Методи визначення швидкостi корозiйного руйнування металiв

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся  Гончара

Хімічний  факультет

Кафедра фізичної та неорганічної хімії 
 
 

КУРСОВА РОБОТА 

МЕТОДИ  ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ КОРОЗІЙНОГО  РУЙНУВАННЯ МЕТАЛІВ 
 
 

Виконала:

студентка ІІІ курсу

група ХФ-08-2

Тріленко  Оксана Сергіївна 

Науковий  керівник:

старший викладач

Медведєва Ірина Анатоліївна 

Робота  здана:______________ 

Робота  перевірена:__________ 
 

Дніпропетровськ

2011

РЕФЕРАТ 

Курсова робота: 38 сторінок;  11 рисунків; 1 таблиць;   12 джерел.

Об'єктом  дослідження є корозійне руйнування металів

Мета  роботи ознайомитись з можливими методами визначення швидкості корозійного руйнування металів.

Перелік ключових слів: КОРОЗІЯ, ВИДИ КОРОЗІЙНОГО РУЙНУВАННЯ, МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ КОРОЗІЙНОГО РУЙНУВАННЯ МЕТАЛІВ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

RESUME

     The graduation research of the 3^th year student Trilenko O (Dnepropetrovsk national university named after Oles Gonchar, Faculty of chemistry, department of Physical chemistry).

     Term paper: page 39,   bibliography 12, fig. 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗМІСТ 

Вступ

1. Корозія металів…………………………………………………………………6

2. Класифікація корозійних процесів……………………………………………7

3. Види  корозійного руйнування………………………………………………..10

4. Кількісна  оцінка корозії………………………………………………………11

5. Вибір показника корозії та методи визначення швидкості корозійного руйнування металів……………………………………………………………...12

      5.1. Об’ємний метод………………………………………………………13

      5.2. Ваговий (масовий) метод…………………………………………....17

     5.3. Визначення глибини проникнення корозії ………………………..18

     5.4. Визначення корозії по зміні механічних властивостей…………..21

     5.5. Визначення корозії по зміні відбивній здатності поверхні металу..

     ……………………………………………………………………………..22

     5.6. Визначення корозії по зміні електричного опору……………......24

5.7. Оцінка швидкості в залежності від часу до появи першого корозійного вогнища або певної площі корозії ……………………...26

5.8. Потенціостатичний метод…………………………………………..28

5.9. Оцінка достовірності розрахункових значень струму корозії констант Тафеля по кривизні поляризаційних кривих поблизу потенціалу корозії………………………………………………………..29

 5.10. Розрахунок по даним поляризаційних вимірів………………....33

5.11. Комп’ютерна обробка поляризаційних кривих…………………35

6. Кількісна  обробка експрементальних результатів……………………….  37

Висновки………………………………………………………………………....38

Список  використаних джерел та літератури…………………………………..39 
 
 

ВСТУП 

     Корозія металів відбувається безперервно  і завдає величезних збитків. Підраховано, що прямі втрати заліза від корозії становлять близько 10 % його щорічної виплавки. Внаслідок корозії металеві вироби втрачають свої цінні технічні властивості. Тому важливе значення мають методи захисту металів та сплавів від корозії. Вони досить різноманітні. Тому важливим є і визначення швидкості корозійного руйнування металів щоб добре підбирати способи захисту металів від корозії. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. КОРОЗІЯ  МЕТАЛІВ 

      Корозія металів в переважній більшості  протікає без підведення енергії  від якого-небудь зовнішнього джерела. Таку особливість корозії легко зрозуміти, якщо врахувати, що підлягають корозії звичайні метали, котрі зустрічаються в природі не як самородки   (золото, платина), а як відповідні мінерали і руди. На виробництво цих металів з природних сполук витрачається значна кількість енергії, яка накопичується в металах у виді вільної енергії Гіббса і робить їх термодинамічно нестійкими, хімічно активними речовинами. Внаслідок корозійного руйнування метали переходять в оксиди, сульфіди, карбонати і інші,  властиві їм природні сполуки, і  втрачаються  безповоротно.

      Отже, корозію можна визначити як окислювально-відновний процес (DG<0) руйнування металів, який протікає самовільно під впливом навколишнього середовища, що відбувається з виділенням енергії (DН>0) і розсіюванням речовини ( D S >0). Механічне руйнування внаслідок фізичних причин не називається корозією і відоме як ерозія, стирання або знос. У деяких випадках хімічний вплив супроводжується фізичним руйнуванням і називається корозійною ерозією, корозійним зносом або фреттинг-корозією. Термін «іржавління» означає  корозію тільки заліза і його сплавів [9]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. КЛАСИФІКАЦІЯ КОРОЗІЙНИХ ПРОЦЕСІВ 

   Залежно від зміни поверхні металу (геометричного характеру корозійного руйнування) розрізняють такі типи корозії (Рис. 2.1):

    1) суцільна, або рівномірна

   2) нерівномірна

   3) структурно-виборча

   4) плямами

   5) виразками

   6) піттинг

   7) міжкристалітна

   8) транскристалітна

    9) підповерхнева.

   За  механізмом реакції взаємодії металу з корозійно-агресивним середовищем розрізняють два основних типи корозії: хімічну і електрохімічну (Рис.2.1.). Окремо виділяють біологічну корозію, що відбувається під впливом продуктів життєдіяльності бактерій і інших мікроорганізмів; радіаційну корозію, що протікає під впливом радіоактивного випромінювання, і деякі інші.

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Під хімічною корозією розуміють руйнування металів окисленням в навколишньому  середовищі без виникнення електричного (корозійного) струму в системі.

     До хімічної корозії належать:

     а) газова корозія, 

     б) корозія в рідинах.

   Газова  корозія найбільш поширена різновидність хімічної корозії, спостерігається у роботі металевих конструкцій, контактних і інших апаратів, арматури печей, деталей двигунів внутрішнього згоряння, термічній обробці, гарячому прокаті, куванні і т.д. Найбільш поширений випадок газової корозії - взаємодія металу (Дме) з киснем, що протікає за схемою: 

х Ме + ½  у О₂   ↔   Ме_х О _у                                                      2.1

                Рідинна корозія протікає частіш за все в рідинах-неелектролітах: спиртах, бензолі, хлороформі, гасі, бензині .

   Електрохімічна  корозія – просторово розділений окислювально-відновний процес руйнування металів, що протікає в середовищі електроліту з виникненням всередині системи електричного (корозійного) струму. Таким чином, електрохімічна корозія принципово відрізняється від хімічної тим, що:

    1) процеси окислення і відновлення  просторово роз’єднані;

    2) всередині системи виникають  корозійні струми.

   Концентраційна корозія, виникаюча внаслідок градієнта деполяризатора на окремих дільницях металу (Рис. 2.2). Якщо на поверхні металу (наприклад, заліза) знаходиться крапля води, то концентрація кисню в поверхневих і у внутрішніх шарах неоднакова. Згідно з рівнянням Нернста, виникає різниця потенціалів: середня, більш активна частина пластинки стає анодом, зовнішня  - катодом.

   Роботу концентраційного гальванічного елемента:

              А (-) Fе│Н₂О, О₂│Fе    К(+)                                2.2

можна зобразити у виді  схеми:

          анод (Fe): Fe⁰ – 2 ē → Fe²⁺                     2

          катод (Fe): О₂ + 2Н₂О + 4ē → 4 ОН ^-      1

          

або сумарно:       2Fe + О₂ + 2Н₂О → 2 Fe (ОН)₂                                                 2.3

     Електрохімічна  корозія під дією блукаючих струмів - електрокорозія, зустрічається порівняно рідше, однак може привести до небезпечного корозійного руйнування. Джерелом виникнення блукаючих струмів у ґрунті є рейкові колії трамвайних і електричних залізниць, в яких рейки виконують роль зворотного провідника для струму, електрозварювальні апарати, працюючі від постійного струму, установки катодного захисту, електролізери, установки для гальванопокриття [6]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ВИДИ  КОРОЗІЙНОГО РУЙНУВАННЯ 

     Корозія, залежно від природи металу, агресивного  середовища і інших умов, приводить  до різних видів руйнувань. На (Рис. 3.1) представлені розрізи зразку металу, що показують можливі зміни рельєфу поверхні в результаті корозії.

     

     Рис.3.1. Схематичне зображення різних видів корозії:

     А – рівномірна корозія;

  Б – корозія плямами;

  В, Г – корозія виразками;

     Д – точкова корозія (пітинг);

     Е – підповерхнева корозія;

     НН  – вихідна поверхня металу;

     КК  – рельєф поверхні, змінений унаслідок  корозії.

     Нерівномірна  корозія значно небезпечніша, ніж  рівномірна. Нерівномірна корозія, при  порівняно невеликій кількості  окисленого металу, викликає велике зменшення перетину в окремих місцях. Виразкова або точкова корозія можуть привести до утворення крізних отворів, наприклад в листовому матеріалі, при малій втраті металу [7]. 
 
 

     4. КІЛЬКІСНА ОЦІНКА КОРОЗІЇ 

     Швидкість загальної корозії оцінюють по спаду металу з одиниці площі (К), або за швидкістю проникнення корозії, тобто по однобічному зменшенню товщини незайманого металу (П). При рівномірній корозії:

     П = 8,75К/r                                                   4.1

     де r — щільність металу в г/см³. При нерівномірній і місцевій корозії оцінюється максимальне проникнення. Встановлена 10-бальна шкала загальної корозійної стійкості (див. Табл. 4.1). У особливих випадках корозія може оцінюватися і по ін. показникам (втрата механічної міцності і пластичності, зростання електричного опору, зменшення відбивної здатності і т. д.), які вибираються відповідно до вигляду корозії і призначення виробу або конструкції [8].