Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Электрооборудование для тропического и холодного климата

Гальванические и химические покрытия - Электрооборудование для тропического и холодного климата

Оглавление
Электрооборудование для тропического и холодного климата
Тропические и холодные зоны
Радиационные факторы
Температура воздуха
Влажность воздуха
Температура
Осадки, морской туман
Биологическая среда, климат в тропической зоне
Сухой тропический климат
Осадки и туман
Воздействие температуры и влажности воздуха
Воздействие морской воды, осадки и туман
Воздействие солнечной радиации
Микологические факторы, грызуны, пресмыкающиеся, термиты
Воздействие песка и пыли
Выбор конструкции, защиты и особенности расчета электрооборудования
Защита от воздействия климатических факторов
Особенности расчета
Исполнение электрических машин
Выбор допустимых превышений температур
Особенности конструкции электрической изоляции
Исполнение электрических аппаратов, коммутационные аппараты
Аппараты управления
Особенности конструктивного исполнения трансформаторов и аппаратов
Выбор допустимых превышений температур трансформаторов и коммутационных аппаратов
Электроизмерительные приборы
Выпрямители и преобразователи
Кабели и провода
Монтажные и установочные провода
Обмоточные провода
Светотехническое оборудование и источники света
Электроустановочная арматура
Аккумуляторы
Щелочные аккумуляторы
Особенности эксплуатации аккумуляторов на судах
Конструкционные металлы и сплавы
Магнитные материалы
Диэлектрики
Покровные лаки и эмали
Слюдяные и пленочные материалы
Керамические диэлектрики, пластмассы
Жидкие диэлектрики
Клеи
Кожа, текстильные материалы, резины
Масла и смазки
Гальванические и химические покрытия
Подготовка поверхности и покрытие изделий
Подготовка поверхностей и выбор краски
Окраска электрооборудования
Испытания и приемка
Испытания на влагостойкость
Испытания на сухой нагрев
Испытания на холодоустойчивость
Испытания на устойчивость к воздействию солнечной радиации
Испытания на устойчивость к воздействию морского тумана
Испытания на плеснестойкость
Испытания на брызгозащищенность
Испытания на пылезащищенность

Влияние внешней среды на коррозию

Гальванические и химические покрытия предназначаются в основном для защиты основного металла (подложки) от коррозии.
Имеется ряд общих положений, определяющих образование и развитие коррозии, которые необходимо учитывать при выборе того или иного защитного покрытия.
” Скорость атмосферной коррозии обычно рассматривают как функцию температуры, относительной влажности воздуха, продолжительности смачивания (числа дней с атмосферными осадками) и загрязненности воздуха. Для промышленной атмосферы характерно наличие сернистого газа, а для приморских и морских районов — хлоридов.
Различные металлические покрытия реагируют на изменение внешних условий по-разному и для них специфическими агрессорами являются разные внешние факторы.
При испытаниях в северных приморских районах, в условиях влажных субтропиков, промышленном и в сельском районах умеренного климата было установлено, что сернистый газ является специфическим агрессором для цветных металлов, особенно для кадмия, а хлориды — для таких металлов, как алюминий и медь.

Таблица 12-5

Рекомендации по использованию зарубежных смазочных материалов взамен отечественных (рекомендации ВНИИНП)

 

Продолжение табл. 12-5

Примечание. Масла типa Shell Tells имеют преимущество по сравнению с часто минеральными маслами, подобными Shell Vitrea.

Таблица 12-6
Степень коррозии углеродистой стали в зависимости от характера атмосферы

Наиболее коррозионно активными являются сильно загрязненные промышленные атмосферы. Коррозионная активность различных сред может быть иллюстрирована данными, приведенными в табл. 12-6 [Л. 62], где коррозионная активность сильно загрязненной атмосферы принята за 100.

Большое влияние на скорость коррозии имеет место расположения металла.
Так, скорость коррозии в закрытых помещениях резко уменьшается по сравнению со скоростью коррозии в открытой атмосфере. Например, сталь корродирует в помещении примерно в 1—4 раза меньше, чем в открытой атмосфере, а цинк, медь и кадмий — примерно в 1,5—3 раза. Скорость коррозии алюминия в открытой атмосфере и будках во всех климатических районах примерно одинакова [Л. 61]. Отмечается [Л. 61], что коррозия на различно расположенных поверхностях металлических образцов протекает с неодинаковой скоростью.
В прибрежных районах тропических стран наблюдаются часто большие скорости коррозии металлов, иногда в 5 раз превышающие скорости коррозии тех же металлов в промышленных районах умеренного климата. Испытания, проведенные в Нигерии [Л. 63] на различных расстояниях от моря, показали, что скорость коррозии очень быстро уменьшается с уменьшением количества соли, попадающей на образец. Так, на расстоянии 4,5 м от открытого моря в одном случае, отмеченном Амблером, коррозия была 5,6 г/дм2 в месяц и только 0,25 г/дм2 на расстоянии 3,6 км [Л. 63].
Коррозия во влажной атмосфере становится существенной, когда относительная влажность превышает некоторое критическое значение, выше которого некоторые гигроскопичные частицы, находящиеся на поверхности (или образовавшиеся во время коррозии), могут поглощать влагу из воздуха, в результате чего коррозия может продолжаться по тому же механизму, который имеет место в условиях полного погружения. Значение критической влажности часто равно 70%, но при некоторых условиях может быть значительно ниже указанной, например в атмосфере, содержащей очень гигроскопичные соли, такие, как хлористый литий, хлористый кальций и хлористый магний (50% и ниже).

Следует учитывать также возможность воздействия на покрытия испарений в закрытых объемах. Испарение органических веществ в виде кислотных паров из деревянной тары и некоторых пластмасс и клеев, особенно при высокой влажности и повышенной температуре, представляют большую опасность для металлов, помещенных в замкнутое пространство. Наиболее подвержены действию этих паров сталь, свинец, кадмий и цинк.

Выбор контактирующих металлов

Между двумя различными соприкасающимися металлами (металлическими покрытиями) в присутствии влаги и загрязнений воздуха возникает гальваническая пара, начинается электролиз, в результате которого происходит быстрое разрушение более отрицательного металла (анода). Поэтому выбор контактируемых металлических поверхностей имеет большое значение.
При определении возможности применения ток или иной пары контактирующих металлов пользуются рядами нормальных потенциалов металлов. При этом часто нормальную разность потенциалов менее 0,5 в между двумя металлами принимают как допустимую. Такой подход является принципиально неправильным по следующим соображениям.
а)     Нормальные потенциалы определяются путем измерения потенциала металлов при 25° С по отношению к стандартному водородному электроду, который они имеют, когда ионная активность находится в состоянии равновесия с раствором своих собственных ионов. Корродирующие электроды, о которых в конечном итоге идет речь при рассмотрении комбинаций металлов по отношению к электролитам, естественно, нс находятся в состоянии равновесия.
б)  Разности потенциалов не способствуют полному выявлению картины поведения в отношении коррозии, так как решающее влияние имеет кинетическое торможение.
Elze и Oelsner [Л. 16] предлагают некоторые практические ряды напряжений в конденсате (воде) н морской воде.
В качестве конденсата служит насыщенный воздухом буферный раствор фталата со значением рН-6 при 25° С и атмосферном давлении, а в качестве морской воды — искусственная морская вода со значением pH-7,5 при 25° С и атмосферном давлении. Значения электродных потенциалов в указанных электролитах приведены в табл. 12-7.
По данным табл. 12-7 в нормальном ряду напряжений кадмий более благороден, чем железо, тогда как сталь в практических рядах напряжений металлов в конденсате и морской воде благороднее кадмия. Алюминий в указанных трех рядах напряжений имеет очень разные значения потенциалов.

Таблица 12-7
Электродные потенциалы некоторых металлов в различных рядах напряжений [Л. 16]

Между медью и никелем разность нормальных потенциалов составляет почти 600 мв, тогда как в практических рядах электродные потенциалы их близки.
В табл. 12-8 приведены данные о допустимых парах металлов для тропических и морских тропических условий, принятые для отечественного электрооборудования. При необходимости соприкосновения недопустимых таблицей пар следует или применять промежуточные покрытия для контакта, или разделять соприкасающиеся поверхности слоем лака, прокладками из пластмасс или других электроизоляционных материалов (пленки из фторопласта, лавсана, полиэтилена и др,). Полихлорвиниловые пленки применять не следует, так как при старении они выделяют соляную кислоту, что усиливает коррозию.
Существенно замедляет контактную коррозию плотное сжатие деталей, которое препятствует проникновению между ними влаги. Контактная коррозия не наблюдалась, например, во влажной среде при плотных болтовых соединениях небольших деталей, даже если эти детали были изготовлены из материалов, не рекомендуемых табл. 12-8 для контакта, поскольку между такими деталями не проходил влажный воздух.
Замедлить процесс коррозии можно, применяя окраску контактирующих поверхностей надежными лакокрасочными покрытиями или смазку соприкасающихся металлических поверхностей.
При пользовании электрохимическими рядами следует при оценке опасности контактной коррозии учитывать размеры деталей. Если соприкасаются маленькая и большая детали, то маленькая может сильно разрушаться, если потенциал ее будет в предполагаемой коррозионной среде более отрицательным, чем потенциал большой (т. е. если она будет анодом). Наоборот, если маленькая деталь является катодом, а большая — анодом, то существенного разрушения ни одной из этих деталей может не произойти.

Основные свойства защитных гальванических и химических покрытий

Защитные покрытия — металлические и неметаллические — неорганические в условиях холодного климата ведут себя примерно так же, как и в условиях умеренного климата.
Исключение составляют лишь покрытия из олова, которые не рекомендуется применять. Поэтому рассмотрим покрытия, которые могут быть использованы в условиях тропического и морского тропического климатов.
Хроматное пассивирование улучшает свойства цинкового и кадмиевого покрытия.
Цинк и кадмий благодаря большему отрицательному потенциалу по сравнению со сталью хорошо защищают стальные изделия анодно. Пока на стали имеется цинк или кадмий, она не ржавеет.
Применение трехслойных защитно-декоративных покрытий по стали (медь —никель — хром) обеспечивает лучшую защиту, чем защита цинком или кадмием. При этом покрытие должно быть толщиной 51 — 52 мкм, а слой никеля должен иметь по возможности меньшую пористость. Это достигается увеличением толщины слоя никеля, а также перекрытием его хромом.
Вместо трехслойного покрытия по стали допускается применение двухслойного покрытия медь — сплав олово — никель. Для защиты деталей, работающих на трение, следует применять износоустойчивое (твердое) хромирование. В связи с тем, что покрытие хромом очень пористо, необходима толщина его не менее 60 мкм.
Медь и медные сплавы следует защищать покрытием никелем, или никелем и хромом, или сплавом олово — никель. Эти покрытия обладают высокими защитными свойствами в тропическом и морском тропическом климате.

Таблица 12-8
Выбор контактируемых металлических поверхностей для условий тропического и морского тропического климата

Во влажных условиях и в условиях промышленной атмосферы никелевые покрытия корродируют в случае воздействия света примерно в 2 раза быстрее, чем в темноте [Л. 63].
Алюминий и алюминиевые сплавы обладают из числа промышленных металлов наибольшим отрицательным потенциалом, поэтому защита их металлами затруднена. Искусственное увеличение быстро возникающей пленки окиси электролитическим или химическим способом способствует повышению коррозионной устойчивости алюминия. Однако в связи с большой пористостью окисной пленки на алюминии рекомендуется дополнительная защита этой пленки лакокрасочными покрытиями.
Большое количество образцов защитных сокрытий испытывалось в естественных тропических условиях приморской атмосферы в районе г. Шанхая [Л. 60] на открытой площадке в течение 3—4 лет. Параллельно испытывались образцы в сельской атмосфере г. Гуанчжоу. При испытаниях было установлено, что коррозия цинковых сокрытий толщиной 20 и 35 мкм в приморской атмосфере протекала менее интенсивно, что в сельской (образцы в приморской атмосфере находились в 100 м от берега), в то время как коррозия кадмиевых покрытий толщиной 20 и 35 мкм в приморской тропической атмосфере была несколько большей, чем в сельской. В приморской атмосфере никелевые покрытия (10 мкм) по подслою меди (20 мкм) на стальных образцах менее стойки, чем в сельской.
Сталь с трехслойным покрытием (медь — 20 мкм, никель —25 мкм, хром — 0,5—1 мкм) достаточно стойка в приморской атмосфере, даже более стойка, чем в сельской.
Хромовые покрытия по стали (толщина покрытия 30 мкм) совершенно нестойки. Уже через 1 мес. испытаний появились очаги коррозии стали.
Оловянные и серебряные покрытия по меди в приморской атмосфере окислились, потемнела в первые же месяцы испытаний, поэтому эти покрытия для открытой атмосферы (в изделиях категории А) дли морских тропических и тропических условий не рекомендуются.
Образцы меди с покрытием никелем (толщиной 6 и 14 мкм), никелем (15 мкм) и хромом (0,5— 1 мкм) показали высокую коррозионную стойкость.
На образцах меди с покрытием хромом (7 и 14 мкм) в начале испытаний появились значительный питтинг и очаги коррозии меди. Хромовое покрытие указанных толщин пористо и не может быть рекомендовано для применения в морских тропических условиях. Следует применять более толстые покрытия.



 
« Электроизоляционные свойства элегаза и его использование аппаратах высокого напряжения   Электроснабжение городов »
электрические сети