Використання металевих конструкцій і матеріалів неминуче призводить до пошуку рішень щодо захисту їх від руйнувань, зносу і тертя. Особливо актуальне це питання при експлуатації трубопроводів. Захист металу від корозії в умовах агресивного впливу середовища на металоконструкції, труби, запірну арматуру, елементи трубопроводів, штоки, відводи та інші деталі постійно вдосконалюється. Один із способів обробки, що розглядався в основному раніше в площині теорії, – епіламування. На думку деяких вчених, це найпростіше, доступне і ефективне рішення фізико-хімічного впливу на поверхні. Воно не тільки забезпечує захисний ефект, але і наділяє структуру новими властивостями, що спочатку не були їй властивими.
Що таке епілами та як вони допоможуть при корозії?
Корозія існує всюди, де обробляються і експлуатуються металеві вироби, конструкції. Вона з'являється внаслідок самостійних реакцій окислення-відновлення, що ведуть до руйнування металів, сплавів та інших матеріалів при їх взаємодії з навколишнім середовищем. В основному це гази, вода, рідина в ґрунті, оточуюча атмосфера.
Вологі ґрунти руйнують підземні трубопроводи, основу будівель і інших конструкцій, що експлуатуються в ґрунті, газо- і нафтопроводи. Тому втрати металу від ґрунтової корозії набагато перевершують збитки від інших її видів. Епіламування якраз і забезпечує термодинамічну стійкість поверхонь до певних компонентів довкілля.
Епілами - це фторвмісні поверхнево-активні (мастильні) речовини або матеріали (фтор-ПАР), що істотно знижують знос деталей механізмів, конструкцій і поверхонь трубопроводів. По суті, це розчини перфторованих ПАР у фторорганічних розчинниках. При нанесенні таких складів утворюється молекулярна плівка. Вона така тонка, що не виявляється ні візуально, ні за допомогою звичайного мікроскопа і залишається на поверхні навіть після випаровування розчинника.
Після обробки поверхні зазначається:
- зниження ковзання, взаємного тертя;
- можливість збереження експлуатаційних властивостей в інтервалі робочих температур від -200 до +400 ° С;
- підвищення зносостійкості;
- поліпшення антиадгезії;
- набуття стійкості поверхонь до атмосферної корозії;
- поліпшення вологозахисту.
Іншими словами, епіламування забезпечує термодинамічну стійкість матеріалів до певних компонентів, що знаходяться в навколишньому середовищі.
Фактори, які призводять до корозії трубопроводів і металоконструкцій
В основному причина руйнувань металоконструкцій і труб в роз'їданні іржею. Вона може виникнути при контакті металу з ґрунтовими або поверхневими водами, застосуванні малоефективного антикорозійного захисту, неефективної вентиляції. Корозійні процеси - поверхневі. При відсутності тріщин всередині металу не розвиваються. Тому захист будівельних конструкцій від корозії за допомогою нанесення поверхневих захисних покриттів дуже важливий, так як додатково ще створює гідрофобність, а при внутрішній обробці труб – знижує втрати рівня напору в трубопроводах.
Найбільш характерні фактори іржавіння наступні.
- Температура і водневий показник води. Підвищення температури прискорює швидкість корозії.
- Вміст кисню в рідині. Метал труб інтенсивно руйнується в кислому середовищі при рН <4,3 і практично, не піддається корозії при рН> 4,3 і при відсутності у воді розчиненого кисню.
- Парціальний тиск діоксиду вуглецю. Вільна вуглекислота (СО2), що знаходиться в підземних водах створює середовище, в якому при однаковому рН і pСО2> 0,2 МПа руйнування протікає більш інтенсивно.
- Мінералізація рідини. У ній розчинені солі стають електролітами. Чим вище їх концентрація, тим більше електропровідність і стрімкіше руйнування.
- Тиск. Чим він вище, тим активніше процес гідролізу і розчинність СО2.
- Активність мікроорганізмів. Анаеробні бактерії перетворять сульфати в сульфіди - стимулятори корозії.
Корозія в трубопроводах різних типів
Причини пошкоджень пов'язані з характеристиками агресивного середовища. З нею стикаються зовнішні і внутрішні поверхні труб. Корозія буває хімічна (в середовищі, що не проводить електрострум) і електрохімічна (у водному розчині). Зовнішня і внутрішня. Водопровідні системи, як правило, уражаються комплексно:
- внутрішні дефекти стінок трубопроводу – піттінги, наскрізні виразки, мікроскопічні отвори в стінках труб – розвиваються під впливом речовин, які транспортуються;
- зовнішні дефекти посилюються за рахунок впливу зовнішнього середовища.
Швидкість процесів залежить від хімічного складу рідини, рівня рН, температури, тиску, вмісту кисню, мікроорганізмів, сульфітів, способу прокладки труб. На повітрі має місце атмосферна корозія. В разі однорідності структури та властивостей металу, вона майже не впливає на появу наскрізних пошкоджень, на відміну від підземного розташування. Майже всі види трубопроводів в шарі ґрунту руйнуються однаково. Основні види пошкоджень:
- мікробіологічні - в середовищі, ураженому бактеріями;
- ґрунтові електрохімічні;
- пов'язані з блукаючими струмами (від джерела - постійного чи змінного);
- розтріскування під напругою - характерно для магістральних газопроводів.
Наслідки корозії на трубопроводах і металоконструкціях
Особливо важливим є захист трубопроводів від внутрішньої корозії, яка може тривати роками. Її руйнування поступові. Вони ускладнюють умови експлуатації обладнання, провокують появу специфічних забруднень повітря і води. Крім економічного шкоди, корродіювання металу призводить до таких негативних результатів:
- незаплановані ремонти;
- збитки від тимчасового припинення робіт інженерних систем;
- втрати металу;
- знос труб - подекуди сягає 45%;
- зменшення їх перетину - до 50%;
- виробничі аварії;
- погіршення якості води в системі;
- витік рідини або газу з трубопроводів;
- руйнування будівель і конструкцій;
- псування устаткування;
- внутрішнє руйнування трубопроводів;
- забруднення продукції;
- втрата потужностей;
- незаплановані витрати на заміну металоконструкцій або їх частин, а також купити трубу профільну або круглу замість пошкодженої.
Своєчасне використання епіламів дозволить уникнути більшої частини цих можливих негативних наслідків. Ремонт або реконструкція діючих трубопроводів супроводжується нанесенням захисту на зварні стики труб, фасонні частини (повороти, коліна і ін.), А також на місця пошкоджень в трасових умовах експлуатації.
Як працюють епілами
Молекулярні плівки, не змінюючи структури і геометричних розмірів оброблюваних поверхонь, значно їх модифікують. Різні види фтор-ПАР володіють антифрикційними, антиадгезійними, захисними та іншими корисними характеристиками. Процес взаємодії з оброблюваною поверхнею виглядає так. Покриттям зі значною проникаючою здатністю наповнюють мікротріщини, пори. Дегазують їх, не дають концентруватися напруженням. Конструкція стає більш невразливою для руйнування. Сформований шар орієнтованих молекул в корені міняє енергетичні реакції на поверхнях тіл. Молекули епілам вступають у взаємодію з електронами там, де порушена кристалічна решітка. Утворюються спільні з'єднання високого ступеня зчеплення.
Для закріплення на поверхні багатофункціональної плівки товщиною 1-10 нм оптимальним вважається температурний діапазон + 38 °С ... + 110 °С. Нанесення покриття на металопрокат перекриває доступ кисню до сталевої оболонки труб або металоконструкцій, оберігає сталь від корозійного руйнування.
Відмінні риси епіламів
Існує кілька модифікацій фтор-ПАР. Відрізняються вони властивостями і сферою застосування. Окремі поверхнево-активні речовини розроблені спеціально для захисту виробів із сталей, сплавів і кольорових металів від впливу агресивних середовищ - води, пару, туману, розчинів солей і лугів. Антикорозійні властивості забезпечують додані до складу фтор-ПАР інгібітори корозії.
Залежно від задачі використовуються різні види епіламів, а саме ті що:
- полегшують процес протягання, згибання, штампування;
- знижують тертя;
- захищають від вологи;
- збільшують зносостійкість;
- герметизують мікрощілини;
- корозійно-захисні.
Молекулярні плівки не змиваються водними розчинами і нафтопродуктами, не горять. Вони не токсичні, працюють в високоагресивних середовищах.
Рекомендації по епіламуванню металоконструкцій і трубопроводів
Довговічність металоконструкцій і газоходів, ефективний захист трубопроводів від зовнішньої корозії і внутрішніх руйнувань багато в чому залежить від використання технологій, антикорозійних заходів і якості матеріалів. Епіламування відноситься до пасивного типу захисту. Воно відкриває нові можливості збереження вузлів гідравліки і пневматики, збільшення міжремонтного періоду, зниження матеріальних і енергетичних витрат на експлуатацію та ремонт конструкцій і трубопроводів. При цьому поверхні набагато довше зберігають експлуатаційні властивості в температурному полі від -120 до +520 °С. Вирішуються питання залипання і заїдання в зазначеному діапазоні температур. Позитивно зарекомендували себе епіламуючі склади в захисті сплавів і ЛКП від атмосферної і сольової корозії, особливо у важкодоступних місцях.
Якісна адгезія плівки з металевою поверхнею труб буде досягнута тільки при чистоті їх поверхні під час нанесення. Застосування фтор-ПАР дозволяє розширити можливості обслуговування вузлів гідравліки і пневматики, збільшити міжремонтний період. Після епіламування гумових ущільнюючих кілець гідрозажімів вдається підвищити ресурс їх роботи в 7-8 разів. Фторполімерні структури не надають хімічного впливу на прокладки, сальники, ущільнення, вузли запірної арматури і т.д.
Результати застосування епілам в промисловості
Останнім часом епіламування займає міцні позиції в ряді галузей промисловості, техніки і науки. Використання фтор-ПАР дозволяє збільшити довговічність, надійність механізмів, знизити величину зносу тертя, підвищити ресурс роботи деталей машин. Завдяки унікальним фізико-хімічними характеристиками покриття все більше використовуються для таких цілей:
- фіксація мастила в заданому положенні на поверхнях тертя в деталях приладобудування;
- захист від плісняви;
- обробка вирубних штампів і волок;
- захист металевих конструкцій від корозії;
- створення антіадгезійних покриттів на прес-формах для пластмасових і гумових виробів;
- надання деталям властивостей гідрофобності;
- підвищення стійкості гумотехнічних виробів в реактивних середовищах;
- зменшення коефіцієнта тертя в трибологічних вузлах;
- ефективний захист друкованих плат, сплавів.
Молекулярні плівки відмінно себе зарекомендували в ряді військово-космічних і цивільних проектів, перешкоджаючи впливу радіації, окислення і перегріву в літальних апаратах. Можливість використання в широкому діапазоні температур значно розширює їх можливості.
Епілами для захисту від корозії все більше знаходять застосування в різних галузях промисловості, в тому числі в Заходній Європі, Японії, Китаї. Нагальна задача вітчизняних металовиробників – забезпечити достатнй рівень корозійної стійкості стальних виробів, в тому числе за рахунок використання подібних нанопокриттів. Звертайтеся, і ми допоможемо Вам купити метал та поглянути по-новому на рішення старих проблем.
