Из различных видов коррозии в морских условиях основной является
электрохимическая - разрушение поверхности металла в жидкостях,
проводящих электрический ток (электролитах) . Если в электролит
поместить соединенные между собой электроды - металлы, имеющие разный
потенциал, то электрод с более низким значением потенциала (анод) будет
разрушаться, а по проводнику, соединяющему электроды, будет проходить
электрический ток.
В судовых условиях электролитом является морская вода, а роль электродов
выполняют стальной корпус и бронзовые втулки в дейдвудной трубе и
рулевых петлях, а также бронзовый или латунный гребной винт. Медь и ее
сплавы, обладая более высоким потенциалом, при контакте со сталью
создают катод. В результате этого сталь, являющаяся анодом, подвергается
значительному коррозионному разрушению, особенно на участках, близко
расположенных к контакту. При отсутствии разнородных металлов
гальванические пары образуют сталь с прокатной окалиной, которая имеет
потенциал более положительный, чем потенциал железа, поэтому она по
отношению к местам, не имеющим окалины, играет роль катода. Это вызывает
бурный процесс электрохимического разрушения анодных участков. Подобным
же образом действуют различные примеси и шлаковые включения,
содержащиеся в стали, а также окрашенные участки.
Борьба с коррозией проводится различными способами. Но все они являются
разновидностью одного из следующих методов: легирование, ингибиторная
защита, защитные покрытия и электрохимическая защита.
Выбор способа защиты зависит от назначения конструкции и условий ее
эксплуатации.
Легирование. Для повышения коррозионной стойкости стали / в качестве
легирующих элементов применяют хром, никель, титан, молибден и некоторые
другие элементы. Но достаточная эффективность нержавеющей стали в
морской воде обеспечивается только при содержании в ней легирующих
элементов свыше 18 %, что значительно повышает стоимость стали. Поэтому
легирование не нашло широкого распространения в судостроении. Из
нержавеющей стали изготовляют только винты и подводные крылья, а в
судовом машиностроении она используется в качестве заменителя цветных
металлов.
Ингибиторная защита. Ингибиторами, или замедлителями коррозии, называют
такие вещества, которые при добавлении в небольших количествах к
агрессивной среде замедляют или предупреждают коррозию.
Ингибиторную защиту применяют только в закрытых помещениях. Поэтому этот
вид защиты может найти применение главным образом на нефтеналивных судах
для предупреждения коррозии внутренних поверхностей грузовых танков. В
этом случае ингибиторы могут вводиться как в нефтепродукты, так и в
принимаемую балластную воду. Общее количество вводимого при этом
замедлителя обычно составляет несколько сотых процента. Обычно
замедлитель вводят в раствор, которым промывают танки после удаления
груза или балласта.
Защитные покрытия. Наиболее простая защита от коррозии - это нанесение
на поверхность металла защитной пленки. В зависимости от вида защитной
пленки. Покрытия бывают лакокрасочные, металлические, неметаллические и
оксидные.
Лакокрасочные покрытия наиболее широко применяют в судостроении.
Этому способствуют сравнительно низкая их стоимость и простота
выполнения, а также вполне удовлетворительная эффективность в случае
качественного выполнения всех подготовительных и окрасочных работ.
Нанесенные тонким слоем на поверхность, лакокрасочные покрытия после
высыхания превращаются в плотную эластичную пленку, которая не только
отделяет металл от внешней среды, но и препятствует образованию
гальванических пар на поверхности металла.
Металлические покрытия применяют значительно реже. В качестве покрытий
могут применяться различные металлы (медь, цинк, олово, никель, хром и
др.). В судостроении наиболее широко используется цинкование, которому
подвергаются большинство трубопроводов судовых систем и некоторые
дельные вещи. Цинковое покрытие, имея хорошее сцепление с основным
металлом, обладает сравнительно низкой механической прочностью. Поэтому
его необходимо оберегать от ударов твердыми и острыми предметами,
которые могут вызывать местные повреждения и царапины защитного слоя.
Неметаллические покрытия имеют низкую стоимость. Во многих случаях их
применение дает значительную экономию средств. Отсеки двойного дна и
пики обычно покрывают водным раствором цемента, а малодоступные места
заливают бетоном. Цемент и бетон наиболее целесообразно использовать
также для покрытия льял, ватервейсов и других мест, где скапливается
вода.
На судах, перевозящих грузы, способствующие коррозионному разрушению,
можно производить битумирование внутренних поверхностей грузовых трюмов.
Нанесение битумного покрытия требует предварительной грунтовки
поверхности смесью нефтяного битума с бензином. Покрытие наносят на
защищаемую поверхность вручную или специальным насосом. Перед нанесением
битум или мастику нагревают до температуры около 200 °С.
Широкое внедрение в народное хозяйство пластмассовых материалов
позволяет значительно расширить номенклатуру и область применения
неметаллических покрытий. К таким покрытиям относится, например,
защитный материал типа "Нева".
Электрохимическая защита. Полное прекращение коррозии возможно только в
том случае, если на поверхности защищаемого металла не будет анодных
участков. Искусственное превращение всей поверхности металла в катод
достигается одним из способов электрохимической защиты: катодным или
протекторным (рис. 151).
При катодной защите электропотенциал в морской воде изменяется
наложением электрического тока от внешнего источника, для чего
защищаемый объект соединяют с отрицательным полюсом источника
постоянного тока, а его положительный полюс - со специальным электродом
(анодом), погруженным в воду вблизи защищаемого объекта. Защита от
коррозии этим способом обеспечивается установкой мощностью 3-5 кВт.
Безопасность катодной защиты достигается применением источников тока с
низким напряжением (до 24 В). В настоящее время применяются
железокремниевые и платинотитановые аноды. Обычно достаточно установить
10- 12 анодов, чтобы обеспечить надежную защиту. Для равномерного
распределения защитного тока аноды располагают равномерно по всему
корпусу симметрично на оба борта.
Необходимо учитывать, что ток больше поглощается поверхностями, ближе
расположенными к аноду. Поэтому вокруг анода делают экран - покрывают
обшивку стеклопластиком.
Установленный на наружной обшивке анод должен быть хорошо изолирован от
корпуса. В качестве изолирующих прокладок обычно используют резину и
армированные эпоксидные смолы.
Рис. 151. Электрохимическая защита от коррозии:
а - катодная; б - протекторная с короткозамкнутым протектором; в -
протекторная с регулируемым сопротивлением; 1- наружная обшивка; 2-
анод; 3- приварные шпильки; 4- герметик; 5-резиновая прокладка;
6-стеклопластиковый экран; 7- сальник; 8-контактная шпилька; 9-
изоляционные втулки; 10- кабель; 11- протектор; 12- переменный резистор
Системы электрохимической защиты с наложенным током запрещаётся
применять на танкерах.
Другой вид электрохимической защиты протекторная защита или защита
гальваническими анодами. Ее особенность - отсутствие внешнего источника
тока. Защитный ток в этом случае создают гальваническими элементами,
которые образуются при установке на/Корпус судна протекторов из металла
с более низким потенциалом, чем у защищаемого. В такой гальванической
паре корпус играет роль катода, а анодом являются протекторы. Благодаря
этому в процессе электрохимической коррозии происходит разрушение
протектора, а корпус судна коррозии не подвергается.
В качестве протекторов могут применяться металлы, которые имеют
электродный потенциал ниже, чем у стали. В настоящее время используются
протекторы на
магниевой и
алюминиевой основе.
Протекторы в отличие от анодов должны иметь с корпусом судна
электрический контакт. Обычно контакт осуществляется через приварные
шпильки, с помощью которых протекторы крепят к обшивке. В некоторых
случаях применяют отключаемые протекторы, которые имеют вводы внутрь
судна и замыкаются на корпус через регулируемое сопротивление.
Простота выполнения и отсутствие эксплуатационных расходов обеспечивают
широкие возможности для применения протекторной защиты.
Однако на танкерах нельзя применять аноды из магниевых сплавов, а можно
из алюминиевых.