Задачи и научные основы курса

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 20Следующая ⇒

Целью курса защиты металлов от коррозии является установление причин коррозии для её предотвращения или уменьшения до приемлемых технико-экономических параметров. При этом решаются основные задачи курса:

1) выбор (разработка) материала и мер по защите его от коррозии,

2) выбор материалов и защита окружающей среды от продуктов коррозии.

Актуальность постановки первой задачи очевидна. При её решении нередко не учитывается вторая часть, которая проявляется реже, но не менее важна, например, при конструктивном оформлении оборудования фармацевтической или пищевой промышленности, имплантатов и т.д. Пример удачного решения первой задачи и игнорирования второй – свинцовый водопровод в Кремле для Ивана Грозного – может быть оправдан лишь отсутствием данных о ПДК и свойствах свинца в то время.

Поэтому курс защиты металлов от коррозии состоит из основ коррозии и защиты металлов и практического применения их при проектировании, изготовлении и эксплуатации металлоизделий. Теоретические основы курса базируются на термодинамике и кинетике электродных процессов, химии, физической химии, электрохимии, физике и металловедении. При изучении поведения металлоизделий в эксплуатационных условиях должны учитываться экология, экономика, надежность, технология, стандартизация и сертификация.

Коррозия протекает на границе двух фаз металл – среда и является гетерогенным процессом. Основной причиной коррозии металла является его термодинамическая неустойчивость в коррозионной среде в данных условиях. Термодинамика позволяет установить возможность самопроизвольного протекания коррозионного процесса и количественно оценить движущие силы коррозии и условия, позволяющие уменьшить или предотвратить коррозию (использование защитных газовых атмосфер и ингибиторов, обескислороживание коррозионной среды, электрохимическая защита, защитные покрытия и т.д.).

Термодинамика пока не дает возможности оценить как скорость коррозионного процесса, так и влияние различных факторов на скорость коррозии и характер коррозионного разрушения, которые рассматриваются в учении о скоростях коррозионных процессов – кинетике коррозии.

Теоретически и практически важная величина установившейся суммарной скорости коррозии оценивается как:

, (1.1) где числитель выражения можно определить на основе термодинамических расчетов (Δ G – уменьшение свободной энергии); k – коэффициент; знаменатель (R) -кинетическое торможение или сопротивление процесса, зависит от многих факторов, основные из которых обусловлены заторможенностью: 1) диффузии реагентов к поверхности металла или продуктов реакции в обратном направлении (диффузионный контроль процесса), 2) протекания химической или электрохимической реакции взаимодействия металла с коррозионной средой и её компонентами (кинетический контроль), 3) обеих стадий при соизмеримости их скоростей (диффузионно-кинетический контроль).

1.3 Классификация коррозионных процессов. Термины и определения

Коррозионные процессы классифицируются по механизму процесса на типы, (химическая и электрохимическая коррозия) и виды в зависимости от условий протекания, характера коррозионных разрушений и дополнительных воздействий на металл (рис.1.1).

Рис. 1.1. Классификация коррозионных процессов.

Виды коррозии в зависимости от условий протекания:

- газовая коррозия – химическая коррозия металла в газах при высоких температурах (например, окисление и обезуглероживание стали в сухих газах при термо- и термомеханической обработке, при получении серной и азотной кислоты и хлористого водорода);

- атмосферная коррозия - коррозия металла в атмосфере воздуха (электрохимическая коррозия, протекающая в условиях любого влажного газа);

- жидкостная коррозия – коррозия металлов в жидких коррозионных средах: неэлектролитах (бром, расплавленная сера, органические растворители, бензин, керосин) и электролитах (кислотная, щелочная, солевая, морская, речная коррозия, коррозия в расплавленных солях и щелочах);

- коррозия при неполном, полном или переменном погружении - коррозия металла, частично, полностью или при переменном погружении его целиком или частично в жидкую коррозионную среду;

- коррозия по ватерлинии - коррозия металла вблизи ватерлинии при неполном погружении его в жидкую коррозионную среду;

- подводная коррозия - коррозия металла, полностью погруженного в воду;

- подземная коррозия - коррозия металла в почвах и грунтах;

- биокоррозия - коррозия металла под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов;

- коррозия внешним током - электрохимическая коррозия металла под воздействием тока от внешнего источника;

- коррозия блуждающим током - электрохимическая коррозия металла под воздействием блуждающего тока;

- контактная коррозия - электрохимическая коррозия, вызванная контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы (потенциалы коррозии) в данном электролите (рис. 1.2, а);

а б в

Рис.1.2. Виды коррозии в зависимости от условий протекания.

- коррозия при трении (коррозионная эрозия) - разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения (взвешенных частиц в движущейся жидкости) (рис.1.2, б);

- фреттинг-коррозия - коррозия при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды (рис 1.2, в);

- радиационная коррозия – коррозия, обусловленная действием радиоактивного излучения;

- коррозионная кавитация – разрушение металла, вызванное коррозионно-ударным воздействием коррозионной среды (разрушение лопастей гребных винтов морских судов).

По характеру коррозионных разрушений различают виды коррозии:

- сплошная (общая) коррозия - коррозия, охватывающая всю поверхность металла (рис.1, 3, а – в);

а б в

Рис.1.3. Виды общей коррозии.

- равномерная и неравномерная коррозия - сплошная коррозия, протекающая с одинаковой скоростью по всей поверхности металла (рис.1.3, а), и с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла (рис.1.3, б);

- избирательная коррозия - коррозия, разрушающая одну структурную составляющую или один компонент сплава (рис.1.3, в). Одним из видов избирательной коррозии является:

- обесцинкование - избирательное растворение латуней, приводящее к обеднению сплава цинком и образованию на поверхности губчатого медного осадка.

Чаще встречаются и опаснее по своим последствиям местные виды коррозии:

- местная (локальная) коррозия - коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла. К местной коррозии относятся:

- коррозия пятнами - местная коррозия металла в виде отдельных пятен (рис.1.4, а);

- язвенная коррозия – состоит изкоррозионных язв - местных коррозионных разрушений, имеющих вид отдельной раковины (рис.1.4, б);

- точечная коррозия (питтинг) - местная коррозия металла в виде отдельных точечных поражений (рис.1.4, в);

Рис. 1.4. Виды местной коррозии.

- сквозная коррозия - местная коррозия, вызвавшая разрушение металла насквозь (рис.1.4, г);

- нитевидная коррозия - коррозия, распространяющаяся в виде нитей, преимущественно под неметаллическими защитными покрытиями (рис.1.4, д);

- подповерхностная (расслаивающая) коррозия - местная коррозия, начинающаяся с поверхности, но преимущественно распространяющаяся под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла (обычно не выявляется при макроскопическом, но обнаруживается при микроскопическом исследовании, часто вызывает вспучивание металла и его расслоение, что наиболее характерно для дисперсионно-твердеющих текстурированных при прокатке алюминиевых сплавов) (рис.1.4, е);

- межкристаллитная коррозия - коррозия, распространяющаяся по границам кристаллитов (зерен) металла (рис.1.4, ж);

- ножевая коррозия - локализованный вид коррозии металла в зоне сплавления сварных соединений в сильно агрессивных средах (рис.1.4, з);

- коррозионное растрескивание - коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных или межкристаллитных трещин (рис.1.4, и);

- коррозия под напряжением - коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений (рис.1.4, и);

- структурная коррозия - коррозия, связанная со структурной неоднородностью металла (например, катодные включения – карбиды в сталях, графит в чугуне, интерметаллиды типа Cu_mAl_n в дюралюминии и т.д.);

- щелевая коррозия - усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно-инертным материалом;

- послойная коррозия - коррозия, распространяющаяся преимущественно в направлении пластической деформации металла;

- коррозионная усталость - понижение предела усталости металла, возникающее при одновременном воздействии циклических растягивающих напряжений и коррозионной среды. Показателем коррозионной усталости служит:

- предел коррозионной усталости - максимальное механическое напряжение, при котором еще не происходит разрушение металла после одновременного воздействия установленного числа циклов переменной нагрузки и заданных коррозионных условий;

- коррозионная хрупкость - хрупкость, приобретенная металлом в результате коррозии (свойство материала разрушаться без заметного поглощения механической энергии в необратимой форме);

- графитизация чугуна - избирательная коррозия серого литейного чугуна, протекающая вследствие растворения ферритных и перлитных составляющих с образованием относительно мягкой массы графитного скелета без изменения формы.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒