Меню

Коррозия металла морская вода



Коррозия в морской воде

Морская вода является хорошо аэрированным (4-10 мг/л O2) нейтральным (pH=7,3-8,6) электролитом с высокой электропроводностью ( =0,5-6,7 См/м), обусловленной наличием солей от 2 (воды заливов, моря в местах впадения рек) до 40%. Средняя соленость открытых морей и океанов составляет 35‰.

Солевой состав морской воды включает в себя в основном хлориды и сульфаты натрия, магния, кальция и калия. Благодаря большому содержанию хлоридов морская вода характеризуется высокой способностью к депассивации металлов.

Морская коррозия металлов протекает по электрохимическому механизму преимущественно с кислородной деполяризацией и смешанным диффузионно-кинетическим катодным контролем.

Для разрушения металлов в морской воде характерно наряду с общей равномерной коррозией наличие разрушений в виде язв и питтинга. Средняя скорость коррозии стали в морской воде, рассчитанная по потере массы, составляет от 0,05 до 0,20 мм/год, а язвенной коррозии – до 1 мм/год.

На скорость коррозии металлов в морской воде оказывает влияние ряд факторов.

Общая соленость морской воды не сильно влияет на интенсивность коррозионного процесса, в то время как некоторые отклонения от обычного состава, например, наличие сероводорода или различных загрязнений могут в несколько раз увеличить скорость коррозии. Так, исследования коррозии корпусных конструкций в акваториях базирования кораблей ВМФ в Индии показали скорости углеродистых и низколегированных сталей в 8-10 раз больше по сравнению со средними значениями скорости коррозии в морской воде.

Движение морской воды увеличивает скорость доставки кислорода к катодным участкам поверхности металла, а отсюда и скорость коррозии большинства металлов. В то же время для коррозионно-стойких сталей увеличение диффузии кислорода приводит к усилению пассивации поверхности и защите от питтинга.

При еще более значительных скоростях движения как морской, так и пресной воды могут появиться коррозионно-эрозионные разрушения, когда электрохимическая коррозия сильно ускоряется вследствие разрушения потоком воды защитной пленки на металле (пленки пассивности или продуктов коррозии). К таким разрушениям особенно склонны цинк, алюминий, медь и медные сплавы.

При очень быстром движении воды наблюдается коррозионная кавитация, когда наряду с коррозионным процессом происходит механическое разрушение металла ударным воздействием воды при смыкании вакуумно-паровых пузырьков. Скорости коррозионной кавитации могут достигать десятков миллиметров в год.

Температура воды двояко влияет на скорость коррозии: с одной стороны, повышение температуры ускоряет диффузию кислорода и реакции на анодных и катодных участках, а, с другой стороны, уменьшает растворимость кислорода, а отсюда и скорость коррозии. Поэтому зависимость скорости коррозии от температуры воды имеет вид кривой с максимумом, соответствующим различным температурам при различных условиях (тип сплава, состав воды, возможности сохранения кислорода в закрытых системах и т.п.).

Металлический контакт разнородных металлов в морской воде приводит к усилению коррозии более электроотрицательного материала и снижению (или подавлению) коррозии более положительного металла. Заключение о коррозионном поведении контакта различных металлов можно сделать на основании сопоставления их стационарных потенциалов в данной среде. При неправильном выборе контактирующих металлов и отсутствии средств защиты возникает опасность весьма значительных коррозионных повреждений.

На интенсивность коррозии металлов в морской воде может оказать влияние обрастание поверхности морскими организмами (биокоррозия). На коррозию углеродистых и низколегированных сталей обрастание не оказывает заметного влияния, причем коррозия может при этом как усиливаться (при наличии сульфатредуцирующих бактерий, возникновении пар дифференциальной аэрации), так и уменьшаться (вследствие снижения содержания кислорода и кроющего действия обрастателей).

Влияние обрастания на коррозию нержавеющих сталей, алюминиевых и медных сплавов также неоднозначно, но в целом преобладает отрицательное влияние. Объясняется это тем, что эти материалы склонны к щелевой коррозии в зазорах, образуемых обрастателями, и к усилению коррозии при нарушениях сплошности пассивной пленки в связи с уменьшением содержания кислорода.

Резкое усиление коррозии металлоконструкций в морской воде, иногда в десятки раз, может иметь место в зоне действия блуждающих токов или токов утечки, когда поверхность металла подвергается сильной анодной поляризации под действием стекающего тока.

Источник

Морская коррозия

Морская вода является хорошо аэрированным (4-10 мг/л О2) нейтральным (рН = 7,3-8,6) электролитом с высокой электропроводностью (γ=0,5-6,7 См/м), обусловленной наличием солей от 2 (воды заливов, моря в местах впадения рек) до 40%. Средняя соленость открытых морей и океанов составляет 35%.

Солевой состав морской воды включает в себя в основном хлориды и сульфаты натрия, магния, кальция и калия. Благодаря большому содержанию хлоридов морская вода характеризуется высокой способностью к депассивации металлов. Морская коррозия металлов протекает по электрохимическому механизму преимущественно с кислородной деполяризацией и смешанным диффузионно-кинетическим катодным контролем.

Для разрушения металлов в морской воде характерно наряду с общей равномерной коррозией наличие разрушений в виде язв и питтинга. Средняя скорость коррозии стали в морской воде, рассчитанная по потере массы, составляет от 0,05 до 0,20 мм/год, а язвенной коррозии — до 1 мм/год. Холодное цинкование в среднем имеет скорость коррозии около 0,02 мм/год

Читайте также:  Как перевезти трактор без документов как металлолом

На скорость коррозии металлов в морской воде оказывает влияние ряд факторов. Общая соленость морской воды не сильно влияет на интенсивность коррозионного процесса, в то время как некоторые отклонения от обычного состава, например, наличие сероводорода или различных загрязнений могут в несколько раз увеличить скорость коррозии.

Так, исследования коррозии корпусных конструкций в акваториях базирования кораблей ВМФ в Индии показали скорости коррозии углеродистых и низколегированных сталей в 8-10 раз большие по сравнению со средними значениями скорости коррозии стали в морской воде.

Движение морской воды увеличивает скорость доставки кислорода к катодным участкам поверхности металла, а отсюда и скорость коррозии большинства металлов. В то же время для коррозионностойких сталей увеличение диффузии кислорода приводит к усилению пассивации поверхности и защите от питтинга.

При еще более значительных скоростях движения как морской, так и пресной воды могут появиться коррозионно-эрозионные разрушения, когда электрохимическая коррозия сильно ускоряется вследствие разрушения потоком воды защитной пленки на металле (пленки пассивности или продуктов коррозии). К таким разрушениям особенно склонны цинк, алюминий, медь и медные сплавы.

При очень быстром движении воды наблюдается коррозионная кавитация, когда наряду с коррозионным процессом происходит механическое разрушение металла ударным воздействием воды при смыкании вакуумно-паровых пузырьков. Скорости коррозионной кавитации могут достигать десятков миллиметров в год.

Температура воды двояко влияет на скорость коррозии: с одной стороны, повышение температуры ускоряет диффузию кислорода и реакции на анодных и катодных участках, а, с другой стороны, уменьшает растворимость кислорода, а отсюда и скорость коррозии.

Поэтому зависимость скорости коррозии от температуры воды имеет вид кривой с максимумом, соответствующим различным температурам при различных условиях (тип сплава, состав воды, возможности сохранения кислорода в закрытых системах и т.п.).

Металлический контакт разнородных металлов в морской воде приводит к усилению коррозии более электроотрицательного металла и снижению (или подавлению) коррозии более положительного металла. Заключение о коррозионном поведении контакта различных металлов можно сделать на основании сопоставления их стационарных потенциалов в данной среде. При неправильном выборе контактирующих металлов и отсутствии средств защиты возникает опасность весьма значительных коррозионных повреждений.

На интенсивность коррозии металлов в морской воде может оказать влияние обрастание поверхности морскими организмами (биокоррозия). На коррозию углеродистых и низколегированных сталей обрастание не оказывает особо заметного влияния, причем коррозия может при этом как усиливаться (при наличии сульфатредуцирующих бактерий, возникновении пар дифференциальной аэрации), так и уменьшаться (вследствие снижения содержания кислорода и кроющего действия обрастателей).

Влияние обрастания на коррозию нержавеющих сталей, алюминиевых и медных сплавов также неоднозначно, но в целом преобладает отрицательное влияние. Объясняется это тем, что эти материалы склонны к щелевой коррозии в зазорах, образуемых обрастателями, и к усилению коррозии при нарушениях сплошности пассивной пленки в связи с уменьшением содержания кислорода.

Резкое усиление коррозии металлоконструкций в морской воде, иногда в десятки раз, может иметь место в зоне действия блуждающих токов или токов утечки, когда поверхность металла подвергается сильной анодной поляризации под действием стекающего тока.

Источник

Морская коррозия металлов

Морская коррозия – это ржавление металлов, один из видов электрохимической коррозии. Морская вода содержит соли кальция, калия, магния, сульфаты натрия, хлориды, а также является хорошим электролитом.

Именно из-за хлоридов она разрушает металлы и предотвращает появление пассивных пленок на поверхности металла. Поэтому, для эксплуатации в морской воде используют стальные конструкции с дополнительными защитными покрытиями.

Морская коррозия сопровождается биокоррозией, когда на погруженных в воду конструкциях закрепляются или развиваются растительные и животные организмы, то есть происходит обрастание. Микроорганизмы ускоряют разрушение противокоррозионных покрытий. Появляются локальные очаги оголенной металлической поверхности, которые провоцируют интенсивное разрушение металла.

Скорость коррозии в морской воде может возрасти в десятки раз, если на металле остается окалина, которая является катодом, имеющим более положительный потенциал, чем потенциал основного металла. В случае большой катодной поверхности, покрытой окалиной, и сравнительно малой поверхности анодных участков, свободных от окалины, в местах с удаленной или поврежденной окалиной происходит усиленное растворение металлов.

Основным видом защиты от морской коррозии являются противокоррозионные и противообрастающие лакокрасочные и металлизирующие покрытия, а также электрохимическая защита.

Среди лакокрасочных покрытий наиболее эффективны толстослойные покрытия на эпоксидной основе с ограниченным содержанием растворителя или без растворителя. Также добавляются биоциды. Также могут применять алюминий с легирующими добавками, цинком или лантаном. Алюминиевые покрытия в сочетании с лакокрасочными покрытиями обладают высокой стойкостью в морской воде и имеют повышенную стойкость к эрозии.

Читайте также:  Грунтовка оцинкованная для металла

Источник

Морская коррозия

Одним из наиболее опасных для металла явлений считается морская коррозия. Это электрохимический процесс, который запускается и протекает из-за особенностей состава жидкости.

В этом материале мы подробнее разберем особенности явления, его протекание и методы защиты.

Почему морская вода так опасна для металла

По статистике, металлические изделия в море портятся намного быстрее, чем в стандартных условиях на открытом воздухе.

Катализатором становится 3 особенности жидкости:

  • Большое количество кислорода. Как известно, именно он запускает окисление, которое и понимается под коррозией. Уровень содержания кислорода – до 8 мг на один литр.
  • Электропроводность. Морская вода выступает как хороший электролит. В некоторых морях ее электропроводность составляет 3х10-2 Ом-1 см-1.
  • Особый состав. Химики давно установили, что в жидкости присутствует весь набор веществ, делающих ее опасной для металла – от сульфатов натрия и солей кальция до хлоридов.

Коррозия в морской воде протекает быстрее, потому что у нее есть выраженное депассивирующее действие. Если на поверхности начинает формироваться защитная пассивная пленка, вода быстро разрушает ее.

Все что попадает в море начинает разрушаться. Убедитесь в этом, если посмотрите на состояния днищ кораблей, погруженных металлоконструкций, трубопроводов, проложенных по дну.

То же относится и к металлическим изделиям, которые периодически соприкасаются с агрессивной средой, к примеру, при охлаждении.

Особенности протекания процесса

Морская коррозия металлов протекает под воздействием множества внешних агрессивных факторов. Как мы уже отмечали, этот процесс относится к электромеханическим разновидностям процессов.

Его протекание напрямую связано с кислородной деполяризацией и дифузионно-кинетическим катодным контролем.

Проблем добавляет то, что сама вода постоянно двигается. Это связано не только с давлением, но и с тем, что суда постоянно находятся в движении с собственной скоростью.

В зависимости от условий, в которых находится металлоконструкция, меняется тип контроля:

  • При сильной аэрации и в местах с сильным течением, частым волнением, кинетический контроль выходит на первый план.
  • На участках где морская вода находится в неподвижном состоянии, преобладающим оказывается катодный контроль.

Если рассматривать процесс как катодно-анодную реакцию, мы увидим, что в качестве анода выступает металл, в то время как катодом становится оксидная пленка на его поверхности.

Морская коррозия становится заметной быстро. Она вызывает масштабное разрушение материала, на нем появляются язвы большой глубины, структура металла разрушается и становится хрупкой. Материал уже переносит прежнего нагрузок.

Также не стоит сбрасывать со счетов атмосферную коррозию в морских районах. Она связана с особым составом воздуха, воздействием других особых условий среды.

Что усиливает морскую коррозию

На разных морях ржавение металла протекает с разной скоростью. На скорость и особенности явления влияет 6 факторов среды:

  • Степень солености воды. Чем больше твердых веществ растворено в жидкости, тем больше будет степень солености. Этот фактор не сильно влияет на скорость или характер процесса, но чем больше содержание, тем выше будет опасность на контрасте с другими факторами.
  • Состав воды. Состав жидкости формирует благоприятную среду, в которой коррозия могла бы развиваться намного быстрее. Состав отличается в зависимости от географического расположения места. Одними из самых опасных веществ становятся хлориды и сероводород. Если их много, катодный и анодный процесс становятся более интенсивными. Также такой состав приводит к появления сульфидов, которые будет сложно растворить. Еще один фактор риска – большое количество ионов брома. Интересная особенность заключается и в том, что в ряде случае состав выступает и в качестве защитного фактора – он помогает сформировать специальную пленку, отталкивающую внешние угрозы.
  • Скорость течения. Чем быстрее течение, тем лучше будет диффузия кислорода. Потому, когда судно движется с большой скоростью, риск морской коррозии становится все более и более ощутимым. Но опасность представляет и неподвижная вода. Даже когда на море штиль, есть риск что ржавение начнет протекать с диффузионным контролем.
  • Место расположения ватерлинии. Место, с которым соприкасается морская вода, намного больше других поражено коррозионными процессами. Причина в том, что на этом участке кислород наиболее сильно влияет на металл. Также сказывается и температура. Вода, которая омывает ватерлинию более теплая из-за контакта с солнечными лучами.
  • Наличие прокатной окалины на поверхности металла. Опасность ее присутствия заключается в том, что в этом случае сильно упрощается формирование гальванопары. Это опасно, потому что возникает анодное растворение металла.
  • Биологический состав морской воды. Как и в почве, в морской воде много микроорганизмов, флоры и фауны, которые стимулируют разложение металла. К ним относятся различные виды бактерий, а также кораллы и моллюски. При их большом скоплении увеличивается риск образования коррозийных поражений. Исключение составляют только некоторые виды морских существ, которые не позволяют кислороду контактировать с металлическими частями. Скорость протекания коррозийного поражения также зависит от сплава, который был использован при изготовлении той или иной конструкции. Так опасность для биокоррозии представляют сплавы, в которых есть много свинца, никеля, олова и алюминия. Наиболее защищенными оказываются магниевые сплавы и медь.
Читайте также:  Чем ставятся заклепки на металл

Виды морской коррозии

В морской воде протекает 2 вида коррозии.

Наиболее распространенными среди них считаются следующие:

  • Контактная. Проявляется из-за контакта жидкости и металла. Причиной становится хорошая электропроводность. Если рядом в воде находится несколько металлических изделий, металл становится по отношению к стали катодом.
  • Электрокоррозия. Появляется, потому что в воде находятся блуждающие токи. Иногда проблемы оказываются связанными и с самими морскими судами, состоянием проложенной на них электросети.

Коррозия металла в морской воде способна за короткое время вывести из строя даже крупную металлоконструкцию. Как результат – она теряет прочность и обрушиться.

Это всегда риск появления человеческих жертв и больших убытков.

К 2020 году разработано множество средств, позволяющих или обеспечить защиту от агрессивной среды или замедлить протекание процесса. Их качество доказано на практике – удается получить заметный результат.

Рассмотрим вопросы защиты от морской коррозии более подробно.

Как защитить металл от повреждения

В работе используется несколько видов защитных средств, к которым относятся такие, как:

Использование специальных лакокрасочных покрытий

Как и в случае с борьбой с ржавением под открытым воздухом, очень важно не допустить контакта агрессивной среды с металлом. ЛКМ в таком случае подходят отлично.

Есть несколько типов материалов, которые можно свободно использовать в окрашивании.

К ним относятся такие, как:

  • Краски на основе битумов.
  • Составы с фенолформальдегидной основой.
  • Этинолевые лакокрасочные материалы.

Хорошо показывают себя вещества с эпоксидной, каменноугольной основой. Главное требование, чтобы в них было как можно меньше растворителей.

Главное преимущество использования такого средства заключается в простоте нанесения.

Краска наносится на поверхность, защищенные места сразу становятся хорошо видимыми.

Для дополнительного усиления, ограждающего от агрессивной среды эффекта, можно также применять разные окиси, в том числе, ртути и меди. В таком случае конструкция не будет обрастать морскими обитателями.

Чтобы нанесение ЛКМ дало лучшие результаты, поверхность металлоконструкции нужно будет фосфатировать. Только после этого допускается проведение окрашивания.

Стоит также учитывать, что оно должно быть как можно более толстым, чтобы удержаться дольше и сохранить заметный эффект.

Применение металлических защитных покрытий

В этом направлении работает наша компания. Среди самых распространенных видов составов можно назвать цинк.

Он наносится на металл слоем толщиной до 200 мкм. При этом создается хорошая защита от контакта со средой.

Еще одно преимущество – такой материал можно окрашивать.

Оцинковывают самые разные изделия, в том числе, днища морских судов.

Зачистка поверхности

Процесс очень важен, потому что позволяет снять окалину. Как мы уже говорили выше, ее присутствие способно в несколько раз ускорить негативный процесс.

Для удаления окалины могут применяться высокие температуры, химическое травление и очистка пескоструйным методом.

Низкое легирование

Изменение самого характера стали – один из действенных методов для борьбы с коррозией. По данным исследований, стали с большим содержанием никеля портятся особенно быстро, в то время как добавление меди помогает сделать конструкцию намного более стойкой.

Создание дополнительной электрохимической защиты

Она может быть двух типов – от внешнего источника тока или от протектора. При этом удается остановить формирование пор и протекание электрохимического процесса, представляющего большую опасность для материалов.

Все перечисленные методы используются и в месте. В таком случае, вероятность повреждения металла станет намного ниже. Вопрос о подборе материалов, правильном конструировании также стоит очень остро.

Защита методом горячего цинкования

Наша компания предлагает горячую оцинковку различных видов конструкций, в том числе тех, которые постоянно находятся в контакте с морской водой.

Работаем с 2007 года и готовы быстро выполнить даже наиболее сложный и крупный заказ.

4 причины обратиться к нам:

  • Действуют три цеха горячего цинкования. Наши производственные мощности – 120 тысяч тонн в год.
  • Работаем с большинством видов деталей и конструкций. На предприятии установлена самая крупная ванна в ЦФО. Ее глубина составляет 3,43 метра.
  • Гарантируем качество. Горячее цинкование проводится строго по ГОСТ 9.307-89.
  • Используем передовое оборудование. Установлена европейская техника от KVK KOERNER и EKOMOR.

Готовы ответить на все интересующие заказчика вопросы и быстро приступить к работе. Звоните или оставляйте заявку на сайте.

Источник