Коррозия болат құрылымдарының ұзақтылығы мен өнімділігі үшін ең қауіпті қаупінің бірі болып табылады және әлемде жыл сайын миллиардтаған доллар шығынға әкеледі. Болат оттегі мен ылғалға ұшырағанда, ржелінің пайда болуына әкелетін электрхимиялық реакцияларға ұшырайды, материалдың бекіткішін әлсіретіп, құрылымның беріктігін бүлдіреді. Коррозия әсері жеке шоғырланған аймақтарда, мысалы жағалау аймақтарында (ылғалдылықтың жоғарылығы мен тұздың әсері), өнеркәсіптік аймақтарда (химиялық ластану) және температураның шекті тербелісі бар аймақтарда ерекше ауыр болып келеді. Бұл мақала болаттың коррозиясының механизмдерін зерттейді және болат құрылымдарының беріктігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін коррозиядан қорғауға кешенді шараларды ұсынады.
Коррозиялық процесті түсіну тиімді қорғаныс стратегияларын әзіртеуге қажет. Болаттың коррозиясы екі негізгі механизм арқылы жүреді: біркелкі коррозия және жергілікті коррозия. Біркелкі коррозия болат бетінің біркелкі, біртеңдік бүлінуі болып табылады және көлденең қиманың ауданының уақыт өте қысқаруына әкеледі. Жергілікті коррозия, оған қатпарлы коррозия, қуыс коррозиясы және гальваникалық коррозия енеді, нақты аймақтарда шоғырланған зиянды әсерге әкеледі, бұл кенеттен құрылымның бүлінуіне әкелуі мүмкін. Мысалы, қатпарлы коррозия болат бетінде кішкентай, терең тесіктер түзеді, жиі лас немесе қалдықтардың астында жасырынады, сондықтан көптеген зиян пайда болғанша табу қиын. Гальваникалық коррозия екі әртүрлі металдар электролит (мысалы, су) болатын жерде бір-біріне тиіп тұрғанда пайда болады және анодтық металдың жылдам коррозиясына әкеледі.
Қорғауыш бояулар болат құрылымдарын коррозиядан қорғау үшін ең кеңінен қолданылатын әдіс болып табылады. Бұл бояулар болат беті мен коррозиялық орта арасында физикалық кедергі болып табылады және оттегі мен ылғалдың металға жетуін болдырмақа мүмкіндік береді. Әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен қолданылу аясы бар қорғауыш бояулардың бірнеше түрлері бар. Эпоксидті, полиуретанды және алкидты бояулар сияқты бояу қабыршықтары ішкі кеңістіктерге және орташа коррозиялық орта үшін жиі қолданылады. Эпоксидті қабыршықтар тамырынан жақсы және химиялық төзімді болып келеді, сондықтан өнеркәсіптік құрылымдар үшін қолайлы, ал полиуретанды қабыршықтар УК-сәулелерге төзімділігін қамтамасыз етеді және сыртқы қолдануға қолайлы. Жағалаулық немесе өнеркәсіптік аймақтар сияқты аса қатаң орта үшін термиялық бүріккен металдық қабыршықтар (TSMC), мысалы мырыш немесе алюминий, өте тиімді. Бұл қабыршықтар физикалық кедергі ғана емес, сонымен қатар әкемен қорғаныс береді — мырыш немесе алюминий болатқа қарағанда басымдылықпен коррозияға ұшырайды және қабыршық зақымданғанімен негізгі металлды қорғайды.
Катодтық қорғау (CP) — құбырлар, көпірлер және теңіз платформалары сияқты суға батырылған немесе жерге түсірілген болат конструкциялар үшін әсіресе қолданылатын, коррозияны қорғаудың тағы бір күшті әдісі. Катодтық қорғау электролиттік элементте болат конструкцияны катод жасау арқылы анодтық реакцияны (коррозияны) басу принципіне негізделеді. Екі негізгі CP жүйесі бар: әл-ауыстырушы анодтық CP және түртіп енгізілетін токтық CP. Әл-ауыстырушы анодтық CP болат конструкцияға жалғанған, одан да анодтық металды (мысалы, мырыш, алюминий немесе магний) пайдаланады. Бұл әл-ауыстырушы анод болат орнына тот басады және аз ғана техникалық қызмет көрсетумен ұзақ мерзімді қорғау қамтамасыз етеді. Түртіп енгізілетін токтық CP сыртқы қуат көзін пайдаланып, болат конструкцияға тұрақты ток береді және оны катодтық потенциалға дейін поляризациялайды. Бұл жүйе үлкен конструкцияларға немесе жоғары коррозия жылдамдығы бар орталарға сәйкес келеді, себебі ол жоғары қорғау тогын беруі мүмкін.
Коррозиядан қорғау үшін материалды таңдау — бұл коррозияның алдын алу. Коррозияға төзімді болат маркаларын қолдану кең қорғау шараларын қажет етпей-ақ коррозия қаупін әлдеқайда төмендетуі мүмкін. Мысалы, пайдаланылатын болат хром (кем дегенде 10,5%) құрамында ұстайды, бұл бетінде коррозияға төзімді тот басуға қарсы қабат түзеді. Аустениттік болаттар (304 және 316 сияқты) теңіз жағалауы мен химиялық орталарда кеңінен қолданылады, ал қос құрылымды болаттар қиын жағдайлар үшін беріктік пен коррозияға төзімділіктің жоғары деңгейін ұсынады. Атмосфера әсеріне ұшырағанда тұрақты, ржсаға ұқсас патинаны түзетін эволюциялаушы болат (Corten болаты деп те белгілі) — бұл тағы бір нұсқа. Бұл патина қорғау қабаты ретінде әрекет етіп, одан әрі тот басудан сақтайды және ғимараттарда, көпірлерде және сыртқы мүсіндерде өзіндік эстетикалық тартымдылығы үшін жиі қолданылады.
Коррозияға қарсы қорғау жүйелерінің тиімділігі дұрыс беттік дайындыққа байланысты. Қаптама жасау немесе катодтық қорғау жүйесін орнату алдында болат бетін шаң, май, рж, темір тоты және темір қабықтан тазарту керек. Бетті дайындау әдістеріне абразивтік ұшырып тазалау, қуатты құралмен тазалау және химиялық тазалау жатады. Абразивтік ұшырып тазалау қаптаманың жақсы жабысуын қамтамасыз ететін таза, тегіс емес бет алу үшін ең тиімді әдіс болып табылады. Ұшырып тазалау арқылы жасалған беттің мөлшері (беттің тереңдігі) қаптама жүйесімен үйлесуі керек, сонда ғана жүйе тиімді жұмыс істейді. Қаптама сәтсіз болуға бетті дайындау жеткіліксіз болу жиі себеп болады, өйткені ластанған бөліктер немесе бос рж қаптаманың дұрыс жабысуына кедергі жасап, ерте коррозияға әкеледі.
Коррозиядан қорғау шараларының ұзақ мерзімді тиімділігін қамтамасыз ету үшін кезең-кезеңімен техникалық қызмет көрсету мен тексеру маңызды. Қорғау қабаттары ультракүлгін сәулелерге, механикалық зақымдануларға немесе химиялық әсерлерге байланысты уақыт өте кемуі мүмкін, ал катодтық қорғау жүйелері дұрыс жұмыс істеп тұрғанын қамтамасыз ету үшін кезеңді тексеруді қажет етеді. Тексеру бағдарламалары коррозия белгілерінің алғашқы кезеңін анықтау үшін визуалды тексерулерді, қаптама қалыңдығын өлшеуді, коррозия жылдамдығын бақылауды және құрылымды бұзбай тексеру әдістерін қоса алуы тиіс. Қаптама зақымданулары дер кезінде жөнделуі тиіс, ал әлсіреген анодтар массасы белгілі деңгейге дейін азайғанда ауыстырылуы керек. Иелер проктивті техникалық қызмет көрсету жоспарын жүзеге асыра отырып, болат конструкциялардың пайдалану құнын ұзарта алады және қымбатқа түсетін жөндеу немесе ауыстыру жұмыстарынан құтыла алады.
Қорытындылай келе, коррозиядан қорғау болат конструкциялардың жобалауы мен жөндеуінің маңызды аспектісі болып табылады және қорғау қаптамаларының, катодтық қорғау жүйелерінің, материалдарды таңдаудың, бетін дайындаудың және ретті тексерудің үйлесімін талап етеді. Коррозия механизмдерін түсініп және сәйкес қорғану стратегияларын енгізу арқылы инженерлер мен меншік иелері ең қатаң орталарда да болат конструкциялардың беріктігін, қауіпсіздігін және экономикалық тиімділігін қамтамасыз ете алады. Тұрақты және ұзақ мерзімді инфрақұрылымға деген сұраныс өсе түскен сайын тиімді коррозиядан қорғаудың маңызы да арта түседі, бұл қаптама технологияларында, материалтануда және жөндеу практикасында инновацияларға итермелейді.
EN
