Вред который наносит коррозия

Вред который наносит коррозия

Какой вред наносит коррозия народному хозяйству?

Если нелегированную или слаболегированную сталь, очищенную от слоя окалины, образовавшегося в процессе изготовления, но не подвергавшуюся больше никакой поверхностной обработке, предоставить воздействию атмосферы, то через непродолжительное время ее поверхность окрасится в красно-коричневый цвет. Это образовалась ржавчина — материал коррозирует. Коррозия начинается с поверхности и разрушает материал путем химических и электрохимических реакций с окружающей средой. Первоначально это понятие относилось только к разрушению металлов, сегодня мы уже говорим и о коррозии неметаллических предметов.

Коррозия-это совершенно естественный процесс. Каждое вещество стремится к своему исходному состоянию, так как с энергетической точки зрения эта форма самая стабильная, хотя и самая несовершенная. Покажем это на примере.

Железная руда является исходной формой стали. Чтобы добыть железо и затем превратить его в сталь, необходимо затратить энергию. Для добычи 30 граммов железа из его оксида теоретически необходимо около 50 ккал. Это соответствует расходу энергии на горение 60-ваттной электролампы в течение одного часа. Значит, железо обогащено энергией по сравнению с исходным продуктом, оно находится в определенном упорядоченном состоянии. Тенденцию железа к превращению в свой оксид можно вполне понять, если вспомнить, что и в нашей повседневной жизни для поддержания любого порядка необходима затрата энергии, а иначе он превратится в беспорядок.

При этом освобождается энергия, затраченная на производство стали.

Так как коррозия протекает очень медленно, то эту энергию, к сожалению, нельзя использовать.

Применяемая в качестве основного конструкционного материала нелегированная сталь корродирует практически при любых климатических условиях. В настоящее время в ГДР ежегодно перерабатывается около 6 млн. тонн материалов, содержащих железо. Если проржавеет хотя бы 3%, то в жертву коррозии будет принесено 180 000 тонн стали. Металлолом с ржавчиной на поверхности может быть снова переплавлен в ценные сорта стали, проржавевший насквозь-безвозвратно потерян. Однако вред от коррозии заключается не только в потере материала. Изделия, подвергшиеся коррозии, либо не в состоянии далее выполнять свои функции, либо вообще полностью разрушаются, вызывая тем самым аварии и другие столь же нежелательные последствия. С народнохозяйственной точки зрения перед антикоррозийной защитой стоят три задачи:

во-первых, избежать несчастных случаев и аварий на производстве;

во-вторых, как можно больше ограничить потери стоимости, которая содержится в изделиях в виде овеществленного труда и затрат материалов;

в-третьих, стремиться к экономии материала, используя облегченные конструкции, наилучшим образом защищенные от коррозии.

В ГДР из-за коррозии ежегодно теряется около 1 млрд. марок. Это соответствует 1,5% национального дохода или, что будет нагляднее, трети годовой валовой продукции химических заводов Буна, где работает 25 000 человек. Хотя на борьбу с коррозией выделяются значительные суммы, потери от нее все равно существенны. Только первоначальная защита изделий обходится ГДР ежегодно в 2 млрд. марок, но без этих огромных затрат ущерб от коррозии был бы еще больше. Таким образом, чтобы сохранить сталь или железо в том метастабильном состоянии, в которое они были приведены путем обработки, необходимы большие народнохозяйственные затраты.

Читайте также:  Двухконтурный котел на твердом топливе длительного горения

Возникающий при коррозии гидрат оксида железа выступает в основном в виде двух кристаллических форм-стабильного гетита oc-FeOOH и менее стабильного лепидокрокита y-FeOOH.

Продукты коррозии железа, содержащие кроме этого еще магнетит FeO Fe2O3 и переменное количество аморфных оксидов железа, равномерно распределяются по всей поверхности металла. В отличие от этого на алюминии и его сплавах продукты коррозии образуют отдельные точки, так что местами даже возникают отверстия. При особых условиях коррозия может перфорировать и высоколегированную сталь. Этот вид коррозии очень опасен, так как при относительно небольшом изменении массы и практически невидимых отверстиях ставится под вопрос функциональная способность, например емкостей или трубопроводов.

Еще одна форма коррозии поражает металл даже под лакокрасочными слоями. Это нитевидная, или филигранная, коррозия. Ей подвержена прежде всего некрашеная или покрытая лаком жесть. Так возникают узкие красно-коричневые неглубокие канавки с зеленью на концах [это оксид железа (II)]. При этом коррозия движется под слоем лака, как личинка под корой. Из-за нитевидной коррозии снижается в первую очередь декоративная ценность лакированных изделий.

Часть I

1. Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды.

2.

Типы коррозии

3.Условия протекания электрохимической коррозии:
1) Влага
2) Кислород атмосферный

4. Вред, который наносит коррозия:
а) страдает экология;
б) теряется 25% всего произведенного железа;
в) портятся металлические изделия;
г) страдает здоровье людей.

5. Заполните таблицу «Защита металлов от коррозии».

Часть II

1. Запишите уравнение реакций, протекающих на воздухе с литием, лишённым вазелиновой защиты.

2. «По крыше выложили жесть» (В. В. Маяковский). Опишите процессы, происходящие с белой жестью при нарушении оловянной защиты.


Железо ржавеет.

3. Заполните таблицу «Свойства некоторых легированных сталей и их примесей».

4. Опишите, какие способы защиты металлов от коррозии используются у вас в ванной комнате и на кухне.
Эмаль, лаки, краски.

5. Напишите синквейн о коррозии металлов.
а) Коррозия
б) Вредный, портящий
в) Разрушает, мешает, портит
г) Вредный процесс, разлагает
д) Металлы

6. Перечислите наиболее часто используемые способы защиты от коррозии изделий, изображенных на рисунках.
а) Покрытие сплавом мельхиора.
б) Эмаль
в) Легирование стали ванадием.
г) Легирование хромом
д) Лужение оловом
е) Легирование титаном

7. Приведите примеры электрохимических процессов (электрохимической коррозии), приносящих людям пользу.
1) Гальванотехника – нанесение покрытия в виде металлов и сплавов.
2) Электрофорез, электродиализ, электроосмос.

Коррозия – разрушение поверхности сталей и сплавов под воздействием различных физико-химических факторов – наносит огромный ущерб деталям и металлоконструкциям. Ежегодно этот невидимый враг «съедает» около 13 млн. т металла. Для сравнения – металлургическая промышленность стран Евросоюза в прошлом, 2014 году произвела всего на 0,5 млн. тонн больше. И это только – прямые потери. А длительная эксплуатация стальных изделий без их эффективной защиты от коррозии вообще невозможна.

Что такое коррозия и её разновидности

Основной причиной интенсивного окисления поверхности металлов (что и является основной причиной коррозии) являются:

  1. Повышенная влажность окружающей среды.
  2. Наличие блуждающих токов.
  3. Неблагоприятный состав атмосферы.
Читайте также:  003 Смоленск интернет магазин

Соответственно этому различают химическую, трибохимическую и электрохимическую природу коррозии. Именно они в совокупности своего влияния и разрушают основную массу металла.

Химическая коррозия

Такой вид коррозии обусловлен активным окислением поверхности металла во влажной среде. Безусловным лидером тут является сталь (исключая нержавеющую). Железо, являясь основным компонентом стали, при взаимодействии с кислородом образует три вида окислов: FeO, Fe2O3 и Fe3O4. Основная неприятность заключается в том, что определённому диапазону внешних температур соответствует свой окисел, поэтому практическая защита стали от коррозии наблюдается только при температурах выше 10000С, когда толстая плёнка высокотемпературного оксида FeO сама начинает предохранять металл от последующего образования ржавчины. Это процесс называется воронением, и активно применяется в технике для защиты поверхности стальных изделий. Но это – частный случай, и таким способом активно защищать металл от коррозии в большинстве случаев невозможно.

Химическая коррозия активизируется при повышенных температурах. Склонность металлов к химическому окислению определяется значением их кислородного потенциала – способности к участию в окислительно-восстановительных реакциях. Сталь – ещё не самый худший вариант: интенсивнее её окисляются, в частности, свинец, кобальт, никель.

Электрохимическая коррозия

Эта разновидность коррозии более коварна: разрушение металла в данном случае происходит при совокупном влиянии воды и почвы на стальную поверхность (например, подземных трубопроводов). Влажный грунт, являясь слабощёлочной средой, способствует образованию и перемещению в почве блуждающих электрических токов. Они являются следствием ионизации частиц металла в кислородсодержащей среде, и инициирует перенос катионов металла с поверхности вовне. Борьба с такой коррозией усложняется труднодоступностью диагностирования состояния грунта в месте прокладки стальной коммуникации.

Электрохимическая коррозия возникает при окислении контактных устройств линий электропередач при увеличении зазоров между элементами электрической цепи. Помимо их разрушения, в данном случае резко увеличивается энергопотребление устройств.

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Методы борьбы с коррозией

Выбор подходящего способа защиты поверхности от образования ржавчины определяется условиями, в которых работает данная деталь или конструкция. Наиболее эффективны следующие методы:

  • Нанесение поверхностных атмосферостойких покрытий;
  • Поверхностная металлизация;
  • Легирование металла элементами, обладающими большей стойкостью к участию в окислительно-восстановительных реакциях;
  • Изменение химического состава окружающей среды.

Механические поверхностные покрытия

Поверхностная защита металла может быть выполнена его окрашиванием либо нанесением поверхностных плёнок, по своему составу нейтральных к воздействию кислорода. В быту, а также при обработке сравнительно больших площадей (главным образом, подземных трубопроводов) применяется окраска. Среди наиболее стойких красок – эмали и краски, содержащие алюминий. В первом случае эффект достигается перекрытием доступа кислороду к стальной поверхности, а во втором – нанесением алюминия на поверхность, который, являясь химически инертным металлом, предохраняет сталь от коррозионного разрушения.

Читайте также:  Edisb1fi76 душевой гарнитур с верхней лейкой edifice

Положительными особенностями данного способа защиты являются лёгкость его реализации и сравнительно небольшие финансовые затраты, поскольку процесс достаточно просто механизируется. Вместе с тем долговечность такого способа защиты невелика, поскольку, не обладая большой степенью сродства с основным металлом, такие покрытия через некоторое время начинают механически разрушаться.

Химические поверхностные покрытия

Коррозионная защита в данном случае происходит вследствие образования на поверхности обрабатываемого металла химической плёнки, состоящей из компонентов, стойких к воздействию кислорода, давлений, температур и влажности. Например, углеродистые стали обрабатывают фосфатированием. Процесс может выполняться как в холодном, так и в горячем состоянии, и заключается в формировании на поверхности металла слоя из фосфатных солей марганца и цинка. Аналогом фосфатированию выступает оксалатирование – процесс обработки металла солями щавелевой кислоты. Применением именно таких технологий повышают стойкость металлов от трибохимической коррозии.

Недостатком данных методов является трудоёмкость и сложность их применения, требующая наличия специального оборудования. Кроме того, конечная поверхность изменяет свой цвет, что не всегда приемлемо по эстетическим соображениям.

Легирование и металлизация

В отличие от предыдущих способов, здесь конечным результатом является образование слоя металла, химически инертного к воздействию кислорода. К числу таких металлов относятся те, которые на линии кислородной активности находятся возможно дальше от водорода. По мере возрастания эффективности этот ряд выглядит так: хром→медь→цинк→серебро→алюминий→платина. Различие в технологиях получения таких антикоррозионных слоёв состоит в способе их нанесения. При металлизации на поверхность направляется ионизированный дуговой поток мелкодисперсного напыляемого металла, а легирование реализуется в процессе выплавки металла, как следствие протекания металлургических реакций между основным металлом и вводимыми легирующими добавками.

Изменение состава окружающей среды

В некоторых случаях существенного снижения коррозии удаётся добиться изменением состава атмосферы, в которой работает защищаемая металлоконструкция. Это может быть вакуумирование (для сравнительно небольших объектов), или работа в среде инертных газов (аргон, неон, ксенон). Данный метод весьма эффективен, однако требует дополнительного оборудования — защитных камер, костюмов для обслуживающего персонала и т.д. Используется он главным образом, в научно-исследовательских лабораториях и опытных производствах, где специально поддерживается необходимый микроклимат.

Кто нам мешает, тот нам поможет

В завершение укажем и на довольно необычный способ коррозионной защиты: с помощью самих окислов железа, точнее, одного из них — закиси-окиси Fe3O4. Данное вещество образуется при температурах 250…5000С и по своим механическим свойствам представляет собой высоковязкую технологическую смазку. Присутствуя на поверхности заготовки, Fe3O4 перекрывает доступ кислороду воздуха при полугорячей деформации металлов и сплавов, и тем самым блокирует процесс зарождения трибохимической коррозии. Это явление используется при скоростной высадке труднодеформируемых металлов и сплавов. Эффективность данного способа обусловлена тем, что при каждом технологическом цикле контактные поверхности обновляются, а потому стабильность процесса регулируется автоматически.⁠

Ссылка на основную публикацию
Внутреннее обустройство теплицы из поликарбоната фото
После установления теплицы нельзя сразу приступать к выращиванию растений. Сначала ее нужно благоустроить. Для этого необходимо установить нужное оборудованием, а...
Вид обработки металлической поверхности
Основные способы обработки металлов Методы металлообработки различаются между собой используемыми технологиями, оборудованием. К основным разновидностям способов обработки относятся: механический метод...
Виден клей на стыках обоев
Приступая к ремонту комнаты, каждый мечтает провести все работы идеально, чтобы в итоге наслаждаться видом ровных потолков, прочностью покрытия для...
Внутренние газопроводы требования к прокладке и устройству
Главное меню СП 42-101-2003 Общие положения по проектированию и строи­тельству газораспределительных систем ч. 1 Автор Редактор контента 28.08.2008 г. 6...
Adblock detector