Сравните влияние строения стали и полимерных материалов на ее коррозионную стойкость

Любая коррозионная система, в том числе трубопроводы и резервуары, представлена двумя основными участниками: корродирующим металлом и средой. В главах 2–4 мы рассмотрели основные закономерности коррозии, связанные с процессами, протекающими на границе раздела металл/среда и с влиянием отдельных характеристик среды на это взаимодействие. Влияние состояния металла также весьма важно по следующим причинам. Во-первых, оно определяет термодинамическую устойчивость металла (чем она выше, тем выше его химическое сопротивление, стойкость к растворению, к коррозии). Во-вторых, оно влияет на электрохимическую однородность поверхности (чем поверхность однороднее, тем металл более устойчив к электрохимической коррозии). Наконец, от состояния металла зависит возможность его пластической деформации (чем она выше, тем лучше металл сопротивляется коррозионному растрескиванию). Основным конструкционным материалом для изготовления магистральных трубопроводов и резервуаров является сталь. Она представляет собой сплав железа с углеродом, содержащий примеси. Эти примеси могут быть связаны с составом руды (сера, фосфор и др.), со способом выплавки (марганец, кремний, сера, фосфор и др.) или вводиться специально для придания сталям определенных свойств (легирующие элементы: хром, никель, молибден и др.). Состояние стали и, соответственно, его влияние на коррозионную стойкость определяется ее кристаллическим строением, состоянием структурных и фазовых составляющих, металлургическим качеством, химическим составом, способом производства металлоконструкций и др. Сталь имеет кристаллическое строение, которое характеризуется тем, что расстояние между соседними атомами (ионами) соизмеримо с их размером, потенциальная энергия частиц существенно превосходит кинетическую. Главное же отличие кристаллических тел от всех других связано с регулярным расположением атомов, ионов или молекул в пространстве. В соответствии с этим, строение любого кристалла можно представить как некоторую пространственную решетку, в узлах которой находятся атомы, ионы или молекулы вещества. В каждой решетке можно выделить элементарную кристаллическую ячейку – наименьший комплекс частиц, который при многократном повторении в пространстве позволяет воспроизвести пространственную кристаллическую решетку. Для сплавов на основе железа характерны два типа ячеек: кубическая объемно-центрированная (атомы находятся в вершинах куба и в его центре) и кубическая гранецентрированная (атомы находятся в вершинах куба и в центрах граней). Модификацию железа с кубической объемно-центрированной решеткой называют α-железом, а с кубической гранецентрированной решеткой γ-железом. Число атомов, находящихся на наиболее близком расстоянии от данного атома называется координационным числом.

Магистральные трубопроводы и резервуары изготавливают из углеродистых и низколегированных сталей. Легирование – это способ воздействия на свойства стали путем введения в нее при выплавке элементов, направленно влияющих на ее свойства (легирующих элементов). Химический состав стали существенно влияет на состояние структурных и фазовых составляющих металла, что отражается на его механических свойствах и коррозионной стойкости. Химический состав стали можно, с известной степенью приближения, определить по марке стали. Нелегированные углеродистые стали, используемые для изготовления магистральных трубопроводов и резервуаров, маркируют следующим образом.

Особенности строения полимеров оказывают большое влияние на их физико-механические и химические свойства. Вследствие высокой молекулярной массы они неспособны переходить в газообразное состояние, при нагреве образовывать низковязкие жидкости, а термостабильные даже не размягчаются. С повышением молекулярной массы уменьшается растворимость.

Полидисперсность, присущая полимерам, приводит к значительному разбросу показателей при определении физико-механических свойств полимерных материалов. Механические свойства полимеров (упругие, прочностные) зависят от их структуры, физического состояния, температуры и т. д. Полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.

Стеклообразное состояние — твердое, аморфное (атомг, входящие в состав молекулярной цепи, совершают колебательное движение около положения равновесия; движения звеньев и перемещения макромолекул не происходит).

Полимеры с пространственной структурой находятся только в стеклообразном состоянии. Редкосетчатая структура позволяет получать полимеры в стеклообразном и высокоэластическом состояниях. Различные физические состояния полимера обнаруживаются при изменении его деформации с температурой. Графическая зависимость деформации, развивающейся за определенное время при заданном напряжении, от температуры называется термомеханической кривой. На кривых имеются три участка, соответствующие трем физическим состояниям.

Кристаллические полимеры ниже температуры плавления — кристаллизации — являются твердыми, но имеют различную жесткость вследствие наличия аморфной части, которая может находиться в различных состояниях. При кристаллическая часть плавится и термомеханическая кривая почти скачкообразно достигает участка кривой У, соответствующего высокоэластической деформации, как у некристаллического полимера.

 

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: