, можно сделать вывод, что их выход из строя (или утрата в значительной степени защитных свойств) может происходить по следующим причинам:

1. Выбор защитного покрытия или системы покрытий осуществляется без учета исполнения, категории размещения, условий эксплуатации, хранения и транспортирования металлоконструкций в части воздействия климатических факторов. Под климатическими факторами понимают температуру, влажность воздуха, солнечное излучение, смену температур, наличие соляного тумана, инея, содержание в воздухе коррозионно-активных веществ.

2. При выборе покрытий для защиты от атмосферной коррозии предпочтение отдается наиболее дешевым (и морально устаревшим) лакокрасочным материалам с изначально заложенными низкими сроками службы, исходя из принципа «все равно придется перекрашивать». В качестве примера можно привести применение материалов на масляной и битумной основе, которые уже через 2-3 года, в результате необратимых изменений на молекулярном уровне (старения), могут полностью утратить свои защитные свойства. При этом наиболее характерными дефектами следует считать растрескивание и шелушение покрытия, образование пузырей, коррозионных пятен и точек коррозии.

3. Нарушение технологии производства защитного покрытия. Для любого защитного покрытия, наносимого на поверхность, существует определенный регламент его производства, определяющий степень подготовки поверхности, максимальную и минимальную температуру при проведении окрасочных работ, время межслойной сушки и многие другие параметры процесса. Отклонение от параметров технологического процесса приводит к значительному снижению защитной способности покрытий и, как следствие, уменьшению сроков их службы.

             Покрытия из лакокрасочных материалов на основе синтетических смол (эпоксидных, полиэфирных, перхлорвиниловых) обеспечивают надежную и длительную антикоррозионную защиту металла при соблюдении требований по их применению (предварительная пескоструйная обработка поверхности металла с последующим обезжириванием, определенные температурные режимы сушки и т.д.).

            Несмотря на имеющие место проблемы, возникающие при использовании лакокрасочных покрытий, следует признать, что данный способ был и остается наиболее доступным и экономически оправданным при защите металлоконструкций от атмосферной коррозии.

           Одним из признанных надёжных способов защиты металла от коррозии является покрытие его цинкнаполненными лакокрасочными материалами.

Для  долговременной антикоррозионной защиты высокий эффект дают материалы разработанные на основе высокодисперсного цинкового порошка композиции ЦИНОЛ, ЦИНОТАН, ЦВЭС, ЦИНОТЕРМ. 
Способ их нанесения традиционен: безвоздушное и пневматическое распыление, кисть или валик. В качестве покрывных материалов  в этой системеиспользуютсяполиуретановые и акриловые эмали различных цветов серии ПОЛИТОН, а также алюминийнаполненные лакокрасочные материалы АЛПОЛ,  АЛЮМОТЕРМ. Кроме того, эти материалы широко используются и как самостоятельные покрытия. Высокое качество и привлекательная стоимость покрытий, придают защитным материалам выгодное отличие и доверие у потребителей. 
Эти системы покрытий широко используются для противокоррозионной защиты: автомобильных и железнодорожных мостов дорожных ограждений опор линий электропередачи металлических конструкций промышленных зданий и сооружений резервуаров под топливо, нефть и нефтепродукты, для ремонта и эксплуатации судов оборудования.

            Говоря о защите от коррозии, следует понимать, на какой металл наносится тот или иной антикоррозионный материал – новый или старый (с остатками ржавчины, предыдущего покрытия, окалиной). И вот здесь хочется особо отметить, что если металлическая поверхность имеет плотно держащуюся ржавчину – это еще не повод подвергать его (металл) дробеструйной (пескоструйной очистке). Грунт-эмаль по ржавчине ХВ -0278  как раз для такого случая. Данная однокомпонентная грунт-эмаль для ржавого металла  представляет собой суспензию пигментов, антикоррозийных наполнителей, модификатора ржавчины. Грунт-эмаль ХВ-0278 выполняет одновременно 3 функции: преобразователь ржавчины, антикоррозийная грунтовка и эмаль по металлу.  Материал  может использоваться  как  при изготовлении новых, так и  ремонте старых металлоконструкций.  А в частности: при ремонте автомобилей (для окраски ржавых поверхностей, днищ, крыльев, порогов и прочих деталей), при окраске гаражей, крыш, кованных декоративных решеток и др. Грунт-эмаль используется в качестве защиты металлоконструкций, подвергающихся воздействию атмосферы, в комплексном покрытии с эмалями  типа  ХС, ХВ. Таким образом, грунт-эмаль ХВ-0278 – это экономичный, а главное, эффективный способ продлить жизнь металлу, ранее подверженного коррозии.

Продление сроков эксплуатации различных металлоконструкций – основная цель решения многовековой проблемы коррозии металлов.                                                                                                 

 Буглак И.В.                                                                     07.12.2012

 

Защита от коррозии оборудования и сооружений нефтегазового комплекса

Курс повышения квалификации Защита от коррозии оборудования и сооружений нефтегазового комплекса предназначена для знакомства с современной теорией коррозии, методами коррозионных испытаний и средствами защиты насосов, компрессоров и оборудования нефтегазовых и нефтехимических производств от агрессивного воздействия среды, развития практических навыков коррозионных исследований и выбору средств антикоррозионной защиты типового и нестандартного оборудования.

Цель: совершенствование и (или) получение новых компетенций, необходимых для самостоятельной оценки коррозионной активности среды, выбора конструкционных материалов и средств антикоррозионной защиты оборудования нефтегазового комплекса.

Категория слушателей: руководители и специалисты

Срок обучения: 72 часа

Форма обучения: очная, очно-заочная (дистанционная).

Получаемые знания

  •  выполнять электрометрические измерения;
  • проводить выбор способа защиты от коррозии;
  • обосновывать применение метода противокоррозионной защиты;
  • рационально выбирать коррозионностойкие материалы и защитные покрытия;
  • рассчитывать и проектировать систему защиты от коррозии;
  • термины и определения, касающиеся проблемы коррозии материалов;
  • основные виды коррозионных разрушений и причины их образования;
  • коррозионностойкие металлические и неметаллические материалы, материалы, применяемые в качестве защитных покрытий;
  • контроль качества защитных покрытий;
  • основные способы защиты от коррозии оборудования и сооружений нефтегазового комплекса.

Учебный план

  1. Теоретические основы коррозии металлов. 10 часов
  2. Химическая коррозия. 10 часов
  3. Электрохимическая коррозия. 10 часов
  4. Основные виды коррозии и коррозионных разрушений. 10 часов
  5. Методы коррозионных испытаний и коррозионностойкие материалы для нефтегазовых производств. 10 часов
  6. Химическое оборудование в коррозионностойком исполнении. 10 часов
  7. Антикоррозионная защита конструкций и аппаратуры нефтегазовых производств. 10 часов.

Web-кабинет учёного | Библиотека становится ближе

Коррозия: материалы, защита 2022 N 2 Коррозия: материалы, защита 2022 N 2 2022 2
Коррозия: материалы, защита 2022 N 1 Коррозия: материалы, защита 2022 N 1 2022 1
Коррозия: материалы, защита 2021 N12 Коррозия: материалы, защита 2021 N12 2021 12
Коррозия: материалы, защита 2021 N11 Коррозия: материалы, защита 2021 N11 2021 11
Коррозия: материалы, защита 2021 N10 Коррозия: материалы, защита 2021 N10 2021 10

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений / КонсультантПлюс

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.003.20

Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля

Пересмотр ГОСТ 9.307-89 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля

Конкурс

Федеральный бюджет

01.06.2020

01.09.2021

01.09.2021

01.11.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.002.20

ЕСКЗ. Покрытия защитные атмосферостойкие, Классификация

Разработка ГОСТ Р

Конкурс

Федеральный бюджет

01.06.2020

01.04.2021

01.04.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.001.20

Коррозия металлов. Термины.

Пересмотр ГОСТ 5272-68 Коррозия металлов. Термины

Конкурс

Федеральный бюджет

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

01.11.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.006.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Защитные покрытия. Системы лакокрасочных покрытий. Часть 2. Защита от коррозии наружных поверхностей надземных стальных конструкций и технологического оборудования. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.008.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Защитные покрытия. Системы лакокрасочных покрытий. Часть 5. Защита от коррозии наружных поверхностей стальных конструкций и технологического оборудования морских и портовых сооружений. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.010.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Защитные покрытия. Системы покрытий на основе композиций порошкового полиэтилена. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.012.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Электроды сравнения неполяризующиеся. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Конкурс

Федеральный бюджет

01.03.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.020.20

Покрытия лакокрасочные. Методы лабораторных испытаний на устойчивость к воздействию плесневых грибов

Пересмотр ГОСТ 9.050-75 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Методы лабораторных испытаний на устойчивость к воздействию плесневых грибов

Конкурс

Федеральный бюджет

20.02.2020

30.05.2021

30.05.2021

01.08.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.021.20

Сталь атмосферостойкая. Метод ускоренных коррозионных испытаний

Пересмотр ГОСТ 9.911-89 Единая система защиты от коррозии и старения. Сталь атмосферостойкая. Метод ускоренных коррозионных испытаний

Конкурс

Федеральный бюджет

20.02.2020

30.05.2021

30.05.2021

01.08.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.022.20

Металлы и сплавы. Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения коррозионных потерь в атмосферных условиях

Пересмотр ГОСТ 9.040-74 Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения коррозионных потерь в атмосферных условиях

Конкурс

Федеральный бюджет

20.02.2020

30.05.2021

30.05.2021

30.08.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.005.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Защитные покрытия. Системы лакокрасочных покрытий. Часть 1. Классификация

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.024.20

Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Термины и определения

Пересмотр ГОСТ 9.008-82 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Термины и определения

Конкурс

Федеральный бюджет

20.02.2020

30.04.2021

30.04.2021

01.09.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.007.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Защитные покрытия. Системы лакокрасочных покрытий. Часть 3. Защита от коррозии наружных поверхностей подземных стальных конструкций и технологического оборудования. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.02.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.013.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Устройства защиты подземных сооружений от коррозии индуцированным переменным током. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Конкурс

Федеральный бюджет

01.03.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.015.20

ЕСЗКС. Электрохимическая защита. Станции катодной защиты. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.016.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Системы коррозионного мониторинга. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.017.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Контрольно-измерительные пункты. Общие технические требования

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.023.20

Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Метод оценки коррозионных поражений

Пересмотр ГОСТ 9.311-87 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Метод оценки коррозионных поражений

Конкурс

Федеральный бюджет

20.02.2020

30.05.2021

30.05.2021

30.08.2020

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.009.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Наружные защитные атмосферостойкие покрытия для морских и портовых сооружений. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.011.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Вставки (муфты) электроизолирующие. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.01.2020

01.12.2021

01.12.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.014.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Аноды установок электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.06.2021

01.06.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.018.20

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Электрохимическая защита. Установки протекторной защиты подземных металлических сооружений. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-2.019.20

Единая система защиты от коррозии и старения. Основные положения

Пересмотр ГОСТ 9.101-2002 Единая система защиты от коррозии и старения. Основные положения

Конкурс

Федеральный бюджет

01.06.2020

01.12.2021

01.12.2021

01.09.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

1.3.214-1.004.20

ЕСЗКС. Электрохимическая защита. Вставки (муфты) электроизолирующие. Общие технические условия

Разработка ГОСТ Р

Ассоциация СОПКОР

Средства разработчика

01.03.2020

01.03.2021

01.03.2021

Действует

3 Металлургический

ТК 214 Защита изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений

виды, особенности, защита от коррозии

Атмосферная коррозия металлов – один из основных факторов риска при использовании металлоконструкций на открытом воздухе. Процесс начинается под действием внешних факторов и приводит к постепенному разрушению материала.

В этом материале мы расскажем о том, как формируется такой тип коррозии, в чем его опасность и какие средства используют для защиты металла.

Понятие и виды атмосферной коррозии

Появление ржавчины стимулируется микроклиматом, наблюдаемым в нижних слоях атмосферы. Материалы без дополнительной защиты постепенно начинают страдать от такой проблемы.

При этом, атмосферная коррозия не такая стремительная и губительная, как почвенная и морская. Это дает возможность использовать специальные средства для защиты от нее и продлевать длительность эксплуатаций изделий из металла.

Особенность атмосферной коррозии заключается в том, что у разных материалов и в зависимости от климата, ее протекание сильно отличается.

Есть 3 вида атмосферной коррозии:

Сухая атмосферная коррозия

В этом случае повреждение начинается и без воздействия влаги – на поверхности металла не появляется характерной деструктивной пленки из жидкости. Для протекания процесса, нужно чтобы влажность окружающей среды была меньше 60%.

По своей сути процесс – химический. Он слишком стремителен в силу образования окислительного слоя – он постепенно замедляет распространение ржавения внутрь. Аналогичный принцип используется и при пассивации металлов.

Если рассматривать течение процесса подробнее, его делят на два этапа:

  • Быстрый. Начинается при соприкосновении необработанного материала с воздухом.
  • Медленный. Постепенное протекание ржавения металла после того, как на нем появился слой окислов.

При этом ржавчина, пусть и медленно, но распространяется. Поверхность постепенно темнеет, а структура материала начинает разрушаться, теряет прочность.

Интенсивность протекания процесса будет зависеть от температуры окружающей среды. Если она высокая, скорость увеличится. Толщина пленки варьируется в зависимости от самого материала. Доказано, что дополнительным стимулятором развития процесса становится рассеивание в атмосфере агрессивных газов.

Влажная атмосферная коррозия

Такой тип коррозии стимулируется появлением слоя влаги на металле. Для России такой тип повреждений наиболее характерен. Если влажность воздуха превышает 60%, риск развития коррозийного поражения увеличивается.

Уйти от него невозможно – даже при утреннем выпадении росы влажность уже оказывается достаточной, чтобы покрыть деталь опасной пленкой.

Риск поражения также увеличивается из-за высокого уровня загрязненности воздуха, контакта с агрессивными химическими средами.

Конденсация влаги проходит по трем основным механизмам:

  • Химический. Влага начинает накапливаться, потому что коррозийные продукты начинают контактировать с влажным воздухом. Это усугубляет процесс, потому ржавые участки сильнее задерживают воду.
  • Капиллярная. Возникает в трещинах, зазорах и щелях.
  • Абсорбционная. Связана с действием одноименных сил на стальной поверхности.

Часто в развитии процесса участвуют все три механизма, но на разных этапах его появления. Итог один – материал теряет прочность и постепенно начинает разрушаться.

Мокрая атмосферная коррозия

Быстрый и опасный тип атмосферной коррозии. Начинает появляться при стопроцентной влажности воздуха, когда на металле скапливаются капли воды.

Также процесс характерен и для тех конструкций, которые постоянно помещены в воду. Если вода загрязнена, имеет повышенную кислотность или концентрацию соли, риск только увеличивается.

Как факторы влияют на появление коррозии

Когда мы рассмотрели виды атмосферной коррозии, пришло время внимательнее оценить факторы ее возникновения и развития.

На изделие их может воздействовать сразу несколько, а при усугублении влияния скорость только растет.

Среди распространенных факторов:

Повышенная влажность воздуха

Как уже было описано выше, она создает пленку разной толщины, которая начинает разрушать материал.

Главный параметр – относительная атмосферная влажность. Она начинает значительно влиять на металл, когда уровень превышает 60%.

При стопроцентной влажности, развивается мокрая коррозия, затрагивающая практически все виды материалов.

В зависимости от сплава, критический уровень влажности может меняться. Так сталь, цинк, медь и никель начинают ржаветь при показателях выше 70%. 

Техногенное загрязнение воздуха становится дополнительным фактором порчи при влажности.

Газовый состав атмосферы

Можно легко заметить, что при аналогичной влажности, уровне осадков и периодичности туманов, в разных регионах материалы ржавеют с отличной друг от друга скоростью. Причина заключается в составе атмосферы. Рассеянные в ней газы могут значительно ускорять процесс.

Наиболее опасная среди всех примесей – диоксид серы. Она дает стимулирование скорости процесса в десятки раз. Некоторые виды газов могут выступать как депассиваторы, а также отражаться на поверхности даже если она прошла обработку.

Именно по этой причине, если вы проводите установку металлоконструкции в промышленном районе с большим количеством опасных производств, нужно внимательно выбирать место. Особенно это актуально при использовании нестабильных металлов, таких, как цинк, кадмий или железо.

Также стоит отметить, что при высокой влажности этот негативный фактор только усугубляется.

Уровень содержания твердых частиц

Речь идет как про пассивные, так и про активные включения. Они влияют на электропроводность влаги, стимулируют ее накопление, выступают как депассиваторы.

К наиболее опасным соединениям относятся такие, как (Nh5)2SO4 и Na2SO4. Они могут быть рассеяны в воздухе в виде пыли и легко переносятся ветром. Именно по этой причине рядом с уже сильно проржавевшими металлическими изделиями коррозия начинает развиваться быстрее, чем в обычной обстановке.

Температура

Так как в нашей полосе наиболее распространена именно влажная или мокрая коррозия, температура играет важную роль в испарении воды. Когда столбик термометра опускается ниже, происходит медленное испарение воды, а значит, деталь ржавеет быстрее.

Также не стоит забывать и о географическом факторе. Он сочетает в себе все три описанных. В разных регионах отличается влажность, уровень осадков и другие факторы.

Кроме того, меняется состав атмосферы, наличие посторонних крупных включений и загрязнителей. Потому одинаковые по составу сплавы ржавеют с разной скоростью даже в разных районах одного города, не говоря уже о регионе.

Как протекает атмосферная коррозия?

Чтобы перейти к вопросу защиты от атмосферной коррозии, важно рассмотреть сам механизм ее протекания.

Представим металлическую заготовку и попробуем посмотреть на нее через микроскоп.

Так вы быстро увидите сформированную на поверхности тонкую пленку. Это электролит. В зависимости от того, в каких условиях хранился или использовался металл, электролит формируется из продуктов коррозии или атмосферной влаги.

При контакте с воздухом, на материале начинается развитие катодного процесса с параллельным замедлением анодного. Если атмосфера сильно загрязнена, состав электролита может меняться, на него начинают воздействовать агрессивные примеси газов и других частиц.

Когда критическая масса набирается, металл ржавеет. Процесс проникает все глубже внутрь. На финальных стадиях в листах появляются дыры, а металлические детали становятся хрупкими. Большинство механизмов защиты от действия атмосферы направлены на то, чтобы изначально не дать процессу случиться.

Как защититься от атмосферной коррозии

Защита от угрозы повреждения металла – это очень важное условие увеличения длительности эксплуатации изделий. Явление появления ржавчины хорошо изучено и для уменьшения риска используется несколько основных средств:

  • Нанесение специальных покрытий. Они могут быть как металлическими, так и неметаллическими. При нанесении металлического используется цинк, никель и другие материалы. К неметаллической группе относятся многочисленные смазки, ЛКП, специальные пасты. Многие из них могут применяться не только для защиты, но и в качестве ингибиторов атмосферной коррозии на уже пораженных деталях. Так удается замедлить или блокировать распространение разрушения.
  • Стабилизация уровня влажности воздуха. При условии, что воздух чистый, без сильной концентрации вредных примесей, опасных паров, уровень относительной влажности можно поддерживать на отметке в 50%. Это не устранит опасности развития сухой коррозии, но общий риск порчи значительно уменьшит.
  • Использование ингибиторов. Так называются вещества, которые способны замедлить или заблокировать распространение коррозийного поражения. Обычно используются вещества летучего типа – от нитритов и бензоатов до карбонатов. Они могут применяться в различных видах – от пропитки до закачивания внутрь металлической емкости.
  • Легирование. Обеспечивается на этапе выплавки стали. Такие вещества как медь, хром, никель, титан и некоторые другие помогают существенно уменьшить скорость анодной реакции. На выходе металлу также будет требоваться дополнительная защита, но и сам по себе он хорошо противостоит угрозе.

Мы знаем, как защитить материал от порчи

Так как распространение ржавчины нужно не допустить – она может полностью вывести из строя металлическое изделие, намного выгоднее изначально подумать о правильной защите. Мы справляемся с задачей методом цинкования. Он помогает создать на поверхности защитный слой, который не допускает контакта с воздухом и водой.

У нас три цеха горячего цинкования и самая глубокая ванна в Центральном федеральном округе. Это позволяет выполнять крупные заказы и работать с массивными изделиями.

Оставьте заявку на сайте или звоните нам, чтобы оформить заказ услуги или получить ответы на интересующие вас вопросы.

Вернуться к статьям

Поделиться статьей

Защита металлических тарных материалов от коррозии Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

РШУПАКОВКА И ЛОГИСТИКА

Щ ТЕМА НОМЕРА

УДК 620.193.013: 621.798.144: 669.15-191

Защита металлических тарных материалов

от коррозии

Ключевые слова: металлические тарные материалы; коррозия; железо; поверхностные твердые растворы.

Key words: metal tare materials; corrosion; iron; superficial firm solutions.

А.Ш. Чавчанидзе, д-р физ.-мат. наук, профессор Московский государственный университет пищевых производств

Проблема коррозии металлов остро стоит во многих отраслях промышленности. В качестве примера можно привести тот факт, что в настоящее время металлический фонд нашей планеты в виде машин, оборудования и сооружений составляет 6 млрд т. Это всего лишь 30 % от произведенного за три тысячелетия металла, так как остальной металл исчез из обращения, причем основной причиной были процессы коррозии.

Коррозия причиняет огромный ущерб, вызывая отказы эксплуатируемого оборудования, и приводит к безвозвратным потерям металла. В пищевой промышленности коррозия металлической упаковки ухудшает качество консервируемых продуктов и отрицательно влияет на здоровье людей.

Поэтому чрезвычайно актуальна разработка способов защиты от коррозии в пищевых средах. В течение последних сорока лет разработаны новые защитные системы на основе поверхностных твердых растворов (ПТР) и технологии их формирования [1] для защиты от коррозии деталей, контактирующих с пищевыми средами. Принципиальный момент в технологии защиты от коррозии металлических тарных материалов на основе железа, а именно луженой, хромированной и алюминирован-ной жести, – переход от покрытий покровного типа (слои Бп, Сг и А1) к ПТР, сформированным на поверхности жести из низкоуглеродистой стали [2]. Выбор оптимального химического состава ПТР осуществлен в результате рассмотрения электронной структуры твердых растворов и их физико-химических свойств [3]. Тем более что термодинамическая возможность протекания электрохимической коррозии, характерной для большинства пищевых и консервных сред, на 75 % обусловливается электронным строением материалов, а не концентрацией, составом и температурой электролита [4]. Хром – основной легирующий элемент, максимально повышающий коррозионную стойкость железа в

кислых средах, в водных растворах кислот. Концентрация хрома должна находиться в интервале 12,5-24,0 ат. %, соответствующем положительным значениям потенциальной энергии электронов проводимости, энергии химической связи и работы выхода электрона. Более ранняя гальванотермическая технология формирования ПТР [5] включала гальваническое осаждение хрома из водных растворов солей и последующий термодиффузионный отжиг. Для разработки более совершенной технологии защиты от коррозии был использован принцип нанострукту-рирования поверхностных слоев, успешно применяемый для защиты от изнашивания конструкционных материалов и борьбы с адгезией пищевых масс к металлическим поверхностям. В результате исследований в системе твердых растворов Fe-Cr с неограниченной растворимостью нами был найден сплав, который ведет себя как чистый металл, т. е. квазиметалл (21 ат. % Сг). Данный твердый раствор обладает высокой коррозионной стойкостью и максимальной термодинамической стабильностью в условиях термомеха-ноциклирования вследствие однородности строения на электронно-атомном уровне. Формирование квазиметалла на поверхности жести, т.е. создание диффузионной зоны наноквазиметалла (21 ат. % Сг), было осуществлено в результате гальванолазерной обработки, включающей гальваническое осаждение хрома из водных растворов солей с последующей лазерной термической обработкой [6]. Высокая коррозионная стойкость ПТР и наноквазиме-таллов в пищевых и консервных средах [5] позволяет их использовать в качестве надежного средства для повышения экологической безопасности продуктов питания, консервов в отношении металлических примесей и для увеличения срока службы оборудования и продолжительности хранения консервируемых продуктов. В перспективе усовершенствование и упрощение технологии фор-

мирования наноструктурированных поверхностных слоев хромированной жести может заключаться в применении других видов поверхностной термической обработки, например, в использовании способа обработки токами высокой частоты (ТВЧ).

Таким образом, установлена перспективность нового направления в создании защитных систем на основе ПТР и наноквазиметаллов для жестяных тарных материалов, обеспечивающих более длительные сроки хранении консервируемой продукции. Это имеет большое значение для формирования государственного резерва Российской Федерации (особенно для армии) и может найти широкое применение для жизнеобеспечения участников экстремальных экспедиций и космических полетов.

Для коррозионных испытаний металлических тарных материалов в настоящее время используют образцы цилиндрической и пластинчатой формы. Однако в процессе технологии изготовления жестяных банок происходит деформация листового материала, формируются сварные и закаточные швы, влияющие на коррозионную стойкость внутренней поверхности банок. Поэтому коррозионные испытания необходимо проводить на готовых изделиях для повышения статистической достоверности экспериментальных данных. С этой целью был создан испытательный стенд [7] для осуществления нового способа определения коррозионной стойкости внутренней поверхности консервных банок, включающий электрохимическую ячейку оригинальной конструкции. Проведена апробация испытательного стенда в процессе коррозионных испытаний жестяных банок, внутренняя поверхность которых была защищена от коррозии по различным технологиям [7]. Для определения глубинного показателя скорости коррозии (мкм/ год) был использован портативный коррозиметр «Эксперт-004)», имеющий высокую чувствительность (10-3 мкм/год) в широком диапазоне измерений (10-2-107 мкм/год) и позволяющий проводить эксперимент в периодическом и автоматическом

PACKAGING AND LOGISTICS

Щ

режиме. Методика потенциостати-ческого исследования коррозионной стойкости ПТР со структурой нано-квазиметалла высокой термодинамической стабильности аттестована Российским научно-техническим центром информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия (ФГУП «Стандартинформ»). На 7-й Международной специализированной выставке «ЛабораторияЭкс-по2009» разработчики испытательного стенда для коррозионных испытаний внутренней поверхности консервных банок (В.А. Шавырин, О.И. Квасенков, А.Ш. Чавчанидзе, Н.Ю. Тимофеева, А.Ю. Базаркин, Ш.А. Чавчанидзе) были награждены дипломом с медалью. Дальнейшая модернизация способа коррозионных испытаний внутренней поверхности консервных банок может быть проведена в направлении создания многопозиционности, т. е. в использовании до пяти электрохимических ячеек, что позволит уменьшить более чем в 10 раз погрешность измерений глубинного показателя скорости коррозии и повысит достоверность получаемых экспериментальных данных.

Таким образом, для изготовления жестяных банок сверхдлительного хранения консервов перспективно применение поверхностных твердых растворов Ре-Сг и наноквазиметалла (21 ат. % Сг) как надежного средства защиты от коррозии металлических тарных материалов на основе железа в консервных средах.

Коррозионные испытания следует проводить на готовых изделиях -консервных банках, используя разработанный испытательный стенд для исследования коррозионной стойкости внутренней поверхности банок, контактирующей с консервируемым продуктом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Чавчанидзе, А.Ш. Принципиально новая технология защиты от коррозии деталей, контактирующих с пищевыми средствами/А.Ш. Чавча-нидзе//Практика противокоррозионной защиты. – 2002. – № 1. – С. 10-13.

2. Чавчанидзе, А.Ш. Коррозионно-стойкие поверхностные твердые растворы: учеб. пособие/А.Ш. Чавчанидзе. – М.: МГУПП, 2002. – 100 с.

3. Чавчанидзе, А.Ш. Электронная структура и физико-химические свойства твердых растворов на основе железа/А.Ш. Чавчанидзе. – М.: МГУПП, 2003. – 152 с.

4. Chavchanidze, A.Sh. Interrelation between electrochemical corrosion and electron structure of metals/A.Sh. Chavchanidze, N.Yu. Timofeeva, A.Yu Bazarkin//The European Corrosion Congress. – France, Book of abstracts. 2009. – 79 p.

5. Чавчанидзе, А.Ш. Коррозия и защита металлов в пищевых средах: учеб. пособие/А.Ш. Чавчанидзе, Н.Б. Панова. – М.: МГУПП, 2004. – 244 с.

6. Опотв формирования диффузионного коррозионно-стойкого на-ноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия/А.Ш. Чавчанидзе, Н.Ю. Тимофеева, А.Ю. Базаркин. Патент на изобретение Российской Федерации № 2378412. Опубликова-но:10.01.2010 Бюлл. №1.

7. Шавырин, В.А. Экспресс-метод коррозионных испытаний консервных банок/В.А. Шавырин, А.Ю. Базаркин, А.Ш. Чавчанидзе, Н.Ю. Тимофеева/Продукты длительного хранения. – 2009. – № 3. – C. 12-14.

Подготовка технических специалистов

Эффективная работа упаковочного автомата напрямую зависит от его технического состояния. Его поддержка на высоком уровне зависит от квалификации технических специалистов (наладчиков, механиков, инженеров). Они должны не только обладать глубокими знаниями конструкции и принципов работы автомата и отдельных узлов, но и иметь соответствующий практический опыт.

Руководство предприятий понимает всю важность приобретения наладчиками и механиками профессиональных знаний и инвестирует немалые финансовые средства в их обучение. Однако важно при этом не забывать, что, если теоретические знания не востребованы на практике, они со временем забываются.

Выявить и устранить такие пробелы поможет «Аттестация технических специалистов», которую разработала компания «Тетра Пак» для упаковочных линий «Тетра Пак».

Ее основные задачи: проверить уровень компетенции технических специалистов по конкретному типу оборудования, выявить пробелы в знаниях и навыках и предложить пути их устранения.

Аттестация предполагает индивидуальный подход. Результаты передаются только самому специалисту и его руководителю. По итогам проводится совместный анализ и разрабатывается план конкретных шагов по устранению недочетов. Это позволяет предприятию оптимизировать инвестиции в обучение специалистов.

Аттестация проходит в несколько этапов: тестирование по вопросам теории экспертом Технического сервиса «Тетра Пак» в присутствии непосредственного руководителя специалиста. Затем письменный тест -ответ на ряд вопросов по устройству автомата за фиксированное время. И в завершение выполнение практических заданий, таких как: редакция программы ПЛК, проверка упаковок, написание технического отчета и системный поиск неисправности.

По окончании процедуры специалисту выдается аттестат с указанием итогового количества набранных баллов.

Для проведения обучения специалистов по результатам аттестации в Центре технического обучения «Тетра Пак» в г.Лобня предусмотрены

курсы профессиональной подготовки, максимально охватывающие различные типы упаковочных автоматов (систем), установленных у заказчиков «Тетра Пак».

Подробнее об услугах «Тетра Пак» по обучению можно узнать на сайте www.tetrapak.su (раздел «Продукты и услуги/Технический Сервис»).

Андрей СПИЦЫН, директор по развитию технического сервиса ЗАО «Тетра Пак»

ЗАО «Тетра Пак»: 129226, Москва, ул. Вильгельма Пика, д. 8. Тел. +7 (495) 787 80 00. Факс +7 (495) 787 80 01

Обзор противокоррозионных материалов ПолиРеМатт

Подготовка к нанесению.

Прежде чем наносить ЛКМ на подложку убедитесь в том, что у вас есть правильный материал. В линейке продуктов НПП “Лабиринт” на момент написания статьи есть 6 лакокрасочных материалов, предназначенных для защиты от коррозии. И, не смотря на то, что эти материалы на одинаковом связующем, они принципиально разные, наносятся по-разному, отверждаются по-разному и не являются взаимозаменяемыми. То есть нельзя получить требуемый объем смешав разные материалы. Убедитесь также, что у Вас есть необходимое и достаточное количество материала. Оценить это можно исходя из площади покрываемой поверхности, теоретического расхода краски. Тут же нужно учитывать и способ нанесения материала. Если нанесение предполагается распылением, то необходимо учитывать неизбежные потери на факеле распылителя. Обычно они составляют 10 – 30 %. Так же, вероятно, необходимо обратить внимание на шероховатость поверхности. Если у вас нет разработанной технологической карты перед нанесением, то вполне вероятно не учтенным останется нулевой объем, заполняющий профиль поверхности подложки, и он может быть значительным. Если вам не хватило краски – вы что-то неверно оценили.
Обязательно обратите внимание на сроки годности ЛКМ. Обычно материалы имеют ограниченный срок хранения. Лучше не хранить однокомпонентные материалы дольше года, а двухкомпонентные больше двух лет (сроки хранения от даты выпуска есть на упаковке материала). При длительном хранении материалов возможно выпадение осадка (устраняется размешиванием), желатинизация. Обычно материал, который подвергся желатинизации отбраковывают.
В двухкомпонентных эпоксидных материалах ( в смоляной части) при длительном хранении может наблюдаться кристаллизация (помутнение смоляной части, выпадение кристаллов в осадок). Это явление устраняется нагревом смоляной части до температуры 60 – 90 градусов и тщательным перемешиванием. Говоря о двухкомпонентных материалах не лишним будет сказать, что компонент В – отвердитель должен точно соответствовать компоненту А и смешиваться с ним с строго определенных количествах. Избыточное/недостаточное введение отвердителя в композицию недопустимо. Это может привести к тому, что часть композиции не отвердеет, или совсем не отвердеет вся композиция, к остаточной липкости, снижению адгезии, снижению химстойкости и т.п., в общем приведет к тому, что покрытие не обеспечит требуемой защиты.
При работе с однокомпонентными противокоррозионными материалами также часто используются растворители. Если материал предназначен для нанесения методом распыления, то растворитель вводят для получения необходимой вязкости материала, обычно растворитель вводят небольшими порциями, проверяя раскрытие факела до получения приемлемого результата. Избыток введения растворителя может привести к излишней текучести материала, образованию потеков, недостаточной толщины пленки покрытия. Недостаток введения растворителей ведет к появлению полос, избыточному расходу материала, плохой растекаемости и т.д. В инструкциях по применению материалов обычно указывается типы растворителей, которые допустимо вводить в материал, диаметры рекомендуемых сопел и уровни давлений при распылении.
При работе с двухкомпонентными материалами наряду с растворителями применяются разбавители. Разбавители вводятся для снижения вязкости двухкомпонентных составов. Так же как и растворители разбавители должны подходить для ЛКМ и вводиться в количествах, необходимых для получения рабочих характеристик материала. неверно выбранный разбавитель может привести к образованию комков, расслоению, невозможности нанести краску, например, методом распыления.

Как выбрать правильный коррозионностойкий материал

Как выбрать правильный коррозионно-стойкий материал

Выбор материала является важной частью любого производственного процесса. Выбор правильного материала очень важен, потому что материал определяет химические и механические свойства изготавливаемого компонента, может существенно повлиять на его долговечность и обеспечить правильное функционирование детали. Коррозионно-стойкие материалы играют важную роль в производстве из-за их свойств материала и отсутствия реакции на суровые условия окружающей среды и химические вещества.

Например, многие аэрокосмические компоненты изготавливаются с использованием титана, вольфрама и углеродного волокна, поскольку эти материалы очень прочные, но при этом легкие и гибкие. К сожалению, эти материалы могут реагировать друг с другом и со временем вызывать гальваническую коррозию, локальную коррозию, когда происходит обмен ионами между материалами. Здесь коррозионно-стойкие материалы сохраняют целостность деталей в одной из самых строго регулируемых отраслей промышленности в мире.

С экологической точки зрения, экологически чистые солнечные и ветряные источники энергии уязвимы для суровых условий, а коррозионно-стойкие материалы помогают защитить их важные компоненты от повреждения с течением времени.Это помогает производителям безопасно создавать компоненты для альтернативных источников энергии и способствовать более устойчивой экономике. Для инженеров, стремящихся защитить свои детали от коррозионно-активных сред, таких как кислоты и соли, или от ультрафиолетового излучения, вот лучшие коррозионно-стойкие материалы.

Примеры коррозионностойких материалов

1. Нержавеющая сталь

Сплавы из нержавеющей стали

известны своей коррозионной стойкостью, пластичностью и высокой прочностью.Коррозионностойкие свойства нержавеющих сталей напрямую связаны с содержанием в них хрома и никеля — большее количество этих элементов коррелирует с повышенной стойкостью.

Большинство сплавов нержавеющей стали, представленных сегодня на рынке, содержат не менее 18% хрома. Когда хром окисляется, он образует защитный слой оксида хрома на поверхности металлической детали, который одновременно предотвращает коррозию и предотвращает попадание кислорода в нижележащую сталь.

Нержавеющая сталь имеет широкий спектр применения: от кухонных приборов, таких как кастрюли и сковородки, до деталей автомобилей и хирургических имплантатов.

Поскольку этот материал имеет высокую температуру плавления и может выдерживать высокое давление, он также хорошо подходит для строительства, машиностроения и производства контейнеров для хранения. Нержавеющие стали 304, 430 и 316 являются наиболее часто используемыми марками нержавеющей стали, а марка 316 используется в суровых морских условиях.

Однако долговечность и высокая коррозионная стойкость нержавеющей стали связаны с высокой ценой, что делает их непомерно дорогими для некоторых производителей.Кроме того, со сплавами нержавеющей стали может быть трудно работать, особенно при сварке, из-за их высокой температуры плавления.

2. Алюминий

Алюминиевые сплавы

нетоксичны, на 100% пригодны для повторного использования, имеют высокое отношение прочности к весу, обладают высокой тепло- и электропроводностью и легко поддаются механической обработке. Кроме того, алюминий уникален, потому что это один из немногих материалов, которые обладают естественной коррозионной стойкостью.

Этот материал практически не содержит железа, поэтому не ржавеет, хотя и может окисляться.Когда алюминиевый сплав подвергается воздействию воды и окисляется, процесс, называемый самопассивацией, на поверхности детали образуется пленка оксида алюминия, которая защищает ее от коррозии. Алюминий 5052-х42 более устойчив к коррозии, чем другие разновидности алюминия, и образует яркую гладкую поверхность.

Этот процесс окисления также можно точно контролировать с помощью процесса, называемого анодированием. Кроме того, алюминий уникален тем, что это один из немногих инновационных материалов для аддитивного производства, обладающих естественной коррозионной стойкостью.Анодирование – это недорогая контролируемая отделка, которая широко используется. Этот процесс также позволяет добавлять к детали цвет, что позволяет выполнять дальнейшую настройку для различных вариантов использования.

Алюминий

часто используется в аэрокосмической промышленности, автомобильных кузовных панелях, приложениях, чувствительных к соленой воде, и в других ситуациях, когда требуется материал с высокими эксплуатационными характеристиками. Производителям следует рассмотреть возможность использования алюминия, если им нужен доступный по цене устойчивый к коррозии материал, помня при этом, что изготовление алюминия может быть грязным и хлопотным в работе.

3. Мягкие металлы

Мягкие металлы или красные металлы включают устойчивые к коррозии материалы, такие как медь и ее сплавы, латунь и бронза. Медь пластична, пластична и является отличным проводником тепла и электричества. Эти металлы могут обеспечить коррозионную стойкость на протяжении всего жизненного цикла данного компонента. . Медь не подвергается коррозии со временем; когда он окисляется, он образует зеленый внешний слой, называемый патиной, который защищает деталь от дальнейшей коррозии.

Медь часто является предпочтительным коррозионно-стойким материалом для производителей полупроводниковой промышленности, и она чаще всего встречается в проводах и кабелях. Он используется для изготовления печатных плат, электромагнитов, теплообменников и электродвигателей.

Медь также играет ключевую роль в производстве деталей для систем возобновляемой энергии. Поскольку медь является отличным проводником тепла и электричества, системы, работающие на основе меди, передают энергию более эффективно и с меньшим воздействием на окружающую среду.

4. Полипропилен

Металлы — не единственные доступные коррозионно-стойкие материалы. Полипропилен, один из самых популярных пластиков в обрабатывающей промышленности и особенно распространенный пластик для производства автомобильных деталей. Это также один из самых коррозионностойких пластиков.

Эта термопластичная полимерная смола получила прозвище «сталь пластмассовой промышленности» за ее прочность, способность выдерживать высокие уровни физического давления и устойчивость к широкому спектру агрессивных элементов, таких как масло, растворители, вода, бактерии и т. д. .Полипропилен высокой плотности (HDPE) обладает более высокой прочностью на растяжение и повышенным диапазоном рабочих температур.

Полипропилен можно найти практически во всем: веревках, ковровых покрытиях, автомобильных аккумуляторах, многоразовых контейнерах, спортивной одежде, лабораторном оборудовании и многом другом.

Однако высокая воспламеняемость и высокий термический коэффициент этого материала ограничивают его пригодность для применения при высоких температурах. Кроме того, важно отметить, что полипропилен подвержен окислению, УФ-разложению и воздействию некоторых хлорированных растворителей.

5. Политетрафторэтилен (ПТФЭ)

PTFE, обычно известный под торговой маркой Teflon, представляет собой химически стойкий и коррозионностойкий технический термопласт с самым низким коэффициентом трения среди всех известных твердых материалов. ПТФЭ является гидрофобным, то есть он не впитывает воду и обладает хорошей электроизоляционной способностью как в жаркой, так и во влажной среде.

ПТФЭ наиболее известен своими коммерческими и медицинскими применениями — созданием антипригарных покрытий для кастрюль и сковородок и обеспечением антифрикционного покрытия для медицинских и промышленных применений.Благодаря низкому трению этот материал используется для изготовления подшипников, шестерен, пластин скольжения, уплотнений и других мелких деталей, имеющих решающее значение для промышленного применения. ПТФЭ также часто используется в композитах из углеродного волокна и стекловолокна.

Тем не менее, PTFE имеет свои ограничения. Этот материал трудно соединять, он чувствителен к ползучести, истиранию и излучению. Кроме того, пары, выделяемые ПТФЭ, могут быть токсичными в закрытых помещениях. Прежде чем принимать какие-либо важные решения о материалах, лучше проконсультироваться с опытным партнером-производителем.

Получить консультацию специалиста по выбору материала

Коррозионная стойкость является чрезвычайно желательным свойством, особенно в полупроводниковой, энергетической, аэрокосмической и автомобильной промышленности. Существует широкий выбор коррозионно-стойких материалов, в том числе пять вышеупомянутых, и группы разработчиков должны проявлять должную осмотрительность при выборе материалов, чтобы убедиться, что они соответствуют уникальным требованиям проекта.

Опытный партнер по цифровому производству, такой как Fast Radius, может помочь командам разработчиков ответить на самые сложные вопросы в процессе разработки продукта. Вы должны использовать металл или пластик? Полипропилен так же хорош, как нержавеющая сталь? Наша команда имеет многолетний опыт работы в области аддитивного и традиционного производства, и мы поможем каждому клиенту выбрать устойчивый к коррозии материал, который защитит его детали в течение длительного времени. Свяжитесь с нами сегодня чтобы начать.

Для получения дополнительной информации о материалах в аддитивном производстве и о том, как выбрать лучший материал для вашего следующего проекта, ознакомьтесь с соответствующими статьями блога в учебном центре Fast Radius.

Corrosion Resistant Material – обзор

9 Титановые сплавы

Титановые сплавы являются одними из наиболее коррозионностойких материалов, используемых в морской воде. Общая скорость коррозии в морской воде чрезвычайно низка, например, 0.8 нм год −1 , 139 Неудивительно, что его часто называют «нулевым». Титановые сплавы невосприимчивы к точечной и щелевой коррозии во всех морских средах при температуре окружающей среды. Таким образом, локальная коррозия не встречается в атмосферных, брызговых, приливных, иммерсионных или грязевых зонах. Титан не устойчив к биообрастанию. Таким образом, на титановых сплавах также часто наблюдаются образования макрообрастаний, подобные тем, которые наблюдаются на углеродистой стали, нержавеющей стали и алюминиевых сплавах.Однако, в отличие от других сплавов, под биообрастаниями или отложениями ила в титане не происходит локальной коррозии. Для титана не требуется допуск на коррозию из-за его очень высокой коррозионной стойкости в морской воде при температуре окружающей среды. Таким образом, титан широко используется в теплообменниках, особенно в кожухотрубных теплообменниках. Титан класса 1 является основным материалом для пластинчатых теплообменников из-за его высокой коррозионной стойкости и простоты изготовления.Однако из-за большого спроса в настоящее время во всем мире наблюдается нехватка титана класса 1. Другие материалы, такие как сплавы Ni–Cr–Mo и супераустенитные нержавеющие стали, рассматриваются в качестве альтернатив.

Сообщалось о щелевой коррозии титана в морской воде в узких щелях при температуре >70 °C. 140,141 Было также обнаружено, что щелевой электролит является кислым, что указывает на то, что может действовать аналогичный механизм истощения кислорода и гидролиза ионов металлов (как обсуждалось ранее для нержавеющих сталей).Однако фактический механизм, вероятно, более сложен, поскольку стойкость к щелевой коррозии повышается за счет небольших добавок Pd, Mo или Ni к титану. Частицы железа, углеродистой или низколегированной стали, случайно внедренные в поверхность титана, могут привести к локальной коррозии при температурах >80 °C. Это было предложено в качестве особого случая щелевой коррозии, 141 , то есть окклюзия мазками или шлифами металлического титана может создавать микротрещины, которые позволяют создавать кислотные условия, предотвращая репассивацию и локальное воздействие и, возможно, адсорбцию водорода.Таким образом, механизм, вероятно, более сложен, чем наличие только микротрещин, поскольку коррозия, по-видимому, не наблюдалась, если в поверхность титана вкраплены частицы аустенитной нержавеющей стали, никеля или меди. Очевидно, марки, содержащие палладий, обладают значительной стойкостью к коррозии, связанной с размазанными частицами железа.

Титан весьма благороден в гальванической серии для морской воды. Иногда он может проявлять анодный потенциал по отношению к графиту, платине, цирконию, сплаву Ni–Cr–Mo–Fe C и сплаву NiCu 400 и даже некоторым нержавеющим сталям серии 300 в пассивном состоянии.Однако титан гальванически совместим с этими материалами. Любое воздействие на титан, скорее всего, будет щелевой коррозией в узких щелях при температуре >70 °C, как обсуждалось ранее. На самом деле, несмотря на то, что он немного более благороден, чем титан, гораздо более вероятно повреждение нержавеющих сталей серии 300, сплава 400 и даже сплава C в щелях, независимо от гальванической связи с титаном. Коррозия более активных материалов, таких как сплавы на основе меди, углеродистые стали, чугуны, алюминиевые сплавы, цинк и магний, будет ускоряться при гальванической связи с титаном.Степень ускорения коррозии будет зависеть от относительного соотношения площадей анода и катода, геометрии системы и кинетики реакции катодного восстановления титана, на которые влияют температура морской воды, скорость, загрязнение и т. д. Рисунок 12 показывает, что в морской воде титан легче поляризуется, чем медь, из-за его более высокого перенапряжения для восстановления кислорода. Следовательно, гальваническое воздействие на углеродистую сталь, соединенную с титаном, менее серьезное по сравнению с коррозией стали, соединенной с медью, в каждом случае для одного и того же соотношения площадей анода и катода.Разность потенциалов между титаном и сталью почти вдвое больше, чем между сталью и медью, что подтверждает, что разность потенциалов не является надежной для предсказания гальванического воздействия на анодный материал. Потенциал свободной коррозии титана в аэрированной и деаэрированной морской воде достаточно стабилен в диапазоне температур ~20–135 °C. Однако при дальнейшем повышении температуры потенциал смещается в электроотрицательном направлении на ~ 500 мВ при ~ 200 ° C. Потенциалы других сплавов также имеют электроотрицательные сдвиги. 142

К сожалению, титан подвержен гидридированию, когда его потенциал сдвигается в сторону более электроотрицательную, чем -0,7 В (SCE) при повышенной температуре. 143 Это может произойти, когда титан подвергается катодной поляризации путем соединения с анодными материалами, такими как сталь, алюминий или цинк, или с помощью катодной защиты подаваемого тока. В приложениях с морской водой при температуре окружающей среды было предложено потенциальное смещение не более чем до -1 В (SCE). 143 Водород образуется в результате двухэтапного процесса: (1) разрядка H + в атомарный H за счет поглощения электронов и (2) рекомбинация H с образованием молекулярных H 2 пузырьков газа.Если образуется избыточное количество водорода, увеличивается поглощение атомарного водорода, который диффундирует в титан, реагирует с α-фазой и осаждается в виде хрупких игольчатых игл гидрида титана (TiH 2 ) на границах зерен. Гидрирование усиливается при температуре >80 °C. Водород в концентрации около 500–600 частей на миллион может вызвать чрезмерное гидрирование, которое делает титан хрупким, вызывая потенциально значительное снижение пластичности и вязкости разрушения. Анодирование снижает поглощение водорода.Бета-титановые сплавы плохо поддаются гидридированию из-за значительно более высокой растворимости водорода (несколько 1000 частей на миллион) в бета-фазе.

Из первых испытаний был сделан преждевременный вывод о том, что несваренный титан обладает высокой устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) в морской воде 144 даже при напряжении до 75% предела текучести. Однако в этих испытаниях использовались гладкие образцы. Последующие испытания показали, что, хотя состав сплава и термическая обработка влияют на стойкость к SCC, наличие надрезов, имитирующих концентраторы напряжения, имеет важное значение.Переменные окружающей среды не сильно повлияли на поведение SCC, что неудивительно, учитывая очень высокую стойкость титана к коррозии в морской воде. Как правило, все α-сплавы (например, Ti–8Al–1Mo–1 V и Ti–7Al–3Nb–2Sn) и почти α-сплавы, которые содержат небольшие количества стабилизаторов β-фазы, таких как Al, Zr, Sn и O ( например, Ti-6Al-5Zr-0,5Mo-0,2Si и Ti-8Al-1V-1Mo) подвержены SCC в морской воде. Сопротивление SCC заметно снижается, когда Al> 5% и кислород> 0,4% в α-сплавах. Для сплавов α+β, таких как марка 5, концентрация кислорода <0.1% необходим для исключения плоскоклеточного рака; коммерческие сплавы обычно содержат 0,15% кислорода. В α+β-сплавах растрескивание происходит преимущественно в α-фазе. Было показано противоречивое поведение β-стабилизаторов на устойчивость к SCC в морской воде. В некоторых случаях добавки V и Nb были вредны, в других случаях более 2% V было выгодно, когда в сплаве присутствовал Al в диапазоне 7–8%. В сплавах α + β кремний и марганец явно вредны. 145

Термическая обработка сильно влияет на стойкость титановых сплавов к SCC в морской воде.Как правило, небольшой размер зерна достигается за счет старения чуть ниже β-перехода (выше β-перехода фазы α или α+β превращаются в β), что повышает устойчивость к SCC. Для восприимчивых сплавов на поведение SCC также сильно влияет концентрация напряжений; например, в морской воде наблюдается значительное снижение напряжения разрушения при радиусе надреза 125 мкм по сравнению с 250 мкм. В испытаниях с низкой скоростью деформации в моделируемой морской воде было обнаружено, что поведение SCC ряда титановых сплавов сильно зависит от скорости деформации 146 ; как правило, они были наиболее восприимчивы при скоростях деформации ~7×10 -5 с -1 .Другие лабораторные тесты показали, что скорость трещин линейно снижается с катодной поляризацией титановых сплавов в диапазоне потенциалов от -400 до -900 мВ (SCE) 147 ; противоположное поведение можно ожидать, если имеется достаточное поглощение водорода, например, из-за увеличенного времени предварительной зарядки и/или поляризации до более отрицательных потенциалов в тесте. Было обнаружено, что скорость трещин увеличивается с температурой, демонстрируя поведение Аррениуса. 148 В ходе испытаний, проведенных в морской воде на поверхности и на глубинах ~800 и ~2000 м, только сваренный встык, без снятия напряжения сплав Ti–13V–11Cr–3Al, нагруженный до 75 % предела текучести, продемонстрировал SCC. 149

Пассивная оксидная пленка, способность к повторному заживлению и высокая внутренняя твердость титана обеспечивают высокую стойкость к эрозии-коррозии и кавитации в морской воде. В чистой морской воде допустимы скорости до ~37 м с −1 . Минимальные скорости порядка >2 м с 90 075 −1 необходимы для предотвращения образования макрообрастаний в трубах и трубопроводах теплообменника морской воды. При условии гальванической совместимости титановые вставки могут быть использованы на входных концах труб теплообменника, подверженных эрозии-коррозии в этих местах.Обыкновенный ил в морской воде не снижает заметно эрозионно-коррозионную активность. Титановые сплавы с более высокой прочностью, такие как марка 5 (Ti–6Al–4 V), могут быть заменены для обеспечения повышенной стойкости, если крупные угловатые абразивные частицы вызывают эрозию классов коммерческой чистоты (CP).

Анодный потенциал пробоя титана в морской воде при температуре окружающей среды составляет ~10 В. Это позволяет использовать титан в качестве подложки для платины в анодах с подаваемым током. Если в конкретных приложениях необходимы более высокие напряжения пробоя, титан заменяют ниобием.

Специальный выпуск: Коррозия и защита материалов

Уважаемые коллеги,

Коррозия — это износ металлов при контакте с определенной средой, приводящий к соответствующему влиянию на безопасность и техническое обслуживание активов. Первая оценка экономического воздействия коррозии и защиты материалов была проведена в 1970-х годах британским правительством с выводом, что сумма затрат на восстановление поврежденных конструкций составила около 3% валового внутреннего продукта (ВВП). .Примечательно, что 90% этих затрат можно было бы легко сэкономить, просто применив базовые концепции ноу-хау защиты и выбора материалов. Аналогичные исследования, проведенные Национальной ассоциацией коррозионной инженерии (NACE) в 2013 г. — более чем 40 лет спустя — неожиданно показали аналогичное значение, равное 3,4%. Таким образом, экономические последствия коррозии материалов постоянно возрастали по мере роста ВВП в течение многих лет. На основании этих соображений можно сделать вывод о необходимости улучшения применения стратегий предотвращения коррозии, что влечет за собой переход от механизма коррозии к применению в полевых условиях.Кроме того, в основном в последние годы, материалы были доведены до предела их эксплуатационных возможностей, т. е. при разработке очень глубоких нефтяных месторождений. Как следствие, много усилий было приложено к исследованию материалов с лучшими характеристиками, которые также способны снизить потребление энергии и воздействие на окружающую среду. В связи с этим можно увеличить срок службы конструкций и снизить энергетическую нагрузку производственных установок и загрязнение окружающей среды.

Новые материалы и технологии (высокоэнтропийные сплавы, сверхмелкозернистые металлы, инновационные интеллектуальные покрытия, новые технологии соединения и аддитивное производство), безусловно, открывают новые перспективы в коррозионной науке и инженерной панораме, которая движется от хорошо консолидированных знаний к новым интересным задачам.

Целью этого специального выпуска является предоставление обновленного взгляда на основные вопросы защиты от коррозии как в отношении традиционных, так и инновационных материалов.

Ожидаются полные документы, сообщения и обзоры, сообщающие о результатах более традиционных испытаний, основанных на методах потери веса или электрохимических методах, а также о более инновационных методах местной коррозии (микроэлементы, SKPFM и т. д.) и анализе отказов.

Проф. д-р Марина Кабрини
Приглашенный редактор

Информация о подаче рукописей

Рукописи должны быть представлены онлайн на сайте www.mdpi.com, зарегистрировавшись и войдя на этот сайт. После регистрации нажмите здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до указанного срока. Все материалы, прошедшие предварительную проверку, рецензируются экспертами. Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на веб-сайте специального выпуска. Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Для планируемых статей в редакцию можно отправить название и краткую аннотацию (около 100 слов) для размещения на сайте.

Представленные рукописи не должны быть опубликованы ранее или находиться на рассмотрении для публикации в другом месте (за исключением материалов конференции). Все рукописи проходят тщательную рецензирование в рамках единого процесса слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая необходимая информация для подачи рукописей доступны на странице Инструкции для авторов. Materials — международный рецензируемый журнал с открытым доступом, выходящий раз в полгода, издаваемый MDPI.

Перед отправкой рукописи посетите страницу Инструкции для авторов.Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2300 швейцарских франков (швейцарских франков). Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время авторских правок.

Ваш путеводитель по коррозионно-стойким металлам

Существует несколько различных коррозионно-стойких металлов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки для конкретного применения. Вот удобное руководство по коррозионно-стойким металлам, включая области применения, где каждый из них подходит, как они используются и их относительная стоимость.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь, пожалуй, чаще всего считается металлом, когда упоминается устойчивый к коррозии материал. Однако многие люди не понимают, из чего состоит нержавеющая сталь, какие типы доступны, в каких средах она эффективна и в каких средах она менее эффективна.

Нержавеющие стали — это углеродистые стали, как правило, низкоуглеродистые стали с высоким содержанием хрома. Добавление хрома является одной из причин их коррозионной стойкости.В нержавеющие стали также часто добавляют другие коррозионно-стойкие легирующие элементы, такие как никель или молибден. Эти элементы не только влияют на коррозионную стойкость, но также влияют на механические свойства, термические свойства и даже на магнетизм нержавеющей стали. Мера легирования для сопротивления коррозии (MARC) представляет собой уравнение, используемое для измерения восприимчивости различных сплавов к коррозии.

Поскольку существует множество различных комбинаций легирующих элементов, которые можно использовать в нержавеющей стали, существует множество различных марок и типов.Нержавеющие стали можно разделить на три основных семейства: аустенитные, ферритные и мартенситные. Хотя существуют и другие группы, эти три обычно считаются наиболее широко используемыми.

Аустенитные нержавеющие стали чрезвычайно устойчивы к коррозии. Как и все нержавеющие стали, они состоят из углеродистой стали с высоким содержанием хрома. Что отличает аустенитные нержавеющие стали от других нержавеющих сталей, так это то, что они содержат большое количество никеля, примерно 8% от их состава или больше.Этот никель действует как активатор аустенита, а это означает, что он придает стали аустенитную (гранецентрированную кубическую) кристаллическую структуру. Как правило, они самые дорогие из трех. Общие области применения включают оборудование для приготовления пищи, медицинские устройства и технологические сосуды, подвергаемые погружению в воду.

Ферритные нержавеющие стали, хотя и устойчивы к коррозии, менее устойчивы, чем их аустенитные аналоги. Они также содержат большое количество хрома, но не содержат никеля, которым обладают аустенитные нержавеющие стали.Это снижает их способность уменьшать коррозию, но дает им преимущество в некоторых механических свойствах, таких как формуемость. Ферритные нержавеющие стали также более доступны по цене, чем аустенитные нержавеющие стали. Ферритные нержавеющие стали обычно используются для автомобильных компонентов, таких как выхлопные системы и теплообменники.

Мартенситные нержавеющие стали также менее устойчивы к коррозии, чем аустенитные нержавеющие стали. Мартенситные нержавеющие стали содержат большое количество хрома, иногда содержат добавки никеля и имеют более высокое содержание углерода, чем аустенитные или ферритные нержавеющие стали.Это позволяет им подвергаться термообработке и иметь гораздо более высокую прочность и твердость, чем ферритные или аустенитные нержавеющие стали. Мартенситная нержавеющая сталь используется для изготовления инструментов и столовых приборов.

Как и для всех металлов, перечисленных в этом руководстве, коррозионностойкий не означает коррозионностойкий; при правильных условиях может возникнуть коррозия нержавеющей стали. (Подробнее о нержавеющих сталях см. Введение в нержавеющие стали.)

Алюминий

Алюминий — еще один устойчивый к коррозии металл, который часто используется в приложениях, подверженных суровым условиям окружающей среды.Алюминий устойчив к коррозии, потому что, когда его поверхность подвергается воздействию кислорода, он образует слой оксида алюминия на поверхности алюминия. Оксид алюминия на самом деле более прочен, чем сам алюминий, поэтому он защищает оставшийся алюминий. Сравните это с оксидом железа или ржавчиной, которая отслаивается и позволяет образоваться большему количеству оксида железа.

Алюминий часто используется в аэрокосмической промышленности для изготовления компонентов корпуса самолета. Способность алюминия противостоять коррозии делает его привлекательным для аэрокосмической промышленности, поскольку уменьшает количество капитальных ремонтов, которые необходимо выполнять из-за коррозии.Алюминий также широко используется в пищевой промышленности и производстве напитков, где его коррозионная стойкость снижает вероятность загрязнения пищевых продуктов. Другие промышленные применения включают морские, автомобильные, электрические системы и конструкции.

Алюминий, как правило, дороже обычной углеродистой стали, но более доступен по цене, чем некоторые виды нержавеющей стали. Существует много различных марок алюминия, и некоторые из них дешевле, чем другие. Алюминий также примерно на одну треть легче нержавеющей стали и углеродистой стали и является гораздо лучшим проводником, что дает ему другие преимущества, помимо исключительно коррозионной стойкости.

Медь/латунь/бронза

Медь, латунь и бронза также являются устойчивыми к коррозии металлами. Латунь – это медный сплав, содержащий большое количество цинка. Бронза — это медный сплав, в состав которого входит большое количество олова и меньшее количество других легирующих элементов. Подобно алюминию, медь образует защитный оксидный слой при воздействии кислорода. Слой оксида меди защищает нижележащий основной материал, тем самым предотвращая его разрушение в результате окисления.

Медь, латунь и бронза очень популярны из-за их коррозионной стойкости и часто используются для электрического и сантехнического оборудования и расходных материалов.Их способность противостоять коррозии делает их отличным выбором для переноски и транспортировки жидкостей. Медь также используется в произведениях искусства, конструкциях и промышленных изделиях.

Медь и нержавеющая сталь обычно дороже алюминия. Медь более пластична, чем нержавеющая сталь и алюминий, что делает ее привлекательной по другим причинам, помимо коррозионной стойкости, например, благодаря способности к формованию. Медь также имеет самую высокую проводимость среди металлов, упомянутых в этой статье.

Титан

Титан — чрезвычайно полезный коррозионностойкий материал.Титан приобретает свою коррозионную стойкость так же, как алюминий и медь — за счет образующейся на его поверхности пассивной оксидной пленки, защищающей остальные внутренние части материала. В результате титан может выдерживать очень суровые условия в течение длительного периода времени. (Ограничения, связанные с титаном, обсуждаются в разделе «5 вещей, которые нужно знать и понимать о коррозии титана».)

Многие отрасли промышленности полагаются на титан, чтобы их компоненты могли выдерживать суровые, потенциально коррозионные условия. Авиакосмическая промышленность, пожалуй, является самым распространенным потребителем титана, причем распространенные случаи использования титана включают в себя структурные компоненты и детали двигателей.Поскольку титан не тускнеет быстро, он также популярен в ювелирной промышленности. Титан часто используется для морских применений, потому что соленая вода очень агрессивна. Титан нетоксичен для организма человека, поэтому его также часто используют для изготовления медицинских изделий.

Использование титана настолько распространено из-за нескольких преимуществ, которые он имеет по сравнению с другими материалами. Прежде всего, это его коррозионная стойкость. Пассивный слой оксида титана, образующийся на его внешней стороне, делает его пригодным для использования в агрессивных средах.Также следует отметить его отношение прочности к плотности, которое является одним из самых высоких среди всех металлов. Несмотря на то, что его плотность составляет всего около 60% плотности стали, он по-прежнему обладает невероятной прочностью. Это делает его очень полезным для приложений, требующих легких компонентов, подвергающихся высоким нагрузкам. Однако титан, как правило, является самым дорогим металлом, упомянутым в этой статье.

Выбор материалов для защиты от коррозии

Материалы имеют значение: выбор материала, обеспечивающего коррозионную стойкость

Морская платформа может иметь почти 50 000 футов труб, более 20 000 компонентов жидкостной системы, не менее 10 000 фитингов и до 8 000 механических соединений.Вот почему при выборе материалов важно выбирать устойчивые к коррозии металлы.

Существует множество аспектов, которые следует учитывать при выборе материалов, помогающих справиться с коррозией. Многие соображения выходят за рамки самого материала. Хотя исходное качество материала и качество изготовления важны для долговечности компонентов жидкостной системы, поиск поставщика, обладающего знаниями в области материаловедения и способного поддержать вас в принятии решений о выборе материалов, также может иметь значение при создании жидкостных систем, устойчивых к коррозии.

Меры контроля качества

Почти каждый металл подвергается коррозии при определенных условиях. Коррозия происходит, когда атом металла окисляется жидкостью, что приводит к потере материала на поверхности металла. Это уменьшает толщину компонента, например, трубки, и делает его более подверженным механическим повреждениям. Могут возникать многие типы коррозии, и каждый тип представляет опасность, которую необходимо оценивать при выборе оптимальных коррозионно-стойких материалов для вашего применения.

Хотя химический состав материала влияет на коррозионную стойкость, одним из наиболее важных факторов снижения отказов из-за дефектов материала является общее качество используемых материалов.От квалификации сортового проката до окончательной проверки компонентов качество должно быть частью каждой сделки.

Хотите узнать больше о выборе материалов, устойчивых к коррозии? Ознакомьтесь с нашим Руководством по выбору материалов.

Выбирайте материалы с умом


Контроль и проверка материалов

Лучший способ предотвратить проблему — обнаружить ее до того, как она возникнет. Один из способов сделать это — обеспечить наличие у поставщика строгих мер контроля качества для предотвращения коррозии, начиная с контроля процесса и проверки пруткового проката.Проверка может принимать различные формы: от визуальной проверки материала на отсутствие поверхностных дефектов до использования методов неразрушающего контроля и проведения специализированных испытаний, определяющих подверженность коррозии.


Экскурсия по нашему корпоративному заводу по производству сырья для ознакомления с важностью проверки качества материалов

Другой способ, с помощью которого поставщик может помочь вам проверить пригодность материала, заключается в проверке содержания определенных элементов в составе материала.Для коррозионной стойкости, прочности, свариваемости и пластичности; отправной точкой является оптимизированный состав сплава. Например, большее количество никеля (Ni) и хрома (Cr) в нержавеющей стали типа 316, чем минимально требуемое стандартными спецификациями Американского общества испытаний и материалов (теперь ASTM International), приводит к получению материалов с лучшей коррозионной стойкостью. Поставщик всегда должен предоставлять химический состав материала и указывать соответствие стандартам, опубликованным Международной организацией по стандартизации (ISO) и ASTM International.

Во время производства

В идеале поставщик должен проверять компоненты на каждом этапе производственного процесса. Первым шагом является проверка соблюдения надлежащих производственных инструкций. После изготовления компонентов дальнейшие испытания должны подтвердить, что детали изготовлены правильно, без визуальных дефектов или других дефектов, которые могут повлиять на производительность. Дополнительные испытания должны гарантировать, что компоненты работают должным образом и герметичны.

Материаловедение Экспертиза

После того, как вы узнаете, что материал и полученные компоненты соответствуют или превосходят стандарты производительности, следующим шагом будет правильный выбор для решения проблем, неотъемлемых для вашей операционной среды. Это разница, которую может сделать поставщик с фундаментом в области материаловедения.

С технической точки зрения, рассмотрение таких факторов, как механические свойства и совместимость материалов, может помочь вам понять, как сделать правильный выбор.

Механические свойства

К механическим свойствам материала относятся его предел текучести, предел прочности при растяжении и пластичность. Более прочные материалы могут использоваться для изготовления компонентов, которые должны надежно работать при высоких давлениях.

 

Совместимость материалов

Коррозия может быть дорогостоящей проблемой. NACE International оценивает недавние общие годовые затраты на коррозию в 1,4 миллиарда долларов США для всей отрасли добычи нефти и газа. Но когда вы можете визуально идентифицировать коррозию и знать, где ее искать, риск можно свести к минимуму.Еще лучше, когда инженеры могут предвидеть коррозию и сделать лучший выбор материалов; целостность системы, долговечность активов, производительность и безопасность улучшаются.

Предпримите следующие шаги, чтобы уменьшить влияние коррозии на ваше оборудование:

  • Определите типы коррозии – как она выглядит, где возникает и почему
  • Выбирайте материалы, устойчивые к коррозии
  • Минимизируйте места, где может возникнуть коррозия, и уменьшите контакт с несовместимыми металлами
  • Укажите все, от опор и хомутов до самой трубки, чтобы снизить вероятность коррозии

Текущая поддержка

Однако установка компонентов жидкостной системы, изготовленных из высококачественных материалов, — это только начало.Чтобы обеспечить долговечность вашего приложения, жизненно важно иметь постоянную поддержку после покупки. Обязательно выберите поставщика, который знает ваши проблемы и может порекомендовать и поддержать решения, защищающие ваши материальные инвестиции.

Например, мы предлагаем углубленное обучение материаловедению, проводимое экспертами с докторскими степенями в области материаловедения и металлургии. Эти курсы предназначены для того, чтобы помочь специалистам по жидкостным системам получить знания, необходимые для выбора компонентов, состоящих из правильных материалов, для обеспечения долговременной работы в сложных условиях конечного использования.Запланируйте обучение по ссылке ниже или получите дополнительные рекомендации по защите от коррозии.

Запросить дополнительную информацию о наших предложениях по обучению

границ | Получение и свойства антикоррозионных покрытий из эпоксидной эмульсии, модифицированной полиуретаном на водной основе

Введение

Коррозия — это процесс, при котором материалы, особенно металлы (например, углеродистая сталь, оцинкованная сталь и чугун), изнашиваются под действием электрохимических и химических воздействий.Металлы имеют анодную и катодную области, а коррозия возникает в присутствии кислорода, воды и проводящей среды. Влияние коррозии металла на безопасность эксплуатации и надежность продукции может привести к потере ценных продуктов, крупным авариям, гибели персонала и остановке производства, поэтому последствия коррозии металлических конструкций огромны. Нанесение покрытий является наиболее широко используемым методом защиты от коррозии из-за желаемого преимущества замедления проникновения воды, ионов и других агрессивных сред через органическую пленку, а также простоты нанесения.

Большинство современных антикоррозионных покрытий представляют собой покрытия на основе растворителей. В последнее десятилетие водорастворимые покрытия привлекли внимание для защиты металлов, поскольку требования экологических стандартов устанавливают ограничения на удаление или контроль летучих органических соединений до минимально возможных уровней (Wang et al., 2013; Abdolahi et al., 2014; Yilmaz et al., 2014; Liu et al., 2016; Zhang et al., 2017).

Однако антикоррозионные свойства покрытий на водной основе значительно уступают покрытиям на основе растворителя, поскольку гидрофильные группы часто сохраняются в покрытии в процессе формирования пленки, что снижает способность щита к диффузии пара и влагостойкость (Ai et al., 2014; Ван З. и др., 2014 г.; Рахман и др., 2015). Таким образом, добавление ингибиторов коррозии или наполнителей необходимо для повышения коррозионной стойкости покрытий на водной основе, а микро/нано неорганические частицы (т. е. неорганические добавки) часто применяются в качестве ингибиторов коррозии или наполнителей (Hao et al., 2012; Ma и др., 2012b; Чик и др., 2013; Лян и др., 2013; Сулейман и др., 2014; Дас и др., 2017).

Многие неорганические частицы, включающие графен (Mittal, 2014; Kausar et al., 2016; Цю и др., 2017; Шахабади и др., 2017 г.; Zhu et al., 2017), нанокомпозит Ni-Fe(Ti,W)C (Khorsand et al., 2018), нано-ZnO (Dhoke and Khanna, 2009; Rasool et al., 2018), SiO 2 ( Khademian et al., 2015; Wang N. et al., 2016), TiO 2 (Montesinos et al., 2015; Wang N. et al., 2016), Al (Deflorian et al., 2011), Al 2 O 3 (Chen et al., 2014), Ag (Rahman, 2017), слюдистый оксид железа (Kakaei et al., 2013) и углеродные нанотрубки (Zhuo et al., 2016). исследователей, и результаты показывают, что коррозионная стойкость композитных покрытий значительно улучшилась.

Композитное покрытие состоит из органических полимеров и неорганических добавок. Полимеры действуют как матрица и удерживают неорганические добавки. Полимеры на водной основе используются из-за их популярности в составах покрытий, включая акрил (Singh et al., 2017), полиуретан (PU) (Alagi et al., 2017), алкид (Pathan and Ahmad, 2013), эпоксидная смола (Cao et al., 2015), полиэстер (Kumar et al., 2017) и их комбинации из-за их дополнительных характеристик.

Водоразбавляемые органо-неорганические гибридные покрытия станут тенденцией развития в будущем (Boubakri et al., 2010; Хуанг и др., 2012). Однако из-за добавления неорганических добавок некоторые свойства (например, прозрачность и т. д.) композиционных покрытий явно снижаются, а применение покрытий ограничивается в некоторых специальных областях, требующих высокой прозрачности и демонстрирующих естественные цвета подложка, покрытая покрытиями. Поэтому необходимы исследования и разработка антикоррозионного покрытия без неорганических добавок.

Среди различных полимеров на водной основе, используемых в покрытиях, полиуретан известен своей превосходной долговечностью и устойчивостью, главным образом, к химическому и термическому разложению, ультрафиолетовому (УФ) излучению, царапинам и гидрофобности (Boubakri et al., 2010; Хуанг и др., 2012 г.; Ма и др., 2013; Мохаммад и Хан, 2015 г.; Каусар, 2016).

Эпоксидные смолы

, благодаря своим превосходным химическим свойствам, коррозионной стойкости, выдающимся адгезионным свойствам, низкой усадке и низкой цене, широко используются в различных покрытиях. Кроме того, свойства отвержденного эпоксидного покрытия зависят от отвердителя и процесса отверждения, и эти свойства можно широко регулировать (Muhammad et al., 2014; Pradhan et al., 2016; Kumar et al., 2017). Однако из-за низкой стойкости эпоксидных смол на открытом воздухе все более широкое применение находят акриловые и полиуретановые гибриды.

При воздействии агрессивных сред стабильность металла или сплава зависит от защитных свойств образующихся покрытий поверхности. Химический состав, электропроводность, адгезия, растворимость, гигроскопичность и морфологические характеристики определяют способность пленки работать в качестве антикоррозионного барьера (Stratmant et al., 1983). Если полиуретановые и эпоксидные сегменты синтезированы в молекуле полимера, свойства (то есть химический состав, адгезия, гигроскопичность и морфологические характеристики) смолы могут регулироваться в широких пределах.Следовательно, коррозионная стойкость полимера может быть улучшена.

В ходе этого исследования была приготовлена ​​и охарактеризована эмульсия эпоксидной смолы, модифицированной полиуретаном на водной основе (WPUME), которая показала хорошие свойства коррозионной стойкости.

Материалы и методы

Материалы

Эпоксидная смола

(E-44) была приобретена у компании Lanxing Advanced Material Co. (Уси, Китай). Изофорондиизоцианат (IPDI), диметилолмасляная кислота (DMBA), триэтиламин (TEA), ацетон, бутанон и полиэтиленгликоль 2000 (PEG-2000) были приобретены у Kelong Co.(Чэнду, Китай). Катализатор с оловоорганическим (т.е. дилаурат дибутилолова) в качестве основного активного ингредиента, названный DY-20, был продуктом Deyin Chemical Co. (Шанхай, Китай). Отвердитель на водной основе с модифицированным первичным амином в качестве основного активного ингредиента, названный GCA 02, был приобретен у BASF Co. Активный водородный эквивалент GC 02 составляет 320. Все материалы были аналитической чистоты, кроме эпоксидной смолы, отвердителя и ДЯ-20. ИФДИ, ДМБА и ПЭГ-2000 высушивали в вакуумной печи (100°С) не менее 5 ч перед экспериментом, а остальные материалы наносили без дополнительной обработки.

Приготовление модифицированной полиуретаном эпоксидной эмульсии

Эмульсия эпоксидной смолы, модифицированная полиуретаном

, была синтезирована реакцией с использованием ИФДИ, ПЭГ, ДМБА, эпоксидной смолы и ТЭА. В четырехгорлой круглодонной колбе растворяли 5 г ДМБА в 10 г ацетона, колбу снабжали термометром, мешалкой, вводом сухого азота, холодильником и нагревательной рубашкой. Затем медленно добавляли 15 г ИФДИ и 5 г ацетона при умеренном перемешивании (300 об/мин) и смеси давали реагировать при 70°С до тех пор, пока не было достигнуто теоретическое содержание NCO.Изменение содержания NCO в ходе реакции определяли стандартным методом обратного титрования дибутиламина (David and Staley, 1969). После получения теоретического значения NCO реагент нагревали до 90°С, добавляли раствор (т.е. 41,8 г эпоксидной смолы, 37,1 г ПЭГ-2000, 0,3 г DY-20 и 40 г ацетона) и перемешивали при 300 об/мин в течение 2,5 ч при поддержании температуры 90°С. Затем реагент охлаждали до 40°С, медленно добавляли 3,5 г ТЭА и перемешивали в течение 30 мин, поддерживая температуру на уровне 40°С.По окончании реакции в колбу добавляли 120 г деионизированной воды при быстром перемешивании (800 об/мин) при комнатной температуре в течение 15 мин. Наконец, ацетон удаляли в вакууме, чтобы получить эмульсию смолы WPUME. Молекула WPUME содержала гидрофильные группы (т. е. карбоксилатную группу и эфирную связь) и эпоксидную группу, поэтому она могла самоэмульгироваться (т. е. в зависимости от карбоксильной группы и эфирной связи) в воде с образованием стабильной эмульсии. Эмульсия отверждалась до стабильной пленки в зависимости от реакции между эпоксидной группой и аминогруппой в GC 02.Схема процесса приготовления ВЭУМЭ показана на схеме 1, а основные функциональные группы обведены кружком.

Схема 1 . Процесс приготовления молекулы WPUME. (A) Реакция между IPDI и DMBA. (B) Реакция между форполимером, эпоксидной смолой и ПЭГ-2000. (C) Реакция карбоновой кислоты и ТЭА.

Подготовка отвержденной и нетронутой пленки WPUME

Около 100 г эмульсии WPUME хорошо смешали с 7.5 г отвердителя (например, GCA 02), и смесь была отлита на несколько листов белой жести размером 8 × 15 см. Процесс отверждения осуществляли при 120°С в течение 15 минут, а затем при 140°С в течение 15 минут для формирования пленки. Другая поверхность листа белой жести была отлита для формирования дополнительной литой пленки. Спиральным микрометром измеряли толщину полученных пленок 15–25 мкм. Реакция отверждения произошла между эпоксидной группой в молекуле WPUME и аминогруппой в GC 02, и реакция показана на схеме 2.

Схема 2 .Реакция на отверждение между WPUME и отвердителем GC 02.

При приготовлении исходной пленки в эмульсию не добавлялся отвердитель, а все остальные процедуры были такими же, как и при приготовлении отвержденной пленки.

Водонепроницаемость

Испытание на водостойкость характеризовалось скоростью водопоглощения и определялось методом взвешивания следующим образом (Ma et al., 2012a). Образцы отвержденной пленки WPUME были разрезаны на кусочки размером 3 см × 3 см и высушены в вакуумной печи при 60°C в течение 24 часов для определения их сухой массы (W d ).Затем пленку погружали в дистиллированную воду на 72 ч, после чего стирали с поверхности воду кусочком фильтровальной бумаги для определения ее массы (W t ). Затем по формуле (1) рассчитывали степень водопоглощения (вес.%).

W(%)=Wt-WdWd×100    (1)

Стабильность эмульсии

Стабильность при хранении

Образец эмульсии заливали в закрытую стеклянную бутылку объемом 50 мл и помещали в печь на 20 ч при 50 ± 2°С. Затем бутылку достали из печи и поместили при комнатной температуре (т.е., 23 ± 2°С) в течение 3 ч. Если эмульсия не расслаивалась, стабильность была хорошей.

Устойчивость к замораживанию и оттаиванию

Образец эмульсии замерзал при -10°C и помещался при комнатной температуре (т.е. 23 ± 2°C) на некоторое время до оттаивания замороженной эмульсии. Если образец не расслаивался, процесс циклов замораживания-оттаивания продолжался до тех пор, пока не было проведено пять циклов для завершения теста на устойчивость к замораживанию-оттаиванию.

Стабильность при центрифугировании

Образец эмульсии центрифугировали при 5000 об/мин в течение 5 мин на центрифуге (TGK-16, Xiangyi Co., Китай). Если эмульсия не расслаивалась, стабильность была хорошей.

Характеристика

FTIR

Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (FTIR) исходного и отвержденного образца пленки были записаны соответственно в диапазоне 400–4000 см -1 с использованием FTIR-спектрометра (VERTEX 70, BRUKER Co., Германия) на диске KBr при температуре разрешение 4 см -1 для 32 сканирований.

Твердое содержимое

Образец эмульсии весом 2 г был точно взвешен, чтобы получить вес W 1 , а затем эмульсия была высушена до постоянного веса, чтобы получить вес W 2 , и содержание твердого вещества (sc %) было вычисляется по формуле (2).

sc(%)=W1-W2W1×100    (2)
Размер частиц и дисперсия эмульсии
Для определения размера и дисперсии частиц использовали оборудование для лазерного рассеяния

(Autosizer, Melvern Co., UK). Образец сначала разбавляли дистиллированной водой до 0,5%, а затем обрабатывали ультразвуковой волной для гомогенизации эмульсии.

Микроскопическое наблюдение

Микроскопическое исследование проводили на просвечивающем электронном микроскопе (TEM, JEM-200CX, Japan Electronics Co., Япония) работающих на 120 кВ. Чтобы увидеть морфологию, первоначальную пленку смывали со слюдяных подложек в дистиллированную воду и собирали на сетках ПЭМ.

Термогравиметрический анализ

Термогравиметрический анализ (ТГА) проводили на термоанализаторе (STA 449 F3, NETZSCH Co., Германия). Прибор ТГА калибровали оксалатом кальция от 30 до 500°С при скорости нагрева 10°С/мин в статической атмосфере азота.

Электрохимические измерения

Электрохимические измерения отвержденных и исходных пленок WPUME на жести (покрытие было отполировано наждачной бумагой перед нанесением пленки) проводили с использованием потенциостата ParStat 2273 (Ametec, Berwyn, PA, USA).Применялась классическая трехэлектродная система. Образцы, насыщенный каломельный электрод (НКЭ) и платиновая пластина, использовались в качестве рабочего электрода, электрода сравнения и вспомогательного электрода соответственно. Кривые поляризации были получены на площади 1 см 2 при постоянной скорости сканирования напряжения 0,5 мВ с -1 после начальной задержки 300 с. Испытание на погружение проводили согласно GB 10124-88 Китая (GB 10124-88, 2008). Электрохимические измерения проводились в растворе NaCl 3.5%.

Испытание в солевом тумане

Испытание на коррозию в соляном тумане YW/R-150 (Тяньцзинь, Китай) проводили на листах белой жести с отвержденным образцом WPUME для моделирования коррозии в окружающей среде в соответствии со стандартом ASTM B117-09 (испытание на воздействие естественного солевого тумана).

Тест на гибкость

Эмульсию WPUME отверждали на белой жести, а гибкость образцов тестировали в соответствии со стандартом ASTM 4145-2010 (гибкость покрытия).

Результаты и обсуждение

Химическая характеристика

Исследование с помощью ИК-Фурье-спектроскопии было проведено для структурного сравнения между отвержденными и исходными пленками, которые были приготовлены с помощью эмульсии WPUME (рис. 1).В целом, не было существенной структурной разницы между спектрами отвержденной и исходной пленки.

Рисунок 1 . Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье исходной и отвержденной пленки, приготовленной с помощью эмульсии WPUME.

Спектр FTIR для исходной пленки показал полосу поглощения при 3406 см -1 и пики поглощения при 1718 и 1250 см -1 , соответствующие характеристическому поглощению NH, C = O и CO в -NH- COO- соответственно.Не было обнаружено пика поглощения при 2270 см -1 (т.е. пик поглощения -NCO), что означает, что -NCO почти полностью реагирует с -ОН в реагенте. Анализ этих спектров показывает пики поглощения при 1400 и 1107 см -1 , которые можно отнести к характерному поглощению -ОН в первичной спиртовой и эфирной связи соответственно. Это означает, что ПЭГ индуцируется в сегменте полимерной цепи, и остается некоторое количество первичного спирта. Результаты характеристического пика при 955 см -1 относятся к поглощению -СООН, что означает, что ДМБА реагирует с другими материалами, и -СООН индуцируется в сегменте полимерной цепи.Гидрофильные группы (например, эфирная связь и карбоксильная группа) в молекуле WPUME обеспечивают хорошую устойчивость к эмульсии. Характерные пики поглощения эпоксидной группы при 913 и 830 см -1 легко обнаруживаются в исходном образце пленки, что означает, что эпоксидная группа сохраняется и позже может привести к реакции отверждения. Эти спектры ИК-Фурье показывают, что реакция синтеза ДМБА, ИФДИ, ПЭГ и эпоксидной смолы для синтеза ВПМЭ может происходить в соответствии со схемой 1.

Что касается спектра отвержденного образца пленки на рис. 1, исчезает пик поглощения эпоксидной группы, первичного гидроксила и -COOH при 913, 1400 и 955 см -1 соответственно, и появляется новое поглощение банка третичной аминогруппы на 1,125 см найдено -1 , что означает отвердитель (т.например, модифицированный амин) может реагировать с кислородной группой, а эпоксидная группа может реагировать с активным амином, так что может образовываться аминогруппа. Исчезновение эпоксидной группы, первичного гидроксила и -COOH означает, что реакция отверждения проходит тщательно, и отвержденная пленка может обладать хорошими свойствами коррозионной стойкости, низкой скоростью водопоглощения и хорошей термостойкостью; поэтому свойства хорошо согласуются с результатами более поздних исследований.

Твердое содержимое

Содержание твердого вещества в эмульсии, приготовленной обычным способом, составляло 44.5%, что хорошо соответствует теоретическому значению (т.е. 46%). Разница может быть связана с улетучиванием материалов в реакции.

Водонепроницаемость

Все прозрачные образцы исходных и отвержденных пленок были погружены в дистиллированную воду для определения их водонепроницаемости. Прозрачная нетронутая пленка WPUME становилась белой, а затем непрозрачной после того, как ее погружали в дистиллированную воду примерно на 30 минут при комнатной температуре, и она постепенно распадалась на мелкие кусочки в течение примерно 2 часов.Однако отвержденная пленка ВПМЭ не претерпела видимых изменений даже после погружения ее в дистиллированную воду на 72 ч при комнатной температуре. Средняя скорость водопоглощения составила 2,8%, что было рассчитано по формуле (1). Низкий показатель водопоглощения свидетельствует о том, что отвержденная пленка не чувствительна к воде и обладает хорошей водостойкостью.

Размер частиц и дисперсия эмульсии

На рис. 2 показаны размер частиц и дисперсия WPUME. Видно, что средний размер частиц эмульсии составляет 102.82 нм, и это хорошо согласуется с ПЭМ. Небольшой размер частиц эмульсии приводит к хорошей стабильности эмульсии.

Рисунок 2 . Размер частиц и дисперсность образца эмульсии.

Стабильность

Эмульсия WPUME демонстрирует хорошую стабильность (т.е. стабильность при хранении, стабильность при замораживании и оттаивании, стабильность при центрифугировании). Стабильность можно объяснить введением гидрофильных групп в полимерную цепь ВПМЭ и малым размером частиц эмульсии.

Микроскопическое наблюдение

Типичные ПЭМ-изображения частиц эмульсии ВЭМЭ представлены на рис. 3. Установлено, что частицы имеют правильную сферическую форму диаметром 100–200 нм и имеют некоторые регулярные границы. Морфология частиц представляет собой приблизительную структуру ядро-оболочка, в которой гидрофильные группы (т.е. карбоксильная группа и эфирная связь) составляют оболочку, а гидрофобный компонент составляет ядро. Инкапсулированный гидрофильной группой исходный гидрофобный сегмент полимерной цепи диспергирован в воде.Структура ядро-оболочка становится более заметной, когда частицы увеличиваются до больших размеров, как показано на рисунке 3b.

Рисунок 3 . ПЭМ-изображения образцов эмульсии с разным увеличением (т.е. 2500× в a и 5000× в b ).

Термогравиметрический анализ

Результаты ТГА

исходных и отвержденных образцов пленки WPUME показаны на рисунке 4. Температуры соответствуют потере веса 5, 10, 20, 50 и 80%, которые перечислены в таблице 1.

Рисунок 4 . ТГА отвердевает исходные и отвержденные пленки WPUME.

Таблица 1 . Данные о тепловых потерях для образцов WPUME.

Основная потеря массы образцов обусловлена ​​термическим разложением сегмента молекулы полимера. При добавлении отвердителя отвержденный образец пленки WPUME демонстрирует лучшую термостойкость, чем нетронутый образец. Для типичных образцов температура, соответствующая 5%-ной потере веса исходной и отвержденной пленки, составляет 270 и 335°С соответственно, что на 65°С выше для образца отвержденной пленки, чем исходного.Отверждение и образование поперечных связей между полимерными цепями ограничивают свободное движение полимеров (Charles and Carraher, 2007), поэтому отвержденная пленка WPUME демонстрирует лучшую термостойкость. Лучшее термическое сопротивление указывает на то, что полимерные цепи образца WPUME сшиты и эффективно отверждены. Отвержденная пленка WPUME может обеспечить относительно более высокие свойства коррозионной стойкости, что подтверждается в следующем разделе.

Электрохимические измерения

Кривые поляризации отвержденных и исходных пленок на полированной белой жести показаны на рисунке 5.На рисунке 5 видно, что скорость выделения водорода на катодной стороне и скорость растворения металла на анодной стороне значительно уменьшаются по мере того, как отвержденная пленка наносится на подложку по сравнению с исходной пленкой. Кроме того, анодные стороны двух кривых также различны. Анодная сторона образца с нетронутой пленкой гораздо более гладкая, чем у отвержденного. На кривой отвержденного пленочного образца плотность тока коррозии (J) увеличивается значительно медленнее с ростом анодного потенциала в области пассивной тенденции.Плотность тока коррозии образца, покрытого отвержденной пленкой, составляет 0,002551 мкА·см -2 , что значительно ниже, чем у образца, покрытого исходной пленкой (1,905 мкА·см -2 ). Результат показывает, что белая жесть с отвержденной пленкой на ней может значительно улучшить коррозионную стойкость подложки по сравнению с исходной.

Рисунок 5 . Поляризационные кривые отвержденных и исходных пленок, нанесенных на полированные белые жести.

Испытание соляным туманом

На рис. 6 показаны фотографии образца WPUME, отвержденного на листах белой жести после разного времени выдержки (0, 30, 60 и 65 дней) в камере с нейтральным солевым туманом соответственно.

Рисунок 6 . Образцы подвергали испытанию на коррозию в солевом тумане через 0, 30, 60 и 65 дней.

До испытаний в солевом тумане коррозии не наблюдается. Изображения на рисунке 6 после 30, 60 и 65 дней воздействия показывают наличие коррозионной активности. Вблизи царапин на образцах наблюдается желтая ржавчина и вздутие покрытия, что свидетельствует о коррозионном поражении. Однако на изображении образца после 30 дней воздействия не видно образования пузырей, и нет признаков явного локального коррозионного воздействия.Возле царапин образца после 60 и 65 сут выдержки наблюдаются блистеры покрытия диаметром около 1 мм и более 1 мм, что свидетельствует о хороших антикоррозионных характеристиках ВЭМЭ покрытия, полученного в ходе исследования. Тем не менее, некоторые предыдущие покрытия на водной основе могут выдерживать испытание в нейтральном солевом тумане около 480 часов (Wang et al., 2014), 720 часов (Li et al., 2018), 600 часов (Wang N. et al., 2016) и 288 ч (Zhang et al., 2019) и т. д. до появления локальной коррозии, что намного короче, чем у образцов, приготовленных в этом исследовании.

Тест на гибкость

Гибкость подготовленного покрытия изгибается до диаметра 2 мм, что является наивысшей гибкостью по ASTM 4145-2010.

Выводы

Эмульсия WPUME была успешно приготовлена ​​с помощью реакции эпоксидной смолы (E-44), IPDI, DMBA, оловоорганического катализатора и PEG-2000, и отвердитель для образования коррозионно-стойкого покрытия смог отвердить эмульсию. Покрытие обладает хорошей гибкостью (т.е. может изгибаться при диаметре 2 мм) и свойствами коррозионной стойкости (т.е., может выдержать испытание на коррозию в солевом тумане в течение примерно 60 дней на листах белой жести). Покрытие имеет множество потенциальных применений в некоторых специальных областях, требующих высокой гибкости и коррозионной стойкости.

Доступность данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой рукописи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок любому квалифицированному исследователю.

Вклад авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке Сычуаньской научно-технической программы (№ 2019JDTD0024 и № 2019ZHCG0048), военного и гражданского проекта интеграции провинции Сычуань (№ zyf-2018-089), Ибиньской научно-технической программы (№ 2018YG05 и № 2017YG02), проект Chunhui Министерства образования Китая (№ Z2017066), Научно-исследовательский фонд Департамента образования провинции Сычуань, Китай (№ 18ZA0445) и программа ученых Сихуа Университета Сихуа.

Заявление о конфликте интересов

JM работал в компании North Sichuan Nitrocellular Co., Ltd.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Абдолахи, Э., Ибрагим, З., и Хашим, С. (2014). Применение экологически чистых покрытий для подавления микробной коррозии (MIC) стали: обзор. Полим. Ред. 54, 702–745. дои: 10.1080/15583724.2014.946188

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ай, Л., Лю, Ю., Чжан, X., Оуян, X., и Ге, З. (2014). Упрощенный и безтемплатный метод получения политиофеновых микросфер и их диспергирования для водоразбавляемых антикоррозионных покрытий. Синтез. Встретились. 191, 41–46. doi: 10.1016/j.synthmet.2014.02.004

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Алаги П., Горпаде Р., Choi, Y., Patil, U., Kim, I., Baik, J., et al. (2017). Полиолы на основе диоксида углерода как устойчивое сырье термопластичного полиуретана для антикоррозионного покрытия металлов. ACS Sustain. хим. англ. 5, 3871–3881. doi: 10.1021/acssuschemeng.6b03046

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бубакри, А., Гермази, Н., Эллеуч, К., и Айеди, Х. (2010). Исследование УФ-старения термопластичного полиуретанового материала. Мат. науч. англ. А 527, 1649–1654.doi: 10.1016/j.msea.2010.01.014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Цао, М., Ван, Х., Цай, Р., Ге, К., Цзян, С., Чжай, Л., и др. (2015). Приготовление и свойства эпоксидно-модифицированного тунгового масла изоляционного лака на водной основе. J. Appl. Полим. науч. 132:42755. doi: 10.1002/прил.42755

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чарльз, Э., и Карраер, Дж. (2007). Seymour/Carraher’s Polymer Chemistry . 7-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Марсель Деккер Пресс.

Академия Google

Чик, Дж., Стил, А., Байер, И., и Лот, Э. (2013). Устойчивость к подводному насыщению и электролитическая функциональность для супергидрофобных нанокомпозитов. Коллоидный полимер. науч. 291, 2013–2016 гг. doi: 10.1007/s00396-013-2933-x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Chen, X., Yuan, J., Huang, J., Ren, K., Liu, Y., Lu, S., et al. (2014). Крупномасштабное производство супергидрофобных покрытий из полиуретана/нано-Al2O3 методом суспензионного газопламенного напыления для защиты от коррозии. Заяв. Серф. науч. 311, 864–869. doi: 10.1016/j.apsusc.2014.05.186

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дас С., Пандей П., Моханти С. и Наяк С. (2017). Взгляд на полиуретан и нанокомпозиты на основе касторового масла: последние тенденции и развитие. Полим. Пласт. Технол. 56, 1556–1585. дои: 10.1080/03602559.2017.1280685

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дэвид, Д. Дж., и Стейли, Х. Б. (1969). «High Polymer Series», в Analytical Chemistry of Polyurethans , Vol.16 (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley Interscience Press, 45–46.

).

Дефлориан Ф., Росси С. и Федель М. (2011). Алюминиевые компоненты для морского применения защищены от коррозии циклами нанесения органических покрытий с низким воздействием на окружающую среду. Коррос. англ. науч. Технол. 46, 237–244. дои: 10.1179/147842209X12489567719545

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дхок, С., и Ханна, А. (2009). Изучение электрохимического поведения алкидных покрытий на водной основе, модифицированных нано-ZnO. J. Appl. Полим. науч. 113, 2232–2237. doi: 10.1002/прил.30276

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

ГБ 10124-88 (2008 г.). Стандартная практика лабораторных испытаний металлов на коррозию погружением. Пекин: Управление стандартизации Китайской Народной Республики.

Хао Ю., Лю Ф. и Хан Э. (2012). Механические и барьерные свойства композиционных покрытий на основе эпоксидной смолы/ультракоротких стеклянных волокон. Дж. Матер. науч. Технол. 28, 1077–1084.doi: 10.1016/S1005-0302(12)60176-5

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хуанг, Т., Ван, Ю., Се, К., и Лин, Дж. (2012). Дисперсия гибридов фосфазен-глина на молекулярном уровне в полиуретане и синергетическое влияние на термостойкость и устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Полимер 53, 4060–4068. doi: 10.1016/j.polymer.2012.07.049

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Какаи, М., Данаи, И., и Заарей, Д. (2013). Исследование защиты от коррозии неорганическими антикоррозионными покрытиями, содержащими слюдистый оксид железа и цинковую пыль. Коррос. англ. науч. Технол. 48, 194–198. дои: 10.1179/1743278212Y.0000000060

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Каусар, А. (2016). Композитные пленки полиамид/фуллерен с полиуретановым покрытием на водной основе: механические, термические и воспламеняемые свойства. Междунар. Дж. Полим. Анальный. Характер. 21, 275–285. дои: 10.1080/1023666X.2016.1147729

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Каусар А., Рафик И., Анвар З. и Мухаммед Б.(2016). Перспективы композита эпоксид/оксид графена: важные особенности и технические приложения. Полим. Пласт. Технол. 55, 704–722. дои: 10.1080/03602559.2015.1098700

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хадемян М., Эйсазаде Х., Шакери А. и Горбани М. (2015). Влияние эмульсионного нанокомпозита HPC-PANI/SiO 2 в поливинилацетате на антикоррозионные покрытия. Полим. Пласт. Технол. 54, 1051–1056. дои: 10.1080/03602559.2014.986801

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хорсанд С., Карбаси М., Сайедан Ф., Эшагян М. и Разави М. (2018). Разработка электроосаждаемых нанокомпозитных покрытий Ni-Fe (Ti, W) C. Прибой. англ. 34, 433–439. дои: 10.1080/02670844.2017.1370880

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кумар С., Кришнан С., Самал С., Моханти С. и Наяк С. (2017). Итаконовая кислота, используемая в качестве универсального строительного блока для синтеза смол и полиэфиров на основе возобновляемых ресурсов для будущих перспектив: обзор. Полим. Междунар. 66, 1349–1363. doi: 10.1002/pi.5399

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ли, Дж., Ли, X., Чжу, К., Ван, Х., и Фей, Г. (2018). Влияние фосфорилированного оксида графена на антикоррозионные свойства водоразбавляемых акрилатно-эпоксидных покрытий. Дж. Макромоль. науч. А 55, 649–657. дои: 10.1080/10601325.2018.1504611

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лян Ю., Лю Ф., Не М., Чжао С., Линь Дж.и Хан, Э. (2013). Влияние концентратов нано-Al на коррозионную стойкость эпоксидных покрытий. Дж. Матер. науч. Технол. 29, 353–358. doi: 10.1016/j.jmst.2013.01.014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Лю, С., Гу, Л., Чжао, Х., Чен, Дж., и Ю, Х. (2016). Коррозионная стойкость эпоксидных покрытий на водной основе, армированных графеном. Дж. Матер. науч. Технол. 32, 425–431. doi: 10.1016/j.jmst.2015.12.017

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

млн лет назад, с., Сюй Л., Сюй В. и Чжан Г. (2013). Разлагаемый полиуретан для защиты от биологического обрастания на море. Дж. Матер. хим. Б 1, 3099–3106. дои: 10.1039/c3tb20454e

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ма С., Сонг Г. и Фэн Н. (2012a). Получение и характеристика самоэмульгированной нитроцеллюлозы на водной основе. Углевод. Полим. 89, 36–40. doi: 10.1016/j.carbpol.2012.02.029

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ма, С., Сонг Г., Фэн Н. и Чжао П. (2012b). Защита от коррозии низкоуглеродистой стали нановолокнистыми покрытиями на основе полианилина. J. Appl. Полим. науч. 125, 1601–1605. doi: 10.1002/прил.35643

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Миттал, В. (2014). Функциональные полимерные нанокомпозиты с графеном: обзор. Макромоль. Матер. англ. 299, 906–931. doi: 10.1002/mame.201300394

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мохаммад М. и Хан Д.(2015). Композит на водной основе полиуретан/масляная летучая зола: новый экологически безопасный материал покрытия. J. Прилипатели. науч. Технол. 29, 2709–2718. дои: 10.1080/01694243.2015.1087252

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Монтесинос, Р., Рейносо, Р., Альварес, Ф., и Васкес, К. (2015). Оценка новых водоразбавляемых покрытий, полученных из композитных латексных частиц и армированных нанотрубками TiO 2 . Полим. Пласт. Технол. 54, 730–740.дои: 10.1080/03602559.2014.974273

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мухаммед, Р., Мохаммад, Д., и Саидатул, С. (2014). Разработка полимеров на основе растительных масел. J. Appl. Полим. науч. 131, 1–13. doi: 10.1002/прил.40787

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Патан С. и Ахмад С. (2013 г.). Алкид на водной основе, модифицированный s-триазиновым кольцом: синтез, характеристика, антибактериальные и электрохимические исследования коррозии. ACS Sustain.хим. англ. 1, 1246–1257. doi: 10.1021/sc4001077

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Прадхан С., Пандей П., Моханти С. и Наяк С. (2016). Взгляд на химию эпоксидной смолы и ее отверждение для нанесения покрытий: подробное исследование и перспективы на будущее. Полим. Пласт. Технол. 55, 862–877. дои: 10.1080/03602559.2015.1103269

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Цю С., Ли В., Чжэн В., Чжао Х. и Ван Л.(2017). Синергический эффект интеркалированного полипирролом графена для усиления защиты от коррозии водного покрытия в 3,5% растворе NaCl. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9, 34294–34304. doi: 10.1021/acsami.7b08325

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Рахман, М. (2017). Улучшение антимикробных и барьерных свойств водоразбавляемых полиуретанов, содержащих наночастицы гидроксиапатит-серебро. J. Прилипатели. науч. Технол. 31, 613–626.дои: 10.1080/01694243.2016.1228744

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Рахман, О., Кашиф, М., и Ахмад, С. (2015). Наноферритные дисперсные эпоксидно-акрилатные покрытия на водной основе: антикоррозионные нанокомпозитные покрытия. Прог. Орг. Пальто. 80, 77–86. doi: 10.1016/j.porgcoat.2014.11.023

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Расул К., Насралла Г., Юнес Н., Панди Р., Рашид П. и Махмуд К. (2018). «Зеленые» наночастицы хитозана, связанные ZnO, для эффективного ингибирования сульфатредуцирующих бактерий в закачиваемой морской воде. ACS Sustain. хим. англ. 6, 3896–3906. doi: 10.1021/acssuschemeng.7b04248

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шахабади, С., Конг, Дж., и Лу, X. (2017). Только водный, зеленый путь к самовосстанавливающимся, устойчивым к ультрафиолетовому излучению и электропроводящим нанокомпозитным покрытиям из полиуретана/графена/лигнина. ACS Sustain. хим. англ. 5, 3148–3157. doi: 10.1021/acssuschemeng.6b02941

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сингх, А., Алам С. и Рани Н. (2017). Приготовление и характеристика водоразбавляемого акрило-полиуретанового покрытия на оцинкованной стали. Пер. Инст. Встретились. Заканчивать. 95, 165–172. дои: 10.1080/00202967.2017.1237759

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Stratmant, M., Bohnenkamp, ​​K., and Engel, HJ (1983). Электрохимическое исследование фазовых переходов в слоях ржавчины. Коррос. науч. 23, 969–985. дои: 10.1016/0010-938X(83)

-0

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Сулейман Р., Khaled, M., Wang, H., Smith, T., Gittens, J., Akid, R., et al. (2014). Сравнение выбранных систем золь-гелевых покрытий, легированных ингибиторами, для защиты низкоуглеродистой стали. Коррос. англ. науч. Технол. 49, 189–196. дои: 10.1179/1743278213Y.0000000113

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван Н., Фу В., Сунь М., Чжан Дж. и Фанг К. (2016). Влияние разноструктурных частиц TiO 2 на антикоррозионные свойства водоразбавляемых эпоксидных покрытий. Коррос.англ. науч. Технол. 51, 365–372. дои: 10.1080/1478422X.2015.1117267

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван, Н., Ву, Ю., Ченг, К., и Чжан, Дж. (2014). Исследование антикоррозионных свойств полианилин-мезопористого композита МС-41 в новом эпоксидном покрытии на водной основе. Матер. Коррос. 65, 968–976. doi: 10.1002/maco.201307458

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван, X., Ван, Дж., Ли, К., и Ли, С. (2013). Синтез и характеристика водоразбавляемых эпоксидно-акриловых антикоррозионных покрытий. Дж. Макромоль. науч. В 52, 751–761. дои: 10.1080/00222348.2012.730351

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ван З., Хань Э., Лю Ф., Цянь З. и Чжу Л. (2014). Эпоксидные нанопокрытия на водной основе, модифицированные наноэмульсиями и наночастицами. Дж. Матер. науч. Технол. 30, 1036–1042. doi: 10.1016/j.jmst.2014.01.004

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Йылмаз О., Каресоджа М., Адигузель К., Зенгин Г. и Тенху Х. (2014).Нанокомпозиты на основе сшитого полиакрилового латекса/наночастиц серебра для водоразбавляемых высокоэффективных антибактериальных покрытий. J. Appl. Полим. науч. А 52, 1435–1447. doi: 10.1002/pol.27130

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжан, Дж., Ли, Ю., Ху, К., Хуанг, В., и Су, Л. (2019). Антикоррозионные свойства покрытий полиуретан/поли(о-толуидин)–ZnO на водной основе в растворе NaCl. J. Прилипатели. науч. Технол. 33, 1047–1065. дои: 10.1080/01694243.2018.1529881

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжан К., Хуанг К., Фанг К. и Лу К. (2017). Синтез самоэмульгируемого эпоксидного отвердителя на водной основе на основе глицидилтретного эфира карбоновой кислоты и характеристики его отверждения. J. Appl. Полим. науч. 134:44246. doi: 10.1002/прил.44246

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжу, К., Ли, X., Ван, Х., Ли, Дж., и Фей, Г. (2017). Электрохимические и антикоррозионные свойства латексных композитов на основе алкидной смолы, модифицированной графеном/акриловой смолой, углеродистой стали. J. Appl. Полим. науч. 134:44445. doi: 10.1002/прил.44445

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжо, Ю., Лю, Дж., Ли, К., Цю, Б., и Син, Г. (2016). Получение и характеристика нанокомпозитов WPU/CNT/GO. Интегр. Ферроэлектр. 171, 52–58. дои: 10.1080/10584587.2016.1171662

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Защита от коррозии и покрытия | Покрытия для термораспыления A&A

Коррозия компонентов — широко распространенная проблема, которая разрушает или снижает структурную целостность оборудования и деталей, используемых во всех отраслях промышленности и во всех средах.Коррозия может быть простой, как ржавление стали, если ее не защитить от погодных условий, или сложной, как высокоскоростное химическое воздействие коррозионных химикатов, используемых в процессе, или в качестве побочного продукта процессов.

Покрытия для защиты от коррозии могут выполнять следующие функции: изолировать поверхность от контакта с коррозионно-активными химическими веществами, добавлять слой катодной защиты или модифицировать поверхность более стойким к коррозии материалом.

Покрытия A&A | Процесс термического напыления для защиты от коррозии

Мы можем предоставить различные решения для защиты от коррозии с помощью наших технологий термического напыления.Вот основные типы покрытий для защиты от коррозии:

Покрытия для катодной защиты состоят из слоя более электрохимически активного материала, нанесенного на коррозионно-уязвимую металлическую поверхность. Эти материалы выбраны потому, что они имеют более «активное» напряжение, чем металл целевой конструкции (обычно сталь). Катодные защитные покрытия сами по себе будут подвергаться коррозии, расходуя материал покрытия, пока в конечном итоге их не придется заменить.

Барьерные покрытия состоят из слоя более стойкого к коррозии материала, нанесенного на подверженную коррозии поверхность.Эти материалы обеспечивают барьер защиты от коррозии благодаря своим коррозионностойким свойствам. Низкий уровень пористости покрытий в сочетании с использованием герметиков способствует успеху этих покрытий в агрессивных средах.

Во многих случаях как коррозия, так и износ являются постоянной проблемой. Одним из решений этой проблемы являются керамические и металлокерамические материалы, состоящие из износостойких/устойчивых к истиранию материалов, таких как карбиды, в сочетании с устойчивыми к коррозии связующими, такими как никель или хром.Другим примером является керамика, такая как оксид хрома или оксид алюминия и титана, которые по своей природе являются твердыми и устойчивыми к коррозии.

Преимущества антикоррозионных покрытий

К основным преимуществам антикоррозионных покрытий относятся высокая износостойкость, увеличение срока службы, а также лучшая защита от агрессивных сред, таких как погружение в морскую воду. Коррозия является серьезной проблемой для стальных изделий, и именно поэтому вы увидите, что антикоррозионные покрытия используются для бесконечного применения во всех отраслях промышленности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.