Министерство образования и науки РФ
___________
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени »
_________________________________________________________________
Кафедра неорганической и аналитической химии
КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ И ОБОРУДОВАНИЯ
Методические указания
к выполнению
лабораторных работ по дисциплине »Коррозия оборудования и защита от нее»
для студентов, обучающихся
по направлениям 240100(18.03.01) и 241000 (18.03.02)
Санкт-Петербург
2014
Рассмотрены и рекомендованы к изданию учебно-методической комиссией
факультета химической технологии и биотехнологии Санкт-Петербургского
государственного лесотехнического университета
26 марта 2014 года.
С о с т а в и т е л и:
доктор химических наук, профессор ,
кандидат технических наук, доцент
Отв. редактор
доктор химических наук, профессор
Р е ц е н з е н т
кафедра неорганической и аналитической химии СПб ГЛТУ
Коррозия и защита металлов и оборудования : методические указания / сост.: , . – СПб.: СПбГЛТУ, 2014. – 40 с.
Методические указания составлены с целью оказания помощи студентам при выполнении контрольных заданий и лабораторных работ по дисциплине «Коррозия оборудования и защита от нее».
Темплан 2014. Изд. №
ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных факторов, снижающих надежность и долговечность машин и оборудования, является коррозия металлов − самопроизвольное разрушение их вследствие взаимодействия с окружающей средой. Коррозии подвержено технологическое оборудование предприятий топливно-энергетического комплекса, химической и нефтехимической, лесной, целлюлозно-бумажной, гидролизной и лесохимической промышленности. Безвозвратные прямые потери от коррозии в мировом масштабе составляют 10-15% производимой стали[1-4].
В настоящее время общий металлофонд РФ составляет порядка 1,6 млрд т, в частности по отраслям:
Промышленность – 47%
Транспорт – 25%
Сельское хозяйство – 10%
Прочие конструкции – 18%
При этом 40-50% устройств работают в агрессивных средах, 30%
– в слабо агрессивных, и только 10% не требуют антикоррозионной защиты. Наибольшие потери от коррозии наблюдаются в топливно-энергетическом комплексе – 30%, химии и нефтехимии – 20%, сельском хозяйстве – 15%, металлообработке – 5% . В РФ потери от коррозии составляют до 12% общей массы металлофонда, что соответствует утрате до 30% ежегодного производства металла [2].
Различают прямые и косвенные коррозионные потери.
Под прямыми потерями понимают стоимость замены (с учетом трудозатрат) подвергшихся коррозии конструкций и машин или их частей. Прямые потери включают также расходы, связанные с использованием коррозионно стойких металлов и сплавов вместо углеродистой стали, а также стоимость нанесения защитных металлических покрытий, стоимость ингибиторов коррозии. По данным Ростехнадзора, общая сумма прямых коррозионных потерь составляет 4,2% валового национального продукта.
Косвенные потери по приближенной оценке исчисляются миллиардами долларов. В США, по последним данным NACE, ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составили 3,1% от ВВП (276 млрд долларов). В Германии этот ущерб составил 2,8% от ВВП. Ущерб от коррозии в промышленно развитых странах составляет от 2 до 4% валового национально продукта. При этом потери металла, включающие массу вышедших из строя металлических конструкций, изделий, оборудования, составляют от 10 до 20% годового производства стали. По данным фирмы «Du Pont» США, в 247 случаях выхода из строя оборудования этой фирмы 79% аварий произошли по причине коррозионных повреждений. При этом на долю общей коррозии пришлось 32% случаев, на коррозионное растрескивание (стресс-коррозию) – 22% случаев, питтинговая коррозия стала причиной 16% выходов оборудования из строя, а межкристаллитная коррозия явилась причиной аварий в 10% случаев [2].
В настоящем пособии кратко излагаются теоретические основы коррозии металлов, сведения о видах коррозии металлического оборудования для химической переработки древесины, основные методы защиты металлов и оборудования от коррозии. Пособие содержит также практические задания к лабораторным работам по коррозии металлов и защите от нее.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.Классификация коррозионных процессов
Движущей силой коррозии металлов является уменьшение энергии Гиббса системы (∆Gт<0) при переходе металлов в окисленное состояние ( оксиды, гидроксиды, соли). Скорость реального коррозионного процесса определяется отношением движущей силы к торможению процесса, обусловленному медленностью доставки агрессивных компонентов среды, отвода продуктов реакции или взаимодействия металла с компонентами коррозионной среды.
По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую, электрохимическую и биохимическую коррозию. Согласно современным представлениям [4], механизм коррозии определяется прежде всего типом коррозионной среды.
Химическая коррозия − окисление металла с непосредственной передачей электронов от атома металла М к частице окислителя Ох в одном элементарном акте реакции М + Ох = М n+ + Red без возникновения электрического тока в системе (коррозия в сухих агрессивных газах в жидких неэлектролитах таких, как нефть, масла, бензин и другие неполярные растворители). В результате химической коррозии на поверхности металла образуется пленка соответствующего соединения ( AI2O3, Cr2O3, NiO, ZnO, FeCI2, AgI и т. п.) Различают визуально невидимые пленки (<4 нм), цвета побежалости (40 – 500 нм) и видимые пленки (>50 нм ). Обычно, чем больше электросопротивление пленки, тем меньше ее коррозионное сопротивление.
Электрохимическая коррозия наблюдается чаще и представляет собой разрушение металла в среде электролита, протекающее с пространственным разделением общего процесса на анодное окисление металла и катодное восстановление окислительного компонента среды( деполяризатора). По этому механизму атом М и частица Ох непосредственно не контактируют, и передача электронов от М к Ох происходит через зону проводимости металла с возможным возникновением локальных коррозионных гальванических элементов.
Резкой границы между электрохимической и химической коррозией не существует. В ряде случаев в водных и органических средах реализуются переходные варианты ( электрохимическо –химический и каталитический механизмы). При этом возможность химической коррозии допускается лишь для неполярных растворителей и растворов. В то же время в водных электролитах для ряда металлов при электродных потенциалах Е отрицательнее или вблизи потенциала коррозии Екор скорость анодного растворения металла ( плотность анодного тока ia ) не зависит от потенциала Е в некоторой области, где возможен химический механизм коррозии в электролитах [4].
Биохимическая коррозия − это процесс, связанный с воздействием на материал микроорганизмов, выделяющих вещества, которые ускоряют процесс коррозии. При этом металл(железо, сталь) может разрушаться из-за того, что он служит для этих микроорганизмов(железобактерий) питательной средой, или из-за воздействия на металл продуктов жизнедеятельности этих микроорганизмов. В чистом виде такой процесс коррозии встречается редко.
В зависимости от условий протекания коррозионного процесса различают следующие основные виды коррозии: газовую., атмосферную морскую, подземную, в технических средах, расплавах, контактную, щелевую, под действием блуждающих токов, под механическим напряжением, при трении и биологическую коррозию ( при воздействии микроорганизмов или продуктов их метаболизма).
По характеру коррозионных разрушений различают следующие
виды коррозии :
1. Сплошная, или общая коррозия, охватывающая всю поверхность металла (рис. 1), которая также подразделяется на равномерную(1а), неравномерную (1б) и избирательную (1в), когда разрушается одна структурная составляющая сплава или один его компонент.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
