Для подтверждения высокой коррозионной стойкости диффузионных цинковых покрытий в сравнении с другими видами цинковых покрытий приведем результаты коррозионных испытаний различных видов цинковых покрытий в жестких условиях эксплуатации (трубопроводы на танкерах и других морских судах, трубы систем горячего водоснабжения, трубчатая аппаратура коксохимического производства и др.).
В начальный период происходит интенсивное взаимодействие покрытия с коррозионной средой и скорость коррозии для всех видов цинковых покрытий весьма высокая. В последующий период коррозионный износ резко уменьшается в связи с образованием на поверхности покрытия защитного слоя нерастворимых продуктов коррозии. Наибольшей коррозионной стойкостью в этих условиях обладают диффузионные цинковые покрытия, полученные в порошковых смесях. Следует отметить, что скорость потока коррозионной среды является одним из основных факторов, определяющих коррозионную стойкость водопроводов. Это относится к любому виду движущейся водной коррозионной среды (морская вода, пластовая вода, нефтесодержащая жидкость и др.). С увеличением скорости потока водной среды скорость коррозии цинковых покрытий возрастает. Однако это влияние менее значительно для цинковых покрытий, поверхностный слой которых состоит из железоцинковых соединений. Диффузионные цинковые покрытия, полученные из порошковых смесей, имеют повышенную стойкость против коррозионно-эрозионного воздействия быстродвижущейся агрессивной водной среды, что связано с упрочнением поверхности, вызванным образованием железоцинковых сплавов соответствующей структуры. Микротвердость последних значительно выше, чем чисто цинковых покрытий. На основании длительных коррозионных испытаний считают, что диффузионнооцинкованные трубопроводы при эксплуатации с повышенными скоростями движения коррозионной водной среды должны обладать некоторым преимуществом по сравнению с медными и медноникелевы-ми, подвергающимися интенсивной локальной коррозии в «слабых элементах». Исследования коррозионной стойкости в системах горячего водоснабжения диффузионных цинковых покрытий нового поколения и цинковых покрытий, полученных горячим цинкованием, проведен¬ные Государственным трубным институтом им. Я.Е. Осады (в настоящее время ГП «НИТИ», Украина, г. Днепропетровск), показывают, что при одинаковой толщине слоя этих покрытий срок службы диффузионных цинковых покрытий значительно превышает срок службы цинковых покрытий, полученных горячим цинкованием. При этом оценку качества проводили на основании результатов коррозионных испытаний цинковых покрытий в системах горячего водоснабжения. Источником водоснабжения была река Днепр. Исходя из принятой в энергети¬ке шкалы коррозии и опытных данных ВТИ им. Дзержинского (в настоящее время Всероссийский теплотехнический институт, г. Москва) днепровская вода является коррозионноактивной. Для днепровской воды коррозия черных (без покрытия) труб соответствует сильной. В соответствии с планом коррозионных испытаний снятие образцов для определения коррозионных потерь и характера разрушения (вида коррозии) цинковых покрытий производили через:
3 месяца (2200 часов), 6 месяцев (4400 часов) и 12 месяцев (8760 часов).
Скорость коррозии диффузионного цинкового покрытия в движущейся водной среде систем горячего водоснабжения была значительно меньше, чем у горячецинкового покрытия и постепенно снижалась во времени. Известно, что один из частых случаев сильного проявления коррозии на коксохимических заводах — коррозия трубчатой аппаратуры под влиянием технической воды, обладающей повышенной агрессивностью. Эта вода сильно насыщена кислородом, в ней часто содержатся фенолы, цианиды, различные сернистые соединения. Во многих аппаратах техническая вода имеет повышенную температуру, что также усиливает процесс коррозии. По данным промышленной статистики, срок службы большинства аппаратов (теплообменников, дефлегматоров, конденсаторов и др.) коксохимических производств, изготовленных в основном из углеродистых труб составляет от 1 года до 3 лет. Промышленные испытания оцинкованных различными способами образцов-патрубков в различных теплообменных аппаратах показали, что в большинстве агрессивных сред диффузионное цинковое покрытие обладает высокой коррозионной стойкостью и трубы с таким покрытием можно с успехом применять в этих средах. Расчеты показывают, что средний срок, в течение которого происходит полная замена труб в аппаратах, составляет для труб без защитного покрытия примерно 3,17 года, а для диффузионно оцинкованных труб около 10—12 лет. Испытания показывают, что коррозия диффузионных цинковых покрытий во времени имеет затухающий характер, т.е. уменьшается. Это положительное свойство диффузионных цинковых покрытий дает возможность на практике наносить на защищаемые стальные изделия цинковые покрытия меньшей толщины, чем при горячем цинковании изделий. Это позволяет производителю оцинкованных труб экономить цинк, энергоносители, а также улучшает физико-механические свойства покрытий, что дает положительный эффект у потребителя (покрытия небольшой толщины более пластичны и технологичны в работе).
Таким образом, коррозионные испытания показали, что потери диффузионных цинковых покрытий во времени значительно меньше, чем цинковых покрытий, полученных горячим цинкованием, следовательно, срок службы диффузионных цинковых покрытий будет значительно выше срока службы цинковых покрытий, полученных горячим цинкованием. На диффузионно оцинкованную поверхность хорошо наносится краска или полимерное покрытие, при этом не требуется специальной химической обработки, которую необходимо проводить при покраске горячеоцинкованных изделий. В заключение приведем наиболее ха¬рактерные области применения для различных видов цинковых покрытий: - Гальванические (электролитические). Покрытия широко применяют в машиностроении и производстве бытовой техники для защиты от коррозии и улучшения декоративного вида различных деталей и изделий.
- Металлизационные
Широкое применение такие покрытия нашли при строительстве и ремонте различных крупногабаритных объектов (различные емкости, металлоконструкции, наружные поверхности трубопроводов, сварные швы трубопроводов и др.). - Горячецинковые
Наиболее широко в металлургии и трубной промышленности при производстве оцинкованного полосового проката, труб и проволоки, используемых при строительстве промышленных и гражданских объектов. Также для защиты различных металлоизделий при штучном (пакетном) способе цинкования. - Диффузионные
Для защиты от коррозии различных металлоизделий, эксплуатирующихся в жестких коррозионно-эрозионных условиях. Диффузионно оцинкованные изделия с успехом применяют в гражданском и промышленном строительстве, в коксохимической и нефтедобывающей промышленности, судостроении и морском флоте — в первую очередь для защиты различных трубопроводных систем и технологических аппаратов, а также для защиты крепежных изделий (болтов, гаек и др., особенно высокопрочных).
Диффузионный способ цинкования находит все большее распространение при цинковании длинномерных стальных изделий (труб, компонентов дорожных ограждений и линий электропередач, арматуры и др.), что обусловлено, прежде всего, высокими химическими и физико-механическими свойствами диффузионных цинковых покрытий. - Цинконаполненные
Покрытия наносят на автоматизированных поточных линиях на стальную полосу, которую используют в автомобилестроении (различные детали кузова автомобиля), для защиты в морской воде стальных изделий и конструкций — резервуаров, трубопроводов, пирсов, корпусов судов, мостовых конструкций, буровых вышек, при ремонтных работах и др. - Комбинированные
Высокие противокоррозионные свойства в сочетании с декоративным видом обеспечивают все возрастающее использование стальных изделий с комбинированными покрытиями. В промышленно развитых странах до 90% листового материала производят с двойной защитой. Такая продукция находит широкое применение в строительстве, судостроении, машиностроении и др. областях промышленности. В Японии, США производятся трубы и полые профили с комбинированными покрытиями, а в Германии и стальные конструкции.
Автор выражает благодарность Р.Г. Галину за обсуждение представленных материалов и данные, которые частично использованы при написании статьи. из журнала "Оборудование" №№3,4 в 2005г.
|
