Коррозия металлов и способы борьбы с ней

Виды коррозии. Коррозия — разрушение металлов в результате их взаимодействия с внешней средой. Этот процесс сопровождается уменьшением энергии и поэтому протекает самопроизвольно.

Коррозия наносит огромный ущерб народному хозяйству: 10% выплавляемых металлов теряется на восстановление потерь от коррозии. Не меньший урон несет экономика в результате аварийных остановок оборудования из-за коррозионного разрушения конструкций, затрат на их восстановление. Поэтому борьба с коррозией — одна из актуальнейших проблем современности.

В зависимости от механизма процесса различают:

2. электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия происходит при взаимодействии металла с сухими газами и Жидкими неэлектролитами (нефть, бензин, спирт и др.). Как правило, на поверхности металла образуется продукт коррозии. Самый распространенный вид химической коррозии — газовая коррозия при повышенных температурах. С ростом температуры растут скорости химических реакций и диффузии атомов окислителя через слой продуктов коррозии. Это приводит к тому, что, например, углеродистые стали, титан, тантал, стойкие в обычных условиях, быстро корродируют при температуре выше 600 °С. Газовая коррозия при высоких температурах выводит из строя лопатки газовых турбин, сопла реактивных двигателей и др.

Электрохимическая коррозия происходит при контакте металлов с электропроводными жидкостями — электролитами. Этот вид коррозии присущ металлическим емкостям, трубопроводам, деталям машин и частям стационарных сооружений, подверженным действию кислот, щелочей, морской, речной, грунтовых вод, влажного воздуха и т. д.

В электролите положительно заряженные ионы металла переходят в раствор, в результате чего металл заряжается отрицательно (появляется избыток электронов), а электролит — положительно. На границе металл — электролит возникает разность потенциалов. Чтобы оценить коррозионную стойкость того или иного металла, его потенциал сравнивают с потенциалом водорода, условно принятым за нуль.

Металлы можно расположить в следующий ряд в порядке убывания их электрохимического потенциала: Аи, Ag, Си, Bi, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Fe, Cr, Zn, Mg, Al.

Если в контакте с электролитом находятся два соединенных проводником металла, то механизм коррозии аналогичен работе гальванической пары: металл с более отрицательным электродным потенциалом (анод) непрерывно растворяется, а с менее отрицательным (катод) не растворяется.

Из рассмотренной модели ясно, что электрохимическая коррозия возникает, если в контакте с электролитом находятся два различных по химической активности металла или сплава. Но различные фазы одного и того же сплава имеют различный химический состав и, следовательно, также служат электрохимической парой. Поэтому при коррозии гетерогенных сплавов возникает множество микрогальванических элементов, электродами которых являются соседние участки с различной структурой. При этом растворяются только более активные в химическом отношении фазы, играющие роль анодов микроэлементов.

По характеру разрушения различают:

Ÿ межкристаллитную коррозию и

Ÿ коррозию под напряжением.

При сплошной коррозии металл разрушается по всей поверхности примерно с одинаковой скоростью.

Местная коррозия поражает отдельные, сравнительно большие, участки конструкции.

В случае избирательной коррозии разрушаются определенные структурные составляющие сплава.

При межкристаллитной коррозии растворяются границы зерен. Этот вид коррозии очень опасен из-за сложности его своевременного обнаружения и определения степени развития. Часто межкристаллитная коррозия приводит к внезапному катастрофическому разрушению конструкций.

Еще большую опасность представляет коррозия под напряжением, которая протекает в слабых коррозионных средах определенного состава при наличии в конструкции растягивающих напряжений.

Методы защиты от коррозии. Существуют различные методы защиты от коррозии. Рассмотрим кратко некоторые из них. Хорошей защитой служат прочные и плотные окисные пленки, возникающие на поверхности металлов в результате их легирования титаном, хромом, никелем и другими элементами. Эти пленки делают активный металл пассивным (явление пассивации). Рыхлые пленки не предохраняют металл от коррозии, как и плотные, но слабо связанные с поверхностью. Последние легко отслаиваются, обнажая поверхность. Используя явление пассивации, создают нержавеющие, кислотоупорные и другие сплавы.

Предохраняют от коррозии и металлические покрытия.

1) Катодные покрытия (например, никелем, медью, свинцом углеродистой и низколегированной стали и др.), имеющие более высокую коррозионную стойкость, чем защищаемый металл. Они не должны иметь пор, повреждений.

2) Анодные покрытия (например, кадмий, цинк на углеродистой стали и др.), обладающие меньшей, чем защищаемый металл, коррозионной стойкостью. Растворяясь, такие покрытия защищают металл от разрушения.

Наносятся металлические покрытии:

Ÿ погружением в расплавленный металл (цинкование, лужение и др.),

Ÿ напылением расплавленного металла на поверхность изделия,

Ÿ плакированием — нанесением защитного слоя наплавкой, сваркой взрывом и др.,

Ÿ гальванизацией — нанесением защитного слоя пропусканием тока через электролит, содержащий ионы осаждаемого металла (хромирование, никелирование и др.).

Для защиты от коррозии применяют и покрытие окисными пленками. Различают оксидирование (воронение, анодирование) и фосфатирование металлов.

Воронение обычно используют для черных металлов: изделия, погруженные в нагретый раствор NaOH и нитрида натрия, покрываются черной или коричневой пленкой Fe₃O₄. Для повышения коррозионной стойкости вороненные детали (ружейные стволы, пружины и др.) пропитывают маслом.

Анодирование — защита алюминия и его сплавов- оксидированием в растворах щавелевой, серной и других кислот. Окисные пленки имеют серебристый, латунный или бронзовый цвет.

Фосфатирование— защита стали от атмосферной коррозии путем создания на ее поверхности пленок нерастворимых фосфатов.

Применяется также протекторная защита — присоединение к защищаемому металлу другого металла, более склонного к коррозии. Так, на стальном корпусе судна укрепляют периодически заменяемую цинковую пластину, которая, разрушаясь, предохраняет судно от коррозии.

Около 60% всех изделий защищают от коррозии с помощью неметаллических покрытий. Самый дешевый и простой в исполнении способ — защитная окраска. Лакокрасочные покрытия применяются и для изделий, подвергнутых оксидированию, фосфатированию и другим способам защиты. Покрытие эпоксидными смолами, капроном и др. производится кистью, плакированием, распылением или окунанием.

Облицовка металла листовой резиновой смесью с последующей ее вулканизацией называется гуммированием. Эти покрытия имеют высокую стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемы и т. д.

Дата добавления: 2015-06-12 ; просмотров: 1119 . Нарушение авторских прав

Описание презентации по отдельным слайдам:

Определение: Коррозией (от латинского corrodere — разъедать) называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под влиянием окружающей среды.

Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

Коррозию металлов и сплавов (их окисление) вызывают такие компоненты окружающей среды, как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, водные растворы солей.

Эти компоненты непосредственно окисляют металлы – происходит химическая коррозия. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.) как, например, при ржавлении железа во влажной атмосфере.

Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Особенно корродирует металл во влажном воздухе и воде. Химическое уравнение этого процесса: 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4FeO(OH)•H2O

Химически чистое железо почти не корродирует, а техническое железо, которое содержит различные примеси, например в чугунах и сталях, ржавеет. Следовательно, одной из причин возникновения коррозии является неоднородность металла.

Способы борьбы с коррозией: 1. Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого от коррозии металла. Для этого используют масляные краски, эмали, лаки. Эти неметаллические покрытия недорогие, но обычно недолговечные.

Способы борьбы с коррозией: Предохраняемый металл можно покрыть слоем другого металла: золота, серебра, хрома, никеля, олова, цинка и др. Один из самых старых способов – лужение – это покрытие железного листа слоем олова. Такое железо называют белой жестью.

Способы борьбы с коррозией: На этой картинки мы видим предотвращение коррозии металла – мужчина наносит защитное покрытие на металл.

Способы борьбы с коррозией: 2. Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки. Например «нержавейка» из которой изготавливают столовые приборы, содержит до 12% хрома и до 10% никеля. Легкие нержавеющие сплавы включают в себя алюминий или титан.

Способы борьбы с коррозией: 3. Введение в рабочую среду, где находятся металлические детали, веществ, которые в десятки и сотни раз уменьшают агрессивность среды. Такие вещества называют ингибиторами коррозии.

Способы борьбы с коррозией Ингибиторы коррозии вводят в замкнутые системы охлаждения, в нефтепродукты и даже впрыскивают в газопроводы для снижения коррозии труб изнутри. Для снижения коррозии железа в серной кислоте к ней добавляют в качестве ингибитора азотную кислоту.

Способы борьбы с коррозией: Создание контакта с более активным металлом – протектором. Например, для защиты стальных корпусов морских судов обычно используют цинк.

Холодное цинкование – защита металла от коррозии.

Способы борьбы с коррозией (приведены 10 способов защиты от коррозии)

Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки. Например «нержавейка» из которой изготавливают столовые приборы, содержит до 12% хрома и до 10% никеля. Легкие нержавеющие сплавы включают в себя алюминий или титан

• Тележинская Елена ЛеонидовнаНаписать 841 02.05.2018

Номер материала: ДБ-1540647

ВНИМАНИЮ УЧИТЕЛЕЙ: хотите организовать и вести кружок по ментальной арифметике в своей школе? Спрос на данную методику постоянно растёт, а Вам для её освоения достаточно будет пройти один курс повышения квалификации (72 часа) прямо в Вашем личном кабинете на сайте "Инфоурок".

Пройдя курс Вы получите:
— Удостоверение о повышении квалификации;
— Подробный план уроков (150 стр.);
— Задачник для обучающихся (83 стр.);
— Вводную тетрадь «Знакомство со счетами и правилами»;
— БЕСПЛАТНЫЙ доступ к CRM-системе, Личному кабинету для проведения занятий;
— Возможность дополнительного источника дохода (до 60.000 руб. в месяц)!

Пройдите дистанционный курс «Ментальная арифметика» на проекте "Инфоурок"!

Низкая стоимость обучения

Не требуется ЕГЭ

02.05.2018 1350

02.05.2018 247

30.04.2018 123

28.04.2018 174

09.04.2018 75

09.04.2018 69

09.04.2018 58

07.04.2018 137

Не нашли то что искали?

Для дошкольников и учеников 1-11 классов

Рекордно низкий оргвзнос 25 Р.

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Кто знает, что в переводе с латинского означает коррозия? Это слово переводится как «грызть». Данный процесс протекает от взаимодействия металлов с окружающей средой и относится к категории химического взаимодействия.

Поэтом борьба с коррозией так актуальна в настоящее время.

Разрушение металлов или коррозия металлов начинается только на поверхности и является процессом самопроизвольным.

Его нельзя ни в коем случае путать с процессом эрозия металлов, где разрушение происходит под механическим воздействием окружающей среды.

С использованием металлов в строительстве постоянно ведется борьба с коррозией металла, человечество год от года изобретает новые методы, которые помогают увеличить срок эксплуатации металлических изделий и конструкций.

Поэтому защита металлов – это основная проблема, которая до сих пор считается одной из важных составляющих в сфере строительства.

Результатом коррозии металла обычно являются продукты, связанные с окислением самого металла. А это:

А это в свою очередь ведет к изменениям свойств, и к тому же не в лучшую сторону.

Виды процесса разрушения металлов

Коррозию металлов ученые разделили на два вида:

1. Химическая коррозия металлов;
2. Электрохимическая коррозия.

Первый вид коррозии еще называют газовым, это связано с тем, что часто данный процесс происходит под воздействием газовых составляющих, которые находятся в окружающей среде, но при этом высокая температура обязательный фактор.

Агрессивные среды также могут вызвать химическую коррозию металла. И все же главная отличительная черта химической коррозии – это отсутствие электрического тока в системе, где она образуется.

Продукты окисления, образующиеся на поверхности металла, служат толчком к разрушению самого металла

Ко второму виду коррозии металлов относится коррозия, где процесс разрушения происходит под воздействием электрического тока.

Здесь необходимо дать пояснения и привести примеры, которые точно раскроют процесс электрохимической коррозии металлов.

Начнем с примеров. Любые виды металлических конструкций, расположенных

• В грунтах;
• Воде морской или пресной;
• В атмосфере;
• Закрытые пленкой, где образуется влага.

Узлы и детали машин и механизмов, работающих в охлаждающих жидкостях, растворах, предназначенных для технических нужд и так далее. Это все подвержено электрохимической коррозии металлов.

Как было сказано выше, данный процесс происходит на поверхности металла. И здесь главную роль играют электроны, которые под воздействием определенных химических реакций переносятся от одной среды в другую.

Точнее сказать, между двумя веществами, одним из которых является металл, а с другой стороны выступают, к примеру, вода или грунт, образуется электрический ток, разделяющий вещества на катоды и аноды. Особенно это сильно заметно, если металл имеет примеси и различные включения, то есть масса металла является неоднородной.

И здесь участки металла, разделенные примесями, создают катодные и анодные зоны, которые в свою очередь и разрушают сам металл.

Из школьного курса химии можно вспомнить один опыт, где простой стальной гвоздь, обмотанный медной проволокой, опускали в раствор поваренной соли. Через пару дней гвоздь начинал сильно ржаветь.

Опыт показывал, как происходит процесс коррозии металлов. В данном случае роль анода выполняет гвоздь, а роль катода – медная проволока.

В процессе химической реакции, а раствор поваренной соли – это прекрасный электролит, происходит передача электронов от гвоздя (железо) к меди.

Электроны в данном случае выступают в роли ионов. Перешедшие в раствор ионы двигаются к медной проволоке, где и разряжаются.

Медь набирает отрицательный потенциал, который со временем выравнивается с гвоздем. И здесь коррозия металла, в данном случае гвоздя, прекращается.

К сожалению, все металлические детали подвержены коррозии

Электрохимическая коррозия металла в основном зависит от присутствия влаги. Но, к примеру, атмосферная коррозия будет также зависеть от качества самого металла.

Трещины, шероховатость поверхности и другие дефекты будут только ускорять процесс коррозии.

А почвенная коррозия металлов сделает любой трубопровод, не защищенный специальной изоляцией, негодным. И для этого понадобится всего несколько месяцев.

Ведь в почве большое количество не только влаги, но и различных химически активных элементов, которые создают повышенную кислотную среду.И сегодня защита трубопроводов – это неотъемлемая часть в строительной области.

Необходимо отметить и блуждающие токи, которые создают все условия для образования коррозии металлов. Здесь необходимо отметить:

• Линии электропередач;
• Электроустановки;
• Железная дорога, которая работает на электрическом токе;
• И так далее.

Защита металлов

Если рассмотреть статистику, то можно отметить, что практически 30% от общей массы эксплуатируемого металла подвергается такому разрушительному процессу, как коррозия металла. И десятая часть уходит в отходы, остальная правда переплавляется.

Чем же отвечает научно-технический прогресс коррозии металлов? Только созданием хороших коррозионно-стойких материалов и технологий, которые могут создать условия, при которых коррозия невозможна.

Защита металла от коррозии включает в себя несколько способов, которые доказали, что с этим процессом можно эффективно бороться.

Многие методы борьбы с коррозией металлов известны давно и прекрасно используются в настоящее время. Первый способ – это изоляция от агрессивной среды.

Здесь необходимо отметить:

• Всевозможные полимерные пленки;
• Лаки;
• Краски;
• Олифы.

Так и металлы, которыми покрывают металл в виде слоя, не разрушающегося под воздействием агрессивных сред.

Разрушительное действие коррозии

Покраска металлических поверхностей против их разрушения используется давно и считается первым способом защиты металлов от коррозии.

Проводить данную операцию несложно. Кстати, эта защита металлов считается одной из эффективных. Но здесь необходимо соблюдать некоторые правила.

Первый этап – это очистка металлических поверхностей от загрязнений. Он считается как подготовительным этапом, так и самым главным, потому что нанесение краски на поверхность, которую не очистили, приведет к нулевому результату.

Особое внимание при проведении очистки необходимо уделять удалению грязи, ржавчины и жирных пятен.

Второй этап – грунтовка поверхности. Этот процесс необходим для одной лишь цели – это сцепление краски и поверхности металла. Если данную процедуру не проводить, то краска долго держаться не будет и через непродолжительное время облупится и сойдет с поверхности.

Третий этап – это сам процесс нанесения антикоррозионной краски. В данной ситуации используется несколько способов нанесения краски.

Традиционным является использование молярных инструментов, таких как валик и кисти, этот способ называется ручным. И еще один способ – с помощью краскопульта, который считается более экономичным.

Современный рынок строительных материалов в настоящее время предлагает огромный выбор всевозможной лакокрасочной продукции, которая прекрасно справляется с коррозией.

Сейчас можно также сказать о том, что компании-производители антикоррозионной краски стали выпускать особые краски, которые прекрасно справляются с очень агрессивными средами.Такая защита может противостоять даже морской воде.

А вот использование различных пленок на основе полимеров при защите металлов от коррозии в настоящее время стало принимать массовый характер. И это понятно, ведь данный вид покрытий имеет ряд преимуществ, к которым относятся:

• Высокий уровень водостойкости;
• Высокий показатель противостояния химическому воздействию.

Но необходимо отметить, что данный метод является более дорогим по сравнению с покраской.

Влажный климат для коррозии — идеальная среда

Если металлические конструкции или изделия расположены под землей, к примеру, трубопровод, то иногда используют для защиты такие материалы, как битум, асфальт, различные полимерные ленты.

Конечно, сравнивать вышеуказанные способы с покрытием поверхности металлов другими металлами или другими материалами нельзя, потому что последний считается самым эффективным. К примеру, процесс лужения, где на поверхность металла наносится слой олова.

Или процесс гуммирования, где металл обрабатывается каучуком. Правда, данные процессы достаточно дороги, но защита при этом самая эффективная.

Второй способ, где коррозия металлов удерживается под воздействием изменения электрической направленности.

То есть, если металлическая конструкция установлена в грунт, то рядом устанавливают специальный стержень из более активного металла (алюминий, цинк), который подсоединен к источнику электрического тока.

Основная конструкция и стержень также соединены между собой проводником. Полярность конструкции меняется, и она из анода переходит в разряд катода. То есть заряжается отрицательными зарядами.

Стержень берет на себя все положительно заряженные ионы и разрушается, то есть происходит его коррозия.

Третий способ. Коррозия металла, как процесс разрушения, может быть остановлен, а точнее сказать, замедлен путем добавления в агрессивные среды органических или неорганических ингибиторов. Обычно данный способ используется при очистке:

• Паровых котлов;
• Емкостей под соляную кислоту;
• Различных деталей с окалиной.

Использование ингибиторов стало возможным только по одной причине, они при взаимодействии с металлом создают на его поверхности пленку, которая состоит из трудно растворимых соединений.

Тем самым создается покрытие, которое отличается высокой прочностью. Кстати, толщина ингибиторного покрытия намного меньше, чем толщина любого искусственного антикоррозионного покрытия.Такая защита часто используется в котельных, где внутри котлов всегда агрессивная среда.

В настоящее время еще в стадии проектирования строительные компании стараются собрать всю информацию, касающуюся характера агрессивных воздействий и условия эксплуатации металлических конструкций.

От собранной информации будут зависеть проектные решения, то есть сегодня во главу угла ставятся в основном показатели, которые будут влиять на срок эксплуатации здания или сооружения.

Лабораторные исследования и современные разработки сегодня принимаются во внимание в первую очередь при проведении антикоррозионных работ. А использование новейших материалов является залогом успешной защиты металлических конструкций от коррозии.

Иногда даже маленькая деталь может стать причиной нестабильности всей конструкции

Особенно большое значение придается натурным обследованиям уже существующих зданий и сооружений.

Именно на их примере можно с большой вероятностью определить качество и долговечность антикоррозийных материалов. Кстати, в этой области накоплен достаточно большой опыт.

Сегодня говорить о том, что коррозия металла как процесс его разрушения практически побежден, преждевременно. И проблем здесь хватает. Но ученые прилагают все усилия, чтобы коррозия металла как можно меньше доставляла неудобств в процессе эксплуатации металлических конструкций.

Все больше появляется методов борьбы с этим процессом, все больше появляется материалов, которые гарантируют эффективную защиту.

На исследования тратятся большие финансовые средства, поэтому коррозия металла должна отступить в будущем, а точнее сказать, сдать свои позиции. Коррозия металлов и меры борьбы с ней – это одна из главных задач, которую ставят перед собой строители, начиная поднимать новый объект.