Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

К.т.н. Коверниченко Л.Н., Шевченко А.А.

Криворожский национальный университет, Украина

Оценка состояния поверхностей металлических конструкций, требующих применения защитных покрытий

Коррозионное разрушение металлов является одной из существенных причин снижения долговечности металлических конструкций. Проблема предотвращения коррозионных разрушений конструкций занимает одно из видных мест в общей задаче повышения долговечности и надежности сооружений.
Когда коррозии подвержена вся поверхность металла (общая или сплошная коррозия) и скорость ее линейна, коррозию можно определить как потерю массы на единицу площади в единицу времени, например, в миллиграммах на квадратный дециметр в сутки или граммах на квадратный метр в сутки. Кроме того, в качестве единицы измерения может быть принята скорость распространения коррозии вглубь металла с учетом его плотности, рассчитанная в миллиметрах в год. Если общая коррозия происходит равномерно, то ее можно выразить в единицах скорости, что дает возможность определить глубину распространения коррозии в металле за любой промежуток времени. В ряде случаев основная часть поверхности металла почти не подвергается действию коррозии, но отдельные небольшие участки могут коррозировать очень быстро, что при малой толщине металла может привести к сквозным разрушениям. Коррозия протекает равномерно, когда система металл - среда гомогенна, то есть, метал однороден по составу, а среда при таких определенных параметрах, как состав атмосферы (воды), концентрация активных газов и ионов водорода (pН), температура и скорость воздушного или водного потока и другие параметры равномерно действуют на металлическую поверхность [1]. К химической коррозии относятся процессы, протекающие при непосредственном химическом воздействии агрессивной среды на металл, не сопровождающегося возникновением электрического тока. В этом случае на металлическую поверхность действуют: а) сухие газы и пары при невозможности конденсации влаги на поверхности металла (газовая коррозия, которая обычно наблюдается при высоких температурах, при этом в большинстве случаев на поверхности металлов образуется слой окислов); б ) жидкие не электролиты, не проводящие электрический ток (спирты, минеральные масла и различные органические соединения). При электрохимической коррозии коррозионные процессы протекают в воде, водных растворах электролитов, влажных газах, расплавленных солях и щелочах. Электрохимический процесс растворения металлов сопровождается появлением электрического тока. Чтобы ион-атомы могли покинуть поверхность металла, они должны обладать запасом энергии для преодоления электростатического притяжения электронов. Источником энергии, необходимой для вырывания ион-атома из кристаллической решетки и перехода его в водный раствор является реакция гидратации, сопровождающаяся высвобождением энергии. Способность ион-атомов переходить в раствор электролита различная для разных металлов и характеризуется термодинамической устойчивостью металлов. Обычно беспрепятственный коррозионный процесс наблюдается при нарушении коррозионного слоя и удалении из него электро-ионов и ионов. Слой коррозии, образующийся на границе между металлом и средой, определяет величину электродного потенциала данного металла. Электродные потенциалы при установившемся равновесном слое называются равновесными. В случае, когда активная концентрация ионов металла в растворе равна единице, потенциал называется нормальным. При отсутствии равновесия развивается анодный процесс коррозии [2]. Анодный процесс заключается в ионизации металла, то есть в переходе ион-атома из кристалической решетки в раствор с образованием гидратированных ионов этот процесс протекает беспрепятственно только при условии беспрерывного отвода образующихся ионов из прианодной зоны. Катодный процесс называется смещением значения потенциала в отрицательную сторону и может быть вызван двумя основными причинами а) медленность течения электрохимической реакции связывания деполяризатора с электронами, протекающими с анодных участков, то есть замедленности процесса  б) недостаточной скоростью подвода к катодной поверхности деполяризатора или отвода продуктов восстановления деполяризатора вблизи электрода. Коррозия металлических строительных конструкций в большинстве случаев протекает по механизму коррозии с кислородной деполяризацией, так как в основном, происходит разрушение углеродистых сталей в атмосферных и почвенных условиях, в морской воде, а также в нейтральных растворах электролитов и вызывается присутствием кислорода в этих средах. Скорость коррозии зависит от концентрации солей и их природа по разному влияет на скорость коррозии. Так растворы солей, не обладающих окислительными свойствами (NaCl, KCl и т.п.) с повышением их концентрации вначале увеличивают скорость коррозии углеродистых сталей (в результате возрастания электропроводности раствора и концентрации хлор-ионов), а затем скорость коррозии понижается (вследствие уменьшения растворимости деполяризатора-кислорода в коррозионной среде). Повышение концентрации окисляющих солей, как правило, уменьшает скорость коррозии [3,4]. При обследовании металлических строительных конструкций, подвергшихся воздействию окружающей среди, выявлены механические и физико-химические повреждения. Что касается физико-химических воздействий, то они весьма разнообразны и изменчивы, так как содержащиеся почти во всякой воде различные соли усиливают ее агрессивность. Срок службы отдельных металлических конструкций снижается за счет быстропротекающих коррозионных процессов, влияющих на их несущую способность. В связи с этим поставлена задача, решение которой дало бы возможность продлить срок службы металлических конструкций. Защитить конструкции, работавшие в агрессивных средах, возможно c помощью нанесения на их поверхность защитного антикоррозионного покрытия. При этом немаловажным фактором долговечности нанесенного покрытия является подготовка металлической поверхности под нанесение защитного покрытия. Качество подготовки поверхности определяется чистотой и шероховатостью, причем, чем выше качество подготовки, тем больше долговечность покрытия. Самым распространенным способом подготовки поверхностей перед покрытием является пескоструйная обработка [5]. Однако, пескоструйному способу обработки присущи и недостатки, такие как сложность использования в труднодоступных местах, неравномерный объем материала по поверхности, большая расслаиваемость абразива за счет малых скоростей его разгона, сравнительно низкая производительность, большая запыленность рабочего места, не происходит обезжиривания обрабатываемой поверхности.

Литература:

1.Коверниченко Л.Н., Дадыкин Д.Ю. Подготовка металлической поверхности под нанесение защитных покрытий // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Вип.№57. -Одеса, 2015.- С.201-205.

2.Бортников В.Б.Производительность труда в строительстве, Кишенев,1964,-251с.

3.Герасименко А.А. Защита от коррозии старения биоповреждений машин, оборудования и сооружений.-М.,Машиностроение,1987,-784 с.

4.Орлов А.М. Защита строительных конструкций и технологического оборудования от коррозии.Стойиздат,1981,-264с.

5.Розенфельд И.Л.Коррозия и защита металлов /Локальные коррозионные процессы, М,: Металлургия,1969,-248с.