Скачать 216.86 Kb.
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ Методические указания к учебно-исследовательским работам по дисциплинам «Коррозия и защита металлов» (для студентов специальности 240302), «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» (для студентов специальности 240801) Электронное издание локального распространенияОдобрено редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета Саратов – 2009Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком. Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.Составители: Савельева Елена Анатольевна Под редакцией: Е.А. Савельевой Рецензент: В.А. Настасин 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77 Научно-техническая библиотека СГТУ тел. 52-63-81, 52-56-01 http://lib.sstu.ru Регистрационный номер…………. Саратовский государственный технический университет, 2009ВВЕДЕНИЕЗадачей курса «Коррозия и защита металлов» является изучение механизма коррозионных процессов в различных средах и методов защиты от коррозии в конкретных условиях. Курс коррозии и защиты металлов базируется на законах теоретической электрохимии, физики металлов и сплавов, поэтому изучается студентами после усвоения ими указанных дисциплин. Курс разделяется на 2 основные части. Первая часть посвящена изучению механизма химической и электрохимической коррозии в различных коррозионных средах. Вторая часть рассматривает методы защиты металлов от коррозии, новые конструкционные материалы с высокими антикоррозионными свойствами. Большое внимание уделено методам исследования коррозионных процессов. Объем курса определяется рабочей программой. Основной формой изучения курса является самостоятельная работа с рекомендуемой литературой. Кроме того, студенты слушают обзорные лекции, выполняют контрольные работы и лабораторный практикум.
Термодинамика коррозионных процессов. Классификация коррозионных процессов по механизму взаимодействия со средой, по типу коррозионных разрушений, по составу коррозионной среды. Смешанный механизм коррозионных процессов. Методы исследования коррозионных процессов: объемный, массовый, электрохимические методы. Показатели скорости коррозии (массовый, объемный, токовый, глубинный). Методические указанияНеобходимо четко уяснить, что коррозия – это самопроизвольный процесс, протекающий только под действием окружающей среды. Этот процесс обусловлен термодинамическими причинами; так как большинство металлов находится в природе не в свободном состоянии, а в виде различных соединений / оксидов, сульфидов и т.д./, то при коррозии металл стремится перейти в сое природное состояние. Механизм же коррозионных процессов зависит от природы корродирующего металла и от состава коррозионной среды. Причем, в чистом виде, например, в случае химического механизма коррозии, коррозионный процесс протекает редко: обычно наблюдается смешанный механизм коррозии.
Термодинамика газовой коррозии. Кинетика роста оксидных пленок при газовой коррозии. Влияние природы металла, температуры и состава газовой среды на скорость газовой коррозии. Условие сплошности оксидных пленок. Жаростойкость и жаропрочность металлов. Теории жаростойкого легирования. Методы защиты от газовой коррозии.
Термодинамика электрохимической коррозии. Механизм электрохимической коррозии. Причины неоднородности поверхности корродируемого металла. Процессы коррозии при восстановлении кислорода. Поляризационная кривая восстановления кислорода. Предельный ток восстановления кислорода, влияние различных факторов на величину предельного тока. Процессы коррозии при восстановлении ионов водорода. Стадии выделения водорода. Кинетика анодной реакции при электрохимической коррозии. Зависимость скорости анодной реакции от потенциала. Стадийность растворения металла. Роль анионов коррозионной среды в анодном процессе при коррозии. Пассивное состояние металлов. Влияние пассивации металлов на их коррозионную стойкость. Теории пассивного металла. Способы перевода металла в пассивное состояние. Перепассивация. Коррозионные поляризационные диаграммы. Определение контролирующего фактора коррозии по внешнему виду коррозионной диаграммы. Коррозионные диаграммы при контакте корродирующего металла с более электроотрицательным и более электроположительным металлами. Дифференц-эффект и защитный эффект. Методические указанияПрежде всего необходимо уяснить различие между химическим и электрохимическим механизмом коррозии: химическая коррозия – это процесс, описываемый химической реакцией взаимодействия металла с окислителем, а электрохимическая – процесс, описываемый двумя реакциями (анодной и катодной). Причем, существенным отличием является тот факт, что скорость электрохимической коррозии зависит от потенциала корродирующего металла. Примером химической коррозии является газовая коррозия. По электрохимическому механизму протекает большая часть коррозионных процессов, в том числе и в естественных условиях (атмосфера, почва, речная и морская вода). Помните, что наличие хотя бы следов воды в коррозионной среде обусловливает электрохимический механизм коррозии. В анодной реакции растворения металла могут принимать участие анионы коррозионной среды, которые могут и ускорять реакцию растворения (анионы-активаторы) и замедлять ее (анионы-пассиваторы). На пассивное состояние указывает величина потенциала металла, которая сдвинута в область положительных значений по сравнению с равновесным потенциалом металла. Следует помнить, что одним из методом исследования коррозии является снятие поляризационных коррозионных диаграмм, которые дают обширную информацию о характеристиках коррозионного процесса. Вопросы для самопроверки
Атмосферная коррозия металлов. Механизм и классификация атмосферной коррозии. Фазовые и адсорбционные слои влаги. Влияние природы металла, влажности атмосферы, температуры, примесей и загрязнений на скорость атмосферной коррозии. Коррозионная агрессивность атмосферы. Подземная коррозия металлов. Механизм и особенности подземной коррозии. Влияние влажности, плотности грунтов, наличия микроорганизмов, кислотности, электропроводности к другим факторов на скорость подземной коррозии. Коррозия под действием блуждающих токов. Морская коррозия. Механизм морской коррозии. Влияние скорости движения воды, микроорганизмов и других факторов на скорость морской коррозии. Контакт разнородных металлов в морской воде. Методические указания Изучая процессы коррозии в естественных условиях, необходимо уделить особое внимание механизму коррозионного процесса. Запомните, что в атмосфере, почве, грунтах и воде коррозия протекает по электрохимическому механизму с кислородной деполяризацией. Обратите внимание на особенности коррозионных процессов в указанных следах (влияние микроорганизмов, точечный характер разрушений при подземной коррозии и сплошной, равномерный – при атмосферой, большое значение температурного фактора при подземной коррозии и др.) Вопросы для самопроверки
Защитное действие и защитный эффект как характеристики эффективности применяемого метода защиты. Методы воздействия на коррозионную среду, методы воздействия на границу раздела металл-коррозионная среда, методы воздействия на корродирующий металл. Предупреждение коррозии на стадии проектирования. Допустимые и недопустимые контакты металлов. Методические указанияПри изучении классификации методов защиты от коррозии следует прежде всего сделать акцент на мерах предупреждения коррозионных процессов уже на стадии проектирования металлической конструкции. Эффективность любого метода защиты характеризуется двумя основными показателями: защитным действием и защитным эффектом. Необходимо запомнить, что существует два принципиально различных метода защиты металлов от коррозии: 1 – методы воздействия на корродирующий металл или на границу раздела металл – коррозионная среда; 2 – методы воздействия на коррозионную среду. Наиболее многочисленной и более широко применяемой является первая группа методов. Вопросы для самопроверки
Обескислороживание водных растворов; реагенты, применяемые для этих целей. Ингибиторы коррозии, их классификация. Механизм ингибирующего действия различных ингибиторов. Области применения катодных, анодных и смешанных ингибиторов коррозии. Летучие ингибиторы. Критическая концентрация ингибиторов. Методические указанияПри изучении методов обработки коррозионной среды следует запомнить, что, во-первых, эта обработка может быть связана с удалением окислителей из коррозионной среды (например, кислорода), и, во-вторых, с введением в коррозионную среду специальных веществ, замедляющих коррозию и называемых ингибиторами. Второй путь является наиболее распространенным. В зависимости от коррозионной среды вводятся различные ингибиторы. Механизм действия ингибиторов также различен: анодные ингибиторы образуют с металлом труднорастворимые соединения, закрывающие поверхность металла; катодные ингибиторы контактно восстанавливаются на поверхности корродирующего металла, сокращая тем самым площадь катодных участков; смешанные ингибиторы образуют адсорбционную пленку на металле, и препятствуют выходу ионов металла в раствор и доступу коррозионной среды к поверхности металла. Следует помнить, что существует критическая концентрация ингибитора, ниже которой ингибитор (например, анодный) может выступать как активный деполяризатор в катодном процессе. Вопросы для самопроверки
Электрохимическая защита. Механизм катодной защиты. Область применения. Протекторная защита. Механизм протекторной защиты. Материалы, применяемые в качестве протекторов. Области применения протекторной защиты. Анодная защита. Механизм анодной защиты. Области применения. Защитные металлические покрытия. Классификация металлических покрытий, механизм защиты. Сравнительная оценка коррозионной стойкости металлических покрытий, полученных различными способами. Оксидные и фосфатные покрытия. Неметаллические покрытия: лакокрасочные, полимерные, металлполимерные, эмалевые, покрытия резиной и каучуком. Коррозионная стойкость неметаллических покрытий. Методические указанияПри изучении электрохимической защиты следцет обратить внимание на то, что катодную защиту можно применять в хорошо проводящих, но не сильно агрессивных средах (например, в почвах, речной и морской воде). Анодная защита применяется только для пассивирующихся металлов в сильноагрессивных средах. В качестве протектора при протекторной защите применяются электроотрицательные металлы (цинк, магний и их сплавы). При изучении защитных металлических покрытий особое внимание необходимо уделить механизму защиты анодными и катодными покрытиями: анодное покрытие защищает от коррозии и при наличии в нем дефектов, так как оно является более электроотрицательным, чем защищаемый металл; катодное же покрытие защищает от коррозии только при условии сплошности и беспористости покрытия. В случае нарушения покрытия будет разрушаться основной слой металла как наиболее отрицательный. Большое внимание следует делить новым неметаллическим коррозионностойким материалам (полимерным, силикатным, эмалевым и др.). Вопросы для самопроверки
Коррозионное покрытие железа и железоуглеродистых сплавов. Влияние состава железо-углеродистых сплавов на их коррозионную стойкость. Влияние состава коррозионной среды на коррозионную стойкость железо-углеродистых сплавов. Низколегированные сплавы, их коррозионная стойкость. Нержавеющие хромистые и хромоникелевые стали. Влияние содержания хрома и никеля на коррозионную стойкость нержавеющих сталей. Маркировка нержавеющих сталей. Ферриты и суперферриты. Медь и ее сплавы, их коррозионная стойкость. Никель, его сплавы, их коррозионная стойкость. Алюминий, его сплавы, их коррозионная стойкость. Сплавы титана, их коррозионная стойкость. Сложнолегированные сплавы, их коррозионная стойкость. Методические указанияПри изучении методов защиты от коррозии, связанных с воздействием на кородирующий металл, следует четко отметить, что основные конструкционные металлы (чугун и сталь) являются коррозионностойкими только лишь благодаря легирующим элементам – хрому, никелю, алюминию, кремнию, титану и др. Наиболее коррозионностойкими являются нержавеющие стали: хромистые и хромоникелевые, а также с добавками других легирующих элементов. Причем, для повышения коррозионной стойкости легированная сталь должна иметь минимальное содержание углерода. Наряду с традиционными конструкционными материалами широко используются новые металлы и сплавы. Вопросы для самопроверки
И ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ Общность коррозионных и экологических проблем. Экологические последствия, вызванные коррозией и применением современных методов защиты. Контрольные заданияПо курсу «Коррозия и защита металлов» студент выполняет 1 контрольное задание, в которое входят следующие вопросы:
При выполнении теоретической части контрольной работы необходимо ознакомиться с литературой по данному вопросу, а затем кратко и четко изложить материал. Совершенно недопустимо составление ответов переписыванием из книги готовых разделов! Ответы на все задания, по возможности, сопровождать графическими материалами, выписками из справочников, таблиц и т.д. К задачам необходимо дать полный ход решения с промежуточными числовыми расчетами. Контрольная работа должна быть выполнена с оставлением полей для замечаний преподавателя. В конце работы следует список литературы, указать дату выполнения работы и расписаться. На титульном листе указываются: дисциплина, по которой выполняется контрольная работа, ее номер, фамилия и инициалы студента, его личный номер, номер, фамилия и инициалы студента, его личный номер, номер специальности, домашний адрес. Контрольная работа выполняется по вариантам, соответствующим последней цифре шифра студента. Контрольная работа 1 Вариант 1
Pt (тв.), О2 (г) | H2O | О2 (г), Pt (тв.) Р = 0,1 МПа | | Р = 0,01 МПа
Вариант 2
Pt (тв.) | Fe3+, Fe2+ || Ag+ | Ag (тв.) а(Fe3+) = 0.1 a(Fe2+) = 0.01 a(Ag +) = 0.01 Написать реакции, протекающие на электродах. Какой электрод является анодом?
Вариант 3
Ответ: 1,45∙1037
Вариант 4
Вариант 5
Вариант 6
Вариант 7
Вариант 8
Вариант 9
Вариант 10
ЛИТЕРАТУРА
|
Реферат На тему: Коррозия металлов Коррозия металлов это процесс образование гальванических пар. Образование таких паров приводит к неблагоприятному процессу, жертвой... | Общие методические указания к проведению лабораторных работ. Предназначены... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | ||
Методические указания по дисциплине «Основы алгоритмизации и программирования»... Методические указания к лабораторным работам ориентированы на изучение основ алгоритмического языка Паскаль версии ТурбоПаскаль 0,... | А что это такое? В чем же дело? Аргументы жюри – работа не соответствует требованиям, которые предъявляются к исследовательским работам. Какие требования... | ||
А что это такое? В чем же дело? Аргументы жюри – работа не соответствует требованиям, которые предъявляются к исследовательским работам. Какие требования... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Металлы. Общие свойства металлов. Положение металлов в периодической таблице, физические свойства, химические, получение металлов,... | ||
"Коррозия металлов" Цель: Дать понятия о коррозии металлов, познакомить учащихся со способами защиты металлов от коррозии | Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Управление... Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Управление проектами» для студентов и слушателей факультета «Инженерный... | ||
Информационные технологии и системы в социально-культурном сервисе и туризме Методические указания и материалы к лабораторным работам для студентов специальности 100100, 100400 «Социально-культурный сервис... | Методические указания и контрольные задания по выполнению внеаудиторной... Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по мдк 04. 01 «Автоматизация технологических процессов», для... | ||
Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине... Наименование методических разработок, в т ч по самостоятельной работе студентов, курсовым работам, проведению практик, ига | Методические указания для студентов специальности 080507. 65 «Менеджмент... Учебно-методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 080507. 65 «Менеджмент организации» инаправлению... | ||
Методические указания содержат сведения о квалификационных требованиях... Фгоу впо «бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В. Р. Филиппова» | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа «Окружающая... | ||
Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной... Методические указания предназначены для студентов техникума, обучающихся по специальности | Рабочая программа дисциплины в 05 Коррозия и защита металлов Рабочая программа составлена в соответствии с фгос впо по направлению подготовки 150400 металлургия (квалификация(степень)"бакалавр"),... |