Применение пассивации металлов в судостроении

Данная статья посвящена процессу пассивации металлов. Рассмотрены отличия от других видов антикоррозионной защиты металлов. Приведены примеры используемых растворов, а также рассказано о достоинствах и недостатках данного способа защиты.

Аннотация статьи
обеспечение безопасности
антикоррозионная защита металлов
коррозия металлических конструкций
защитная плёнка
Ключевые слова

Пассивация металла – это процесс образования на поверхности металла пассивной пленки, которая защищает его от коррозии и окисления. Пассивация может происходить естественным образом, когда металл вступает в реакцию с окружающей средой, или же может быть достигнута путем обработки металла специальными химическими реагентами.

В качестве примера можно привести пассивацию нержавеющей стали. При контакте с воздухом на поверхности нержавеющей стали образуется тонкая пленка оксида хрома, которая защищает металл от дальнейшей коррозии. Однако, если поверхность металла повреждена или нарушена, то пассивация может быть нарушена, что приведет к появлению коррозии.

Пассивация металла является важным процессом в промышленности, поскольку позволяет увеличить долговечность и надежность металлических конструкций и оборудования.

Применение пассивации металлов

Применение пассивации металла находит широкое применение в судостроении, особенно на морском флоте. Корабли и другие суда постоянно находятся в контакте с морской водой, что может привести к повреждению и коррозии металлических конструкций.

Для предотвращения коррозии и продления срока службы судов, используют различные методы пассивации металла, включая покрытие поверхности металла защитными покрытиями, антикоррозионными покрытиями и катодной защитой.

Пассивация металла также широко используется в судоремонте для восстановления металлических конструкций и предотвращения дальнейшей коррозии. Специалисты проводят пассивацию сварных швов, стыков и других мест, где могут возникнуть причины коррозии.

Алгоритм процесса

Пассивацию разделяют на 4 этапа:

  1. Подготовка. Необходима для того, чтобы окислитель вступил в реакцию со сплавом. Наносить состав можно только после того, как поверхность подготовлена. Деталь промывают и обезжиривают. Не должно быть следов краски, растворителей и других посторонних химических веществ, которые могли бы повлиять на реакцию. Также допускается проведение ошкуривания, при котором зачищаются мелкие неровности. После просушки и осмотра металлического изделия, приступают ко следующему этапу.
  2. Нанесение окислителя. В работе используются различные типы реагентов, создающие на изделии защитную пленку. В ее составе преобладают продукты окисления и соль – это безопасно для материала, но сами защитные показатели увеличиваются в разы. Степень эффективности пассивации будет зависеть от того, внимательно ли специалисты подошли к процессу и какие составы они использовали. Учитывается рецептура раствора, тип сплава. В промышленности при проведении пассивации хорошо показывают себя стали высоколегированного типа, в том числе, хромникелевые. С углеродистыми разновидностями сложнее – защитная пленка хоть и образуется на них, но держится меньше.
  3. Зачистка поверхности. Выполняется стандартная промывка для того, чтобы удалить с изделия задержавшиеся на его поверхности соли.
  4. Нейтрализация окислов. Выполняется с использованием двух или трехпроцентного раствора аммиака. Также в него входит гидроксид натрия, олеиновая кислота. Обработка занимает не более трех минут. Процедура требует поддержания фиксированного нагрева среды до температуры в 90 градусов.

Эффект пассивации станет заметен быстро. На поверхности изделия появляется окисленный слой с характерным цветом. Есть стали, которые со временем начинают темнеть, есть также те, для которых удается удержать определенный оттенок.

Используемые растворы

В таблице ниже расписаны особенности растворов и типы сплавов, с которыми они работают:

Раствор

Тип сплава

Серная и азотная кислота.

Коррозийностойкие высоколегированные сплавы.

Азотная кислота, двухромовокислый калий.

Ферритные сплавы.

Фосфорная кислота, хромовый ангидрид.

Среднелегированная сталь.

Гидроксид натрия, хромовый ангидрид, двухромовокислый калий.

Углеродистые стали

Класс сплава также влияет на используемые в работе температуры и длительность процесса. Стандартный диапазон нагрева при обработке составляет от 18 до 90 градусов. Короткие процессы занимают около трех минут, но на сложные задачи может потребоваться и до часа.

Скорость протекания процесса также связана с температурой.

Достоинства и недостатки пассивации металлов:

Плюсы пассивации металла:

  1. Защита от коррозии: пассивация металла позволяет защитить металлические конструкции от повреждений и коррозии.
  2. Увеличение срока эксплуатации: благодаря защите от коррозии, срок службы металлических конструкций продлевается на многие годы.
  3. Улучшение внешнего вида: пассивация металла позволяет улучшить внешний вид поверхности металла.
  4. Экономия средств: благодаря продлению срока эксплуатации металлических конструкций, можно сэкономить на замене и ремонте.

Минусы пассивации металла:

  1. Высокая стоимость: пассивация металла может быть довольно дорогой и требует специального оборудования и профессиональных навыков.
  2. Времязатратность: процесс пассивации металла может занимать довольно много времени, что может замедлить производственные процессы.
  3. Необходимость периодического обслуживания: защитная пленка, образующаяся на поверхности металла в процессе пассивации, может разрушаться со временем, поэтому требуется периодическое обслуживание и восстановление.

В целом, пассивация металла является эффективным способом защиты металлических конструкций от коррозии, однако требует определенных затрат и периодического обслуживания для поддержания эффективности защиты.

Отличие от других методов антикоррозионной защиты металлов

В отличие от других методов, пассивация не требует постоянного обновления или добавления материалов для защиты металла. При достаточном уровне оксидации, металл становится пассивным и самостоятельно защищает себя. Кроме того, пассивация обычно дает более долговечную защиту, чем другие методы, такие как покрытие металла или добавление ингибиторов коррозии.

Однако, пассивация требует специальных условий для ее реализации, таких как наличие достаточного количества кислорода или других веществ на поверхности металла, а также контроля над факторами окружающей среды, такими как температура и влажность. Кроме того, пассивация может быть достигнута только для определенных видов металлов, которые могут образовать стабильные оксидные пленки на своей поверхности, таких как алюминий или нержавеющая сталь. Для других металлов пассивация может быть недостаточной или невозможной, и для них потребуются другие методы антикоррозионной защиты.

Заключение

В целом, пассивация металла является эффективным способом защиты металлических конструкций от коррозии, однако требует определенных затрат и периодического обслуживания для поддержания эффективности защиты.

Применение пассивации металла в судостроении является очень важным процессом и служит для обеспечения безопасности на море и продления срока службы судов.

Текст статьи
  1. Кузнецов Ю.И. Органические ингибиторы коррозии металлов в нейтральных водных растворах. В кн.: Итоги науки и техники. Серия: Коррозия и защита от коррозии. Т. 7. 1978. М.: ВИНИТИ. С. 158-204.
  2. Кузнецов Ю.И. Физико-химические аспекты защиты металлов органическими ингибиторами коррозии. Коррозия: материалы, защита. 2013. № 4. С.26-36.
  3. Кузнецов Ю.И., Трунов Е.А., Исаев В.А. Защита низкоуглеродистой стали цинкфосфонатами // Защита металлов. - 1987. - Т. 23. - № 1. - С. 86.
  4. Семёнова, И. В. Коррозия и защита от коррозии / И. В. Семёнова, А. В. Хорошилов, Г. М. Флорианович. – М. : Физматлит, 2006 – 376 с.
Список литературы