Тема Вступ до курсу Лекція Основні мета, задачі та загальний зміст курсу
| Вид материала | Лекція |
СодержаниеТема 3.1. Хімічний опір матеріалів РОЗДІЛ 4. Перспективи розвитку електрохімії |
- Програма Вступ Економіка підприємства як базова загальноекономічна дисципліна навчального, 101.81kb.
- Робоча навчальна програма з дисципліни "Порівняльне конституційне право" для студентів, 431.9kb.
- Тема предмет вивчення курсу, основні поняття, методи та основні цілі курсу Предмет, 60.95kb.
- Вступ до дисципліни. Предмет І завдання курсу Цілі та завдання курсу. Міждисциплінарні, 278.37kb.
- Методи та засо6и тестування, відладки та діагностики зот. Вступ. Мета та задачі курсу, 542.89kb.
- Єльнікової Тетяни Олександрівни з курсу "Моделювання та прогнозування стану довкілля", 33.26kb.
- Програма дисципліни кредитний модуль " основи радіоелектроніки" (для груп фф) Вступ, 153.44kb.
- Питания з Програми з курсу «Механіка», що виноситься на зм 1 вступ, 86.8kb.
- Програма для вступних іспитів на кваліфікаційний рівень «Спеціаліст», «магістратр», 720.85kb.
- Організація самостійної роботи студентів, 563.53kb.
Тема 3.1. Хімічний опір матеріалів
Лекція 10. Значення науки про хімічний опір матеріалів і курсів «Матеріалознавство», «Теоретичні основи корозії», «Захист металів від корозії» для фахівців різних галузей науки і техніки. Електрохімічний аспект корозії металів.
Економічні та екологічні збитки від корозії металевих виробів, обладнання і конструкцій є надзвичайно великими. В останні роки, наприклад, у США щорічні збитки від корозії складають 300 млрд. дол., що відповідає 6% національного прибутку держави. В Україні, як і в інших індустріально розвинених країнах, прямі та непрямі збитки від корозії металоконструкцій, обладнання, машин та механізмів в енергетиці, нафтогазодобувній, хімічній, нафтопереробній, харчовій та інших галузях промисловості також досягають значної частки національного прибутку. Прямі збитки пов’язані з втратою металу, виходом з ладу трубопроводів, резервуарів, хімічних апаратів унаслідок їх корозії. Непрямі збитки обумовлені простоєм виробництва, втратою продукції, забрудненням навколишнього середовища тощо. Аналіз причин відмов трубопроводів, резервуарів та хімічних апаратів показує, що саме корозія часто є причиною екологічних аварій та катастроф.
Корозією називають процес самовільного руйнування металевих виробів під дією навколишнього середовища. Цей процес має термодинамічні причини і можливість руйнування визначається значенням стандартного окисно-відновного потенціалу. За цією ознакою метали поділяють на стійкі або благородні (золото, срібло, платина), відносно стійкі (мідь, хром), і нестійкі (лужні, лужноземельні метали). Але з цього правила існують виключення обумовлені наявністю на поверхні стійких оксидних шарів – алюміній, нікель, титан, що додатково захищають метал від впливу навколишнього середовища і забезпечують стійкість у відповідних середовищах.
Розділяють два основних механізми корозії – хімічний і електрохімічний. Хімічна корозія перебігає у не електропровідних газах при високих температурах і органічних неелектропровідних розчинниках за відсутності води і електролітів.
Для хімічної корозії характерним є пряма взаємодія металу з окисником, процес окислення відбувається в одному акті при безпосередньому контакті реагуючих частинок. Така корозія характерна для взаємодії металів з киснем (повітрям) при температурах вище 150 0С, що виключає наявність на поверхні води.
Більшість корозійних руйнувань перебігає за електрохімічним механізмом, який передбачає наявність двох просторово розділених процесів: окислення металу із віддаванням електронів з утворенням катіонів металу і відновлення деполяризатора (окисника), який приймає утворені електрони. Такий механізм корозії реалізується при наявності плівки електроліту на поверхні металу.
В залежності від характеру середовища деполяризатором можуть виступати іони гідроксонію (кисле середовище) або розчинений кисень і молекули води (нейтральне і лужне середовище).
Залежно від характеру руйнувань корозію поділяють на суцільну і місцеву (плямиста, пітінгова, вибіркова, транскристалітна, інтеркристалітна і т.д.).
Для оцінки корозійної стійкості металів і агресивності середовища запропоновано різні умовні шкали. Швидкість корозії виражають декількома способами. Найчастіше користуються ваговим, глибинним і струмовим показниками корозії.
Залежно від характеру корозії та умов її перебігу застосовуються різні методи захисту. Вибір того чи іншого способу визначається його ефективністю та економічною доцільністю. Будь який метод захисту змінює хід корозійного процесу, зменшуючи його швидкість або припиняючи зовсім.
Ефективність того чи іншого методу захисту виражають через коефіцієнт гальмування або ступінь захисту. Коефіцієнт гальмування показує, у скільки разів зменшується швидкість корозії в результаті застосування даного способу захисту. Ступінь захисту показує, наскільки повно вдалося припинити корозію завдяки використанню даного методу.
Усі методи захисту умовно поділяють на чотири групи: 1) електричні методи; 2) методи пов’язані зі зміною властивостей металу, що кородує; 3) методи пов’язані зі зміною властивостей корозійного середовища; 4) комбіновані методи.
Електричні методи захисту ґрунтуються на зміні електрохімічних властивостей металу під дією поляризую чого струму. Найбільшого методу набув метод катодного захисту, який полягає в накладанні на метал катодної поляризації, при цьому швидкість руйнування металу знижується. Густина струму, яка забезпечує повний катодний захист називається захисним струмом. Катодна поляризація забезпечується накладанням поляризації від зовнішнього джерела струму або використанням протекторів із більш електронегативного металу. Також використовується анодний захист для металів схильних до пасивації.
Захист металів, що ґрунтується на зміні їхніх властивостей полягає в спеціальній обробці поверхні (оксидування, фосфатування і т. ін.; покриття лаками фарбами, емалями) або легуванні.
Швидкість корозії можна також знизити змінюючи властивості корозійного середовища. Це досягається або відповідною обробкою середовища. Це досягається або відповідною обробкою середовища, в результаті чого зменшується його агресивність, або введенням у корозійне середовище невеликих добавок спеціальних речовин – інгібіторів. Для обробки середовища використовують усі способи, що призводять до зменшення концентрації компонентів. Наприклад, у нейтральних і сольових середовищах основним агресивним компонентом є розчинений кисень, його видаляють деаерацією (кип’ятінням, дистиляцією, барботажем інертного газу) або зв’язують за допомогою відповідних реагентів (сульфітів, гідразину тощо).
Інгібітори корозії залежно від умов застосування поділяють на рідкофазні і парофазні. Рідкофазні поділяють на інгібітори корозії в кислих нейтральних і лужних середовищах. Як інгібітори для нейтральних середовищ найчастіше використовують неорганічні речовини аніонного типу. У кислих середовищах використовуються переважно органічні інгібітори які містять азот, сірку або кисень. Згідно з найпоширенішою думкою їхня дія пов’язана з адсорбцією. Немає ефективних інгібіторів для лужних середовищ. Гальмуючу дію проявляють лише деякі високомолекулярні сполуки.
Часто для запобігання корозії використовують комбінування вище перерахованих методів. Так використовують катодний захист в поєднанні з бітумною ізоляцією газових труб. При фарбуванні до складу фарб вводять інгібітори і т.д.