- •Киров 2010
- •1.1. Теоретические предпосылки
- •l.2. Ход выполнения работы
- •1.3. Обработка экспериментальных данных
- •1.4. Правила техники безопасности
- •2.1. Теоретические предпосылки
- •2.2. Ход выполнения работы
- •2.3. Правила техники безопасности
- •3.1. Теоретические предпосылки
- •3.1.1. Коррозия с водородной деполяризацией
- •3.1.2. Коррозия с кислородной деполяризацией
- •3.2. Ход выполнения работы
- •3.3. Правила техники безопасности
- •4.1. Теоретические предпосылки
- •4.2. Ход выполнения работы
- •4.3. Обработка результатов экспериментов
- •4.4 Правила техники безопасности
- •5.1. Коррозия бетона и железобетона в жидких средах
- •5.2. Коррозия бетона и железобетона в условиях агрессивной атмосферы
- •5.3. Подземная коррозия бетона и железобетона
- •5.4. Ход выполнения работы
- •6. ЗАЩИТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ
- •6.1. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ
- •6.1.1 Защитные покрытия по металлу
- •6.1.1.2. Битумные покрытия по металлу
- •Составы битумных мастик
- •6.1.1.3. Полимерные покрытия по металлу
- •6.1 1.4. Металлические покрытия.
- •6.1.1.5. Композиционные покрытия по металлу
- •6.1.2. Защитные покрытия по бетону и железобетону
- •6.1.2.2. Битумные покрытия
- •6.1.2.3. Защитные покрытия с использованием рулонно-оклеечной изоляции
- •6.1.2.4. Неорганические покрытия по бетону
- •6.1.2.5. Композиционные покрытия
- •6.1.2.6. Гидрофобизаторы
- •6.2. Изменение природы корродирующего материала
- •6.2.1.Легирование стали
- •6.2.2. Повышение химической стойкости бетона и железобетона
- •Виды ингибиторов коррозии арматуры и их попутное действие
- •6.3. Обработка коррозионной среды
- •6.4. Изменение условий коррозии
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
- •ЗАДАЧИ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ФАКУЛЬТЕТА
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
75
6.3. Обработка коррозионной среды
Обработка коррозионной среды может проводиться в двух направлениях:
1) удаление наиболее активного в коррозионном отношении компонента (ов)
из коррозионной среды; 2) введение в коррозионную среду ингибиторов коррозии.
Возможности этого направления защиты от коррозии в строительной практи-
ке довольно ограничены. Тем не менее, такую обработку применяют все же дос-
таточно часто.
Наиболее активными компонентами коррозионных сред являются: Н2О, Н+,
О2, Сl-, SO4-2, SO2, SO3.
Количество воды, попадающей на корродирующий металл, уменьшают пре-
жде всего в условиях атмосферной коррозии. Например, при хранении транспорта необходимо использовать навесы, существенно снижающие увлажнение металла фазовой пленкой влаги. Атмосфера промышленных цехов, гаражей, лабораторий будет значительно менее агрессивна, если в ней снизить влажность и концентра-
цию активных компонентов за счет организации хорошей вытяжной и приточной вентиляции. Использование дренажных канав снижает частоту подъема и опуска-
ния грунтовых вод и делает подземную коррозию по отношению к бетону менее опасной.
Концентрация ионов водорода Н+, т.е кислотность коррозионной среды, сни-
жается, например, при нейтрализации известью, содой или щелочью кислых грун-
тов, кислых шахтных вод, кислых сточных вод.
Ионы Сl-, SO4-2, существенно повышающие коррозию металлов, удаляются,
например, при замене загрязненных грунтов городов и промышленных предпри-
ятий при прокладке трубопроводов или на отдельных строительных площадках на менее опасный песок.
Ингибиторы коррозии, широко использующиеся в машиностроении, в строи-
тельной практике применяются редко только в качестве добавок в железобетон
(табл.6.10.) и иногда при хранении и транспортировке инструмента.
76
6.4. Изменение условий коррозии
Под изменением условий коррозии понимают электрохимическую защиту металлов, связанную с изменением потенциала защищаемого металла и рацио-
нальное конструирование.
В настоящее время в строительной практике для предотвращения коррозии магистральных трубопроводов, подземных металлических резервуаров для хране-
ния топлива широко используются два вида электрохимической защиты металлов от коррозии: катодная, протекторная.
Катодная защита заключается в смещении потенциала металла корроди-
рующей конструкции в отрицательную сторону за счёт присоединения его к -от рицательному полюсу источника тока.
Например, железная конструкция корродирует в грунте при потенциале Ест со скоростью Iкор Если конструкцию присоединить к отрицательному полюсу источ-
ника тока и сместить её потенциал в отрицательную сторону, то скорость анодно-
го процесса на защищаемой конструкции уменьшается, т.е. уменьшается и ско-
рость коррозии.
Принципиальная схема катодной защиты приведена на рис. 6.6.
Рис. 6.6. Принципиальная схема катодной защиты
В случае, если потенциал защищаемой конструкции сместить до потенциалов Езащ < Емеравн, то коррозия её полностью прекратится. При этом во внешней цепи
77
(рис.6.6) пройдёт ток защитыIзащ , а на поверхности защищаемой конструкции будут протекать только катодные реакции:
1)O2 + H2O + 4e → 4OH−
2)2H2O + 2e → H2 + 2OH−
Величина тока Iзащ зависит прежде всего от агрессивности коррозионной сре-
ды и, кроме того, от значения потенциала, которое будет задано конструкции. При
потенциалах защиты Езащ значительно более отрицательных, чем
Емеравн, ток защиты Iзащ будет велик, на защищаемой конструкции в этом случае выделяется большое количество водорода, такая ситуация называется перезащи-
той. Небольшая перезащита всегда нужна, так как распределение потенциала по поверхности конструкции происходит неравномерно. Большая перезащита снижа-
ет экономичность катодной защиты, способствует наводороживанию защищаемо-
го металла и разрушению на нём защитных покрытий за счёт интенсивного выде-
ления водорода. В связи с этим при катодной защите потенциал защищаемых кон-
струкций поддерживается в строго определённых пределах. Так, при защите
стальных сооружений Е = –0,55 + –0,80 В (н.в.э.). Равномерность распределе-
защ
ния потенциала по поверхности защищаемой конструкции в очень большой сте-
пени зависит от наличия на ней пассивной защиты(защитных покрытий, напри-
мер битумных), поэтому катодная (активная) защита всегда используется в ком-
бинации с пассивной защитой с помощью защитных покрытий.
В качестве вспомогательного электрода при катодной защите используются
растворимые аноды (железный лом, отработанные чугунные водопроводные тру-
бы), но более часто нерастворимые аноды (графитовые трубы, кремнистый чугун,
свинец, легированный серебром). В зависимости от вида анода на нём будут про-
текать следующие реакции: |
|
Ме – ne → Me+ne |
растворимый анод |
2H2O – 2e → O2 + 4H+ |
растворимый анод |
2H2O – 2e → O2 + 4H+ |
нерастворимый анод |
Аноды устанавливают вертикально, горизонтально, смешанно на разную глубину (вплоть до 80 м); расстояние от конструкции до анода от нескольких сан-
78
тиметров до 400 м. Для уменьшения сопротивления рассеяния при стекании тока с анода они часто помещаются в искусственную среду, например в скважину, ря-
дом с анодом засыпается и утрамбовывается коксовая мелочь.
При организации катодной защиты используются специальные устройства,
например ПАСК (полуавтоматическая станция катодная), обеспечивающие авто-
матическое поддержание потенциала с точностью до +10 мВ.
Основным преимуществом катодной защиты является её высокая надёжность и рентабельность при защите дорогостоящих сооружений. К её недостаткам отно-
сят ограниченность применения, большие затраты на организацию, расход элек-
троэнергии и вредное воздействие на соседние незащищённые металлические конструкции.
Протекторная защита, которую часто называют разновидностью катодной защиты, также заключается в смещении потенциала защищаемой конструкции в отрицательном направлении за счет присоединения ее к более отрицательному металлу. При защите стальных конструкций в качестве протектора применяют обычно цинк и сплавы алюминия и магния с цинком. Также как и катодную про-
текторную защиты часто называют активной защитой металла, и всегда исполь-
зуют в комбинации с«пассивной» защитой с помощью покрытий. Протекторная защита более проста по конструкции и не требует наличия источников электро-
энергии.
Теория и основные понятия протекторной защиты подробно описаны в раз-
деле 4.
Рациональное конструирование предполагает создание и проектирование любой конструкции с учетом ее коррозии. Опыт показывает, что при прочих рав-
ных условиях, только за счет более рационального конструирования срок службы конструкции может быть повышен в несколько раз. Приемы рационального кон-
струирования чрезвычайно разнообразны и специфичны для отдельных отраслей промышленности. Однако некоторые положения рационального конструирования можно все-таки выделить.
79
Металл
1) При проектировании любой конструкции, состоящей из разных металлов,
необходимо учитывать и предотвращать контактную коррозию, в том числе при сварке и пайке металлов;
2) В условиях атмосферной коррозии предусматривать лучшее стекание дож-
девой и конденсационной воды
3)Уменьшать количество застойных зон и зазоров;
4)Применять правильную технологию сварки, обеспечивающую меньшее количество внутренних напряжений, щелей и застойных зон;
5)По возможности проводить отжиг сварных швов;
6)Предусматривать методы защиты создаваемой конструкции и их возоб-
новление на всех стадиях ее изготовления и эксплуатации.
Бетон и железобетон
-регламентация толщины защитного слоя над арматурой и водопроницае-
мости бетона в зависимости от агрессивности среды (табл.6.11);
Таблица 6.11
Толщина защитного слоя над арматурой и водопроницаемость бетона в зависимости от агрессивности коррозионной среды
Показатели |
Агрессивность среды |
|
||
|
Слабая |
Средняя |
Сильная |
|
Минимальная толщина защитного слоя, мм |
|
|
|
|
Плит, колонн, стеновых панелей |
15 |
20 |
20 |
|
Балок, ферм, колонн, ребер плит |
20 |
20 |
25 |
|
Марка бетона по водопроницаемости |
Ẁ4 |
Ẁ6 |
Ẁ8 |
|
- предусматривать методы защиты создаваемой конструкции и их возобнов-
ление на всех стадиях ее изготовления и эксплуатации.