Рассмотрены теоретические основы химического сопротивления воздействию агрессивных сред, а также практические методы антикоррозионной защиты. Изложены теоретические основы химической и электрохимической коррозии, рассмотрены особенности коррозии металлов в атмосфере, грунтах, морской воде, расплавах металлов и солей. Описаны локальные виды коррозии и факторы, влияющие на коррозию. Вскрываются причины коррозии металлов как термодинамической неустойчивости системы «металл - агрессивная среда». Подробно анализируются механизмы и законы химической и электрохимической коррозии. Рассматриваются способы нанесения антикоррозионных защитных металлических, неорганических и неметаллических покрытий. Анализируются особенности конструирования машин и аппаратов, максимально стойких к коррозионному разрушению.
Пособие предназначено для студентов направлений 270800 - Строительство (профиль «Механическое оборудование и технологические комплексы предприятий строительных материалов изделий и конструкций»), 240100 - Химическая технология (дисциплина «Производство эмалированных изделий»).

Фрагмент текста.
Виды коррозионных разрушении
Коррозия металлов подразделяется
1) по механизму коррозионных разрушений:
а) химическая коррозия металлов
б) электрохимическая коррозия металлов;
2) по виду коррозионных разрушений:
а) сплошная коррозия (равномерная, неравномерная)
б) местная коррозия (в виде пятен и язв)
в) точечная коррозия
г) межкристаллитная коррозия
д) избирательная коррозия.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
1. ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МАТЕРИАЛОВ.
1.1. Газовая коррозия.
1.2. Методы защиты от химической газовой коррозии.
2. ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
2.1. Особенности структуры цементного камня и бетона. Влияние структуры на коррозионные процессы.
2.2. Коррозия цементного камня. Виды коррозии.
2.3. Защита бетона и других материалов от коррозии.
3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.
3.1. Примеры электрохимической коррозии.
3.2. Защита металлов от коррозии.
4. КОРРОЗИОННЫЙ МОНИТОРИНГ.
4.1. Влияние значений рН воды.
4.2. Влияние содержания сульфатов и хлоридов.
4.3. Питтинговая коррозия.
4.4. Язвенная коррозия.
4.5. Щелевая коррозия.
4.6. Сплошная коррозия.
4.7. Контактная коррозия.
4.8. Коррозионно-механическое разрушение металлоизделий.
4.9. Коррозионное растрескивание металлов.
4.10. Коррозионная усталость металла.
4.11. Фреттинг-коррозия.
5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА СТОЙКОСТЬ ПРОТИВ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ КОРРОЗИИ.
5.1. Основные методы испытаний материалов.
5.2. Испытания материалов на прочность против локальных видов коррозии.
5.3. Электрохимические методы исследований и испытаний.
5.4. Испытания материалов на прочность при коррозионно-механических воздействиях.
5.5. Образование отложений на внутренней поверхности трубопроводов теплосети.
5.5.1. Причины образования отложений и их защитные свойства.
5.5.2. Условия осаждения гипса на поверхности трубопроводов.
5.5.3. Условия осаждения карбоната кальция.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОРРОЗИОННЫХ РАЗРУШЕНИЙ И ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ОБОРУДОВАНИЯ И СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВА.
6.1. Причины износостойкости оборудования систем пневмотранспорта.
6.2. Технологические и эксплуатационные характеристики отдельных производств пневмотранспорта.
6.3. Износ систем трубопроводов гидротранспорта.
6.4. Примеры технологических и эксплуатационных характеристик некоторых установок.
7. НАСОСЫ ДЛЯ ПНЕВМОГИДРОТРАНСПОРТА.
7.1. Анализ сопротивления износу поверхностей из различных материалов
7.2. Износ оборудования станций.
7.3. Перечень решений но защите деталей насосов от абразивного износа.
8. МЕТОД РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ КОНЦЕНТРАТА.
8.1. Расчет параметров транспортирования в горизонтальных трубопроводах.
8.2. Расчет параметров транспортирования по восходящим трубопроводам.
8.3. Расчет параметров транспортирования аэрированными потоками в плотной фазе.
8.4. Расчет пневмотранспортирования концентрата в конвертер.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Химическое сопротивление и защита от коррозии, учебное пособие, Лазуткина О.Р., 2014 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор института

«___»_____________2013 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ИСЦИПЛИНЫ

ХИМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

НАПРАВЛЕНИЕ ООП

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ

Машины и аппараты химических производств

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) _Бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2013г.

КУРС 2 СЕМЕСТР 4

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3

ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б.1., Б.2.0, Б.4.0, Б.5.0, Б.6.0, В.1.0

КОРЕКВИЗИТЫ Б.2.3

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 32 час.

Лабораторные занятия 32час.

Практические занятия 16 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 80 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 28 час.

ИТОГО 108 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ Очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ Экзамен

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ каф. ОХТ

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ профиля ООП

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

1. Цели освоения дисциплины

1. Подготовка выпускников к междисциплинарным научным исследованиям по химическому сопротивлению материалов для решения задач создания инновационного оборудования.

2. Подготовка выпускников к решению задач по созданию коррозионностойкого химического и нефтехимического оборудования.

3.Подготовка выпускников к эксплуатации и обслуживанию оборудования с реализацией мероприятий по защите его от коррозии.

4.Подготовка выпускников к организационно-управленческой деятельности при выполнении междисциплинарных проектов в области химического сопротивления материалов и защиты от коррозии.

5. Подготовка выпускников к самообучению и непрерывному проффесиональному самообучению.

2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП

Дисциплина «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» (ХСМиЗК) является базовой для изучения и понимания специальных технологических дисциплин с точки зрения эксплуатации и оборудования.

Данные вопросы являются важнейшими в системе мер, направленных на решение экономических, экологических и социальных аспектов проблемы химической стойкости материалов и защиты от коррозии. Знания по изучаемой дисциплине позволяют технически и технологически более грамотно проектировать и эксплуатировать производственное оборудование.

Курс состоит из основных разделов, включающих в себя вопросы:

Термодинамики, кинетики химической и электрохимической коррозии металлов. Химической стойкости металлических и неметаллических материалов. Методов защиты от коррозии и методов исследования коррозионных процессов. Противокоррозионной профилактики на стадии проектирования химического оборудования.

Дисциплина относится к циклу В.3.2 – математической и естественнонаучной подготовки. Для её освоения требуются знания курсов «Общая и », «Физическая химия» «Математика», «Физика», «материаловедение» (пререквизиты), Кореквизиты – «Физика». Знание содержания дисциплины необходимо для освоения дисциплин профессиональных циклов Б.4.0.

3. Результаты освоения модуля (дисциплины)

Указываются планируемые результаты (1…n) освоения модуля (дисциплины) и их составляющие (знания, умения, опыт, компетенции), полученные в результате результатов обучения по основной (Приложение 6, табл. 7).

Результаты освоения дисциплины могут быть представлены, в формате:

В результате освоения дисциплины студент должен/будет:

основы теории химического сопротивления материалов; коррозионную стойкость основных конструкционных материалов; современные методы защиты оборудования от коррозии; новые химически стойкие конструкционные материалы; основные современные методы исследования коррозионных процессов и химической стойкости материалов; правила и приемы в проектировании коррозионностойкого оборудования.

оценивать стойкость химических аппаратов и их узлов к возможным коррозионным разрушениям; выбирать методы защиты от коррозии в зависимости от условий эксплуатации аппаратов и сооружений; совершенствовать технологическое оборудование с учетом противокоррозионной защиты; при оценке и анализе альтернативных вариантов технологических схем и аппаратов учитывать коррозионную и химическую стойкость и надежность. В процессе проектирования химического оборудования предусматривать мероприятия, направленные на устранение или уменьшение коррозии и разрушения материалов.

Методами противокоррозионной защиты Приемами защиты оборудования от коррозии на стадии проектирования Методами исследования химического сопротивления материалов Методами выбора коррозионностойких материалов для химического и нефтехимического оборудования

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1.Универсальные (общекультурные) -

способность/готовность

Демонстрировать знания социальных, этических и культурных аспектов . Самостоятельно учиться и непрерывно повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности. Эффективно работать индивидуально и в коллективе, демонстрировать ответственность за результаты работы и готовность следовать корпоративной культуре организации.

2. Профессиональные - способность/готовность

менять базовые математические, естественнонаучные, социально-экономические и специальные знания в профессиональной деятельности;

Применять знания в области энерго-и ресурсосберегающих процессов и оборудования химической технологии, нефтехимии и биотехнологии для решения производственных задач; Проектировать и использовать новое нерго-и ресурсосберегающее оборудование химической технологии, нефтехимии и биотехнологии; Осваивать и эксплуатировать современное высокотехнологичное;оборудование, обеспечивать его высокую эффективность и надежность, соблюдать правила охраны здоровья и безопасности труда на производстве, выполнять требования по защите окружающей среды.

4. Структура и содержание дисциплины

4.1. Аннотированное содержание разделов дисциплины:

1. Общие положения

Научно-технический, экономический, экологический и социальный аспекты проблемы химического сопротивления материалов и защиты от коррозии. Проблема химического сопротивления материалов в и нефтехимии. Роль отечественных ученых в выполнении фундаментальных исследований и решении практических задач в области химического сопротивления материалов и защиты от коррозии

Определение понятия «коррозия металлов». Термодинамическая неустойчивость металлов в свободном состоянии. Классификация процессов коррозии по механизму протекания, условиям протекания, характеру коррозионных разрушений. Наиболее характерные виды коррозионных поражений материалов химического оборудования. Показатели скорости коррозии. Шкала коррозионной стойкости металлов. Условия применимости конструкционных материалов с учетом коррозионного и экономического факторов.

2. Химическая коррозия металлов

Термодинамика высокотемпературной коррозии металлов. Образование окисных соединений на поверхности металла. Условия сплошности окисных пленок на поверхности металла. Механизм окисления металлов. Кинетика окисления металлов, законы роста окисных пленок на металлах

Влияние состава и структуры сплава, внутреннего напряжения, состава газовой среды, температуры и давления газов, гидродинамических условий и скорости нагрева на скорость газовой коррозии. Высокотемпературная пассивность металла. Некоторые виды газовой коррозии: обезуглероживание, карбонильная, ванадиевая коррозия.

Жаростойкое легирование и жаростойкие сплавы. Использование жаропрочных и жаростойких сплавов, области применения наиболее распространенных конструкционных материалов. Защита от газовой коррозии путем применения защитных покрытий и защитных атмосфер.

Особенности коррозионных процессов в неэлектролитах. Характеристика коррозионной активности некоторых технологических сред: газообразный и жидкий хлор, жидкие бром и кислород, органические жидкости, нефть и нефтепродукты.

3.Электрохимическая коррозия металлов

Обратимый и необратимый электродный потенциал, потенциал коррозии. Гетерогенный и гомогенный пути протекания электрохимической коррозии металлов. Электрохимическая гетерогенность поверхности металла и причины возникновения микро и макро коррозионных элементов.

Химическое сопротивление неметаллов

4.2 Структура дисциплины по разделам и видам

Таблица 1.

Структура дисциплины

по разделам и формам организации обучения

4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины

Таблица 2.

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения

	Формируемые компетенции	Разделы дисциплины

5. Образовательные технологии

Таблица 2.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

* - Тренинг, ** - Мастер-класс

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

6.1 Самостоятельная работа студентов (в объеме 1 час/неделя) включает в себя как текущую самостоятельную работу, так и творческую самостоятельную работу.

Первая включает в себя: работу с лекционным материалом, подготовку к и практическим занятиям, подготовку к экзамену.

Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) предполагает выполнение индивидуального домашнего задания с использованием поиска и анализа информации, работы с литературными и фактическими данными. Кроме этого, ТСР включает опережающую самостоятельную проработку темы дисциплины.

Тема, выносимая на опережающую самостоятельную проработку: Химическое сопротивление неметаллов

Общие сведения о неметаллических материалах, применяемых в антикоррозийной технике. Классификация неметаллических материалов и перспективы их применения. Основные закономерности разрушения неметаллических материалов в агрессивных средах. Состав и структура неметаллических материалов, определяющие их антикоррозионную стойкость.

Материалы природного происхождения. Силикатные материалы: керамика, стекло, ситаллы. эмали. Углеродные материалы. Углеродистые нановолокна – как новый материал для химической технологии.

Термопласты и реактопласты: поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, фторопласты, эпоксидные смолы, кремнийорганические и фуриловые смолы. Каучуки, резины и эбониты. Материалы на их основе. Стекло и углепластики. Композиционные материалы.

Темы индивидуальных заданий

Обосновать выбор коррозионностойкого материала для изготовления аппарата химической технологии. Ниже предложены варианты аппаратов или элементов оборудования и условия их эксплуатации.

1.Водяной холодильник для охлождения влажного хлор-газа с температурой 90 градусов Цельсия.

2.Емкость для приготовления и хранения раствора поваренной соли с содержанием ее до 300г/л.

3.Резервуар обьемом 20000 м. куб. для хранения водо-нефтяной эмульсии.

4.Трубопровод диаметром 400мм для отвода природного неочищенного газа.

5.Умкость для перевозки и хранения концентрированной серной кислоты.

6.Продуктопровод для подачи олеума.

7.Циклон для очистки газов после обжига сульфида цинка в печи кипящего слоя.

8.Емкость для травления медных изделий в кислоте.

9.Гальваническая ванна для хромирования стальных деталей.

10.Колонна для орошения влажного хлора концентрированной серной кислотой с целью его осушки.

11.Цистерна для перевозки концентрированной перекиси водорода.

12.Теплообменник для охлождения воздуха жидким азотом.

13.Ротационный жидкостной компрессор для перекачки газов, рабочим телом в котором служит концентрированная серная кислота.

14.Газоход для отвода газообразного фтора от фторного электролизера.

15.Емкость для хранения 3о% раствора щелочи (KOH).

16.Ванна для травления стальных изделий в 15 % соляной кислоте.

17.Трубопровод для подачи 70% уксусной кислоты.

18.Деаэратор для артезианской воды, используемой для питания котельной.

19.Металлическая оболочка подземного бронированного электрокабеля.

20.Реакор для растворения химических отходов в концентрированной азотной кислоте при температуре 100 ОС

21.Емкость (рессивер) для хранения жидкого этилена при давлении 1,5МПа и температуре до минус 40 ОС.

22.Ионообменная сорбционная колонна с рабочим раствором, содержащим до 80г/л сульфатов и имеющим рН=1.

23.Продуктопровод для подачи нефтегазоводяной смеси (или скваженной жидкости).

24.Циклон первичной очистки кислых дымовых газов от золы, работающий при температуре 190 ОС.

25.Трубопровод для подачи влажного сероводородсодержащего газа.

26.Выпарной аппарат для концентрирования плодово ягодных соков, с целью производства порошкообразного продукта.

27.Цистерна для транспортировки жидкого .

28.Пластинчатый теплообменник для нагрева кислого раствора, содержащего сульфаты, хлориды и растворенный кислород с использованием горячего конденсата.

29.Корпус электролизера для получения раствора хлората из раствора хлорида.

30.Вал, рабочее колесо и корпус центробежного насоса для подачи воды под давлением 9 МПа.

Методические указания

В индивидуальном задании должны быть отражены следующие вопросы:

цель выполнения задания, описание физико-химических свойств и оценка коррозионной активности среды, в которой эксплуатируется оборудование, анализ рабочей среды с точки зрения возникновения возможных видов коррозионного поражения металла, выбор материала для изготовления аппаратуры, описание его свойств, оценка коррозионной стойкости в данных условиях эксплуатации, рекомендации по профилактике и защите от коррозии оборудовния, заключение или вывод по заданию, список использованной литературы.

Если в задании не оговариваются условия эксплуатации оборудования, то принимаются условия окружающей среды данного региона.

6.3 Контроль самостоятельной работы

Вопросы и задания для самоконтроля по разделам дисциплины

Раздел 1. Общие положения

Перечислите возможные виды ущерба от процессов коррозии металлов и сплавов. Назовите наиболее значимые успехи в области решения проблемы коррозии металлов. Укажите причину коррозии металлов и сплавов. Поясните общее и различия в терминах: окисная плёнка, окалина, ржавчина. Сформулируйте условия использования следующих показателей коррозии: массовый показатель, глубинный показатель, объемный показатель, плотность тока коррозии. Выполните пересчет глубинного показателя коррозии 0,1 мм/год для железа на массовый показатель и плотность тока коррозии.

Раздел 2. Химическая коррозия металлов

1.Приведите примеры термодинамически возможного и термодинамически невозможного высокотемпературных процессов окисления металлов.

2.Приведите примеры и изобразите графически различные кинетические закономерности роста окисных пленок на металлах.

3.Рассчитайте для какого-либо металла условие сплошности окисной пленки.

4.Опишите механизм образования оксида на поверхности металла.

5.Укажите состав оксидных пленок на железе, образующихся при его окислении на воздухе, в зависимости от температуры.

6.Сформулируйте различия в язвенной и точечной коррозии, точечной коррозии и питтинговой.

Дайте сравнительную характеристику теориям жаростойкого легирования. Приведите марки сталей стойких к высокотемпературному окислению, поясните их состав и роль легирующих элементов. Приведите примеры защитных покрытий для предотвращения газовой коррозии и примеры их применения. Сформулируйте условия целесообразности применения защитных атмосфер и примеры их применения. Сформулируйте различия в механизмах процессов коррозии в электролитах и неэлектролитах. Приведите примеры жидких органических неэлектролитов и жидких неорганических неэлектролитов. Сформулируйте влияние наличия влаги в неэлектролитах на скорость коррозионного процесса. Приведите примеры коррозии стали в продуктах нефтепереработки.

Раздел 3.Электрохимическая коррозия металлов

1.Сформулируйте различия в определениях «обратимый» и «необратимый» электродный потенциал.

2.Представте графически образование потенциала коррозии на поверхности коррозирующего металла.

3.Приведите примеры возникновения электрохимической гетерогенности поверхности металла.

4.Рассмотрите диаграмму Пурбе для железа и определите области и условия его термодинамической устойчивости.

5.Сформулируйте термодинамические условия необходимые для проявления коррозии углеродистой стали с кислородной деполяризацией или водородной деполяризацией.

6.Изобразите поляризационные кривые катодного восстановления ионов водорода и кислорода и объясните причины их различия.

7.Изобразите поляризационные диаграммы различного типа и покажите методику расчета скорости коррозии металла.

8.Изобразите кривую пассивации металла, назовите и охарактеризуйте характерные точки на ней.

9.Дайте сравнительную оценку теориям пассивности.

10.Приведите примеры наиболее хорошо пассивирующихся металлов.

11.Сформулируйте значимость явления пассивации металлов для химического сопротивления металлов и надежности химических аппаратов.

12.Приведите примеры и опишите виды локальной коррозии.

13.Дайте характеристику питтингу.

14.Опишите условия возникновения и методы профилактики межкристаллитной коррозии.

15.Приведите примеры контактной коррозии.

16.Опишите способы предупреждения контактной коррозии.

17.Поясните наглядно причины возникновения щелевой коррозии.

18.Перечислите виды коррозионно-механического разрушения металла.

19.Приведите примеры коррозионно-механического разрушения металла в процессах химической технологии.

20.Опишите процесс фреттинг-коррозии.

21.Поясните различие между кавитационной эрозией и кавитационной коррозией.

22.Перечислите виды коррозии металлов в природных условиях.

23.Дайте характеристику грунту, как коррозионной среде.

24.Нарисуйте схему защиты от коррозии под действием блуждающих токов.

25.Опишите механизм влияния воздуха на атмосферную коррозию металла.

26.Перечислите способы защиты от атмосферной коррозии.

Раздел 4.Методы защиты от коррозии

1.Приведите примеры влияния конструктивных факторов на развитие процессов коррозии металлов.

2.Охарактеризуйте, с точки зрения коррозионной стойкости, различные способы соединения металлических деталей.

3.Приведите примеры влияния геометрической формы аппарата на его коррозионную стойкость.

4.Охарактеризуйте особенность применения ингибиторов коррозии.

5.Приведите примеры опасной ингибиторной защиты.

6.Дайте классификацию ингибиторов коррозии.

7.Приведите примеры неорганических ингибиторов коррозии и поясните механизм их действия.

8.Дайте сравнительную характеристику методам деаэрации воды и опишите механизм процессов.

10.Поясните механизм действия катодной защиты.

11.На чем основан метод анодной защиты?

12.Изобразите схему защиты внешним током.

13.Изобразите схему протекторной защиты.

14.Сформулируйте требования к материалу протектора, приведите примеры протекторов.

15.Запишите показатели эффективности катодной и протекторной защиты.

16.Дайте сравнительную характеристику методам испытаниям на сплошную коррозию.

17.Методы испытания материалов на межкристаллитную коррозию.

18.Методы испытания материалов на питтинговую коррозию.

19.Сформулируйте условия использования образцов-свидетелей для натурных испытаний материалов на коррозионную стойкость.

Раздел 5.Коррозионная характеристика основных металлических и неметаллических конструкционных материалов

1.Предложите графическую схему классификации неметаллических конструкционных материалов.

2.Запишите кислотостойкие неметаллические материалы и примеры их применения.

3.Приведите примеры щелочестойких неорганических неметаллических материалов и примеры их применения.

4.Перечислите неметаллические материалы, которые устойчивы при отрицательных температурах и дайте их коррозионную характеристику.

5.Назовите температуроустойчивые неметаллические материалы и дайте их коррозионную характеристику.

6.Приведите коррозионную характеристику углеродистой стали.

7.Перечислите условия применения графита, как коррозионностойкого материала.

8.Поясните причину высокой коррозионной стойкости сплава железо-никель-хром.

9.Обьясеите состав хром-никелевой стали, дайте объяснение необходимости ввода титана и молибдена.

10.Запишите стали устойчивые к межкристаллитной коррозии.

11.Какие марки стали устойчивы к питтинговой коррозии?

12.Охарактеризуйте особенности коррозионного поведения цинка и алюминия.

13.Приведите примеры использования свинца как коррозионностойкого материала.

14.Дайте коррозионную характеристику титана, перечислите условия его применения как конструкционного материала.

15.Дайте сравнительную характеристику коррозионных свойств меди, латуни, . Объясните различие в составе и в коррозионных свойствах.

6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

1., Хорошилов и защита от коррозии / Под ред. . ­ М.: Физматлит, 2002. ­ 336 с.

2.Курс теории коррозии и защиты металлов: Учебное пособие /. – М.: Металлургия, 2006. – 472 с.

3., Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. ­– М.: Химия, КолосС, 2009. – 444 с.

7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)

Вопросы для подготовки к экзамену

Экономический, экологический и социальный аспекты проблемы коррозии и химического сопротивления металлов. Классификация процессов коррозии по механизму протекания. Классификация процессов коррозии по условиям протекания. Классификация процессов коррозии по видам коррозионного разрушения.. Показатели скорости коррозии и условия их использования. Термодинамика процесса химической коррозии. Механизм высокотемпературного окисления металлов. Теории жаростойкого легирования.. Специфические случаи химической коррозии стали. Механизм электрохимической коррозии. Термодинамика электрохимической коррозии. Гомогенный и гетерогенный путь коррозии. Причины электрохимической гетерогенности поверхности металла. Кислотная и кислородная коррозия, термодинамика процессов. Диаграмма Пурбе для железа в кислой, нейтральной и щелочной среде. Построение диаграммы Эванса для равномерной коррозии, потенциал коррозии и ток коррозии. Кинетика равномерной кислотной коррозии и коррозионная диаграмма. Кинетика равномерной кислородной коррозии и коррозионная диаграмма. Расчет скорости коррозии по коррозионным диаграммам. Внутренние и внешние факторы кислотной коррозии. Методы защиты от кислотной коррозии. Внутренние и внешние факторы кислородной коррозии. Дифференциальная аэрация в кислород содержащей среде, возникновение и работа пар аэрации. Методы защиты от кислородной коррозии. Ингибиторы коррозии и их классификация. Механизм действия адсорбционных ингибиторов и условия их применения. Механизм действия пассивирующих ингибиторов и условия их применения. Пассивность металлов и причины ее возникновения. Анодная поляризационная кривая в условиях пассивации металла, плотность тока полной пассивации. Влияние легирования стали хромом, никелем, титаном, молибденом на склонность ее к пассивации. Необходимые и достаточные условия для самопроизвольной пассивации металлов. Виды локальной коррозии металлов. Контактная коррозия и способы ее предотвращения. Щелевая коррозия, условия возникновения и методы ее предотвращения. Коррозионное растрескивание стали и методы защиты от нее. Межкристаллитная коррозия и способы повышения коррозионной устойчивости стали от нее. Коррозия под действием блуждающих токов. Классификация методов защиты металлов от коррозии. Электродренажная защита от блуждающих токов. Катодная защита внешним током, протектором и условия их применения. Анодная защита внешним током, протектором и условия их применения Активная и пассивная защита металлов от коррозии. Обработка коррозионной среды как метод защиты металлов от коррозии. Конструкционные приемы защиты оборудования от коррозии, решение вопросов защиты от коррозии на стадии проектирования. Коррозионная стойкость свинца в различных средах и области его применения. Коррозионная стойкость латуни в различных средах и области ее использования. Коррозионная стойкость алюминия и сплавов на его основе в промышленных средах, условия их использования. Коррозионная стойкость титана в производственных средах и условия его применения. Коррозионная характеристика хромоникелевых сплавов и условия их использования. Проблема возникновения стресс-коррозии труб магистральных газопроводов. Сравнительная оценка методов исследования коррозионной стойкости металлов. Примеры экзаменационных билетов

1.Анодная и катодная стадии коррозионного процесса.

2.Массовый и глубинные показатели коррозии.

3.Катодная защита трубной стали в грунте. Минимальный и максимальный защитный потенциал.

1.Электрохимическая гетерогенность металлической поверхности и гальванический коррозионный элемент.

2.Внешние и внутренние факторы кислотной коррозии стали.

3.Схема катодной защиты стальных сооружений в грунте.

1.Коррозионная диаграмма (диаграмма Эванса), потенциал и ток коррозии.

2.Конструкционные методы защиты от коррозии.

3.Рассчет скорости коррозии методом измерения реальных поляризационных кривых.

1.Анодные и катодные поляризационные кривые коррозионного процесса.

2.Контактная коррозия: причины возникновения и механизм процесса, способы предотвращения.

3.Механизм и коррозионная диаграмма протекторной защиты металлов от коррозии.

1.Классификация процессов коррозии по условиям протекания.

2.Внешние и внутренние факторы кислородной коррозии стали.

3.Механизм действия и классификация ингибиторов коррозии.

8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

основная литература:

1., м.. хорошилов и защита от коррозии / Под ред. . ­ М.: Физматлит, 2002. ­ 336 с.

2.Курс теории коррозии и защиты металлов: Учебное пособие /. – М.: Металлургия, 2006. – 472 с

3., Химическое сопротивление

материалов и защита от коррозии. ­– М.: Химия, КолосС, 2009. – 444 с.

дополнительная литература:

1.ащита от коррозии на стадии проектирования: Пер. с англ./ проф. . – М.: Мир, 1980. – 438 с.

2.Коррозия и защита металлов: Учебное пособие /, . – М.: Металлургия, 1981. – 216 с.

3., Реви и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: Пер. с англ./ Под ред. . – Л.: Химия, 1989. – 456 с.

4.оррозия металлов. ­ М.: Металлургия, 1984. ­ 400 с.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

При выполнении лабораторных работ используются:

потенциостаты, стабилизированные источники постоянного тока, аналитические весы, мили и микро амперметры, универсальные цифровые измерительные приборы, ячейки для проведения коррозионных исследований.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки

241000 Энерго - и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

Программа одобрена на заседании

Каф. ОХТ, ИПР

(протокол № ____ от «___» _______ 2013 г.).

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

А.Г.Паршин В.С.Пахомов Д.Л.Лебедев

Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии

Лабораторный практикум

Под редакцией д-ра техн. наук А.А.Шевченко

Москва-1998

ББК35.11 Χ 46

Рецензенты:

кафедра коррозии Московской государственной академии нефти и газа им. Губкина;

канд. техн. наук А.С.Абрамов, экологическая фирма "ШанЭко", Москва.

Допущено в качестве учебного пособия редакционно-издательским советом Московского государственного университета инженерной экологии.

Паршин А.Г., Пахомов В.С, Лебедев Д.Л.

Χ 46 Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии: Лабораторный практикум / Под ред. А.А.Шевченко - М.:МГУИЭ, 1998.-80 с.; ил.8.

ISBN 5-230-11142-9

Практикум содержит четыре лабораторные работы по электрохи­мической коррозии и защите металлов: "Влияние структурной неоднород­ности на коррозию металлов при восстановлении ионов водорода", "Кор­розия металлов с кислородной деполяризацией", "Электродные потенциа­лы", "Контактная коррозия и катодная защита металлов от коррозии". Изложены основные представления теории электрохимической коррозии металлов и методика проведения коррозионных исследований. Предна­значен для студентов 3 и 4 курсов дневных факультетов, изучающих курс химического сопротивления материалов и защиты от коррозии.

ISBN 5-230-11142-9 УДК620.193 ББК 35.11

© А.Г.Паршин, В.С.Пахомов, Д.Л.Лебедев.1998

© МГУИЭ, 1998

Предисловие

Лабораторный практикум написан в соответствии с про­граммой курса "Химическое сопротивление материалов и за­щита от коррозии", предусмотренного учебным планом ряда специальностей. В практикум вошли работы по электрохими­ческой коррозии металлов, которые разработаны на кафедре "Композиционные материалы и защита от коррозии".

Каждая лабораторная работа начинается с теоретической части. Рассмотрены механизм, термодинамика и кинетика кор­розии при катодном восстановлении ионов водорода, кисло­родной деполяризации, равновесные и неравновесные процес­сы на границе раздела металл-электролит, теория электродных потенциалов.

При изложении теоретических вопросов использованы современные электрохимические представления о механизме и кинетике коррозионных процессов.

Выполнение лабораторных работ позволяет студентам глубже усвоить основы учения о коррозии и защите металлов, а также прививает навыки проведения элементарных лаборатор­ных коррозионно-электрохимических исследований.

Ведение лабораторного журнала

1) название и цель работы;

2) схему установки;

3) таблицу с результатами опытов и их обработки (расчеты, графики);

4) выводы.

Вести журнал следует аккуратно и сразу начисто, т.е. так, как ведут записи всех научно-исследовательских работ и испы­таний.

Схема установки должна быть наглядна и понятна без устных пояснений.

Необходимо привести условия опыта: испытуемые мате­риалы, площадь поверхности образцов, состав и концентрация электролитов, температура и др.

Результаты испытаний следует записывать в заранее со­ставленные таблицы, формы которых приведены в описании работ.

При записи различных величин необходимо указывать их размерность. Результаты измерений, как правило, подлежат дополнительной обработке - аналитической и графической (вычисление массового, объемного и глубинного показателей коррозии, потенциалов и др.). В этих случаях необходимо при­вести расчетную формулу и один расчет полностью, т.е. с под­становкой в формулу опытных величин, а для остальных ана­логичных расчетов - только конечные результаты.

На основании полученных и соответствующим образом обработанных результатов следует сделать краткие выводы о проделанной работе. По окончании журнал с эксперименталь­ными данными представить на визу преподавателю.

Химические св-ва характеризуют способность и степень активного химического взаимодействия с реагентами внешней среды, а также способность сохранять неизменным состав и структуру при действии инертности окружающей среды (для органических).

Дисперсность – характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости.. Многие строительные материала: минеральные вяжущие, глины, цементы и т.п. – находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц.. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, характеризуется удельной поверхностью S уд – единицы объема (см²/см³) или массы материала. Химические св-ва поверхностного слоя сильно отличаются от св-в этого же вещества в массе. Причина данного явления в том, что атомы (молекулы) веществ, находящиеся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов (молекул), в то время как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и обладают особым запасом энергии. С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность (цемент с удельной поверхностью 3000-3500 см²/г черех сутки твердения связывает 10-13% воды, а с удельной поверхностью 4500-5000 см²/г – около 18%).

Адгезия – св-во одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух различных материалов зависит от природы материала, формы и состояния поверхности, условий контакта и т.д. Она появляется и развивается в результате сложных поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз, и характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого.

Структурная прочность – прочность структурных связей между частицами материала. Ее оценивают предельным напряжением сдвига, при котором он начинает течь подобно жидкости (G т). Это происходит при разрушении структуры материала.

Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию при его деформации. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в материале зависят уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью ŋ (Па∙с).

Тиксотропия – способность пластично-вязких смесей обратимо восстанавливать свою структуру, разрушенную механическими воздействиями (бетонная смесь).

Растворимост ь – образование однородных смесей (растворов), имеющих однородный химический состав и физические св-ва, полученные в результате взаимодействия одного компонента с раствором или растворами другого компонента.

Гидротация – процесс присоединения воды (Дегидротация – процесс отщепления воды).

Диссоциация – процесс распада или разложения частиц на несколько более простых.

Кристаллизация – способность материала образовывать кристаллы при переходе из одного в другое состояние.

Когезия – способность материала быть прочным вследствии сил внутреннего сцепления.

Контракция (стяжка) – способность материала в результате физико-химического взаимодействия уменьшать свой объем при твердении (сжиматься).

Сорбция – способность материала поглощать в-ва из окружающей среды. Различная в зависимости от характера поглощения: а) адсорбция – поглощение жидкости или газа, осуществляется поверхностным слоем материала; б) абсорбция – объемное поглощение, т.е. всем телом; в) хемосорбция – осуществляется поверхностным поглощением за счет химического взаимодействия меду веществом и телом.

Старение – характерное изменение состояния и структуры, а следрвательно и свойств в условиях инертности окружающей среды (для органических веществ).

Химическая стойкость – св-во материала сопротивляться действию агрегатной среды (кислоты, щелочи, растворы солей, газы), при взаимодействии которой с материалом может произойти его разрушение (коррозия). Степень разрушения зависит от многих факторов, и прежде всего от состава материала и его плотности. Для приьлиженной оценки химической стойкости материала в кислых и щелочных средах можно воспользоваться модулем основности Мо: (. При М о < 1 шлаки относятся к кислым и не подвержены известковому распаду; при М о > 1 шлаки относятся к основным и склонны к известковому распаду.).Органические материалы (древесина, битумы, пластмассы) при обычных температурах относительно стойки к действию слабых кислот и щелочной среды. Однако значительная часть строительных материалов, в составе которых встречаются соединения различных типов, не обладает достаточной стойкостью к действию агрессивной среды и требует специальной защиты от коррозии.

Модуль основности - характеристика щелочных свойств материала, определяемая отношением количества основных окислов к количеству кислотных окислов.

Модуль основности шлаков.

характеристика активности металлургических шлаков и устойчивости их при известковом распаде. Определяют как отношение содержания в шлаке основных окислов к содержанию кислых