Методы борьбы с подземной коррозией

а) Нанесение защитных изолирующих покрытий – битумные, поливинилхлоридные, полиэтилновые пленки; б) электрохимическая катодная защита от внешнего источника постоянного тока или при помощи протекторов; в) созданием искусственной среды, замедляющей развитие коррозии вокруг подземных металлических сооружений; г) специальные методы укладки используют для защиты подземных сооружений от воздействия грунта и грунтовых вод. Трубопроводы и кабели размещают на металлических подкладках в специальном коллекторе или защитном кожухе из металла или железобетона.

4.7.3. Металлические защитные покрытия

Для нанесения металлических защитных покрытий выбирают металлы, оксидный слой на поверхности которых делает их пассивными (Al,Zn,Sn,Cr,Pb,Ni), или металлы, пассивные по своим химическим свойствам (Au,Ag,Cu). Методы нанесения металлических защитных слоев на поверхность металлов разнообразны, их условно делят на высокотемпературные, электрохимические и химические. Высокотемпературные методы применимы для нанесения покрытий из легкоплавких металлов на более тугоплавкие. Так покрывают стальные листы оловом, цинком, свинцом. Цинк и олово в жидком состоянии при высокой температуре хорошо смачивают поверхность стали; для покрытия стали свинцом необходимо добавлять к нему некоторое количество олова, т.к. свинец плохо смачивает стальную поверхность.

Металлизация – нанесение металлических покрытий на поверхность металла распылением жидкого металла. Покрытия, наносимые этим способом, не только защищают металл от коррозии, но и упрочняют его поверхность. Этот метод используется в ремонтно-восстановительных работах для наращивания изношенного слоя металла.

Плакирование – нанесение пленок защитного металла путем совместного проката. Метод приемлем в основном для листового металла.

Электрохимические методы нанесения металлических покрытий основаны на электролизе. Металлические защитные слои осаждаются на поверхности изделия, которое в электролизе представляет катод и находится под отрицательным потенциалом.

Химические способы получения покрытия. Изделие помещают в раствор, содержащий ионы металла – покрытия и восстановитель, например, гидрофосфат натрия NaHPO₄или гидразинN₂H₄, формальдегид СН₂О. В результате окислительно-востановительной реакции происходит восстановление ионов металла и окисление восстановителя, например,

2Ni²⁺ + N₂H₂ = 2Ni⁰ + N₂ + 4H⁺.

Окислитель: Ni²⁺ + 2ē = Ni⁰ .

Восстановитель N₂H₂ – 2ē = N₂ + 2H⁺.

Таким образом, на металлы и неметаллы наносят покрытия серебра, меди, палладия.

По характеру поведения металлических покрытий при коррозии их можно разделить на катодные и анодные. К катодным относятся покрытия, потенциалы которых в данной среде имеют более положительные значения, чем потенциалы покрываемого металла. В качестве примеров катодных покрытий на стали можно привести Cu,Ni.Ag. При повреждении катодного покрытия возникает коррозионный гальваноэлемент, в котором основной покрываемый металл служит анодом и растворяется, а материал покрытия – катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород. Схема процессов, протекающих при этом, приведена на рисунке 15.

	–Fe│H2O, H+,O2│Sn+ Анод: Fe–2ē→Fe2+ Катод: а) 2H++2ē→H2 (pH<7) 2H2O+2ē→H2+2OH– (pH≥7) б) O2+2H2O+4ē→ 4OH– (pH≥7)
Рис. 15. Механизм защиты при катодном покрытии

Если окислительно-востановительный потенциал металла покрытия меньше, чем потенциал покрываемого металла, покрытие называют анодным. Примером анодного покрытия может служить цинк на стали. Схема процессов коррозии, протекающей на металле с анодным покрытием, приведена на рис. 16. В этом примере основной металл является катодом коррозионного гальваноэлемента, поэтому он не корродирует. Однако из этого не следует, что оцинкованное железо лучше луженого. Необходимо учитывать механические свойства нанесенного покрытия. В процессе цинкования между железом и цинком образуется хрупкие прослойки интерметаллидов (FeZn₇ и FeZn₃), которые могут при перегибе листа дать трещины, приводящие к отслоению покрытия и его повреждению. При лужении слой олова получается пластичным, покрытие оказывается более прочным и выносит многократные перегибы листа без повреждения слоя.

	–Zn│H2O,H+,O2│Fe+ Анод: Zn–2ē→Zn2+ Катод: а) 2H++2ē→H2 (pH<7) 2H2O+2ē→H2+2OH– (pH≥7) б) O2+2H2O+4ē→ 4OH– (pH≥7)
Рис. 16. Механизм защиты при анодном покрытии