Під час експлуатації виробів з металів та їх сплавів доводиться стикатися з явищем руйнування їх під дією навколишнього середовища. Руйнування металів і сплавів внаслідок взаємодії їх з навколишнім середовищем називається корозією.
Корозія металів завдає великої економічної шкоди, Внаслідок корозії виходять з ладу обладнання, машини, : механізми, руйнуються металеві конструкції. Особливо сильно піддається корозії обладнання, що контактує з агресивним середовищем, наприклад розчинами кислот, солей.
Корозійне руйнування може охоплювати всю поверхню металу — суцільна
(загальна) " корозія або окремі ділянки — місцева
(локальна) корозія. Залежно від механізму процесу розрізняють хімічну й електрохімічну корозію.
Хімічна корозія
—
це руйнування металу внаслідок окиснення його окисниками, що містяться в корозійному середовищі.
Хімічна корозія відбувається без виникнення електричного струму в системі. Такий вид корозії виникає під час контакту металів з неелектролітами або в газовому середовищі за високих температур (газова корозія).
Газова корозія трапляється досить часто. З нею ми стикаємося при корозії металів у печах, вихлопних трубах тощо. Найбезпечнішими для метал«» компонентами газового середовища є кисень О2
, пара води H2
O, оксид карбону(ІV) СО2
, оксид сульфуру(ІV) S02
. Корозійне руйнування заліза і його сплавів на повітрі зумовлено окисненням його киснем:
4Fe+3O2
= 2Fe2
O3
З підвищенням температури швидкість газової корозії зростає. Найбільшої шкоди завдає електрохімічна корозія.
Електрохімічною корозією називається руйнування металу під час контакту з електролітами з виникненням у системі електричного струму.
У цьому випадку поряд з хімічними процесами (відщеплення електронів) відбуваються й електричні (перенесення електронів від однієї ділянки до іншої). При цьому в результаті взаємодії металу з молекулами води з корозійного середовища на ньому відбуваються два процеси: окиснення металу Me(анодний процес):
Me – 2е–
= Ме2+
і відновлення окисників — компонентів середовища (катодний процес). Як правило, окисниками виступають іони гідрогену Н+
(корозія з водневою деполяризацією)
або розчинений у воді кисень О2
(корозія з кисневою деполяризацією). У першому випадку під час катодного процесу виділяється водень:
а у другому — утворюються гідроксид-іони:
Ділянки поверхні металу, на яких відбуваються процеси окиснення і відновлення, називають відповідно анодними
й катодними,
Розглянемо як приклад електрохімічної корозії реакції під час електрохімічної корозії заліза. Якщо корозія відбувається в розчині кислоти, то йдуть такі реакції:
Корозія заліза в нейтральному або лужному середовищі характеризується такими реакціями:
Гідроксид феруму(ІІ), що утворився, легко окиснюється киснем повітря:
Продукт корозії заліза — бура іржа — це суміш гідроксидів феруму(ІІ) і феруму(ІІІ), продуктів їх розкладу і взаємодії з вуглекислим газом та іншими речовинами з навколишнього середовища.
Електрохімічна корозія може бути посилена, якщо метал містить домішки інших речовин або неметалічні включення. Наприклад, залізо забруднене домішками міді. При цьому виникають гальванічні мікроелементи (пари), схему дії яких наведено на рис. 1.
Метал з більш негативним потенціалом руйнується — його іони переходять у розчин, а електрони переходять до менш активного металу, на якому відбувається відновлення іонів гідрогену (воднева деполяризація) або відновлення розчиненого у воді кисню (киснева деполяризація).
Рис. 1 Схема дії гальванічної пари
Отже, при електрохімічній корозії (як у випадку контакту різнорідних металів, так і в разі утворення мікрогальванічних елементів на поверхні одного металу) потік електронів направлений від більш активного металу до менш активного (провідника), і більш активний метал кородує. Швидкість корозії тим більша, чим далі розташовані один від одного в ряду стандартних електродних потенціалів ті, метали, з яких утворився гальванічний елемент(гальванічна пара).
На швидкість корозії впливає і характер розчину електроліту. Чим вища його кислотність (тобто менший pH), а також чим більший вміст в ньому окисників, тим швидше відбувається корозія. Значно зростає корозія при підвищенні температури.
Деякі метали при контакті з киснем повітря в агресивному середовищі переходять у пасивний
стан, при якому різко уповільнюється корозія. Наприклад, концентрована нітратна кислота легко робить пасивним залізо, і воно практично не реагує з концентрованою нітратною кислотою. У таких випадках на поверхні металу утворюється щільна захисна оксидна плівка, яка перешкоджає контакту металу із середовищем.
Захисна плівка завжди є на поверхні алюмінію. Подібні плівки в сухому повітрі утворюються також на Be, Cr, Zn, Ta, Ni, Си та інших металах . Кисень є найпоширенішим пасиватором.
Пасивуванням пояснюється корозійна стійкість нержавіючих сталей та сплавів.
Захист від корозії
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. Назвемо деякі з них.
Захисні поверхневі покриття металів.
Вони бувають металічними (покриття цинком, оловом, свинцем, нікелем, хромом та іншими металами) і неметалічними (покриття лаком, фарбою, емаллю та іншими речовинами). Ці покриття ізолюють метал від зовнішнього середовища. Так, покрівельне залізо покривають цинком; з оцинкованого заліза виготовляють численні вироби побутового та промислового призначення. Шар цинку запобігає корозії заліза, бо цинк, хоча й більш активний метал, ніж залізо (див. ряд стандартних електродних потенціалів металів, вкритий оксидною плівкою. В разі пошкодження захисного шару (подряпини, пробої дахів тощо) за наявності вологи виникає гальванічна пара Zn | Ре. Катодом (позитивним полюсом) є залізо, анодом (негативним полюсом) — цинк (рис. 12.6). Електрони переходять від цинку до заліза, де зв'язуються молекулами кисню (киснева деполяризація), цинк розчиняється, а залізо залишається захищеним доти, доки не зруйнується весь шар цинку, що потребує досить багато часу. Покриття залізних виробів нікелем, хромом,
крім захисту від корозії, надає їм красивого зовнішнього вигляду.
Створення сплавів з антикорозійними властивостями.
Введенням до складу сталі близько 12 % хрому добувають нержавіючу сталь, стійку проти корозії. Добавки нікелю, кобальту і міді посилюють антикорозійні властивості сталі,
Рис. 2
Корозійне руйнування цинку в загальному парі
Zn
|
Fe
оскільки підвищується схильність сплавів до пасивації. Створення сплавів з антикорозійними властивостями — один з найважливіших напрямків боротьби проти корозійних втрат.
Протекторний захист і електрозахист.
Протекторний захист застосовують у тому разі, коли захищається конструкція (підземний трубопровід, корпус судна), яка перебуває в середовищі електроліту (морська вода, підземні ґрунтові води та ін.). Суть такого захисту полягає в тому, що конструкцію сполучають з протектором — більш активним металом, ніж метал конструкції, яку захищають. Як протектор для захисту стальних виробів звичайно використовують магній, алюміній, цинк та їх сплави. У процесі корозії протектор є анодом і руйнується, запобігаючи тим самим руйнуванню конструкції (рис. 3). У міру руйнування протекторів їх замінюють новими.
Рис. 3 Схема протекторного захисту
підземного трубопроводу
На цьому принципі ґрунтується й електрозахист. Конструкцію, яка перебуває в середовищі електроліту, також сполучають з іншим металом (звичайно шматком заліза, рейкою тощо), але через зовнішнє джерело струму. При цьому конструкцію, яку захищають, під’єднують до катода, а метал— до анода джерела струму. Електрони відщеплюються від анода джерелом струму, анод (захисний метал) руйнується, а на катоді відбувається відновлення окисника.
Електрозахист має перевагу над протекторним захистом: радіус дії першого близько 2 000 м, другого — близько 50 м.
Зміна складу середовища.
Для уповільнення корозії металевих виробів до електроліту вводять речовини (найчастіше органічні), які називають уповільнювачами корозії,
або інгібіторами,
їх застосовують у тих випадках, коли метал необхідно захищати від роз'їдання кислотами. Вчені створили ряд інгібіторів (препарати марок 4M, ПБ та інші), які при доданні до кислоти в сотні разів сповільнюють розчинення (корозію) металів.
Останнім часом розроблено леткі (або атмосферні) інгібітори. Ними просочують папір, яким обгортають металеві вироби. Пара інгібіторів адсорбується на поверхні металу і утворює на ній захисну плівку.
Інгібітори широко застосовують при хімічному очищенні від накипу парових котлів, зніманні окалини з оброблених деталей, а також при зберіганні та перевезенні хлоридної кислоти у стальній тарі. До неорганічних інгібіторів належать нітрити, хромати, фосфати, силікати. Механізм дії інгібіторів є предметом дослідження багатьох хіміків.
Другие работы по теме:
Бінарні сполуки
Бінарні сполуки як сполуки, до складу яких входять два різні елементи. Характеристика галогенідів природних – солей галоїдоводневих кислот. Що таке халькогеніди та карбіди. Оксид як бінарна сполука кисню з іншими елементами. Різновиди оксидів, їх якості.
Класифікація та основні властивості провідникових матеріалів
Класифікація провідникових матеріалів. Електропровідність металів. Розгляд питання зштовхування електронів з вузлами кристалічної решітки. Латунь як сплав міді з цинком, її властивості та якості провідника. Особливості використання алюмінієвих сплавів.
Нрфтр
Реферат з хімії на тему: “Нафта” Виконав: учень 10-А класу середньої школи № 96 Коркуна Дмитро Львів 2000 Нафта – горюча корисна копалина, складна суміш вуглеводнів та невуглеводневих сполук. До нафти входять у різному співвідношенні насичені вуглеводні (парафіни), нафтени й ароматичні вуглеводні.
Нітратна кислота її властивості
Реферат на тему: Нітратна кислота, її властивості Нітратнакислота . Чиста Нітратнакислота HNO -безбарвна рідина густиною 1,51 р/см при - 42 °С застигаюча в прозору кристалічну масу. На повітрі вона, подібно концентрованій соляній кислоті, «димить», тому що пари її утворять із 'вологою повітря дрібні крапельки туману.
Загальна характеристика хімічних властивостей Купруму
Хімічний елемент Купрум у земній корі не надто поширений, всього лише 0,01 %, але він достатньо часто зустрічається і в самородному вигляді. Хімічний елемент Купрум розташований у періодичній системі хімічних елементів під порядковим номером 29.
Сила тертя
Сила тертя - це сила опору рухові двох тіл, що стикаються. Головні причини тертя: нерівності тертьових поверхонь тіл та молекулярна взаємодія між ними. Роль тертя у житті людини, його корисні й шкідливі прояви в науці, техніці, природі й побуті.
Виробництво конструкційних матеріалів
Реферат на тему: Виробництво конструкційних матеріалів Чорна та кольорова металургія, хімія, целюлозно-паперова, керамічна та цементна промисловість утворюють єдину систему в світовому господарстві. Вони переробляють мінеральну сировину в конструкційні матеріали. Розвиток науки та зростання потреб економіки в матеріалах високої якості сприяли як удосконаленню традиційних матеріалів і способів їх виробництва, так і створенню принципово нових їх видів (пластмас, хімічних волокон, каучуків) та різноманітних композит них матеріалів (вуглепласти, металопласти, кераміко-металічні сполуки та ін.).
Металургійний комплекс
Основні проблеми переробки залізної руди в кінцевий продукт. Технічна та технологічна відсталість металургійного комплексу, його структурні перетворення. Запаси металів, добування та використання руди. Види резервів переробки сталі в готовий продукт.
Вплив механічної обробки на стан поверхневого шару заготовки
Дослідження пластичної деформації, яка відбувається при обробці заготовок різанням під дією прикладених сил в металі поверхневого шару і супроводжується його зміцненням. Аналіз зміни глибини поширення наклепу в залежності від виду механічної обробки.
Розробка комерційної ідеї
Мета: отримання студентами навичок з розробки та оцінювання комерційної ідеї, з якою доцільно виходити на ринок. Хід роботи Об’єкт завдання – прикраси.
Розробка комерційної ідеї
Методика розробки та оцінки комерційної ідеї, значення даного процесу в діяльності сучасного підприємства. Порядок складання карти ідей та її аналіз. Обґрунтування комерційної ідеї, яка може бути запропонована для реалізації на ринку, що вивчається.
Контроль характеристик термоперетворювачів опору
Огляд термоперетворювачів опору. Надійність та довговічність термоперетворювачів у робочих умовах. Вимірювання температури за допомогою автоматичного зрівноваженого містка. Металеві аморфні стопи як матеріали чутливих елементів термоперетворювачів.
Визначення основних видів забруднення навколишнього середовища
Під забрудненням навколишнього середовища розумітимемо те, що привнесло в екологічну систему не властивих їй живих або неживих компонентів, фізичних або структурних змін, в результаті яких уриваються або порушуються процеси круговороту і обміну речовин, а також відтоки енергії, унаслідок чого знижується продуктивність або руйнується дана екосистема.
Географія металургії
Метали володіють такими важливими властивостями як ковкість, пластичність, висока тепло- та електропровідність. Метали є необхідним компонентом в техніці, без них важко уявити розвиток людства. За вмінням виплавляти та обробляти метали навіть визначається рівень розвитку давніх цивілізацій, широковживаними є терміни «бронзовий вік», «залізний вік» тощо.
Кольорова металургія
Реферат на тему: Чорна і кольорова металургія Чорна металургія У своєму розвитку людство пройшло кам'яний вік, потім епоху бронзи, за якою почалась епоха заліза. Хоч нині залізо — не єдиний матеріал, що використовується людством, усе-таки цей метал відіграє досить помітну роль у господарському житті нашої планети.
Вивчення конструкції, принципу дії, галузі застосування та способу користування вогнегасником
Конструкція, принцип дії, галузь застосування та користування переносними вогнегасниками. Використання водяних, повітряно-пінних, вуглекислотних, вуглекислотно-брометилових, брометилфреонових, фреонових, аерозольно-хладонових та порошкових вогнегасників.
Фосфати Фосфатні добрива
Солі фосфатної кислоти називають фосфатами Фосфорна кислота як триосновна утворює три ряди солей: - третинні фосфати, середні солі; , СаРО - вторинні фосфати, кислі солі-гідрофосфати;
Нітрати Азотні добрива
§ 19. Солі азотної кислоти називають нітратами. Нітрати можна добути внаслідок дії азотної кислоти на метали, основні оксиди, основи, аміак і деякі солі, наприклад:
Корозія металів 4
КИЄВО-СВЯТОШИНСЬКА РАЙОННА КЛАСИЧНА ГІМНАЗІЯ РЕФЕРАТ “Корозія металів” Виконав: учень 11-А класу Карагуца Олександр Перевірив: вчитель хімії Осипенко Жанна Жоржівна
Порушення порядку здійснення операцій з металобрухтом
Реферат на тему: Порушення порядку здійснення операцій з металобрухтом 1. Здійснення операцій з брухтом кольорових і чорних металів без державної реєстрації або без спеціального дозволу (ліцензії), одержання якого передбачено законодавством, або надання приміщень та споруд для розташування незаконних пунктів прийому, схову та збуту металобрухту, організація незаконних пунктів прийому, схову та збуту металобрухту —
План рахунків які приміняються в банківській системі
В новій редакції, в основному, відображено зміни та доповнення до Внутрішнього плану аналітичних рахунків, що були внесені протягом 2003 року постійно діючою Комісією з уточнення діючих та запровадження нових параметрів аналітичного обліку (в тексті всі зміни виділені блакитним кольором). Крім цього:
Металургійна промисловість Чорна металургія
Відкритий урок з економічної географії Тема: Металургійна промисловість. Чорна металургія” Мета : - сформувати уявлення учнів про металургійну промисловість України як галузь спеціалізації в господарстві країни; показати особливості способів виробництва в чорній металургії, форму організації підприємств – комбінування;
Оксиди
Тема: План. Оксиди, їх класифікація. Номенклатура. Способи добування оксидів. Фізичні властивості. Хімічні властивості основних, кислотних і амфотерних оксидів.
Міжнародне виробниче співробітництво
Тема : . План. Сутність міжнародного виробничого співробітництва. Міжнародне енергетичне співробітництво. Міжнародне співробітництво у сфері сировинного виробництва.
Металургійна галузь України
Реферат з РПС МЕТАЛУРГІЙНА ГАЛУЗЬ УКРАЇНИ. До складу металургійного комплексу входять більш 400 підприємств чорної і кольорової металургії Чорна металургія відноситься до базових галузей. Її частка в промисловості України складає: виробництво товарної продукції - 24%, основні фонди - 13%, чисельність працівників - 6,5%, споживання енергії - 15,6%, витрата палива - 14,2%.
Порушення правил здачі дорогоцінних металів і дорогоцінного каміння Підроблення знаків поштово
Реферат на тему: Порушення правил здачі дорогоцінних металів і дорогоцінного каміння. Підроблення знаків поштової оплати і проїзних квитків Ухилення від передбачених законом обов’язкової здачі на афінаж або обов’язкового продажу видобутих із надр, отриманих із вторинної сировини, піднятих чи знайдених дорогоцінних металів чи дорогоцінного каміння, якщо це діяння вчинене у великому розмірі, а також ухилення від обов’язкової здачі наафінаж або для обов’язкового продажу скуплених дорогоцінних металів, дорогоцінного каміння, ювелірних чи побутових виробів з них або лому таких виробів,—
Хром 22
Хром був відкритий Л. Н. Вокленом у 1797 р. Перебування в природі . Природні сполуки хрому: хромистий залізняк FеО·Сr2О3 і свинцева червона руда РbСrО4. Великі поклади хромових руд зустрічаються на Уралі.
Географічні особливості країн колишнього Радянського Союзу
Реферат на тему: Географічні особливості країн колишнього Радянського Союзу СРСР, що проіснував з 1922 до 1991 p., займав майже шосту частину суходолу, об'єднував понад 100 націй та народностей, які утворювали в його складі 15 союзних і 20 автономних республік. Розпад такої великої країни на 15 суверенних держав став однією з визначальних подій XX ст.