Слайд 1КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ.
Коррозия – это метод разрушения металла
в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой.
Коррозия самопроизвольный процесс.
Химическая энергия коррозионного разрушения выделяется в виде теплоты и рассеивается в окружающем пространстве.
Различают химическую и электрохимическую коррозию.
Слайд 2Химическая коррозия характерна для сред не электролитов. Происходит прямое гетерогенное
взаимодействие металла с окислителем окружающей среды, и металл покрывается пленкой
оксида или гидроксида.
Различают:
а) газовая коррозия – в газах и парах без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких температурах,
Например: окисление металла в кислороде воздуха при Т>>>298К;
б) коррозия в неэлектролитах – агрессивных органических жидкостях, например: в сернистой нефти.
Например, коррозия алюминия в сухом воздухе:
4А1 + 3О2 = 2А12О3
А10 –3е = А13+|4
О20 +4е = 2О2-| 3
Продукт коррозии пленка оксида алюминия.
Образующаяся пленка препятствует диффузии окислителя к чистому металлу и замедляет или прекращает дальнейшую коррозию
Способность пленки защищать металл от дальнейшей коррозии оценивают по её сплошности.
Сплошность -это отношение объёма продуктов коррозии к объёму окисленного металла (фактор Пиллинга – Бэдвардса).
Слайд 4Электрохимическая коррозия - характерна для сред, имеющих ионную проводимость.
Протекает:
а)
в электролитах – в водных растворах солей, кислот и щелочей,
в морской воде;
б) в атмосфере любого влажного газа;
в) в почве.
При электрохимической коррозии происходит анодное растворение металла и катодное восстановление окислителя.
Окислители снимают избыточный отрицательный заряд с поверхности катода, уменьшая его поляризацию, поэтому их называют деполяризаторами.
В кислой среде рН < 7 на катоде протекает:
2Н+ + 2е = Н2 - деполяризация водорода
В щелочной или нейтральной рН ≥ 7 на катоде протекает:
О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН- деполяризация кислорода
Слайд 5Например, коррозия железа в среде: а) НС1 и б)КОН.
А) схема
коррозионного элемента:
+2e А (-) Fе0 –2е = Fе+2 |1
↓------------| К (+) 2Н+ + 2е = Н2, т.е. рН< 7среда кислая |1
(-) Fе │НС1│ Fе (+) ---------------------------------------------------------------
|__________↑ Fе0 + 2Н+= Fе+2 + Н2
-2e Fe +2НС1 = FеС12 + Н2
Б) схема коррозионного элемента:
+4e А (-) Fе0 –2е = Fе+2 |2
↓------------------| К (+)О2+2Н2О+4е= ОН-, рН >7 среда щелочная|1
(-) Fе│КОН+О2+Н2О│Fе (+) -----------------------------------------------------
|_________________↑ 2Fе0 + О2 + 2Н2О = 2Fе+2 + 4ОН-
-2e
О2 -Н2О
2Fе + О2 + 2Н2О = 2Fе(ОН)2 → Fе(ОН)3 → FеООН
Две последние стадии протекают только для железа.
Слайд 6По характеру разрушения поверхности металла:
а) Равномерная или общая коррозия –
распределяется равномерно по всей поверхности образца.
б) Местная коррозия сосредоточена
на отдельных участках и проявляется в виде точек, язв или пятен.
в) Межкристаллитная коррозия - по границам зерен.
Слайд 7Скорость коррозии выражают:
Массовый показатель - потеря массы (в граммах
и килограммах) за единицу времени (сек, час, сутки, год), отнесенную
к единице площади ( м2) испытуемого образца.
υкорр=Δm/Δτ∙ΔS
Глубинный показатель - уменьшение толщины металлы в единицу времени
υкорр=Δl/Δτ
Скорость электрохимической коррозии – выражается величиной тока, приходящегося на единицу площади металла.
υкорр=I/ΔS
Слайд 8ЗАЩИТА МЕТАЛЛА ОТ КОРРОЗИИ.
А) Легирование – в сплав вводятся компоненты,
вызывающие пассивность металла (Сr, Ni, W). Метод эффективный и недорогой.
Придает сплавам жаропрочность и жаростойкость.
Жаростойкость – стойкость по отношению к газовой коррозии при высоких температурах.
Обеспечивается введением хрома, кремния, мышьяка.
Жаропрочность – свойства конструкционного материала сохранять высокую механическую прочность при значительном повышении температуры.
Жаропрочность увеличивается добавлением хрома, кремния.
Легирование используется:
А) с целью снижения скорости электрохимической коррозии, особенно коррозии с выделением водорода.
Б) для защиты от газовой коррозии.
Слайд 9Б) Защитные покрытия – это слои искусственно создаваемые на поверхности
металла изделий и сооружений для предохранения их от коррозии.
Металлические покрытия
Ими могут быть чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий и др.) и их сплавы (латунь, бронза и др.).
Делят на катодные и анодные.
К катодным покрытиям относятся покрытия, потенциалы которых в данной среде имеют более положительное значение, чем потенциал основного металла (для железа – медь, никель, серебро).
При повреждении покрытия возникает коррозионный элемент:
А(-) Ме|среда|покрытие (+)К
Катодные покрытия защищают металлы от коррозии лишь в отсутствии пор и повреждений покрытия.
Анодные покрытия имеют более отрицательный потенциал, чем потенциал основного металла (для железа –цинк).
При повреждении покрытия возникает коррозионный элемент:
А(-) покрытие |среда| Ме(+)К
В этом случае основной металл будет катодом коррозионного элемента, поэтому он не корродирует.
Слайд 10Металлические покрытия получают:
Металлизация:
Расплавленный металл с помощью струи сжатого воздуха наносится
на защищаемую поверхность. Преимущества метода – можно наносить покрытия на
собранные конструкции.
2) Термодиффузионный – изделие помещают в смесь, содержащую порошок металлического покрытия.
При повышенной температуре происходит диффузия наносимого металла в основной металл. Используются для получения жаростойких покрытий.
3) Химический – заключается в восстановлении соединений металла с помощью восстановителя.
Слайд 11Неметаллические покрытия. Защитное действие сводится к изоляции металла от окружающей
среды.
1) неорганические покрытия:
А) Эмали. Применяют для защиты от газовой коррозии.
Недостаток – хрупкость и растрескивание при тепловом и механическом ударах.
Б) Оксиды металлов (оксидирование) Получаются при высокотемпературном окислении на воздухе или погружением в горячие концентрированные растворы щелочей, содержащих персульфаты, нитраты или хлораты металлов. Эти пленки достаточно стойки, но защитные свойства их не высоки. Защитные свойства оксидных пленок повышают пропиткой их маслом.
В) Фосфатные покрытия. Получают из растворов ортофосфорной кислоты и ортофосфатов марганца или цинка. Их используют как подложку под покраску, что повышает сцепление лакокрасочных покрытий со сталью и уменьшает коррозию в местах царапин.
2) органические покрытия:
Лакокрасочные покрытия. Должны быть сплошными, беспористыми, газо- и водонепроницаемыми, химически стойкими, эластичными, обладать высоким сцеплением с материалом, механической прочностью и твердостью.
Слайд 12В) Электрохимическая защита. Основана на торможении анодных или катодных реакций
процесса коррозии. Осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более
отрицательным значением потенциала - протектора (-) , а также катодной (катодная защита) или анодной (анодная защита) поляризацией за счет приложенного из вне тока.
В качестве протектора используется алюминий, цинк, магний
Катодная поляризация используется для защиты от коррозии подземных труб, кабелей и др.
Катодная защита – защищаемое изделие подсоединяют к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, и оно становится катодом, а анодом служит обычный вспомогательный электрод.
Слайд 13Г) Изменение свойств коррозионной среды. Для защиты широко используются ингибиторы.
Ингибитор
– вещество, при добавлении которого в среду, где находится металлы,
значительно уменьшается скорость коррозии металла.
Применяют в системах, работающих с постоянным или мало обновляемым объёмом раствора.
Применяют при травлении металла для удаления с поверхности окалины или ржавчины.
Ингибиторы делятся на анодные, катодные и экранирующие, т.е. изолирующие активную поверхность металла.
Д) Рациональное конструирование изделий должно исключать наличие или сокращать число и размеры особо опасных, с точки зрения коррозии, участков в изделиях или конструкциях, а так же предусматривать специальную защиту этих участков от коррозии.
