МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МАЙКОПСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет Технологический
Кафедра Физической химии и физики
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_______________
«_____»__________20_____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине EН. Р. 02. Методы защиты от коррозии
по специальности 130500 Нефтегазовое дело
факультет инженерно-экономический
МАЙКОП
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
специальности (направлению) 130500 «Нефтегазовое дело» ___ ____________________
Составитель рабочей программы
доцент, доц., канд. хим. наук _____________
(должность, ученое звание, степень) (подпись) (Ф. И.О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры _физической и коллоидной химии
Заведующий кафедрой
«_01_»_июня_20 г. _____________ _ _
(подпись) (Ф. И.О.)
Одобрено научно-методической комиссией факультета
(где осуществляется обучение) «___»_________20 _г.
Председатель
научно-методического
совета специальности _______________ _
(где осуществляется обучение) (подпись) (Ф. И.О.)
Декан факультета
(где осуществляется обучение) ________________
«___»_________20 _г. (подпись) (Ф. И.О.)
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ ______________
«___»_________20 __г. (подпись) (Ф. И.О.)
Зав. выпускающей кафедрой ______________
по специальности (подпись) (Ф. И.О.)
«___»_________20 __г.
1. Цели и задачи учебной дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Эффективность специалиста в области нефтегазового дела в большой степени определяется его эрудированностью, мировоззрением, фундаментальностью базового образования. Знакомство инженера-нефтяника или газовика – с проблемой коррозии, умение предвидеть возможные потери от утечек нефти, газа вследствие повреждения нефтегазопроводов, взрывов или простоев, вызванных коррозионными эффектами, применить современные методы защиты от коррозии позволит значительно повысить качество специалиста нефтегазового дела, обеспечить экономное расходование природных ресурсов и экономическую безопасность страны. В связи с этим актуализируется необходимость включения в учебный план дисциплины «Методы защиты от коррозии».
В ходе преподавания дисциплины «Методы защиты от коррозии» углубляется представление студента о химической природе углеводородного топлива, его воздействии на технологическое оборудование, рассматриваются основные конструкционные материалы, коррозионные среды, типы коррозионных повреждений, основные современные методы борьбы с коррозией. Рассматривается история вопроса, ведущая роль отечественных ученых в развитии теории коррозии и техники борьбы с ней, что соответствует воспитанию у студента патриотизма, ответственности, потребности в высоком уровне образованности.
Цель изучения дисциплины состоит в формировании базовых инструментальных, системных и информационных компетенций будущего специалиста в прикладной, смежной с основной, отраслью народного хозяйства, ознакомление с уровнем развития современной коррозионной науки, развитие интеллектуальных способностей студентов.
Задачи изучения дисциплины включают:
1. Ознакомление с теоретическими основами дисциплины.
2. Получение базовых лабораторных умений для организации лабораторных и полевых исследований коррозионных процессов.
3. Овладение необходимыми навыками простейших коррозионных расчетов.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
· основные виды коррозионных поражений современных конструкционных материалов;
· механизмы коррозионных процессов;
· способы эффективной борьбы с коррозией, условия их применения, механизмы действия защитных средств на механические и электрохимические характеристики конструкций, возможности и сроки действия специальных методов защиты от коррозии.
1.2. Краткая характеристика дисциплины
Курс «Методы защиты от коррозии» начинается с определения коррозии и основных понятий и определений. В разделе 1 вводится понятие потерь от коррозии и их классификация. Определяется ежегодный ущерб в процентах от мирового валового продукта. Доказывается, что проблема коррозии имеет глобальный характер.
Важное мировоззренческое значение имеет рассмотрение исторического аспекта коррозионной науки. Определение ведущей роли отечественных ученых в формировании современного уровня техники борьбы с коррозией и теории коррозионных процессов развивает чувство патриотизма и других необходимых качеств специалиста основной бюджетонаполняющей отрасли страны – нефтегазового дела.
В темах 1.1. – 1.2. даются подробные, систематизированные современные определения движущей силы коррозии, ЭДС, поляризации, электрода, потенциала коррозии. Рассматриваются все виды коррозионных диаграмм. Приводятся примеры коррозионных расчетов по диаграммам Пурбэ, Эванса, Штерна.
Тема 1.3. посвящена обзору основных видов коррозии с презентацией слайдов, иллюстрирующих основные коррозионные повреждения. Обсуждаются равномерная коррозия, питтингообразование, щелевая, подосадковая, эрозионная коррозия, избирательная коррозия, межкристаллийная, кавитационная коррозия и другие виды коррозии.
В разделе 2 рассматриваются основные коррозионные среды: вода, почва, атмосфера, сухие газы. Дается классификация водных сред. Обсуждается влияние различных факторов на коррозионную активность воды: концентрация кислорода, кислотности, наличия карбоната кальция, скорости потока, температуры. Отдельное внимание уделяется морской и технической воде. Обсуждаются принципы водоподготовки и требования к веществам, используемым в системах водоснабжения.
Рассмотрение почв как коррозионных сред предваряется классификацией сооружений, эксплуатируемых в почвах, и классификацией коррозионных повреждений в почвах с описанием возможного ущерба и механизма коррозии в почве. Обсуждается природа и состав почв, влияние воды, кислорода, анионного состава на подземную коррозию.
Раздел 3 посвящен анализу коррозионного поведения основных конструкционных материалов: металлов, бетона, полимеров. Рассматриваются основные виды коррозии бетона, механизмы коррозионных процессов в бетоне. Обсуждаются пути предотвращения коррозии бетона. Далее рассматриваются атмосфероспособность полимеров и методы ее оценки. Приводятся критерии оценки стойкости использующихся в промышленности полимерных материалов.
Завершает курс раздел 4, посвященный основным методам защиты от коррозии: покрытиям, ингибиторам, электрохимической защите, обработке среды и консервации деталей.
Среди покрытий выделяют металлические и неметаллические. В п. 4.1.1. обсуждают металлические покрытия: катодные, анодные; наносимые из расплава, термодиффузионные. Рассматриваются особенности основных видов металлических покрытий.
Среди неорганических покрытий выделяют силикатные эмали, покрытия на основе вяжущих материалов, конверсионные покрытия (оксидные, фосфатные и другие). Обсуждается также специфика гуммировочных покрытий, техника их нанесения, положительные стороны и ограничения данного вида защиты от коррозии.
В п. 4.1.2. рассматриваются лакокрасочные покрытия, принципы их подбора, строение лакокрасочных покрытий. В п. 4.1.3. даются определения антикоррозионных грунтовок и преобразователей ржавчины, их классификация, механизм действия. Описываются условия их применения. Параграф 4.1.4. посвящен описанию покрытий на основе термо - и реактопластов, оптимальных режимов их получения, методов нанесения и эксплуатации. В разделе рассматриваются также методы защиты с помощью ингибиторов коррозии, обработки коррозионной среды. Подробно обсуждаются современные, эффективные, промышленно использующиеся электрохимические способы защиты от коррозии. Завершается курс обсуждением перспектив и ведущих тенденций развития коррозионной науки и практики борьбы с коррозией, возможностей использования достижений науки в нефтегазовой промышленности.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Для успешного изучения дисциплины «Методы защиты от коррозии» студентам необходимо освоить:
· химию (строение вещества, важнейшие классы неорганических соединений, свойства элементов в соответствии с их положением в Периодической системе , теория растворов, важнейшие свойства органических соединений);
· физику (молекулярная физика, электричество);
· математику (производные, интегралы, ряды);
· информатику (работа с основными операционными системами, расчетными и графическими программами)
в объеме высшей школы.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Знания, полученные в курсе «Методы защиты от коррозии», будут использованы при изучении экологии нефтегазовой промышленности, методов математической физики в нефтегазовом деле, сопротивления материалов, материаловедения, технологии конструкционных материалов, сооружения и эксплуатации газонефтепроводов и газонефтехранилищ, в курсовом и дипломном проектировании.
2. Распределение часов учебных занятий по семестрам
Номер семестра | Учебные занятия ОФО | Число курсовых проектов (работ) | Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) | Кол-во часов в неделю | |||||||
Общий объем | Аудиторные |
СРС | Лекции | Практические | Лабораторные | ||||||
Всего | Лекции | Практические (семин.) | Лабораторные | ||||||||
6 | 100 | 54 | 18 | 36 | 46 | экз. | 1 | 2 |
Номер семестра | Учебные занятия ЗФО | Число курсовых проектов (работ) | Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) | Кол-во часов в неделю | |||||||
Общий объем | Аудиторные |
СРС | Лекции | Практические | Лабораторные | ||||||
Всего | Лекции | Практические (семин.) | Лабораторные | ||||||||
6 | 100 | 8 | 4 | 4 | 92 | экз. | 4 | 4 |
3. Содержание дисциплины
3.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий
№ п/п | Раздел, тема учебного курса, содержание лекции | Кол-во часов ОФО | Кол-во часов ЗФО | Лит-ра (осн. / доп.) |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
ПЕРВЫЙ СЕМЕСТР | ||||
1. | Раздел 1. КОРРОЗИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Тема 1.1. Коррозия и ее социальное значение Определение коррозии. Потери от коррозии: прямые, косвенные. Допуски на коррозию. Проблема коррозии – глобальный характер. Теории коррозии. Исторический аспект. Современное состояние вопроса. Роль отечественных ученых в развитии коррозионной науки и техники борьбы с коррозией. Вклад , , ., ., ., в теорию коррозионных и электрохимических процессов. Место дисциплины среди естественно-научных дисциплин. | 2 | 2 | 1/1 |
2. 1 | Тема 1.2. Основные электрохимические определения 1.2.1. Электрохимические реакции. Окисление, восстановление. Редокс-пары. Редокс-реакции. Электрохимическая ячейка. Электроды. Электролит. Электродные реакции. Гальванический элемент. Законы Фарадея. Напряжение разложения. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. ЭДС. Определение. Классификация. Способы расчета (домашнее задание: построение кривой напряжения разложения, расчет ЭДС – самостоятельная работа). 1.2.2. Способы определения электродных потенциалов. Рабочий электрод. Вспомогательный электрод. Электрод сравнения. Классификация. Стандартные электродные потенциалы. Ряд напряжений. Поляризация. Поляризационные кривые. Уравнение Тафеля. 1.2.3. Основные коррозионные понятия. Движущая сила коррозии. Механизм коррозии. Диаграмма Пурбэ. Коррозионные элементы. Скорость коррозии. Диаграммы Эванса. Диаграммы Штерна. Анодный контроль. Катодный контроль. 2 | 2
3 | 4 | 1/1 5 |
Смешанный контроль. Равновесный электродный потенциал. Потенциал коррозии. Основные виды коррозионных расчетов (домашнее задание: основные коррозионные расчеты, построение коррозионных диаграмм). | ||||
3. | Тема 1.3. Виды коррозии 1.3.1. Поверхностные виды коррозии. Равномерная коррозия. Питтингообразование. Щелевая коррозия. Подосадковая коррозия. Избирательная коррозия. Межкристаллитная коррозия. Эрозионная коррозия. Кавитационная коррозия. Слоевая коррозия. Фреттинг – коррозия. 1.3.2. Коррозионно-механические разрушения. Коррозионное растрескивание. Развитие трещины. Хрупкий излом. Вязкий излом. Коррозионные механизмы. Деформационные испытания: при постоянной деформации, при постоянной растягивающей нагрузке, при постоянной скорости деформации, определение характеристик линейной механики разрушения. Коррозионная усталость. Предел усталости. Кривые усталости. Коррозия блуждающим током | 2 | 1,2 | |
4. | Раздел 2. КОРРОЗИОННЫЕ СРЕДЫ Тема 2.1. Водные среды 2.1.1. Вода. Классификация воды. Пресная вода. Влияние концентраций кислорода, кислотности, наличия карбоната кальция на коррозионные характеристики. Подкисление, подщелачивание, карбонизация. Влияние скорости потока, температуры на коррозионную активность воды. 2.1.2. Морская и техническая вода. Состав морской воды. Анионный состав. Особенности условий коррозии в морских средах. Химический состав воды на паровых электростанциях, в системах водоснабжения. Умягчение воды. Деаэрирование. Добавление ингибиторов. Требования к водотехническим ингибиторам. Тема 2.2. Почвы как коррозионные среды 2.2.1. Коррозионные повреждения подземных сооружений. Классификация подземных сооружений. Природа почв. Механизм коррозии в почве. Классификация коррозионных повреждений. Влияние воды и кислорода на подземную коррозию. | 2 | 1 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
2.2.2. Эксплуатация подземных сооружений.. Коррозионные испытания как способ ранней диагностики и защиты подземных сооружений от коррозии. Замеры рН, электросопротивления, потенциала. Способы защиты конструкций при подземной эксплуатации. 2.2.3. Микробиологическая коррозия в почве. Микроорганизмы, вызывающие коррозию. Определение микробиологической коррозии. Оценка опасности коррозии в почве. | 1 | |||
5. | Тема 2.3. Атмосфера и сухие газы как коррозионные среды 2.3.1. Атмосферная коррозия. Определение. Виды коррозионных разрушений в атмосфере. Влияние влаги. Критическая влажность. Влияние компонентов в пленке влаги: кислород, оксиды серы, хлориды, оксиды азота, оксид углерода. Пыль и копоть. Влияние температуры. Классификация атмосфер по коррозионной активности. 2.3.2. Коррозионные процессы в атмосфере сухих газов. Механизм реакции. Оксидные пленки на поверхности металлов. Механизм роста оксида. Толщина пленки окалины. Методы исследования оксидных пленок. Полупроводниковые свойства оксидных пленок. Влияние температуры, состава среды, природы металла на оксидообразование. | 2 | 1 | |
6. | Раздел 3. КОРРОЗИЯ ОСНОВНЫХ КОРРОЗИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Тема 3.1. Коррозия металлов и сплавов 3.1.1. Коррозия черных металлов. Коррозия железа и его сплавов. Влияние кислорода и анионов на коррозию железа. Влияние рН на скорость коррозии в водных средах. Атмосферная коррозия железа. Коррозия низколегированных, высоколегированных сталей. 3.1.2. Коррозия цветных металлов и сплавов. Коррозия меди и ее сплавов. Коррозия алюминия и его сплавов. Коррозия магния, никеля, индия, цинка, кадмия, титана. Особенности коррозии сплавов. | 2 | 2 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Тема 3.2. Разрушение неметаллических материалов 3.2.1. Коррозия бетона и методы защиты от нее. Применение бетона как конструкционного материала. Основные виды коррозии бетона. Механизм коррозионных процессов в бетоне. Магнезиальная коррозия. Сульфатная коррозия. Предотвращение коррозии бетона. Минералогический состав клинкера, скорость действия сульфатных растворов, тонкость полома, тепловлажная обработка цементного камня, введение добавок. 3.2.2. Разрушение полимеров при контакте с окружающей средой. Атмосферостойкость полимеров. Методы оценки атмосферостойкости. Стойкость полимерных материалов к воздействию атмосферных факторов: полиэтилен, полиамиды, полиметилметакрилат, фторопласты, поликарбонат, композитные материалы (для самостоятельного изучения). | 1/2 | |||
7. 1 | Раздел 4. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ Тема 4.1. Покрытия как метод защиты 4.1.1. Металлические и неметаллические покрытия. Анодные покрытия. Катодные покрытия. Гальванические покрытия. Металлические покрытия, наносимые из расплава. Термодиффузионные покрытия. Виды металлических покрытий. Неорганические покрытия: силикатные эмали, покрытия на основе вяжущих материалов. Конверсионные покрытия. Гуммировачные покрытия. 4.1.2. Лакокрасочные покрытия. Виды лакокрасочных покрытий. Нанесение лакокрасочных покрытий. Строение лакокрасочных покрытий. Оценка пористости лакокрасочных покрытий. Принципы подбора лакокрасочных покрытий. Классификация лакокрасочных покрытий. Условия и ограничения использования лакокрасочных покрытий. 4.1.3. Антикоррозионные грунтовки и преобразователи ржавчины. Определение. Классификация антикоррозионных грунтовок. Пассивирующие грунтовки. Протекторные грунтовки. Фосфатирующие грунтовки. Изолирующие грунтовки. Преобразователи ржавчины. Грунтовки-преобразователи. Механизм действия. Современные грунтовки. 2 | 2 3 | 2 4 | 1/1 5 |
Тема 4.2. Защита от коррозии с помощью ингибиторов и обработки коррозионной среды 4.2.1. Ингибиторы коррозии. Определение. Основные положения теории ингибиторов. Количественная оценка защитного действия ингибиторов. Механизмы действия ингибиторов.
4.2.2. Влияние природы ингибитора на свойства металла. Адсорбционные ингибиторы. Пассивирующие ингибиторы. Влияние адсорбционных ингибиторов на механические свойства металла. Влияние ингибитора на процессы наводороживания металла.
| 1 | 1,2/1 | ||
8. | Тема 4.3. Специальные методы защиты от коррозии 4.3.1.Электрохимическая защита. Катодная защита. Схема работы катодной станции. Механизм защиты. Защитный потенциал. Протекторная защита. Анодная защита. Области применения. Принцип действия. 4.3.2. Консервация изделий. Назначение консервации. Условия хранения изделий. Классификация металлоизделий по конструктивно-технологическим признакам для выбора метода и средства консервации. Средства и методы консервации. Расконсервация. Переконсервация. | 2 | 1/2 | |
2. | Всего за учебный год | 17 | 4 |
3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование, содержание и объем в часах
Практические (семинарские) занятия учебным планом не предусмотрены.
3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№ | Наименование лабораторной работы | Раздел, тема | Объём часов ОФО | Объём часов ЗФО |
ПЕРВЫЙ СЕМЕСТР |
| |||
1 | Тонкослойные неорганические покрытия. Оксидирование черных металлов. | Раздел 4. Тема 4.1. | 6 | |
2 | Фосфатирование стали. | Раздел 4. Тема 4.1. | 6 |
|
3 | Металлические покрытия. Химическое никелирование. | Раздел 4. Тема 4.1. | 6 |
|
4 | Многослойные электрохимические покрытия. | Раздел 4. Тема 4.1. | 6 | |
5 | Лакокрасочные покрытия. | Раздел 4. Тема 4.1. | 6 | 4 |
6 | Электрохимическая защита от коррозии. | Раздел 4. Тема 4.3 | 6 | |
Итого |
| 36 | 4 |
3.4. Содержание и объем самостоятельной работы студентов
Разделы и темы программы самостотельного изучения | Перечень домашних заданий и других вопросов для самостоятельного изучения | Сроки выполнения |
Объём часов ОФО |
Объём часов ЗФО |
Раздел 1 Тема 1.2 | Домашнее задание: по условиям задачи изобразить кривую напряжения разложения | 02.02.– 15.02. | 4 | 8 |
Раздел 1 Тема 1.2 | Домашнее задание: расчет ЭДС гальванических элементов | 15.02.-22.02. | 4 | 8 |
Раздел 1 Тема 1.2 | Домашнее задание: построение коррозионных диаграмм. | 22.02.-01.03. | 6 | 10 |
Раздел 2 Тема 1.2 | Домашнее задание: расчет скорости коррозии, толщины покрытия, плотности тока. | 01.03.-20.03. | 5 | 10 |
Раздел 1 Тема 1.1-1.3 | Подготовка к коллоквиуму. Учебно-исследовательские работы: определение толщины анодных покрытий на стали в кислых средах; определение эффективности электролиза в растворах. | 20.03.-30.03. | 10 | |
Раздел 3 Тема 3.2 | Проработка учебного материала по пунктам: механизм коррозионных процессов в бетоне, основные виды коррозии бетона, разрушение полимеров. Подготовка к коллоквиуму. | 01.04.-07.04. | 5 | 20 |
Раздел 4 Тема 4.1-4.3 | Учебно-исследовательские работы: исследование влияния внешних факторов на кинетику формирования оксидных покрытий на алюминии; сравнительный анализ лакокрасочных покрытий. | 01.04.-01.07. | 12 | 36 |
Итого |
| 46 | 92 |
3.5. Курсовой проект (работа), его характеристика и трудоемкость, примерная тематика.
Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрен.
3.6. Учебная практика по дисциплине, краткая характеристика.
Учебная практика учебным планом не предусмотрена.
4. Учебно-методические материалы по дисциплине.
4.1. Основная и дополнительная литература.
№ | Основная литература | Кол-во экземпляров в библиотеке МГТУ |
1. | Попова, защиты от коррозии / . Майкоп: изд-во «Глобус», 2009. | 50 |
2. | Неверов, и защита материалов / , , . Минск, 2007. | 10 |
№ | Дополнительная литература | Кол-во экземпляров в библиотеке МГТУ |
1. | Исаев, коррозионных процессов / . М., 1997. | 10 |
2. | Шаталов, основы теории коррозии металлов / . Воронеж, 1971. | 1 |
3. | Техника борьбы с коррозией / Р. Юхневич [и др.]. Л., 1980. | 5 |
4. | Коррозия бетона, железобетона, методы их защиты / [и др.]. М., 1980. | 5 |
5. | Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии / [и др.]. М., 1987. | 10 |
4.2. Перечень методических указаний к лабораторным занятиям
1. Попова, практикум по курсу «Методы защиты технологического оборудования от коррозии». Метод. пособие / , . Майкоп: изд-во МГТИ, 2001.
4.3. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ, видеокейсов, кино - и телефильмов, мультимедиа и т. д.
Комплекс учебно-лабораторный «Химия». Модули: «Электрохимия», «Универсальный контролер» с лицензионным ПО «УК «Химия»». Томск, ТГПУ: ИТЦ, 2004.
Презентации лекций по темам 1.2.; 1.3.; наглядные пособия и демонстрационные опыты по темам 3.1., 3.2., 4
4.4. Раздаточный материал
Таблица термодинамических потенциалов для различных веществ при 298 К. Электрохимический ряд напряжений металлов. Диаграммы состояния различных веществ. Таблица растворимости неорганических веществ. Периодическая система . Карточки входного контроля. Вопросы и упражнения к блокам №№ 1, 2.
Дополнения и изменения в рабочей программе
за __________/ _______ учебный год
В рабочую программу ___________________________________________
(наименование дисциплины)
для специальности (тей) _________________________________________
(номер специальности)
Вносятся следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес _____________________________________
(должность, Ф. И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
_______________________________________________________________
(наименование кафедры)
«___» _____________ 200__ .
Заведующий кафедрой __________________ _______________
(подпись) (Ф. И.О.)
