Химическая технология

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ

Программа модуля составлена в соответствии с Федеральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования

Код направления/ специальности	Название направления/ специальности	Реквизиты приказа Министерства образования и науки Российской Федерации об утверждении и вводе в действие ФГОС ВПО
Дата	Номер приказа
240100.68	Химическая технология	22.12.2009	792

Цели дисциплины

Целью данной дисциплины сформировать у  студентов способности:

- использовать последние достижения в области электрохимических методов защиты от коррозии для повышения срока службы конструкций и оборудования;

- применять знания о механизме коррозионных процессов для обоснованного выбора стратегии защиты от коррозии и проектирования защитных мероприятий.

- использовать электрохимические технологии для повышения коррозионной стойкости конструкционных материалов.

- организовать сбор, систематизацию и анализ данных по коррозионному состоянию объекта и окружающей среды для проектирования защитных мероприятий и в процессе эксплуатации.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать основные методы защиты металлов от коррозии и механизм их защитного действия; знать основные принципы электрохимических  технологий защиты от коррозии; знать свойства и механизм защитного действия катодных металлических и протекторных лакокрасочных покрытий; уметь обосновать выбор метода защиты от коррозии и реализовать выбранную технологи на практике уметь осуществлять контроль за коррозионным состояниям объекта в период эксплуатации, анализировать полученную информацию и принимать меры по предупреждению разрушений оборудования; владеть основными приемами расчета распределения потенциала по длине объекта и параметров катодной защиты; владеть практическими навыками проектирования средств электрохимической защиты.

Место дисциплины в структуре модуля и основной образовательной программы

В результате освоения данной дисциплины студент должен быть готов к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (ПК-1), контролю существующего технологического процесса и выбору оборудования и технологической оснастки (ПК-4), к совершенствованию средств противокоррозионной защиты (ПК-5), оценке эффективности и внедрению новых технологий защиты (ПК-7) на основе всестороннего анализа информации, касающейся состояния объекта, условий эксплуатации и состояния средств защиты (ПК-15).

Трудоемкость дисциплины по очной форме обучения

Виды учебной работы, формы контроля	Всего, час.	Учебные семестры
2	3
Аудиторные занятия, час.	144	54	90
Лекции, час.	36	36
Практические занятия, час.	18	18
Лабораторные работы, час.	90	18	72
Самостоятельная работа студентов, час.	144	54	90
Вид промежуточного контроля	Зачет	Экзамен
Общая трудоемкость по учебному плану, час.	288	108	180
Общая трудоемкость по учебному плану, з. е.	8	3	5

Краткое описание дисциплины

Дисциплина направлена на изучение теоретических основ коррозионных процессов и механизма электрохимических методов защиты металлов от коррозии. Последовательно рассмотрены основные технологические особенности методов катодной, протекторной и анодной защиты металлов. Особое внимание уделено расчету распределения потенциала по длине защищаемой конструкции и проектированию параметров электрохимической защиты.  Подробно анализируется механизм защитного действия протекторных лакокрасочных покрытий.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Код разделов	Раздел дисциплины	Содержание
Р1	Теоретические основы  коррозионных процессов	Физико-химические причины коррозии металлов. Ущерб от коррозии, прямые и косвенные потери. Различные подходы к классификации коррозионных процессов. Основные показатели скорости коррозии и методы их определения. Анализ коррозионного процесса с помощью поляризационных исследований. Определение коррозионного тока и стационарного (коррозионного) потенциала. Диаграммы  коррозии.
Р2	Защита от коррозии как технологический процесс	Рациональное проектирование оборудования. Выбор способа коррозионной защиты. Коррозионный мониторинг. Содержание этапов. Приемы рационального проектирования. Припуски на коррозию. Характеристика основных конструкционных материалов.
Р3	Теоретические основы электрохимичес-ких методов защиты	Теоретические основы катодной защиты. Парциальные поляризационные кривые, равновесный, стационарный и защитный потенциалы. Защитная плотность тока. Перезащита и критический потенциал. Распределение тока и потенциала по поверхности защищаемого сооружения. Защита трубопроводов: эквивалентная электрическая схема, погонное сопротивление трубопровода, погонная проводимость изоляции трубопровода. Анодная пассивность металлов. Вид анодной поляризационной кривой в случае пассивации металла. Природа пассивных пленок на металлах. Растворение металлов в присутствии депассиваторов.
Р4	Технология катодной защиты	Основы технологии катодной защиты. Расчет  длины зоны защиты и защитного тока магистрального трубопровода путем установки нескольких СКЗ. Расчет катодной защиты металлической конструкции с помощью одной станции катодной защиты. Выбор типа анодных заземлителей и расчет сопротивления растеканию тока. Выбор материала и определение срока службы анодов. Расчет мощности станции катодной защиты.
Р5	Протекторная защита	Электрохимический механизм протекторной защиты. Протекторные металлы и сплавы. Основные показатели эффективности протекторов. Расчет протекторной защиты подземных сооружений. Протекторная защита резервуаров. Размещение и монтаж протекторов. Расчет срока службы протекторов.
Р6	Особенности анодной защиты резервуаров	Механизм и особенности анодной защиты. Применение анодной защиты. Разновидности анодной защиты: металлы и сплавы в пассивном состоянии, лакокрасочные материалы и грунтовки, содержащие пигменты пассивирующего типа, нанесение оксидных покрытий. Недостатки метода анодной защиты.
Р7	Защита от коррозии, вызванной блуждающими токами	Источники блуждающих токов и их механизм коррозионного воздействия. Обнаружение блуждающих токов. Методы защиты от коррозии блуждающими токами. Четырех-электродный полевой метод измерения сопротивления грунтов.  Методы определения коррозионной активности грунтов.
Р8	Протекторные металлнаполнен-ные лакокрасочные материалы	Металлонаполненные лакокрасочные композиции. Классификация и основные свойства. Области применения и преимущества цинкнаполненных покрытий. Механизм защитного действия протекторных лакокрасочных покрытий. Методы определения реологических, электрических и электрохимических свойств цинкнаполненных покрытий.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

(по очной форме обучения)

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ, САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ И АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Лабораторный практикум

Номер п/п	Раздел дисциплины	Наименование работы	Объем учебного времени, час.
1	Р1	Измерение стационарных потенциалов и определение скорости коррозии и типа коррозионного процесса.	6
2	Р1	Поляризационные исследования процесса коррозии стали. Определение кинетических параметров процесса ионизации.	6
3	Р3	Определение защитного потенциала на основе поляризационных измерений	6
4	Р3	Диаграммы коррозии. Определение защитных токов и потенциалов.	6
5	Р3	Исследование процесса анодной пассивности металлов.	6
6	Р4	Катодная защита стали в водной среде	6
7	Р4	Катодная защита стали в грунте	12
8	Р5	Протекторная защита стали в водном растворе	6
9	Р5	Протекторная защита стали в грунте	12
10	Р5	Сравнение защитных свойств протекторов на основе магния и алюминия	6
11	Р7	Измерение удельного сопротивления грунта	6
12	Р8	Оценка защитных свойств цинкнаполненных лакокрасочных покрытий методом электрохимического импеданса	6
13	Р8	Защита стали с помощью цинкнаполненных лакокрасочных покрытий	6

Практические занятия

Номер п/п	Раздел дисциплины	Тема занятия	Объем учебного времени, час.
1	Р1	Расчет показателей скорости коррозии. Определение природы реакции деполяризации	2
2	Р3	Расчет контактной пары металлов	4
3	Р4	Расчет распределения потенциала по длине защищаемого объекта Расчет мощности станции катодной защиты Расчет сопротивления растекания анодов различного типа	4 2 2
4	Р5	Расчет параметров протекторной защиты.	2
5	Р8	Моделирование  защитных свойств цинкнаполненных лакокрасочных покрытий	2

Самостоятельная работа студентов и мероприятия текущего контроля
Примерный перечень тем рефератов

Не предусмотрен

4.3.2.        Примерный перечень тем домашних работ

Домашняя работа №1

1. Сравнительная характеристика защитных свойств основных типов протекторов.

2. Характеристика коррозионной устойчивости конструкционных материалов.

3. Сравнение различных методов катодной защиты.

4. Расчет контактной пары защищаемый металл/протектор.

Домашняя работа №2

1. Обоснование выбора лакокрасочного покрытия для защиты магистрального трубопровода.

2. Обоснование выбора метода защиты стальных ферм мостов.

3. Расчет распределения потенциала по длине защищаемого трубопровода.

4. Расчет технологических параметров электрохимической защиты.

4.3.3.        Примерный перечень тем контрольных работ

Контрольная работа №1. Расчет показателей скорости коррозии, коррозионных токов, определение природы реакции деполяризации.

Контрольная работа №2. Расчет параметров катодной защиты, срока службы анодов и протекторов, расчет длины зоны защиты.

4.3.4.        Примерный перечень тем расчетных работ

Не предусмотрен

4.3.5.        Примерный перечень тем расчетно-графических работ

Не предусмотрен

4.3.6.        Примерная тематика коллоквиумов

Не предусмотрена

Примерная тематика курсового проекта (работы) Моделирование катодной защиты магистрального трубопровода от коррозии с помощью нескольких станций. Моделирование катодной защиты конструкции с помощью одной станции. Проектирование протекторной защиты. Модернизация электрохимической защиты путем замены изоляции. Модернизация электрохимической защиты путем оптимизации числа анодных заземлителей и их расположения.
Примерный перечень контрольных вопросов для подготовки к аттестации по дисциплине

1. Физико-химические причины коррозии металлов. Различные подходы к классификации коррозионных процессов

2. Основные показатели скорости коррозии и методы их определения.

3. Анализ коррозионного процесса с помощью поляризационных исследований. Определение коррозионного тока и стационарного (коррозионного) потенциала. Диаграммы  коррозии.

4. Разработка противокоррозионной защиты. Рациональное проектирование оборудования. Выбор способа коррозионной защиты. Коррозионный мониторинг. Экономическая оценка.

5. Приемы рационального проектирования: минимизация площади контакта с агрессивной средой, обтекаемость элементов конструкции, технологичность конструкторских решений и др. Припуски на коррозию.

10. Выбор контактных пар: учет стационарных потенциалов, рациональное соотношение площадей разнородных металлов, электрическая изоляция

7. Металлические конструкционные материалы. Стали и чугуны. Группы и 10-бальная шкала коррозионной стойкости металлов. Стали обыкновенного качества марок А, Б, В

8. Атмосферостойкие и нержавеющие стали. Маркировка сталей и легирующих добавок. Области применения отдельных видов сталей

9. Сплавы на основе цветных металлов. Маркировка и области применения.

10. Теоретические основы катодной защиты. Парциальные поляризационные кривые, равновесный, стационарный и защитный потенциалы. Защитная плотность тока. Перезащита и критический потенциал.

11. Распределение тока и потенциала по поверхности защищаемого сооружения. Защита трубопроводов: эквивалентная электрическая схема, погонное сопротивление трубопровода, погонная проводимость изоляции трубопровода.

12. Анодная пассивность металлов. Вид анодной поляризационной кривой в случае пассивации металла. Природа пассивных пленок на металлах. Растворение металлов в присутствии депассиваторов.

13. Основы технологии катодной защиты. Расчет  длины зоны защиты и защитного тока магистрального трубопровода путем установки нескольких СКЗ.

14. Расчет катодной защиты металлической конструкции с помощью одной станции катодной защиты.

15. Выбор типа анодных заземлителей и расчет сопротивления растеканию тока. Выбор материала и определение срока службы анодов.

16. Расчет мощности станции катодной защиты.

17. Анодная защита. Особенности, недостатки.

18. Электрохимический механизм протекторной защиты. Протекторные металлы и сплавы

19. Расчет параметров протекторной защиты.

20. Обнаружение блуждающих токов. Расчет коэффициента влияния блуждающих токов на скорость коррозии в знакопеременных зонах.

21. Методы защиты от коррозии блуждающими токами.

22. Методы определения коррозионной активности грунтов по убыли массы

23. Металлонаполненные лакокрасочные композиции. Области применения и преимущества цинкнаполненных покрытий.

24. Механизм защитного действия протекторных лакокрасочных покрытий

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Рекомендуемая литература

5.1.1. Основная литература

, , Хорошилов и защита металлов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. 336 с. Технология защиты металлов от коррозии/ , , Даринцева : УрФУ, 2011. – 104 с Лабораторный практикум по коррозии и защите металлов. / , , и др. Под ред. . – М.: РХТУ, 2003. 173с. , Журавлев , алгоритмы и примеры коррозионных расчетов. Учебное пособие. Казань.: Изд. Казан. гос. технол. ун-та, 2006. – 208 с , , Калинская грунтовки. С-Пб.: ЛКМ и П с ОП», 2006. 168с.

5.1.2. Дополнительная литература

Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Сборник государственных стандартов. , , и др. Материаловедение и технология металлов.- М.:Высш. шк., 2001. 638с. Катодная защита: Справ. изд. – М.: Металлургия, 1992. 176 с. Кузуб защита технологического оборудования. М.: Металлургия, 1989. 96 с. Защита подземных металлических сооружений от коррозии: Справочник / и др. – М.: Стройиздат, 1990. 303 с. лакокрасочные материалы и покрытия. Стандарты ИСО. М.: 1998. 576 с. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика. / Под редакцией Р. Ламбурна. М.: Химия, 1991. 500 с. , Реви и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: Пер. с англ. Л.: Химия, 1989. 456 с. лектрохимическая коррозия.- М.: Металлургия, 1991. 158 с. , , Жигалова металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М.: Химия, 1987, 224 с.

5.1.3. Методические разработки, в том числе электронные образовательные ресурсы

1. , , Даринцева защиты металлов от коррозии: Учебное пособие. Екатеринбург: УрФУ, 2011. 104с.

2. , , Храмов и защита металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2007. 80 с.

3. , , Зайков катодной защиты подземных трубопроводов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 29 с.

4. , , Храмов коррозионного поведения контактных пар металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 20 с.

Электронные образовательные ресурсы

http://rushim. ru/books/electrochemistry/electrochemistry. htm - электронная библиотека

http://www. galvanicrus. ru  сайт Российского общества гальванотехников и специалистов в области обработки поверхности

http://www. lakikraski. info пэйнт медиа, лакокрасочные материалы и лакокрасочные покрытия

http://www. ise-online. org International Society of Electrochemistry

Программное обеспечение

операционная система Microsoft Windows; Microsoft Office в составе Word, Excel; пакет программ для научных исследований MATCAD.

Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

http://yandex. ru, http://google. ru, http://rambler. ru – поисковые системы в Интернет;

http://www. chemport. ru/data,  http://www. xumuk. ru - электронные справочники по химии

Используемые СКУД и АПИМ

Системы контроля управления доступом (СКУД) не используются.

В качестве аттестационных педагогических измерительных материалов (АПИМ) используются зачетная система приема отчетов по лабораторным работам и критерии выставления оценок, утверждаемые заведующим кафедрой.

5.6        Используемые информационные сервисы УрФУ

Портал информационно-образовательных ресурсов УрФУ www. study. ustu. ru

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1        Общие требования

Лабораторные работы должны выполняться в специализированных залах, оснащенных вытяжной вентиляцией, канализацией, емкостями для сбора сливов.

6.2        Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным оборудованием

Специализированная коррозионно-электрохимическая лаборатория, в состав которой входят: рН-метры, потенциостаты, высокоомные вольтметры, измерительные приборы, электрохимические ячейки, установки для очистки воды, средства  приготовления растворов и т. п. Компьютерный класс для моделирования катодной и протекторной защиты, а также  обработки экспериментальных данных.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1        Рекомендации для преподавателя

составление и обновление списка литературы, обязательной для изучения и дополнительной литературы; проведение собственных исследований в этой области; разработку и составление тестовых заданий, контрольных вопросов; разработку методики проведения и совершенствование тематики лабораторных работ; использование в лабораторном практикуме реальных данных и получение результатов, имеющих практический смысл для инженерных расчетов

7.2        Рекомендации для студента

обязательное посещение лекций ведущего преподавателя; подготовку и активную работу на лабораторных занятиях; подготовка к лабораторным занятиям включает проработку материалов лекций, рекомендованной учебной литературы; перед выполнением каждой лабораторной работы необходимо подготовить и сдать коллоквиум по соответствующим разделам теоретического курса

ПРИМЕНЕНИЕ АКТИВНЫХ МЕТОДОВ ОБУЧЕНИЯ

Раздел дисциплины	Активные методы обучения	Формы учебных занятий
Лекция	Практич. занятие	Лабораторная работа	Коллоквиум	Курсовой проект	Курсовая работа	Расчетно-граф. работа	Расчетная работа	Домашняя работа	Реферат	Подготовка к ауд. занятиям
Р1-Р3	Проектный метод	*
Анализ конкретных ситуаций (кейс-анализ, case-study)	*
Деловая /имитационная игра
Обучение на основе опыта	*	*
Методы проблемного обучения (дискуссии, поисковые работы, исследовательский метод и т. п.)
Работа в команде
Опережающая самостоятельная работа	*
Р4-Р8	Проектный метод	*	*
Анализ конкретных ситуаций (кейс-анализ, case-study)	*	*
Деловая /имитационная игра
Обучение на основе опыта	*
Методы проблемного обучения (дискуссии, поисковые работы, исследовательский метод и т. п.)
Работа в команде
Опережающая самостоятельная работа	*

Перечень клюЧевых слов дисциплины

№ раздела	Наименование раздела	Ключевые слова
Р1	Теоретические основы  коррозионных процессов	Скорость коррозии, коррозионный процесс, реакция деполяризации
Р2	Защита от коррозии как технологический процесс	Коррозионный мониторинг, припуски на коррозию
Р3	Теоретические основы электрохимических методов защиты	Защитный потенциал, стационарный потенциал, перезащита, распределение потенциала
Р4	Технология катодной защиты	Станция катодной защиты, точка дренажа, анодный заземлитель, длина зоны защиты
Р5	Протекторная защита	Протектор, срок службы, токоотдача, коэффициент эффективности
Р6	Особенности анодной защиты резервуаров	Явление пассивности, оксидные слои, пассивирующие грунтовки, питтинг
Р7	Защита от коррозии, вызванной блуждающими токами	Дренажная защита, блуждающие токи, агрессивность грунта
Р8	Протекторные металлнаполненные лакокрасочные материалы	Пигменты, наполнители, пленкообразователь, цинкнаполненные лакокрасочные грунтовки

Лист регистрации изменений в рабочей программе дисциплины

Номер изменения	Номер пункта (подпункта)	Дата внесения изменения	Изменение	Подпись ответственного за внесение изменений
Измененного	Нового	Изъятого