Коррозионностойкие материалы

Основным требованием к этой группе специальных материалов является способность сохранять свое строение и, как следствие — свойства под воздействием агрессивной внешней среды. При электрохимической и химической коррозии оно выполняется разными путями.

Учитывая, что электрохимическая коррозия сопровождается переносом электрических зарядов между фазами материала различной природы (например, в углеродистых сталях между ферритом и цементитом), то для ее предотвращения (снижения) используют следующие принципы:

· устраняют саму причину возникновения разности потенциалов, используя вместо многофазных сплавов чистые металлы или однофазные сплавы (например, вместо двухфазного силумина АЛ2, состоящего го А1 и Si - чистый алюминий);

· повышают значение электродного потенциала материала детали до положительного значения путем легирования (например, заменяя уг­леродистую сталь высоколегированной хромистой или хромоникелевой сталью с содержанием Сr 12,5%, используя специальные однофазные латуни вместо простых);

· создают на поверхности корпуса судна или детали изолятор - пленку, не проводящую электрический ток:

- легируя материал элементами, создающими плотные оксидные пленки (например, насыщая сталь при химико-термической обработке хромом, никелем, кремнием, титаном - именно эти элементы и образуют такую пленку);

- нанося лакокрасочное покрытие (см. ниже);

· формируют искусственную гальваническую пару из защищаемого от коррозии материала с другим, имеющим более низкое значение элек­тродного потенциала (т.н. протекторная защита);

· подают от судового источника питания на корпус судна постоянное отрицательное напряжение, создающее плотность тока ~ 10 мА/м (т.н. катодная защита)

Результатом реализации 2-х первых и частично 3-го принципов является получение материалов различной коррозионной стойкости как против элек­трохимической, так и химической коррозии (табл. 2.19 и 2.20). Помимо ста­лей, в судостроении и судоремонте широко применяются и другие материа­лы, работающие в условиях коррозионного воздействия окружающей среды.

Таблица 2.19- Коррозионная стойкость наиболее распространенных судостроительных материалов в морской среде

Принципиально важным является то обстоятельство, коррозионная стой­кость материала при изменении окружающей среды может сильно изменять­ся. Так, титан и его сплавы, обладая исключительно высокой стойкостью в морской среде, интенсивно корродируют в 5 %-ном водном растворе соляной кислоты даже при комнатной температуре.

Таблица 2.20 - Наиболее распространенные марки специальных металлических и неметаллических материалов на судах

Продолжение табл. 2.20

Два последних случая реализуют непосредственно в условиях эксплуата­ции судна - для конкретной марки материала и известной среды уменьшают скорость коррозии.

Типичная протекторная система защиты корпуса судна из углеродистой стали включает отливки из цинка массой до 100... 150 кг, закрепленные на подводной части корпуса судна вдоль линий тока воды для снижения гидро­динамического сопротивления. Их плотность на корме должна быть выше, т.к. здесь имеет место максимальная волновая активность и скорость обте­кающей судно воды. Помимо Zn, при стальном корпусе и плавании в пресно­водных акваториях протектор может изготавливаться из магния (см. табл. 2.10). При докованиях судна протекторы системы заменяются.

Катодная защита отличается от протекторной тем, что на уже имеющую­ся протекторную систему накладывается упомянутое выше напряжение от судового источника электропитания. Она обычно работает автоматически и позволяет обеспечить более равномерную скорость коррозии и таким обра­зом избежать коррозионных язв различной формы и свищей (сквозных язв).

Как свидетельствует конкретные примеры (см. табл. 2.20), в зависимости от условий эксплуатации в качестве коррозионностойких могут выступать как металлические, так и неметаллические материалы.