Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 12. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

§ 12.8. Защита от коррозии

Коррозия металлов происходит непрерывно и наносит огромные убытки. Подсчитано, что прямые потери железа от коррозии составляют около 10 % его ежегодной выплавки. Вследствие коррозии металлические изделия теряют свои ценные технические свойства. Поэтому важное значение имеют методы защиты металлов и сплавов от коррозии. Они довольно разнообразны. Назовем некоторые из них.

Защитные поверхностные покрытия металлов. Они бывают металлическими (покрытие цинком, оловом, свинцом, никелем, хромом и другими металлами) и неметаллическими (покрытие лаком, краской, эмалью и другими веществами). Эти покрытия изолируют металл от внешней среды. Так, кровельное железо покрывают цинком; из оцинкованного железа изготавливают многочисленные изделия бытового и промышленного назначения. Слой цинка предотвращает коррозии железа, ибо цинк, хотя и более активный металл, чем железо (см. ряд стандартных электродных потенциалов металлов, табл. 12.1), покрытый оксидной пленкой. В случае повреждения защитного слоя (царапины, пробои крыш и т.д.) за наличии влаги возникает гальваническая пара Zn | Fe. Катодом (положительным полюсом) есть железо, анодом (отрицательным полюсом) - цинк (рис. 12.6). Электроны переходят от цинка к железу, где связываются молекулами кислорода (кислородная деполяризация), цинк растворяется, а железо остается защищенным до тех пор, пока не разрушится весь слой цинка, что требует достаточно много времени. Покрытие железных изделий никелем, хромом, помимо защиты от коррозии, придает им красивого внешнего вида.

Создание сплавов с антикоррозионными свойствами. Введением в состав стали около 12 % хрома добывают нержавеющую сталь, устойчивую против коррозии. Добавки никеля, кобальта и меди усиливают антикоррозийные свойства стали, так как повышается склонность спла-

Рис. 12.6. Коррозионное разрушение цинка в гальванической паре Zn | Fe

вел к пассивации. Создание сплавов с антикоррозионными свойствами - один из важнейших направлений борьбы против коррозионных потерь.

Протекторная защита и электрозащита. Протекторную защиту применяют в том случае, когда защищаемая конструкция (подземный трубопровод, корпус судна), которая находится в среде электролита (морская вода, подземные грунтовые воды и др.). Суть такой защиты заключается в потому, что конструкцию соединяют с протектором¹ - более активным металлом, чем металл конструкции, которую защищают. Как протектор для защиты стальных изделий обычно используют магний, алюминий, цинк и их сплавы. В процессе коррозии протектор является анодом и разрушается, предотвращая тем самым разрушению конструкции (рис. 12.7). По мере разрушения протекторов их заменяют новыми.

На этом принципе основывается и электрозащита. Конструкция, находящаяся в среде электролита, также соединяют с другим металлом (обычно куском железа, рейкой и т.д.), но через внешний источник тока. При этом конструкцию, которую защищают, подсоединяют к катода, а металл - к аноду источника тока. Электроны відщеплюються от анода источником тока, анод (защитный металл) разрушается, а на катоде происходит восстановление окисника.

Электрозащита имеет преимущество над протекторным защитой: радиус действия первого около 2 000 м, второго - около 50 м.

Изменение состава среды. Для замедления коррозии металлических изделий электролита вводят вещества (чаще всего органические), которые называют замедлителями коррозии, или інгібіторами. их применяют в тех случаях, когда металл необходимо защищать от разъедания кислотами. Ученые создали ряд ингибиторов (препараты марок ЧМ, ПБ и другие), которые при добавлении к кислоте в сотни раз замедляют растворения (коррозии) металлов.

¹ Лат. protector - защитник, покровитель.

Рис. 12.7. Схема протекторной защиты подземного трубопровода:

1 - протектор (цинк, он корродирует); 2 - проводник тока; 3 - трубопровод (защищен за счет электронов цинка)

В последнее время разработан летучие (или атмосферные) ингибиторы. Ими пропитывают бумагу, которой обертывают металлические изделия. Пара ингибиторов адсорбируется на поверхности металла и образует на ней защитную пленку.

Ингибиторы широко применяют при химической очистке от накипи паровых котлов, снятии окалины с обработанных деталей, а также при хранении и перевозке соляной кислоты в стальной таре. До неорганических ингибиторов относятся нитриты, хроматы, фосфаты, силикаты. Механизм действия ингибиторов является предметом исследования многих химиков.