Обеспечение антикоррозионной защиты и поддержание её высоких эксплуатационных характеристик являются одними из наиболее важных факторов, гарантирующих надёжность и длительный срок службы трубопровода. Комплексная программа мероприятий по антикоррозионной защите осуществляется на всех этапах — как производства труб, так и строительства и эксплуатации трубопроводов.
Покрытия металлические
Химическое покрытие
Металлическое или неметаллическое неорганическое покрытие, полученоое в результате химических реакций. Получение металлического покрытия в растворе солей без электрического тока от внешнего источника. Примерами получения покрытий химическим способом для металлических покрытий, полученных восстановлением - никилирование, меднение, серебрение и другие.;
Нанесение цинкового покрытия на металлические поверхности или готовые изделия получило название цинкования, к этому же виду антикоррозионной обработки относятся операции с покрытиями из сплавов цинка. Именно защита от коррозии основного металла обрабатываемой детали является главной задачей цинкования, она решается за счет получения поверхностным слоем материала обусловленных условиями физико-химических качеств.
В силу высокой технологичности и экономической выгоды процесса именно цинкование заняло одно из первых мест среди операций антикоррозионной обработки деталей из железа и его сплавов. Не случайно именно для этих целей применяется почти сорок процентов всего добываемого цинка.
В зависимости от необходимой степени защиты металлической поверхности, что напрямую связано с классом агрессивности окружающей среды и предполагаемым сроком эксплуатации изделия, цинковое покрытие может составлять от 10мкм до 200мкм. Цинкование наибольшее распространение получило при обработке стальных листов, проволоки и ленты, крепёжных и прочих деталей, трубопроводов и корпусов приборов.
Хромирование
Достаточно известное даже для далеких от теории антикоррозионной защиты металлов хромирование получило широкое распространение за счет универсальности технологии и широкого спектра дополнительных достоинств покрытия. Кроме того, что нанесенный на металлическую поверхность хром или хромовый сплав дает высокий уровень сопротивления различным проявлениям коррозии, такой слой повышает стойкость к высоким температурам и износу, прочие механические качества, положительно сказывается на электромагнитных свойствах материала. Наибольшее распространение получила электролитическая и диффузионная технология обработки металлов с использованием хрома.
Алюминирование
Использование алюминия в качестве материала для защиты металлической поверхности от различных видов коррозии получило название алюминирования. Для этого алюминий или его сплав наносится верхним слоем, не только защищая от окисления и ржавчины, но и повышая жаростойкость, эстетическую привлекательность изделия. С технологической точки зрения наиболее распространенным является применение горячего алюминирования, для чего изделие необходимо погрузить в ванну, где уже находится расплав алюминия с примесью кремния (до одной десятой части). Также существует и применяется пульверизация при помощи алюминиевой краски и плакирование. Получаемый слой алюминия на поверхности может составлять от 20 до 200 микрон.
Алюминирование или Алитирование (от немецкого термина aletieren, от AL – Алюминий) это процесс насыщения поверхностного слоя атомами алюминия. Поверхность обрабатываемого металла, насыщаясь алюминием, приобретает антикоррозийную защиту и привлекательный внешний вид. Физическая сущность процесса следующая: под воздействием температуры в твердых, жидких и газовых средах.
1. Специальные смеси для алитирования включают в свой состав порошкообразный алюминий (приблизительно 49%, окись алюминия (приблизительно 49%), оставшееся (2-2.5%) хлористый аммония. Детали, предварительно обезжиренные, нагревают вместе со смесью до температуры 950-1000 С в течении 10-15 часов и охлаждают. После такой обработки толщина слоя алюминия на детали после охлаждения, будет составлять около 0.5-1мм. (в зависимости от металла).
2. Так же возможно алитирование в расплаве. Температура расплава колеблется от 660-750 С. Продолжительность обработки 45-60 мин., а глубина проникновения алюминия в этом случае 0.08-0.25 мм. Надо заметить, что алитированный слой имеет повышенную хрупкость. Поэтому ответственные и особо ответственные детали должны подвергаться последующему отжигу в течении 4-6 часов, при температуре около 1000 С. Это необходимо для того чтобы атомы алюминия переместились глубже в структуру обрабатываемого металла.
Алюминирование (алитирование), является хорошим антикоррозийным покрытием, так как после взаимной диффузии с обрабатываемым материалом, алюминий не создает защитных пленок, следовательно, исключает подпленочные коррозии. Это очень важно при эксплуатации покрытия в агрессивных средах (морская и речная вода, повышенное содержание серы, наличия промышленных выбросов и др.) А за счет особенностей плавления этого металла обрабатываемые поверхности хорошо защищены от газовой коррозии (до температуры 1000 С). Покрытие из алюминия очень декоративно и почти не нуждается в регламентных эксплуатационных затратах.
Никилирование
Технология антикоррозионной защиты, которая заключается в нанесении на изделие поверхностного слоя никеля толщиной от 1мкм до 50 мкм, получила наименование никелирование. Чаще всего в качестве обрабатываемых материалов в данном случае встречается сталь, медь, цинк и алюминий, реже – титан, вольфрам, молибден и магний. Однако, никелирование позволяет обрабатывать также сплавы на основе вышеперечисленных металлов, керамические, пластмассовые, бакелитовые, фарфоровые, стеклянные и другие поверхности. Покрытие никелем не только прекрасно защищает почти от всех видов коррозии, других воздействий атмосферной среды, предотвращает реакцию обработанного материала со слабыми органическими кислотами, соляными и щелочными растворами, но и повышает износостойкость, увеличивает декоративную привлекательность изделия.
Оловянирование
Главная функциональная задача оловянирования – антикоррозионная защита изделий, в том числе и тех, что подвержены воздействию органических кислот. Благодаря высокой устойчивости и безвредности такого рода покрытия оловом оно активно используется для получения тары и прочих аксессуаров для пищевой промышленности, защищая эти изделия от разных видов коррозии. Кроме того, технология антикоррозионной обработки с использованием олова получила широкое применение в приборостроении и изготовлении электронных узлов самого различного назначения, данный металл используется в качестве покрытия припаиваемых деталей.
Кадмирование
Как правило Кадмий используется, как антикоррозионное покрытие изделий, чья эксплуатация проходит в морской воде и прочих условиях под воздействием соленой влаги и морского тумана. Такое применение обусловлено большой химической устойчивостью данного элемента. Для эксплуатации в таких условиях, поверхности, покрытые кадмием подходит больше, чем поверхности, покрытые цинком. При помощикадмирования, от разных видов коррозии эффективно защищаются черные и цветные металлы, однако, необходимо помнить, что органическая среда для такого покрытия гораздо более разрушительна, нежели для того же цинкового вида.
С другой стороны, кадмий имеет высокую пластичность, что обуславливает его применение в качестве антикоррозионного покрытия деталей с резьбовыми элементами, прецизионных и предназначенных к пайке поверхностей. При этом кадмиевому покрытию не страшны изгиб, вытяжка или развальцовка, а пайка должна проходить с использованием оловянно-свинцовых припоев. Кадмирование - распространенный метод защиты от коррозии.
Омеднение
При помощи покрытия медью стальных или цинковых деталей достигается защита от чрезмерного скопления углерода на металле или, по-другому называемого процесса цементации. Гальваническая обработка части или целого изделия при помощи меди используется и как промежуточная операция в процессе хромирования стального или цинкового изделия.
Электрохимическое покрытие
Металлическое или неметаллическое неорганическое покрытие, полученоое в электролите под действием электрического тока от внешнего воздействия.
Гальваническое покрытие
Важнейшим условием получения качественного гальванического покрытия являются предварительная шлифовка, обезжиривание и декапирование изделия.
Анодно-окисное покрытие
Катодно-восстановительное покрытие
Металлизиционное покрытие
Покрытие полученное распылением расплавленного металла. Металлизационное покрытие отличается низким сцеплением с основой, высокой пористостью, низкой пластичностью. Установлено, что минимальная толщина слоя алюминия, нанесенного на стальную основу метал-лизационным способом, без видимых на просвет пор должна быть не менее 0 22 мм. Характерной особенностью этих покрытий является наличие в них сравнительно крупных пор ( 2 - 20 мкм), придающих высокую проницаемость даже при значительной толщине слоя. Пористые покрытия успешно используются при работе на трение. При смазке пористые покрытия способны впитывать в себя до 10 % жидкой смазки, что способствует снижению момента трения, сокращению времени приработки и понижению температуры трущейся пары и обеспечивает уменьшение интенсивности износа
Металлическое покрытие
Покрытие состоящие из металла или сплава. Защитные металлические покрытия могут получаться различными способами: электролитическим ( гальванические покрытия), металлизацией ( покрытие расплавленным металлом), совместной прократкой ( двухслойные металлы), погружением ( горячие покрытия), диффузионным ( термодиффузионные покрытия), химическим и контактным. Недостатком всех металлических защитных покрытий является их пористость; исключение составляют биметаллы. Анодные покрытия лучше защищают металл, но только на срок до своего разрушения. Катодные покрытия являются защитными только при условии их сплошности и отсутствия пор.
Газотермическое покрытие
Способом газотермического напыления можно наносить антикоррозионное покрытие на предварительно подготовленную поверхность, которая не боится высоких температур. Для распыления может использоваться струя газа или сжатый воздух, что помогают образованию мелких частиц, наделенных большой скоростью, они и становятся слоем, имеющим заданные свойства. Любой процесс в данном контексте, т.е. в котором используется высокотемпературная обработка и сырье для покрытия в порошкообразном, проволочном или прутковом виде, подпадает под определение газотермического.
Плазменное покрытие
Дуга свободна, если её развитие в пространстве не ограничено. Сжатая дуга помещается в узких каналах и обдувается струями газов или паров. Особенно мощные плазменные потоки у сжатой дуги. Сжатые дуги являются основой дугового плазмотрона - устройства для получения «низкотемпературной» плазмы.
Детонационное покрытие
Получение покрытия из диспергированного материала при взрыве горючего газа. Детонационное напыление — одна из разновидностей газотермического напыления промышленных покрытий в основе которого лежит принцип нагрева напыляемого материала (обычно порошка) с последующим его ускорением и переносом на напыляемую деталь с помощью продуктов детонации. При детонационном напылении для нагрева и ускорения напыляемого материала используется энергия продуктов детонации газокислородного топлива. В качестве горючего газа обычно применяется пропан-бутановая смесь. Благодаря высокой скорости напыляемых частиц (600—1000 м/сек.), детонационные покрытия обладают плотностью, близкой к плотности спеченного материала и высокой адгезией. Детонационное напыление позволяет напылять широкий круг материалов: металлы и их сплавы, оксиды, твердые сплавы на основе карбидов. При этом нагрев напыляемого изделия незначителен. Детонационное напыление из-за своего дискретного характера является очень экономичным, но не слишком производительным методом (по сравнению, например, с высокоскоростным газопламенным напылением). Как правило, оно экономично для напыления поверхностей площадью не более нескольких квадратных сантиметров. Благодаря высокой плотности и адгезии получаемых детонационным способом покрытия широко применяются в авиации, автомобильной и других областях машиностроения.
Конденсационное покрытие
Получение покрытия испарением в вакууме наносимого материала, созданием направленного потока его частиц с последующим осаждением на поверхности основного покрываемого металла. Покрытие при вакуумном конденсационном напылении формируется из потока частиц, находящихся в атомарном, молекулярном или ионизированном состоянии. Этот поток частиц получают распылением материала посредством воздействия на него различными энергетическими источниками. Различают распыление наносимого материала путем термического испарения, взрывного испарения-распыления и ионного распыления твердого материала. Вакуумное конденсационное напыление проводят в жестких герметичных камерах. Благодаря этому обеспечиваются необходимая длина свободного пробега напыляемых частиц и защита материала от взаимодействия с атмосферными газами.
Диффузионное покрытие
Горячее покрытие
Для металлоконструкций горячее цинкование является бесспорно самым распространённым видом покрытия.
Плакирующее покрытие
Плакирование - это способ нанесения покрытий, в том числе защитных. Этот способ наиболее часто применяется при прокатке и волочении неостывших после изготовления стальных листов или труб. Технологически этот процесс похож на «втирание» одного металла в другой. В разогретом состоянии поверхность металла активна и имеет способность присоединять к своей структуре атомы других менее активных металлов.
Цель этого процесса – создание защитного слоя на поверхности обрабатываемого металла. Таким образом можно защищать металл от коррозии. При плакировании может быть использовано несколько металлов. Иногда на металлическую поверхность может быть нанесен с одной стороны слой меди, а с другой стороны – цинк, олово или алюминий. Это необходимо для придания определенных свойств обрабатываемой поверхности. Например, с одной стороны поверхность должна быть износостойкой, а с другой cтороны коррозиестойкой, фрикционно способной или декоративной.
Толщина плакирующего слоя может быть от одного микрона до полутора миллиметров.
Плакирование, в отличие от горячего или термодиффузионного цинкования позволяет успешно наносить покрытия на сварные швы.
Наиболее сходной по физике воздействий к плакированию, является технология газотермического напыления.