Рассказываем о том, откуда берется ржавчина на металле и как с ней бороться - простым языком о сложных процессах
Сегодня у нас научно-познавательный блог! Пристегните ремни - мы отправляемся в царство химии и во время экскурсии по нему подробно расскажем вам, как образуется коррозия, как спасти один металл, «пожертвовав» другим, и как ученые и инженеры, создавшие составы класса Zinker, ухитрились обернуть во благо человечеству одно из самых разрушительных явлений, с которым оно только сталкивалось за всю свою историю. Гарантируем - будет интересно.
Анод, катод, электролит - о чем это все?
Видов и подвидов коррозии существует огромное множество, но все их условно можно разделить на две большие группы: химическую коррозию и электрохимическую. Химическая возникает, когда металл контактирует с газами или жидкостями, не проводящими электрический ток: например, она может развиться в печной арматуре, бензобаках, деталях двигателей внутреннего сгорания, нефтяном оборудовании и так далее. Механизм ее сравнительно простой: металл попадает в агрессивную среду, окисляется и со временем практически полностью превращается в ржавчину.
С электрохимической коррозией все несколько сложнее. Ей посвящены целые учебники, от количества специальных терминов в которых у неподготовленного читателя может уже к десятой странице не на шутку разболеться голова. Но мы постараемся объяснить кратко и на пальцах.
Главное тут - приставка «электро». Она означает, что электрохимическая коррозия всегда либо сопровождается электрическим током, либо непосредственно из-за него возникает. Сам же ток появляется, когда к двум металлам добавляется электролит - среда, проводящая электричество. Это может быть вода или любой водный раствор - поэтому, в частности, от электрохимической коррозии чаще всего страдают корпуса кораблей, проложенные в земле трубопроводы, паровые котлы и так далее. При этом вовсе не обязательно, чтобы наша металлическая пара была погружена в воду целиком: хватит и того ее небольшого количества, которым, к примеру, насыщен воздух на морском побережье, или которое растворено в почве вместе с солями и другими агрессивными примесями. Когда добавляется электролит, вся система - сам электролит и контактирующие друг с другом металлы - превращается в гальванический элемент, грубо говоря, простейшую батарейку. В результате один металл становится анодом и начинает отдавать электроны, а другой - катодом и начинает, соответственно, их принимать. При этом анод в процессе отдачи электронов окисляется - так на нем и возникают очаги коррозии.
Фух. С теоретической частью, кажется, разобрались. Остается только добавить, что электрохимическая коррозия - штука страшная. Ей, зачастую, подвержены даже те металлы, которые ржаветь не должны.
Дело в том, что практически в любом металле сегодня содержатся разные примеси, которые при добавлении в нашу систему электролита образуют очаги коррозии, а любой такой очаг - это неминуемое ослабление всей конструкции, последствия которого могут быть непредсказуемыми.
Самый наглядный и один из самых страшных примеров в истории - катастрофа на Серебряном мосту через реку Огайо, случившаяся в 1967 году в США. В какой-то момент мост просто рухнул в реку, унеся с собой 31 автомобиль и погубив в общей сложности 45 человек. Как показало дальнейшее расследование, произошло это из-за одного-единственного проржавевшего подшипника. Механизм возникновения коррозии, которая в конце концов этот подшипник «съела», не известен, но есть все основания полагать, что она была именно электрохимической - по крайней мере на это указывают близость воды и постоянный контакт металла с насыщенным влагой воздухом.
Пожертвовать одним, спасти другой
Но человек - на то и человек, что все может обернуть к своей пользе. И даже такое разрушительное явление, как электрохимическая коррозия, он способен поставить на службу благой цели.
Дело в том, что разные металлы при помещении их в гальваническую систему по-разному себя ведут. Одни металлы инертные, реагируют они слабо. Другие - наоборот, активные, и от них ничего не стоит «отщипнуть» электрон-другой. Зависимость тут получается простая: какой металл активнее - тот и будет окисляться в присутствии электролита.
В химии даже существует такое понятие, как «электрохимический ряд активности металлов». Все, что в нем стоит правее водорода, обозначенного буквой Н, отличается низкой электрохимической активностью, что, что стоит левее - соответственно, высокой. И если мы внимательно посмотрим на металлы слева, то увидим там… цинк. Догадываетесь, к чему ведем?
Ученые и инженеры в какой-то момент подумали так: если уж электрохимической коррозии не избежать, то почему бы ее не «обмануть» и не подсунуть ей какой-нибудь «жертвенный» металл, который оттянет все негативные эффекты на себя и убережет от них саму конструкцию? «Жертвенный», кстати - это мы не для красного словца. Помните, мы однажды рассказывали, как защищают от коррозии корабли? На их корпуса монтируют специальные системы, один из ключевых элементов которых - массивные «бляшки» электрохимически активного металла, который понемногу разрушается под действием коррозии. Эти бляшки так и называются - жертвенные аноды.
Этот же принцип был взят на вооружение и при создании технологии Цинкирования. Дело в том, что цинк - очень активный металл. Он охотно отдает электроны, а значит, более подвержен воздействию коррозии. Поэтому инновационное покрытие, которое обеспечивают составы класса Zinker - это, по сути, точно такой же жертвенный анод, только не в виде массивной бляшки, а в виде тонкого, буквально в несколько десятков микрон толщиной, защитного слоя на поверхности металла-основы.
Однако одного только принципа мало. В процессе разрушения жертвенного металла коррозия может проникнуть под защитный слой, и тогда все равно образуются разрушительные очаги. Но только не в случае с Цинкированием. Дело в том, что составы класса Zinker помимо прочего обладают отличной адгезией - наивысшей, согласно ГОСТ 15140-78. Это означает, что цинковое покрытие «прилипает» к металлу настолько плотно и крепко, что между ними не образуется пустот и разрывов. И даже если какой-то его кусочек вдруг отслоится (например, из-за механического повреждения), и на оголившемся металле возникнет пятнышко ржавчины, дальше оно никуда не расползется, и его всегда можно будет счистить и нанести защитный слой заново. Этим же, к слову, объясняется и высочайшая ремонтопригодность цинковых покрытий, о которой мы не раз говорили в других статьях.
Вот такая получается занимательная химия. В следующих статьях мы обязательно углубимся в эту тему и раскроем вам новые подробности о технологии Цинкирования.
#Цинкирование #защита_от_коррозии #металл
