les23 (1154145)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ЛЕКЦИЯ 23ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИПлан лекции1. Классификация методов защиты по характеру воздействия.Классификация методов по характеру воздействия:Методы защиты от коррозииВоздействие наконструкцию (учетконструктивныхфакторов)Воздействие наматериал (усилениекорроз.стойкостиматериалов)Воздействие насредуНеметаллическиематериалы:пластмассы,Полимеры, керамикиЛегированиеЗащитные покрытияСмазкиЭлектрохимическаязащитаИнертные и защитныеатмосферы:Уменьшениеагрессивных выбросовВведение ингибиторовОбескислороживаниеОсушение атмосферыадсорбентамиУстранение опасныхконтактов, их изоляцияПроветривание, дренажМинимум канавок, пазов,углубленийОбтекаемая формаУменьшениеповерхности(уголки, швеллеры)Сварка, а не болты илизаклепкиУчет напряжений наконструкциюЛегирование металловВведение в состав материала компонентов, вызывающих улучшениемеханических, физико-химических характеристик, возможна пассивацияметалла.Жаростойкость – стойкость по отношению к высокотемпературной(газовой, химической) коррозии, достигается легированием стали Cr, Al, Si.На поверхности образуются плотные защитные пленки оксидов.Жаропрочность – свойство материала сохранять высокую механическуюпрочность при высоких Т, достигается легированием стали Mo,Mn, Ni.Нелегированные стали сохраняют свойства – до 400оС;Низколегированные - до 600оС;Высоколегированные (аустенитные) – до 700оС .Сплавы Сr-Al-Fе –сихромаль, высокая жаростойкость – до 1300С.Нихромы: 80% Ni и 20% Cr ; 65% Ni + 20% Cr + 15% Fe - до 1150СНо! V, Mo, W образуют легкоплавкие и летучие оксиды, ускоряютокисление стали при высоких Т.Легирование – дорогостоящий метод.Защитные покрытия – металлические, неметаллические.Неметаллические – органические (силиконовые лаки и др.)неорганические(эмали, металлокерамические, керамические)Керметы:Ni-Al2O3 - до 1800СNi-MgO - до 1800СЗащитные покрытияНеметаллические покрытияИх защитная функция- изолирующая, предотвращение доступаокислителя к поверхности материала. Основное требование – сплошность, отсутствие пор, эластичность.Неорганические – неорганические эмали, оксиды металлов, соединенияхрома, фосфора;Органические–лакокрасочныепокрытия,покрытиесмолами,пластмассами, полимерными пленками, резиной.Керамические покрытия:SiO2 - до 1700СCr2O3 - до 1900СAl2O3 - до 2000СTiO2 - до 2100СZrO2 - до 2700СThO2 - до 3300С.Металлические покрытия (катодные и анодные).Материалы для М покрытий – чистые металлы Cr, Ni, Zn, Cd, Al, Cu, , Ag ит.д.; сплавы (бронза, латунь и др.)Катодные покрытия - потенциалы которых в данной среде болееположительные, чем потенциал основного металла, напр.

Ni, Cu, Sn на Fe.Анодные покрытия - потенциалы которых в данной среде болееотрицательные, чем потенциал основного металла, напр. Zn, Cr, Al настали .Пример. Рассмотрим процессы, протекающие на Fe c покрытиями из Sn иZn в проводящей среде при рН=3 и доступе воздуха.1) луженое железо Sn/Fe (пищевые емкости, консервные банки и др.а)Сравниваем стандартные потенциалы основного металла и покрытия:Е0 Sn2+/Sn = - 0,136 BE0 Fe2+/Fe = - 0,440 B  покрытие катодное.б) Определяем равновесные потенциалы окислителей взаданной среде (рН=3)EO2 OH ≈ 1,23 – 0,059рН ≈ 1,05ВEH H2 ≈ – 0,059рН ≈-0,18Вв) Сравниваем значения потенциалов окислителей иметалла-анода, делаем вывод о возможности данного процессакоррозии2 случая:1.

Покрытие не нарушено.- 0,136 < 1,05  возможна коррозия с поглощением кислорода- 0,136 > -0,18 не возможна коррозия с выделением водорода(A) Sn → Sn2+ + 2e(К) O2 + 2H2O + 4 e → 4OH2. Покрытие нарушено.- 0,44 < 1,05  возможна коррозия с поглощением кислорода- 0,44 < -0,18 возможна коррозия с выделением водорода(A) Fe → Fe2+ + 2e(К) 2H+ + 2 e → H2O2 + 4H+ + 4 e → 2H2OПри повреждении катодного покрытия возникает коррозионный ГЭ, вкотором основной материал – анод растворяется, а на материалепокрытия – катоде выделяется водород или поглощается кислород.2) оцинкованное железо Zn/Fe (пищевые емкости, консервные банки и др.а)Сравниваем стандартные потенциалы основного металла и покрытия:Е0 Zn2+/Zn = - 0,763 BE0 Fe2+/Fe = - 0,440 B  покрытие анодное.б) Определяем равновесные потенциалы окислителей взаданной среде (рН=3)EO2 OH ≈ 1,23 – 0,059рН ≈ 1,05 ВEH H2 ≈ – 0,059рН ≈ -0,18В.в) Сравниваем значения потенциалов окислителей иметалла-анода, делаем вывод о возможности данногопроцесса коррозии2 случая:1.

Покрытие не нарушено.- 0,763 < 1,05  возможна коррозия с поглощением кислорода- 0,763 < -0,18  возможна коррозия с выделением водорода(A) Zn → Zn2+ + 2e(К) O2 + 2H2O + 4 e → 4OH2H+ + 2 e → H22. Покрытие нарушено.- 0,763 < 1,05  возможна коррозия с поглощением кислорода- 0,763 < -0,18 возможна коррозия с выделением водорода(A) Zn → Zn2+ + 2e(К) 2H+ + 2 e → H2O2 + 4H+ + 4 e → 2H2OКак видно, процессы при нарушении анодного покрытия не меняются.При повреждении анодного покрытия возникает коррозионный ГЭ, вкотором основной материал -катод → не растворяется, на нем выделяетсяводород или поглощается кислород, а материал покрытия – анод,разрушается.ВЫВОДКатодные покрытия (например, Pb,Cu,Ni) настализащищают изделия в основном механически  основноетребование – сплошность, отсутствие пор, эластичность.Анодные покрытия (например, Al, Zn ,Cd) на стализащищают изделие не только механически, но главнымобразом электрохимически, участвуя в анодном процессе.Электрохимическая защита от коррозии(защита внешним потенциалом)Если на изделие извне наложить более отрицательный потенциал, чеманод коррозионной пары, то анод растворяться не будет.Два метода:1.Протекторнаязащита:кизделию,подвергающемусяэлектрохимической коррозии, подсоединяют протектор- металл с болееотрицательным значением электродного потенциала, чем металлизделия.Материалы протекторов - Al, Mg и Zn в виде пластин, брусков и др.,которые непосредственно прикрепляются к защищаемому изделию.В коррозионной среде протектор - анод, разрушается,изделие - катод, остается неизменным.ПРИМЕР:протектор Al → Al3+ + 3e или Mg → Mg2+ + 2e,на стальном:2Н2О + 2е → Н2 + 2ОНизделииO2 + 4H+ + 4 e → 2H2OНапример, бронзовый подшипник (Sn/Cu) и шейка вала гребного винта (Fe)корабля создают коррозионную пару, в которой разрушается поверхностьстального вала, что очень опасно (потеря винта).

Если в непосредственнойблизости прикрепить к корпусу цинковую пластину, то она будетрастворяться и держать под отрицательным потенциалом возникшуюкоррозионную пару, запрещая ее работу.2. Катодная защита - от внешнего потенциала,то есть от внешнего источника постоянного тока. Конструкцию(изделие) подключают к отрицательному полюсу – это катод,анод (жертвенный анод) –разрушается-,вспомогательный (обычно стальной) электрод (например, отработанныйрельс).Катодная поляризация используется для защиты подземных трубопроводов,кабелей, шлюзовых ворот, подводных лодок, водных резервуаров, морскихтубопроводов и оборудования химических заводов, корпусов автомобилей.Катодная защита внешним потенциалом.–E,EВAЕвнешEкор243EКiкор- коррозионный ток без защиты;4'1iкорiвнешi2-3 – коррозионный ток при катодной защите потенциалом Евнеш3-4 –ток от внешнего источникаiвнеш- ток от внешнего источника при Евнеш= ЕА, iкор=0Анодная защита - наложение на конструкцию положительногопотенциала и перевод ее в пассивное состояние.

Требует строгогоконтроля потенциала, что трудно осуществимо на практике.Электрозащита от коррозии применяется при работе гидростанций, морскихпортовых устройств и т. д.Изменение свойств коррозионной среды(основной метод в теплоэнергетике)1)Уменьшение концентрации коррозионно опасныхкомпонентов: O2, Cl2, СО2, кислот.2)Введение ингибиторов - специальных добавок, замедляющих коррозию.3)Уменьшение выбросов в атмосферу(NOx, SO2);осушение воздуха при хранении;уменьшение концентрации кислорода О2:- деаэрация (кипячение),- барботаж неактивного газа (N2),- восстановление с помощью сульфитов, гидразина и др.O2 + N2H4 = N2 + 2H2O2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4.4)Уменьшение концентрации растворенного СО2:(СО2 + Н2О↔Н2СО3↔Н+ +НСО3-↔ 2Н+ +СО32-)NH3 + H2CO3 = NH4НСО3.5) Снижение концентрации ионов Н+ (гидразин-аммиачный режим ТЭС,рН=9-9,2); (нейтральный режим АЭС).6)Снижение общего содержания солей (различные методы водоочистки).7) Замена более агрессивных ионов (Cl-) менее агрессивными (SO4-).Ингибиторы – вещества-замедлители коррозии.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций