Курсовая работа: Коррозия металлов и методы защиты от неё. Коррозия металлов и способы защиты от нее реферат

Реферат - Коррозия металлов и методы защиты от неё

Содержание

Глава 1 Коррозия металла …………………………………………………....1

1.

Основы теориикоррозии …………………………………………….…...1

1,1классификация коррозийных процессов……………………….…….….1

1,2Показатель скорости коррозии ……………………………………..…....2

2 Электрохимическая коррозия………………………………………….…..4

2,1Термодинамика электрохимической коррозии металлов…………...….4

2,2Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии……..5

2,3Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов …….6

2,4Причины анодного растворения ………………………………….……..6

2,6Анодная пассивность металлов……………………………….…………7

3Депомеризация ……………………………………………….………..…..8

3,1Термодинамические возможности кислородной депомеризации……..8

3,2Перенапряжение ионизации кислорода ………………………….……10

Глава 2 Электрохимические методы защиты металлов откоррозии

1.

Методы защитыметаллов от коррозии ……………...…………………11

2.

Катодная защита …………………………………………………..…….12

3.

Явлениепассивности ……………………………………………..……..14

4.

Анодная защита.Использования пассивности в практике от коррозии……………………..……………………………………………15

5.

Покрытия, как методы защиты металлов откоррозии …………...….18

6.

Ингибиторы………………………………………………...……………20

Глава 3 Обработка резанием .

1.

Сущность и схемы способов обработки…………………………………22

2.

Параметры технологического процесса ………………………..………25

Глава 4 Коррозийное растрескивание.

1.

Явлениекоррозийного растрескивания …………………….…………...29

2.

Коррозионнаястрела…………………………………………..………….30

3.

Структура исостав …………………………………………..…………...30

4.

Напряжение………………………………………………….……………30

5.

Характер……………………………………………………….………….30

6.

Предотвращениекоррозионного растрескивания ……………..….……31

7.

Механизмкоррозийного растрескивания ……………………….….…..31

8.

Начальнаястадия локализованной коррозии………………….…....…..33

9.

Системасплавов, подверженных межкриталлитному растрескиванию…………………………………………………….....…..34

10.

Системы сплавов, подвеженных внутрикристаллическомурастрескиванию……………………………………………………...……35

11.

Развитие трещин…………………………………………………………..35

12.

Общие закономерности явления коррозийного растрескивания………………………………………………………………………..…….38

Глава 1

Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>металла

1. Основы теории коррозии

Термин коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> происходитот латинского «corrosio», что означает разъедать, разрушать. Этот термин характеризует как процесс разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>, так ирезультат.

Среда в которой металл подвергаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии (коррозирует) называетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозионной или агрессивной средой.

В случае с металлами, говор<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействи<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла со средой. Физико-химическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>окисление металла.

Любой коррозионный процесс <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> многостадийным:

1) Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентовк поверхности металла.

2) Взаимодействие среды с металлом.

3) Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объемжидкости, если среда жидка<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>).

Известно что большинство металлов ( кроме Ag,Pt,Cu,Au) встречаютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в природе в ионном состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>нии: оксиды, сульфиды, карбонаты и др.,называемые обычно руды металлов.

Ионное состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ниеболее выгодно, оно характеризуетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> более меньшей внутренней энергией. Это заметно при получение металлов из руд и их коррозии. Поглощенна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> энерги<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том , что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение.Это приводит к тому, что металл наход<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>щийс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в контакте с коррозионно-активной средой стремитс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> перейти в энергетически выгодное состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ние с меньшим запасом энергии.

Коррозионный процесс <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> самопроизвольным, следовательно G=G-G (G и G относ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> к начальному и конечному состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ниюсоответственно). Если G>G то G<0,т.е. коррозионный процесс возможен; G>0 коррозионный процесс невозможен; G=0 система металл-продуктнаходитс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в равновесии. То есть можно сказать, что первопричиной коррозии металла <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> термодинамическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>неустойчивость металлов в заданной среде.

1.1 Классификаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозионных процессов.

1. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.

Химическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при котором окисл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металл и восстанавливаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> окислительные компоненты коррозионной среды протекают в одном акте. Так протекает окисление большинства металлов в газовых средах содержащих окислитель (например, окисление в воздухепри повышении температуры)

Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - этовзаимодействие металла с коррозионнойсредой, при котором ионизаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> атомов металла и восстановление окислительной компоненты среды происходит не водном акте, и их скорости завис<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т от электродного потенциала

металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:

эта суммарна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> состоит из двух актов:

2. По характеру коррозионногоразрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

Обща<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>или сплошна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при которой коррозирует вс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> поверхность металла. Она соответственно делитс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>на равномерную (1а), неравномерную (1б) и избирательную (1в), при которой коррозионный процесс распростран<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> преимущественно по какой-либо структурной составл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ющейсплава.

Местна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при которой коррозируют определенные участки металла:

а) коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName><st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>звами — коррозионные разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>в виде отдельных средних и больших п<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тен (коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> латуни в морской воде)

б) межкристаллическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при ней процесс коррозии распростран<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> по границе металл-сплав (алюминий сплавл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> с хромоникелем) и другие виды коррозии.

3.По услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м протекани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> процесса.

а) Газова<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> — это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в газовой среде при высоких температурах. (жидкий металл, при гор<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>чей прокатке, штамповке и др.)

б) Атмосферна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавление кровли, коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> обшивки самолета).

в) Жидкостна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> — это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в жидких средах: как в растворах электролитов,так и в растворах не электролитов.

г) Подземна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> — это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла в почве

д) Структурна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> из-за структурной неоднородностиметалла.

е) Микробиологическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>- результат действи<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> бактерий

ж) Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>внешним током — воздействие внешнего источника тока (анодное или катодноезаземление)

з) Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным пут<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>мпо проекту.

и) Контактна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - сопр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жение разнородных электрохимических металлов в электропровод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>щей среде.

к) Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>под напр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жением - одновременное воздействие коррозионной среды и механического напр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

1.2 Показатель скорости коррозии.

Дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>установлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> скорости коррозииметалла в данной среде обычно ведут наблюдени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> за изменением во времени какой-либо характеристики, объективно отражающей изменение свойства металла.

Чаще всего в коррозионной практике используют следующие показатели.

1) Показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>массы — изменение массы образца в результате коррозии отнесенный к единице поверхности металла S и к единице времени (например, г/м ч) в зависимости от условий коррозииразличают:

а) отрицательный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы

К-m=<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">m / S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/20045/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

m=m/st

где m - убыль массы металла за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии после удалени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> продуктов коррозии.

б) положительный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы

К+m=<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1035">m / S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1037"><img src="/cache/referats/20045/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1038"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

где m — увеличение массы металла за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вследствие роста пленки продуктов коррозии.

Если состав продуктов коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и наоборот

К-m=К+m (nokAMe / n Me Aok)

гдеА и М — атомна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и молекул<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>рна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>масса Ме и окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> соответственно; n и n валентность металла и окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в окислительной среде.

2) Объемный показатель коррозии

К — объем поглощенного иливыделившегос<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в процессе газа V отнесенный к единице поверхности металла и единице времени (например, см/см ч).

К= объ.<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1040">V/ S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

объем газа обычно привод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т к нормальным услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м.

Применительно к электрохимической коррозии когда процесс катодной депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризации осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> за счет разр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>да ионов водорода, например, по схеме 2Н +2е = Н, или ионизаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> молекул кислорода О + 4е +2НО = 4ОН; ввод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>соответственно кислородный (К ) иводородный (К ) показатель соответственно.

Водородный показатель коррозии — этообъем выделившегос<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> Н впроцессе коррозии, отнесенный к Su .

Кислородный показатель коррозии — этообъем поглощенного в процессе О, отнесенный к Su .

3) Показатель сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

Изменение электрического сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> образца металла за определенное врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> испытаний также может быть использован в качестве показани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии (К).

КR = (<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1042">/Ro)100%за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> t

где Ro и <img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> соответственно до и после коррозии.

У этого способа есть некоторыйнедостаток толщина металла во все врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> испытаний должна быть одинаковой и по этойпричине чаще всего определ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ют удельное сопротивление, т.е. изменение электрического сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> на единицу площади образца (см, мм) при длине равной единице. Этот метод имеет ограничени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> применени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>листового металла не более 3мм). Наиболее точные данные получают дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> проволочных образцов. Этот метод не пригоден дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> сварных соединений.

4) Механический показатель коррозии.

Изменение какого-либо свойства металла за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии . Сравнительно часто пользуютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> изменением предела прочности. Прочностной показатель при этом выражаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>:

Кo= (<img src="/cache/referats/20045/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1044">в/<img src="/cache/referats/20045/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1045">во) 100% за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>t

где <img src="/cache/referats/20045/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1046">oизменение предела прочности при раст<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жении после коррозии образца в течении времени ; <img src="/cache/referats/20045/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1047">во предел прочности до коррозии.

5) Глубинный показатель коррозии.

К - глубина разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла П в единицу времени (например, мм/год)

КП = п/<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1048">

Глубина коррозионного разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>П может быть средней или максимальной. Глубинный показатель коррозии можно использовать дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>характеристики как равномерной., так и неравномерной коррозии (в том числе и местной) металлов. Он удобендл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> сравнени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>скорости коррозии металла с различнымиплотност<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ми. Переход от массового, токового и объемного к глубинному возможен при равномерной коррозии.

2. Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> наиболее распространенным типомкоррозии металлов. По электрохимическому механизмукоррозируют металлы в контакте с растворами электролитов (морска<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вода, растворы кислот, щелочей, солей).В обычных атмосферных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>хи в земле металлы коррозируют также поэлектрохимическому механизму , т.к. наих поверхности имеютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> капли влаги с растворенными компонентамивоздуха и земли. Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> гетерогенным и

многостадийным процессом. Еепричиной <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> термодинамическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> неустойчивость металлов в даннойкоррозионной среде.

Учение о электрохимической коррозииставит главный вопрос - вопрос оскорости коррозии и тех факторов, которые вли<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ютна нее. С электрохимической точки зрени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла это не просто процесс окислени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла, т.к. этот переход должен

сопровождатьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> сопр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>женно идущимвосстановительным процессом. В результате ионизации освобождаютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> электроны и роль второго восстановительного процесса состоит в их ассимил<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ции подход<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>щим окислителем (Д), образующим устойчивое соединение.

Ионизаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>и процесс ассимил<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ции электронов каким либо элементом среды (обычно Н ионы или О )представл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ет собой В отличии химического, электрохимические процессы контролируютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (завис<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т) не только от концентрации реагирующих веществ, но и, главным образом,завис<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т от потенциалаповерхности металла.

Потенциал.

На границе раздела двух разнородныхфаз происходит переход зар<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>женныхчастиц — ионов или электронов из однойфазы в другую, следовательно,возникает разность электрических потенциалов, распределени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>упор<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>доченных электрических зар<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>дов, т.е.

образование двойного электрического сло<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.Возникновение межфазового скачка потенциала можно объ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>снить следующими основными причинами; но рассмотрим только те, которые привод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тк коррозии металлов, а точнее переходкатионов металла из электролита на металл (электродный потенциал) адсорбци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> анионов электролита на металле (адсорбционный потенциал) возникновениеионно-адсорбционного потенциала за счет одновременной адсорбции пол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризуемого атома кислорода и перехода

катионов из металла в электролит.

По известным причинам, абсолютное значение межфазовой разности потенциалов измерить нельз<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>, эту величину можно измерить относительно другой величины и за точку отсчета принимаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>стандартный водородный потенциал.

Наличие на межфазовой границе металл-раствор электролита двойного электрического сло<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> оказывает существенное вли<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ние на процесс, а , в частности, на скорость коррозии металлов. При изменении концентрации (плотности) положительных или отрицательных частиц в растворе или металле может изменитьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> скоростьпроцесса растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла. Именноих этих соображений электродныйпотенциал <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> одной из важнейших характеристик, определ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ющих скорость коррозии металла.

2.1 Термодинамика электрохимическойкоррозии металлов.

Стремлением металлов переходитьиз металлического состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ни<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> вионное дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> различных металлов различно. Веро<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тностьтакого перехода зависит также от природы коррозионной среды . Такую веро<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тностьможно выразить уменьшением свободной энергии при протекании реакции перехода в заданной среде при определенных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.

Но пр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>мойсв<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>зи между термодинамическим р<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>дом и коррозией металлов нет. Это объ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>сн<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> тем, чтотермодинамические данные получены дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> идеально чистой поверхности металла, в то врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>как в реальных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х коррозирующий металл покрыт слоем(пленкой) продуктов взаимодействи<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла со средой.

Дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>расчетов изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> свободной энергии реакции при электрохимической коррозии металла используют величины электродных потенциалов. В соответствии с неравенством процесс электрохимической коррозии возможен,если

<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1049">GT= — nETF< 0

где — э.д.с. гальванического элемента, в котором обратимо осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> данный коррозионный процесс, В

— обратный потенциал катоднойреакции, В

— обратный потенциал металла в данныхуслови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.

Следовательно, дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> электрохимического растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла необходимо присутствие в растворе окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризатора, который бы осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>л катодную реакциюассимил<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ции электронов), обратимыйокислительно-восстановительный потенциал которого положительнее обратимого потенциала металлав данных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.

Катодные процессы при электрохимической коррозии могут осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> различными веществами.

1) ионами

2) молекулами

3) оксидами и гидрооксидами (как правило малорастворимыми продуктами коррозии,образованными на поверхности металлов)

4) органическими соединени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ми

Обратимыеокислительно-восстановительные потенциалы катодных

процессов можно рассчитать по уравнени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м:

(Vk)обр= (Vk)0обр+ (RT/nF)2,303 lg(apok/agв)<img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

где (Vk)обр= (Vk)0обрстандартный окислительно-восстановительный потенциал при apok/agв=1,

аu, а - активность (приближенно концентраци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и

восстановител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>)

pu, q - стехиометрические коэффициенты окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и восстановител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в реакции

В коррозионной практике в качестве окислителей-депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризаторов,осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ющих коррозию, выступают ионы водорода и молекулы растворенного в электролите кислорода.

Электродна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> анодного растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла (собственно коррозионные потери металла) в общем случае протекают по схеме Me -> Me + ne

При увеличении активности ионов металла (повышение концентрации ионов металла в растворе), потенциал анода возрастает, что приводит к торможению растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла. Понижение активностиметалла, напротив, способствуетрастворению

металла. В ходе коррозионного процесса измен<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> не только свойства металлической поверхности, но и контактирующего раствора(изменение концентрации отдельных его компонентов). При уменьшении, например, концентрации депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризатора,у катодной зоны может оказатьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>, что катодна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризации термодинамически невозможна.

2.2 Гомогенные игетерогенные пути электрохимической коррозии.

Причину коррозии металлов в растворах, не содержащих одноименныхионов, объ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>сн<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ет теори<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>необратимых потенциалов. Эта теори<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> рассматривает поверхность металлов как однородную, гомогенную.Основной и единственной причиной растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (коррозии) таких металлов <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> термодинамическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> возможность протекани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> анодного и катодного актов. Скорость растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (коррозии) будет определ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> кинетическими факторами. Но гомогенную поверхность металлов можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован, например, в жидких металлах. (ртуть и амальгамы металлов). Дл<st1:Pers

www.ronl.ru

Тема 3 Коррозия металлов и способы защиты от неё. Коррозия металлов

Металлические материалы — металлы и сплавы на основе металлов, — приходя в соприкосновение с окружающей их средой (газообразной или жидкой), подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Причина этого разрушения лежит в химическом взаимодействии: металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, находящимися в окружающей среде, и окисляются.

Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией. Общая масса металлических материалов, используемых в виде различных изделий в мировом хозяйстве, очень велика. Поэтому, несмотря на то, что обычно скорость коррозии мала, ежегодно из-за коррозии безвозвратно теряются огромные количества металла. Но еще больший вред связан не с потерей металла, а с порчей изделий, вызываемой коррозией. Затраты на ремонт или на замену деталей судов, автомобилей, аппаратуры химических производств, приборов во много раз превышают стоимость металла, из которого они изготовлены. Наконец, существенными бывают косвенные потери, вызванные коррозией. К ним можно отнести, например, утечку нефти или газа из подвергшихся коррозии трубопроводов, порчу продуктов питания, потерю здоровья, а иногда и жизни людей в тех случаях, когда это вызвано коррозией. Таким образом, борьба с коррозией представляет собой важную проблему, а на защиту от коррозии тратятся большие средства.

Большинство металлов в реальных условиях способны разрушаться, переходя в окисленное состояние. Самым доступным окислителем для металлов является кислород. Изменение энергии Гиббса в этом процессе меньше нуля, т. е. металлы - термодинамически неустойчивые системы.

К важнейшим случаям коррозии относятся химическая и электрохимическая коррозия.

Химическая коррозия металлов.

Коррозия металлов может протекать при взаимодействии металлов с сухими газами или растворами неэлектролитов. Такая коррозия называется химической. Взаимодействие металлов с газами (газовая коррозия) происходит при повышенных температурах, когда конденсация влаги на поверхности металла невозможна. Газовой коррозии подвергаются арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин и т. п. Газовую коррозию претерпевает также металл, подвергаемый термической обработке.

Механизм газовой коррозии связан с протеканием на поверхности раздела твердой и газообразной фаз двух сопряженных реакций: окисления металла и восстановления газообразного окислителя, причем в пространстве эти два процесса, как правило, не разделены. В этом же месте происходит и накопление продуктов реакции окисления. Для непрерывного осуществления реакции атомы и ионы металла, с одной стороны, и атомы или ионы кислорода или другого окислителя, с другой, диффундируют сквозь постепенно утолщающуюся пленку продуктов коррозии. В результате газовой коррозии на поверхности металла образуются соответствующие соединения: оксиды, сульфиды и др. В зависимости от свойств образующихся продуктов может происходить торможение процесса окисления.

Газовой коррозии подвергаются углеродистые стали, чугуны, которые взаимодействуя с кислородом могут терять прочность и твердость, особенно при повышенных температурах (300°С и выше):

Fe + 02 —> FeO + Fe304 + Fe203 .

Образующаяся смесь продуктов называется окалиной. Одновременно протекает обезуглероживание поверхностного слоя металла за счет превращения цементита:

Fe3C + 02 —►Fe + CO2.

Водород взаимодействует с имеющимся в стали углеродом, превращая его в углеводороды (обычно в метан), что приводит к резкому ухудшению свойств стали. Поэтому в присутствии водорода возникает водородная хрупкость стали за счет того, что в результате реакции также происходит обезуглероживание стали, возникновение микротрещин.

Fe3C + h3 —>Fe + Ch5

Сталь при температурах выше 200 °С начинает интенсивно корродировать в присутствии многих других газов (хлора, оксидов азота, углерода, серы).

Медь активно взаимодействует с оксидами углерода и серы, содержащимися в атмосфере.

Из цветных металлов устойчив к газовой коррозии в воздушных средах никель, а его сплавы с хромом устойчивы к коррозии даже при температурах, превышающих 1000 °С.

Основными способами защиты от газовой коррозии являются легирование металлов, создание защитных покрытий и замена агрессивной газовой среды. Для изготовления аппаратуры, подвергающейся действию коррозионно-активных газов, применяют жаростойкие сплавы. Для придания жаростойкости стали и чугуну в их состав вводят хром, кремний, алюминий; применяются также сплавы на основе никеля или кобальта. Защита от газовой коррозии осуществляется, кроме того, насыщением в горячем состоянии поверхности изделия некоторыми металлами, обладающими защитным действием. К таким металлам принадлежат алюминий и хром. Защитное действие этих металлов обусловлено образованием на их поверхности весьма тонкой, но прочной оксидной пленки, препятствующей взаимодействию металла с окружающей средой. В случае алюминия этот метод носит название алитирования, в случае хрома — термохромирования. Для защиты используют и неметаллические покрытия, изготовленные из керамических и керамико-металлических материалов.

studfiles.net

Виды коррозии металлов и способы защиты от нее.

Количество просмотров публикации Виды коррозии металлов и способы защиты от нее. - 432

Из определения процесса коррозии видно, что она бывает электрохимическая и химическая.

Электрохимической коррозией называют процесс разрушения на границе раздела поверхностей контакта двух разнородных металлов в растворах электролитов, в т.ч. и воде. При этом создается гальванический элемент. Однофазные сплавы в данном случае являются более стойкими. Этот тип коррозии характеризуется протеканием электрического тока, переходом атомов в ионизированное состояние (анодный), восстановления окислителя (катодный) и другими электрохимическими процессами (перенос электронов от одного участка поверхности к другому). Их скорость зависит от электродного потенциала, она определяется законами электрохимической кинетики и должна быть выражена в электрических единицах (к примеру, А/м2·ч).

Электрохимическую коррозию вызывают загрязнения и примеси, находящиеся в металле, а также неоднородность его поверхности. Согласно теории электрохимической коррозии, в этих случаях при соприкосновении металла с электролитом, в частности с водой, на его поверхности возникает множество микрогальванических элементов. При этом анодами будут частички металла, а катодами – загрязнения и примеси. Аноды растворяются, на катодах происходит связывание электронов. Совершенно чистые металлы разрушению практически не подвергаются.

На скорость электрохимической коррозии влияют внутренние и внешние факторы. Внутренними причинами являются состав, структура и состояние поверхности металла и напряжения. Повышение чистоты обработки увеличивает коррозионную стойкость. К внешним факторам относятся: температура, давление, скорость движения сред и др.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при электрохимической коррозии (как в случае разнородных металлов, так и в ходе образования микрогальванических элементов на поверхности одного металла) поток электронов направлен от более активного металла к менее возбужденному (проводнику), и первый корродирует. Скорость коррозии тем выше, чем дальше расположены друг от друга в ряду напряжений металлы, из которых сформировалась гальваническая пара. На нее также влияет и характер раствора электролита͵ т. е. его кислотность (рН – водородный показатель среды). Чем он ниже (лежит в интервале 0 - 7), тем больше содержание окислителей в растворе и тем скорее протекает коррозия. Значительно быстрее проходит процесс разрушения и с повышением температуры.

При химическомтипе коррозия является следствием чисто химических реакций металла с окружающей средой. При этом процессы окисления и восстановления протекают в одном акте. Скорость данного вида разрушения определяется кинетикой химических реакций.

Химическая коррозия обуславливается взаимодействием металла с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрического тока. Наибольший вред приносят разрушения под действием газов. Газовая коррозия наружной поверхности труб и стоек пароперегревателей происходит под воздействием кислорода, двуокиси углерода, водяных паров, сернистого и других газов.

Разновидностью ее является кислородная коррозия, которая заключается во взаимодействии металлов и сплавов с кислородом, т. е. в переходе его в наиболее термодинамически устойчивое состояние за счёт того, что окислитель отнимает у него валентные электроны, переводя в связанное состояние - оксид, образующий на поверхности металла пленку.

От состава, структуры и свойств этих пленок зависит скорость химической коррозии. Защитные свойства данных слоев в значительной степени определяются их плотностью и сплошностью. Условие сплошности: молекулярный объём соединения, возникающего из металла и окислителя Vок, должен быть больше объёма металла VМе, пошедшего на образование молекулы вещества. Хорошие защитные свойства имеют пленки с отношением Vок/VМе = 1,0 - 2,5. Она затрудняет перемещение ионов металла и окислителя друг к другу. По этой причине по мере утолщения пленки рост ее идет с самоторможением. Процесс состоит из нескольких последовательных стадий: адсорбция кислорода, его ионизация, диффузия ионов металла с его восстановлением и кислорода через пленку и реакция образования оксида. С увеличением размеров пленки возникающие внутренние напряжения могут приводить к образованию трещин и их скалыванию, и окисление опять будет происходить с начальных стадий. При высоких температурах скорость окислительного разрушения многих металлов сильно возрастает.

У некоторых металлов образующиеся в процессе химической коррозии слои оксидов являются защитными. Это обусловлено их химической неактивностью (пассивностью). По этой причине дальнейшее соприкосновение его с кислородом сильно замедляет процесс коррозии. Такая пленка всегда имеется на поверхности алюминия, хрома, никеля, титана, вольфрама, молибдена и еще некоторых металлов. Также, к примеру, концентрированные азотная и серная кислоты легко делают железо пассивным, создавая на его поверхности защитную пленку и оно далее не реагирует с этими кислотами, т. е. не разрушается.

Под слоем отложений на внутренней поверхности труб в контакте с котловой водой развивается подшламовая коррозия, имеющая язвенный характер и приводящая к образованию свищей. Язвы заполняются продуктами коррозии и трудно обнаруживаются При рН меньше 7,0 скорость коррозии определяется процессами восстановления ионов водорода, формирующихся при диссоциации котловой воды, на катодных участках и растворения получающегося водорода в металле. Происходит интенсивное разрушение и насыщение металла водородом. Растворенный в стали атомарный водород вызывает снижение прочности и пластичности. При высоких температурах он уменьшает длительную прочность и ускоряет ползучесть. Это явление принято называть водородной хрупкостью (охрупчивание). При рН больше 7,0 образование ионов водорода сильно подавлено. Выделившийся водород становится частью потока пароводяной смеси. Имеет место коррозионное поражение, но отсутствует водородное охрупчивание.

При сжигании топлив с большим содержанием серы поверхности нагрева, стальные короба газоходов и дымовые трубы подвергаются низкотемпературной сернистой коррозии, которая состоит в следующем.

Сгорание мазута и углей, окисление серусодержащих органических соединений происходит с образованием диоксида SO2 по реакции:

2h3S + 3О2 = 2SO2 + 2Н2О

При температуре 400 – 1400 °С небольшая часть SO2 окисляется до триоксида SO3.

Водяные пары и SO3 перемещаются по газовому тракту котла и охлаждаются. При определенной температуре, называемой точкой росы кислотных паров, начинается выпадение серной (h3SO4) кислоты, которая конденсируется и оседает на поверхностях нагрева. При взаимодействии ее с металлом образуются сульфаты железа Fe2(SO4)3 и FeSO4.

Около 80 % металлических конструкций эксплуатируется на открытом воздухе. Сухая атмосферная коррозия происходит по механизму химического окисления и роста пленки. Мокрое атмосферное разрушение является электрохимическим процессом. Скорость его возрастает с ростом относительной влажности. Наиболее агрессивны сильно загрязненные индустриальные и приморские среды, наименее - чистые и сухие континентальные атмосферы.

Почва и грунт содержат различные химические реагенты, в т.ч. и влагу, и обладают ионной проводимостью. Подземная коррозия происходит по электрохимическому процессу. Ее подразделяют на грунтовую и блуждающими токами (электрическую). Грунтовая коррозия зависит от влажности, электропроводности (количества солей), кислотности грунта (рН находится в пределах 3 - 9) и от деятельности микроорганизмов, которые могут ускорить процесс разрушения в 20 раз. Наиболее опасны анаэробные сульфатредуцирующие бактерии. Οʜᴎ восстанавливают содержащиеся в грунте сульфаты по схеме:

MgSO4 + 4Н ® Mg(OH)2 + h3S +О2

Кислород ускоряет ход катодного процесса коррозии.

Электрическая или электрокоррозия вызывается блуждающими токами (токи утечки), исходящими от трамваев, метро, электрических железных дорог и различных электроустановок, работающих на постоянном токе. Οʜᴎ разрушают подземные металлические сооружения, трубопроводы и электрокабели. Различного рода токи утечки, проходя в грунте и встречая металлическую поверхность, проникают в нее и вызывают появление участков входа и выхода тока. Это приводит к образованию на металле катодных и анодных зон. В месте протекания и выхода тока происходит усиленное анодное растворение металла, а в районе входа - катодное подщелачивание грунта.

Блуждающие токи от источников переменного тока вызывают слабую коррозию у подземных изделий из стали и сильную – из цветных металлов и их сплавов.

При большом разнообразии природных вод от чистых деминерализованных источников, речной и морской воды до подземных вод из геотермальных скважин с содержанием солей до 100 г/л и с температурой до 200 – 250 °С коррозия металлов в большинстве случаев протекает по электрохимическому виду с катодным процессом восстановления кислорода.

Также к электрохимическому типу относится стояночная коррозия. Это разрушения металлов в воде, содержащей кислород, протекающее при комнатной температуре после остановки оборудования ТЭЦ.

Характерные особенности стояночной коррозии - образование язв на поверхности металла и накопление большого количества продуктов разрушения.

После останова котла на трубах остаются мокрый шлак и зола, в которых интенсивно протекает коррозия. Снаружи труба покрывается толстым слоем бурого гидрооксида железа – Fe(OH)3.

Эрозия - коррозия поверхностного слоя металла под действием ударяющихся в него твердых частиц, капелек или потока жидкости, а также потока пара.

Это сложный в химическом отношении процесс. В основном он состоит в разрушении оксидной пленки металла.

Коррозия поверхностного слоя металла под влиянием многократных гидроударов принято называть кавитационной эрозией. Кавитация - это процесс образования и быстрого исчезновения пузырьков паров жидкости вследствие локального изменения давления в ее потоке.

При исчезновении пузырька поверхность металла испытывает локальный гидравлический удар. Размещено на реф.рфЭрозия развивается в результате разрушения менее прочных структурных составляющих (к примеру, феррита в перлитных сталях).

referatwork.ru

Курсовая работа - Коррозия металлов и методы защиты от неё

Содержание

Глава 1 Коррозия металла …………………………………………………....1

1.

Основы теориикоррозии …………………………………………….…...1

1,1классификация коррозийных процессов……………………….…….….1

1,2Показатель скорости коррозии ……………………………………..…....2

2 Электрохимическая коррозия………………………………………….…..4

2,1Термодинамика электрохимической коррозии металлов…………...….4

2,2Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии……..5

2,3Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов …….6

2,4Причины анодного растворения ………………………………….……..6

2,6Анодная пассивность металлов……………………………….…………7

3Депомеризация ……………………………………………….………..…..8

3,1Термодинамические возможности кислородной депомеризации……..8

3,2Перенапряжение ионизации кислорода ………………………….……10

Глава 2 Электрохимические методы защиты металлов откоррозии

1.

Методы защитыметаллов от коррозии ……………...…………………11

2.

Катодная защита …………………………………………………..…….12

3.

Явлениепассивности ……………………………………………..……..14

4.

Анодная защита.Использования пассивности в практике от коррозии……………………..……………………………………………15

5.

Покрытия, как методы защиты металлов откоррозии …………...….18

6.

Ингибиторы………………………………………………...……………20

Глава 3 Обработка резанием .

1.

Сущность и схемы способов обработки…………………………………22

2.

Параметры технологического процесса ………………………..………25

Глава 4 Коррозийное растрескивание.

1.

Явлениекоррозийного растрескивания …………………….…………...29

2.

Коррозионнаястрела…………………………………………..………….30

3.

Структура исостав …………………………………………..…………...30

4.

Напряжение………………………………………………….……………30

5.

Характер……………………………………………………….………….30

6.

Предотвращениекоррозионного растрескивания ……………..….……31

7.

Механизмкоррозийного растрескивания ……………………….….…..31

8.

Начальнаястадия локализованной коррозии………………….…....…..33

9.

Системасплавов, подверженных межкриталлитному растрескиванию…………………………………………………….....…..34

10.

Системы сплавов, подвеженных внутрикристаллическомурастрескиванию……………………………………………………...……35

11.

Развитие трещин…………………………………………………………..35

12.

Глава 1

Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>металла

1. Основы теории коррозии

1) Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентовк поверхности металла.

2) Взаимодействие среды с металлом.

1.1 Классификаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозионных процессов.

1. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.

металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:

эта суммарна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> состоит из двух актов:

2. По характеру коррозионногоразрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

3.По услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м протекани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> процесса.

1.2 Показатель скорости коррозии.

Чаще всего в коррозионной практике используют следующие показатели.

а) отрицательный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы

m=m/st

б) положительный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы

Если состав продуктов коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и наоборот

К-m=К+m (nokAMe / n Me Aok)

2) Объемный показатель коррозии

К= объ.<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1040">V/ S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

объем газа обычно привод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т к нормальным услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м.

Кислородный показатель коррозии — этообъем поглощенного в процессе О, отнесенный к Su .

3) Показатель сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

КR = (<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1042">/Ro)100%за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> t

где Ro и <img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> соответственно до и после коррозии.

4) Механический показатель коррозии.

5) Глубинный показатель коррозии.

К - глубина разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла П в единицу времени (например, мм/год)

КП = п/<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1048">

2. Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

Потенциал.

катионов из металла в электролит.

2.1 Термодинамика электрохимическойкоррозии металлов.

<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1049">GT= — nETF< 0

— обратный потенциал катоднойреакции, В

— обратный потенциал металла в данныхуслови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.

1) ионами

2) молекулами

4) органическими соединени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ми

Обратимыеокислительно-восстановительные потенциалы катодных

процессов можно рассчитать по уравнени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м:

(Vk)обр= (Vk)0обр+ (RT/nF)2,303 lg(apok/agв)<img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

где (Vk)обр= (Vk)0обрстандартный окислительно-восстановительный потенциал при apok/agв=1,

аu, а - активность (приближенно концентраци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и

восстановител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>)

2.2 Гомогенные игетерогенные пути электрохимической коррозии.

www.ronl.ru

Доклад - Коррозия металлов и методы защиты от неё

Содержание

Глава 1 Коррозия металла …………………………………………………....1

1.

Основы теориикоррозии …………………………………………….…...1

1,1классификация коррозийных процессов……………………….…….….1

1,2Показатель скорости коррозии ……………………………………..…....2

2 Электрохимическая коррозия………………………………………….…..4

2,1Термодинамика электрохимической коррозии металлов…………...….4

2,2Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии……..5

2,3Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов …….6

2,4Причины анодного растворения ………………………………….……..6

2,6Анодная пассивность металлов……………………………….…………7

3Депомеризация ……………………………………………….………..…..8

3,1Термодинамические возможности кислородной депомеризации……..8

3,2Перенапряжение ионизации кислорода ………………………….……10

Глава 2 Электрохимические методы защиты металлов откоррозии

1.

Методы защитыметаллов от коррозии ……………...…………………11

2.

Катодная защита …………………………………………………..…….12

3.

Явлениепассивности ……………………………………………..……..14

4.

Анодная защита.Использования пассивности в практике от коррозии……………………..……………………………………………15

5.

Покрытия, как методы защиты металлов откоррозии …………...….18

6.

Ингибиторы………………………………………………...……………20

Глава 3 Обработка резанием .

1.

Сущность и схемы способов обработки…………………………………22

2.

Параметры технологического процесса ………………………..………25

Глава 4 Коррозийное растрескивание.

1.

Явлениекоррозийного растрескивания …………………….…………...29

2.

Коррозионнаястрела…………………………………………..………….30

3.

Структура исостав …………………………………………..…………...30

4.

Напряжение………………………………………………….……………30

5.

Характер……………………………………………………….………….30

6.

Предотвращениекоррозионного растрескивания ……………..….……31

7.

Механизмкоррозийного растрескивания ……………………….….…..31

8.

Начальнаястадия локализованной коррозии………………….…....…..33

9.

Системасплавов, подверженных межкриталлитному растрескиванию…………………………………………………….....…..34

10.

Системы сплавов, подвеженных внутрикристаллическомурастрескиванию……………………………………………………...……35

11.

Развитие трещин…………………………………………………………..35

12.

Глава 1

Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>металла

1. Основы теории коррозии

1) Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентовк поверхности металла.

2) Взаимодействие среды с металлом.

1.1 Классификаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозионных процессов.

1. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.

металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:

эта суммарна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> состоит из двух актов:

2. По характеру коррозионногоразрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

3.По услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м протекани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> процесса.

1.2 Показатель скорости коррозии.

Чаще всего в коррозионной практике используют следующие показатели.

а) отрицательный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы

m=m/st

б) положительный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы

Если состав продуктов коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и наоборот

К-m=К+m (nokAMe / n Me Aok)

2) Объемный показатель коррозии

К= объ.<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1040">V/ S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

объем газа обычно привод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т к нормальным услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м.

Кислородный показатель коррозии — этообъем поглощенного в процессе О, отнесенный к Su .

3) Показатель сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

КR = (<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1042">/Ro)100%за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> t

где Ro и <img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> соответственно до и после коррозии.

4) Механический показатель коррозии.

5) Глубинный показатель коррозии.

К - глубина разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла П в единицу времени (например, мм/год)

КП = п/<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1048">

2. Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.

Потенциал.

катионов из металла в электролит.

2.1 Термодинамика электрохимическойкоррозии металлов.

<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1049">GT= — nETF< 0

— обратный потенциал катоднойреакции, В

— обратный потенциал металла в данныхуслови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.

1) ионами

2) молекулами

4) органическими соединени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ми

Обратимыеокислительно-восстановительные потенциалы катодных

процессов можно рассчитать по уравнени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м:

(Vk)обр= (Vk)0обр+ (RT/nF)2,303 lg(apok/agв)<img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1050">

где (Vk)обр= (Vk)0обрстандартный окислительно-восстановительный потенциал при apok/agв=1,

аu, а - активность (приближенно концентраци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и

восстановител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>)

2.2 Гомогенные игетерогенные пути электрохимической коррозии.

www.ronl.ru

Коррозия металлов и способы защиты от нее — реферат

Реферат на тему:

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозией называют разрушение металлов и сплавов под действием внешней среды. Интенсивность коррозии зависит от многих факторов: концентрации кислорода, присутствия в атмосфере паров воды, углекислого, сернистого газов, сероводорода, окислов азота. Скорость разрушения увеличивается с ростом количества в воде солей, а также при наличии разноименных металлов. Различают коррозию химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия — результат взаимодействия поверхностных слоев с газами или жидкостями, когда металл вступает в химическое взаимодействие с агрессивной средой. Образующиеся при этом соединения (окислы, соединения железа или другого металла с серой, фосфором, хлором и т.д.) обладают пониженной механической прочностью, и поверхность детали разрушается. Пример химической коррозии — разрушение гильз цилиндров, поршней и колец двигателей внутреннего сгорания под действием окислов, образующихся при сгорании серы топлива. В высокотемпературной зоне двигателя металл вступает в реакцию с сернистым газом, и на поверхности образуются непрочные пленки сульфида железа. При высоком содержании серы в топливе износ двигателя из-за коррозии значительно ускоряется.

Электрохимическая коррозия возникает только в присутствии воды. К ней относятся атмосферная коррозия (образование ржавчины при контакте металлов с влажным воздухом), разрушение металлов в почве, воде, при взаимодействии с парами кислот и щелочей и т.д. Водные растворы многих веществ и соединений являются электролитами. При их контакте с металлами появляются слабые электрические токи, достаточные, тем не менее, для того, чтобы атомы металла переходили в раствор электролита. Возникает электрохимическая коррозия, когда в воде растворено даже незначительное количество щелочей, кислот, солей, кислорода, водорода, углекислого газа. Она наблюдается, например, в системах водяного охлаждения двигателей. Жидкостная электрохимическая коррозия может возникать в двигателе, когда автомобиль или трактор работают с недогрузкой, особенно в холодное время года. В этом случае пары воды, образующиеся при сгорании водорода топлива, конденсируются, превращаются в жидкость, а окислы серы растворяются в ней и образуют разбавленные серную и сернистую кислоты.

По характеру разрушения различают коррозию поверхностную общую и местную. Первая охватывает всю или значительную часть поверхности, вторая представляет собой отдельные язвы, пятна, точки различной глубины. Местная коррозия более опасна, так как нередко отдельные участки поражаются на большую глубину, Появляется она обычно в тех местах, где были царапины, риски и другие механические повреждения. Возможна коррозия и в виде микротрещин которые распространяются в глубь металла. Если микротрещины расположены между кристаллами металла, то это межкристаллитная коррозия—наиболее опасный вид разрушения, поскольку внешне на поверхности заметить ее невозможно, в то время как прочность металла снижается очень сильно.

Из-за коррозии в мире ежегодно гибнет до 10—15% выплавленных металлов. Поэтому борьба с ней приобретает громадное хозяйственное значение и является источником экономии большого количества денежных средств и дефицитных металлов. Способы борьбы с коррозией можно разделить на две большие группы. К первой относятся легирование, химическое и металлическое покрытие, а ко второй—защита поверхности металла смазками и лакокрасочными материалами.

Легирование—это введение в состав сплава элементов, улучшающих свойства металла. В частности, коррозионную стойкость стали можно повысить, если ввести в нее небольшое количество (десятые доли процента) хрома или никеля. В сельскохозяйственном производстве и машиностроении довольно широко применяются нержавеющие стали и некоторые другие. Эти материалы устойчивы к действию атмосферной коррозии, паров многих кислот и щелочей. При одновременном введении хрома, никеля, титана появляется устойчивость к межкристаллитной коррозии, в том числе при высокой рабочей температуре. Несмотря на высокую антикоррозионную стойкость, использование нержавеющих сталей ограничено вследствие дефицитности легирующих добавок.

Значительное распространение в машиностроении нашло химическое покрытие металлов — создание на поверхности деталей защитных пленок. Для стали и чугуна используют оксидирование, для алюминия, магния и их сплавов—анодное оксидирование (анодирование), для медных и цинковых сплавов—хромирование. Сущность такой обработки заключается в погружении и выдержке нагретого металла в специальных растворах или составах. При этом металл на поверхности детали реагирует с определенным элементом (азотом, фосфором и т. д.), образуя прочные окисные пленки толщиной 1—5 мкм. Наиболее простой способ оксидирования—погружение нагретой до 600—650° С детали в минеральное масло. В этом случае образуется тонкий слой окислов железа сине-черного цвета (воронение).

Один из распространенных способов защиты металла от коррозии—фосфатирование — создание на зачищенной и обезжиренной поверхности пленки нерастворимых фосфатов металлов. Фосфатные покрытия стальных изделий после обработки маслами, лаками или красками надежно защищают металл от коррозии и служат хорошими грунтами для лакокрасочного покрытия. Для цинка, алюминия фосфатные пленки служат грунтом под краску, а для магния — надежным средством защиты от коррозии.

Защитная способность покрытия увеличивается нанесением водоотталкивающих (гидрофобных) пленок. Для этого фосфатированные изделия погружают на 7— 10 мин в 10 %-ный раствор кремнийорганической жидкости ГКЖ-84 в бензине Б-70, выдерживают на воздухе до испарения бензина и сушат 40—50 мин при 110—130°С. Такие пленки не смачиваются водой, а по антикоррозионной стойкости не уступают лакокрасочным покрытиям.

Металлические покрытия на поверхности изделия можно получить разными способами: погружением в расплавленный металл, гальванической обработкой, распылением, плакированием. При погружении деталей в расплавленный металл образуется защитная пленка, не только устойчивая к действию коррозионно-активных веществ, но и обладающая высокой механической прочностью. Таким способом покрывают изделия оловом (лужение), цинком (цинкование) и другими металлами и сплавами.

Гальваническое покрытие — осаждение слоя защитного металла на поверхности детали из раствора электролита, через который пропускают электрический ток. Это наиболее совершенный вид покрытия, обеспечивающий создание равномерной прочной защитной пленки (получение цинкованных, хромированных и других поверхностей).

Цинкование применяют для защиты от коррозии деталей машин, работающих вне помещения, а также в закрытых помещениях с умеренной влажностью, загрязненных газами и продуктами сгорания. Преимущество цинковых покрытий — сохранение защитных свойств при малой толщине, наличии пор и обнаженных участков: в первую очередь разрушается цинк, изделие коррозии не подвергается. Кадмирование (покрытие слоем кадмия толщиной 10—15 мкм, для тяжелых условий 20—25 мкм) позволяет обеспечить защиту стальных деталей в условиях контакта с кислыми растворами, щелочами, морской и горячей водой.

Распыление (электрометаллизация) заключается в нанесении на поверхность специальным аппаратом расплавленного защитного металла. На прокатных станах металлургических предприятий можно получать биметаллические материалы, например, черные металлы, покрытые тонким слоем нержавеющей стали или меди (плакирование). Эффективным способом защиты от коррозии является нанесение на поверхность металла газрпламенной наплавкой нескольких слоев полимеров и др.

Все перечисленные способы борьбы с коррозией осуществимы, главным образом, на машиностроительных заводах. Значительно реже некоторые из них применяют на специализированных ремонтных предприятиях. Основные способы предотвращения коррозионного разрушения, которые можно использовать при хранении техники, эксплуатации тракторов и автомобилей в колхозах и совхозах — это смазка и окраска поверхностей.

Для защиты неокрашенных поверхностей тракторов и сельскохозяйственных машин при хранении часто используют защитные пластичные смазки. Специальные защитные смазки для предохранения наружных поверхностей тракторов, комбайнов и сельскохозяйственных машин обеспечивают удовлетворительное антикоррозионное действие при температуре наружного воздуха от — 50 до +50° С. Смазки наносят нагретыми до 110—115° С пульверизатором или кистью на тщательно подготовленную поверхность. Толщина покрытия — около 0,5 мм. Иногда смазку наносят в несколько слоев, при этом температура каждого последующего слоя должна быть на 10—15° С ниже предыдущего. При хранении сельскохозяйственной техники нередко применяют растворы строительных битумов в бензине. Наиболее распространено покрытие новых деталей и запасных частей техническим вазелином слоем 1,0—1,5 мм. Запасные части на складах целесообразно хранить обернутыми в промасленную бумагу.

Перспективным при внутренней консервации двигателей, агрегатов трансмиссий, редукторов и других механизмов является использование рабоче-консервационных масел. Их готовят, добавляя 5% антикоррозионной присадки к товарном маслу. Для приготовления такой смеси необходимое количество присадки при перемешивании растворяют в нагретом до 60—70° С товарном масле, содержащем комплекс присадок. Готовый продукт заливают в консервируемый двигатель, агрегат и дают ему поработать примерно 5 мин. После этого машина готова к хранению. Образовавшаяся на поверхности защитная пленка обладает высокой прочностью, стойка к окислению, не допускает проникновения влаги к металлу, срок ее защитного действия — более 2 лет. В случае, необходимости агрегат может быть пущен в работу без расконсервации, по мере надобности добавляют рекомендованное для эксплуатации масло при консервации наружных поверхностей присадку АКОР-1 можно применять и в чистом виде. Она представляет собой густую (вязкость около 100 сСт при 100° С) маслянистую жидкость от темно-коричневого до черного цвета.

Предотвращение коррозии в системах водяного охлаждения автомобильных и тракторных двигателей достигается введением в охлаждающую воду специальных соединений, замедляющих разрушение. Эти вещества образуют на поверхности металла защитную пленку, которая препятствует окислению металла. Для практического применения можно рекомендовать добавление в воду средней жесткости 2,5—3,0 г/л тринатрийфосфата, около 1г/л нитрата натрия и др. Чем выше жесткость воды, тем больше нужно вводить этих веществ.

Наиболее распространенный способ защиты поверхностей — окраска, которая надежно предохраняет металл от атмосферной коррозии. Она обязательно проводится при ремонте машин.

student.zoomru.ru

Курсовая работа: Коррозия металлов и методы защиты от неё. Коррозия металлов и способы защиты от нее реферат

Реферат - Коррозия металлов и методы защиты от неё

Тема 3 Коррозия металлов и способы защиты от неё. Коррозия металлов

Химическая коррозия металлов.

Виды коррозии металлов и способы защиты от нее.

Курсовая работа - Коррозия металлов и методы защиты от неё

Доклад - Коррозия металлов и методы защиты от неё

Коррозия металлов и способы защиты от нее — реферат

Реферат на тему:

Смотрите также