Главный недостаток металлических конструкций — от заборов до силовых каркасов — это подверженность ржавлению. Коррозия разрушает металл и значительно снижает срок службы сооружения. Для антикоррозионной защиты материала придуманы многочисленные методы, о которых мы расскажем в статье.
Виды коррозии металла
Специалисты разделяют коррозию на химическую и электрохимическую. Химическая возникает при взаимодействии металла с жидкостью или газом на высоких температурах (от 300 °С до 800 °С в зависимости от вида сплава). Примером химической коррозии служит разрушение деталей в ДВС. Химическая коррозия не сопровождается появлением электрического тока, в отличие от более разрушающей электрохимической.
Электрохимическая коррозия проходит в среде веществ, проводящих электрический ток: почва, влажный газ, вода, растворы солей. При попадании металла в подобную среду (электролит) ионы металла постепенно окисляются и переходят к окислителю, что приводит к ржавлению конструкции. Атмосферной коррозии — наиболее распространенному подвиду электрохимической — подвержены заборы, металлические балки, опоры ЛЭП, просто оставленный на улице металл. Почвенная коррозия воздействует на винтовые сваи, подземные трубопроводы, кабели.
Для повышения коррозионной стойкости в металлический сплав добавляют легирующие элементы: чистый металл (никель, хром, вольфрам, молибден) или неметаллы (азот, фосфор). Так изготавливаются и легирующие стали, активно применяющиеся в промышленности и строительстве.
Влияет на коррозионную сопротивляемость и увеличение толщины металлических изделий. Поэтому важно замерять микрометром точную толщину пришедших вам материалов: профнастила, свай, металлических профилей. Полмиллиметра могут продлить эксплуатационный период конструкции на десятилетия.
Однако основным способом защиты металлоконструкций от ржавления является применение защитного покрытия. Выделяют два метода защиты: активная и пассивная.
Активная защита металлоконструкций
При активном способе защиты на конструкцию наносят покрытие из металла, который, обладая большей электроотрицательностью, вступает в разрушительную реакцию вместо основного металла и жертвует свои электроды. Таким образом металлоконструкция остаётся коррозионно-стойкой до распада слоя «жертвующего» металла.
К активным методам относится лужение, хромирование, никелирование. Но самый популярный способ — цинкование. Цинк ржавеет примерно в 3 раза медленнее, чем другие металлы, и при этом стоит недорого. Поэтому большинство активных методов защиты металла представляет собой разновидности цинкования:
- Горячее цинкование. Проводится путем окунания предварительно нагретого изделия в расплавленный цинк (температурой 430–470 °С). Цинк образует защитную плёнку на всех, даже труднодоступных, участках конструкции. Затем изделие оставляют на открытом воздухе для просушки. Метод цинкования не подходит для металлоконструкций больших габаритов, которые не помещаются в ванну для оцинковки.
- Гальваническая обработка. Конструкцию погружают в электролитический раствор и подключают к источнику тока, после чего ионы цинка оседают на поверхности металла и образуют стойкий защитный слой. Толщина покрытия минимальна (не более 0,03 мм), благодаря чему размер детали не меняется. Подобный метод обработки подходит для мало- и среднегабаритных изделий и отличается высокой стоимостью.
- Газотермическое цинкование. Это метод напыления цинком: специальное оборудование выдает нагретый газовый поток с расплавленным цинком, который покрывает поверхность металла. Применяется на конструкциях больших размеров. В основном напыление используется как промежуточный этап нанесения защиты.
- Термодиффузионное цинкование. В специальных печах с высокой температурой (от 400 °С) молекулы цинка диффузируют в поверхность обрабатываемого металла. Покрытие получается равномерным на всей поверхности изделия, включая отверстия и полости. К недостаткам можно отнести ограничения по размерам конструкции: она должна помещаться в печь.
К преимуществам активной защиты относится и значительное увеличение коррозионной стойкости металла, и долговечность покрытия (сохраняется до 50 лет), и устойчивость к абразивной нагрузке.
Пассивная защита металлоконструкций
Пассивный метод — это покрытие металла краской, эмалью, лаком, полимером, эпоксидной смолой. В составе защищающих материалов содержатся элементы с восстановительными свойствами. Нанесенные с помощью распылителей слои краски создают барьер, препятствующий контакту металла с атмосферой и жидкой средой, и тем самым замедляют коррозионные процессы. Лакокрасочные покрытия применяются и в декоративных целях, когда изделию придается нужный цвет.
В отличие от активной защиты, которая наносится на этапе производства металлоконструкций, пассивный метод часто применяется в процессе эксплуатации. Более того, многие антикоррозионные средства можно наносить на металл без предварительной обработки.
К недостаткам пассивного метода относят чувствительность покрытий к высоким температурам и снижение эффективности защиты на поврежденных или неровных участках металла. В целом лакокрасочные, эмалевые, полимерные составы недолговечны и обладают невысокой стойкостью к механическим воздействиям. Но и цена антикоррозионных средств значительно ниже стоимости цинкования. Поэтому пассивная защита широко используется и производителями, и потребителями, особенно как дополнительный способ.
