Як показує практика, іржа (корозія) вражає майже 12% виробленого у світі заліза. У зв’язку з тим, що навколишнє середовище стає все більш агресивною, в тому числі через її забруднення, метали експлуатуються все в більш складних умовах. Оксиди сірки чи азоту, що виділяються з атмосфери, утворюють мікрокраплі азотної або сірчаної кислоти, що призводить до суттєвого зростання швидкості появи іржі.

Хімічні основи процесу корозії заліза

Залізо є хімічно активним металом. Воно в присутності кисню і води піддається окисленню, при цьому утворюючи різноманітні сполуки: оксиди, гідроксиди, гідрати оксидів. Хімки констатують, що певної формули іржі немає. Що таке іржа? Це корозія, яка утворюється внаслідок окислення заліза. Вона володіє змінним складом, який залежить від навколишнього середовища.

Іржа вражає залізо по всій його поверхні. Проте найбільш вразливими є внутрішні і зовнішні вузли виробів, зварювальні шви, різьбові з’єднання. Структури іржавого заліза відрізняються значним ступенем пухкості. У іржі відсутнє будь-яке зчеплення з металом. Внаслідок того, що поверхня высокопористой корозії вільно утримує у себе атмосферну вологу, створюються оптимальні умови для подальшого руйнування заліза.

Зазвичай колір іржі — червоно-бурий, коричневий, який не дозволяє оцінити стан заліза під шаром корозії. Під іржею метал може бути остаточно зруйнований. Якщо не вживати заходів для запобігання її поширення, то результати впливу корозії на залізо можуть виявитися катастрофічними, привести до повного руйнування конструкцій. Це особливо небезпечно, якщо роз’їла іржа опори ЛЕП або дно морського судна. Що таке іржа для автомобіля, та яку шкоду вона завдає, відомо кожному автомобілісту.

Причини появи іржі

Іржа починає з’являтися тоді, коли метал контактує з киснем, водою, окислювачами або кислотами. Однією з умов того, що метал піддається іржі, є наявність у ньому домішок добавок. Якщо має місце контакт заліза з зовнішніми подразниками в присутності солі (солона вода), то корозія руйнує його значно швидше на увазі початку електрохімічних реакцій.

Якщо залізо є чистим, без домішок, то воно до впливів кисню і води значно стійкіша. Так само, як і у них металів, таких як алюміній, на його поверхні утворюється щільна оксидне покриття (шар пасивації), який забезпечує захист основної маси заліза від більш глибокого окислення. Однак і цей шар може бути знищене, якщо починається взаємодія заліза з киснем і водою спільно.

Дивіться також:  Походження і значення слова "толерантний"

Іншими факторами, які активно руйнують залізо, є вуглекислий газ у воді і сірчаний діоксид. При їх впливі дуже активно утворюються різноманітні типи гідроксиду заліза. Вони, на відміну від оксидів заліза, не можуть захистити метал. Гідроксид, формуючись, починає відшаровуватися від поверхні заліза, після чого негативному впливу піддається нижній шар, який також відшаровується. І цей процес триває до того часу, поки весь метал не буде знищений, або в навколишньому середовищі не залишиться кисню, діоксиду вуглецю, сірки і води.

Якщо залізо, піддаючись згорянню на повітрі, контактує з киснем, то має місце утворення оксиду заліза ii.

При згорянні в чистому кисні — оксид IV.

Оксид заліза iii утворюється тоді, коли через метал, що знаходиться в розплавленому стані, проходить повітря або кисень.

Склад іржі

Іржа, яка утворюється в звичайних умовах, як правило сумішшю 3 оксидів заліза. Вони утворюються не в один момент і мають різні фізико-механічні властивості. Залізні оксиди з самого нижнього шару за напрямком до поверхні являють собою поєднання таких складових:

  • Вюстит (оксид заліза) — м’яка структура, що залежить від умов, в яких знаходиться метал. Якщо температура зберігання висока, то цей шар найбільший.
  • магнетит (магнітний залізняк) – окис-закис заліза, що володіє більш високою пористістю, ніж вюстидный шар, і меншою твердістю. Ця структура має виражені магнітні властивості.
  • Гематит (червоний залізняк) – зазвичай це структура червоно-сірого кольору, тверде абразивну речовину. Гематит володіє більш високою щільністю, роз’їдає метал і збільшує коефіцієнт тертя при зіткненні з поверхнями.
  • Перед тим, як зайнятися роботами по ліквідації іржі, необхідно дізнатися про склад металу, особливо на його поверхні, а також встановити умови, які сприяли її появі. Розташовуючи такою інформацією, досить просто знайти оптимальний варіант для видалення оксиду заліза і вибрати найбільш ефективні засоби для боротьби з іржею.

    Дивіться також:  Матвєєв Артамон Сергійович: коротка біографія, сім'я і портрет

    Класифікація способів боротьби з корозією

    З урахуванням основних складових корозії, способи, як вивести іржу, поділяються на такі:

    • Механічний — ліквідація оксидного шару здійснюється за допомогою жорстких металевих щіток, наждачного паперу і т. п.
    • Тепловий — здійснюється за допомогою впливу на корозію високих температур, зазвичай у поєднанні з водяним і (або) повітряним потоками.
    • хімічний — видалення оксидів заліза здійснюється внаслідок впливу на них спеціальними засобами, розчинювальними іржу, при нанесенні їх на поверхню металу.

    Необхідно враховувати, що ефективність вищевказаних методів різна. Так, якщо процес утворення корозії встановлено своєчасно, і це невелика пляма, то поверхня заліза можна ефективно обробити сталевою щіткою, наждачний грубозернистим папером, кутовий шліфувальною машиною з відповідною насадкою.

    Однак, якщо встановлено, що іржа захопила великі поверхні, то тоді оптимальними методами будуть хімічні.

    Якщо площі іржавого металу дуже великі, їх неможливо транспортувати, то тоді оптимальним вважається теплова обробка, але вона пов’язана з високою трудомісткістю.

    Зазвичай обробка металу для видалення іржі здійснюється комбінованими способами, при яких різні методи застосовують у певній послідовності.

    Механічні способи

    Вибір певного способу механічної обробки залежить від виду поверхні заліза. Так для мотків сталевого дроту застосовують її перемотування з одного носія на інший. У цьому випадку при перегинах іржа відділяється від поверхні металу.

    При видаленні корозії механічним способом зазвичай використовують жорсткі щітки з сталевої щетини або наждачний папір (грубозернистий).

    До недоліків механічних способів позбавлення від іржі відноситься той факт, що на поверхні заліза залишаються сліди, утворені очисним інструментом. Тому рекомендується поверхню очищеного заліза піддавати поліровці для додання їй колишнього зовнішнього вигляду.

    Теплова очищення

    Для видалення іржі тепловими методами необхідні спеціальні установки (промислові парогенератори або будівельні фени). Спосіб очищення від оксидів заліза заснований на тому, що контакт іржі з основним металом не міцний. Вплив підвищеної температури і гарячої вологи при великому швидкісному повітряному потоці таке, що іржа видаляється практично повністю.

    Найбільш ефективний цей метод тоді, коли на оброблювану поверхню подається і гарячий пар. Пароповітряна суміш в струмені, яка подається на металеву поверхню під тиском, призводить до розм’якшення іржі, дроблення на окремі фрагменти, які видаляються з поверхні заліза повітряним потоком.

    Дивіться також:  Револьвери 19 століття: історія, моделі зброї, їх особливості та характеристики

    Ці методи особливо ефективні, коли необхідно видалити іржу зі сталевих дверей, вентиляційних конструкцій, металевих структур, демонтувати які неможливо або важко.

    Хімічне очищення

    В даний час методи хімічного очищення металевих поверхонь від іржі дуже різноманітні. Однак у всіх в основі лежить один процес — видалення корозії шляхом хімічного впливу на неї розчинами кислот.

    До найбільш ефективних способів позбавлення від окислів заліза відносять вплив на іржу соляною кислотою, особливо коли її концентрація в розчині становить не менше 15%. Якщо концентрація менша, то розчинення іржі істотно сповільнюється.

    Кислотні склади, зроблені на основі сірчаної кислоти, застосовувати не слід, так як в результаті впливу на поверхні заліза утворюється шар гідридів, які підвищують крихкість металу.

    Якщо необхідно здійснити хімічне очищення металу в домашніх умовах, то можливе застосування неагресивних речовин, таких як лимон, оцет і т. п. Принцип впливу на корозію такий же. Ці речовини досить добре розчиняють іржу, яка потім легко видаляється ганчіркою. Що таке іржа і як її видалити, певно, знає більшість домогосподарок.

    Застосування іншого обладнання для видалення корозії металу

    Механічні методи боротьби з іржею можливо використовувати далеко не завжди, особливо якщо металеві вироби мають складні форми.

    Хімічні методи мають також певні недоліки. Якщо не дотримувати техніку безпеки, то можна отримати хімічний опік або отруєння. Є складнощі з утилізацією відпрацьованих розчинів.

    Внаслідок цього найбільш оптимальним є застосування способу так званого м’якого бластинга. Його принцип полягає в тому, що на поверхню металу, пошкоджених іржею, направляється струмінь стисненого повітря, яка містить в собі абразивні складові.

    Змінюючи тиск в струмені, можна регулювати глибину шару, який знімається. Це призводить до того, що видаляється тільки іржа, тоді як сам метал залишається збереженим. Гранули, які діють на корозію, складаються з дрібнодисперсного соди і крейди, можна застосовувати і дуже дрібний пісок.