Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Коррозия - самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой (чаще жидкой или газообразной). 1

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Металлы в природе существуют в виде руд – оксидов, судьфидов и других химических соединений, где металл находится в окисленном состоянии. Современные металлы и сплавы – продукт технологической деятельности человечества: Мех. Оу + Red → Me + Ox Red (восстановитель): H 2, C (уголь, кокс и т. д. ), электрический ток, более электроотрицательные металлы (металлотермия) и т. д. Процесс восстановления металла не является самопроизвольным. Он происходит за счет энергии восстановителя. Полученный в результате деятельности человека металл стремиться в исходное окисленное состояние Me + Ox → Мех. Оу + Red, Поэтому коррозионный процесс является самопроизвольным!!! 2

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Основные понятия и определения Коррозионная среда Коррозионные потери Продукты коррозии Коррозионная стойкость Внутренние факторы коррозии Внешние факторы коррозии Электрохимическая коррозия Химическая коррозия Среда, в которой происходит коррозия металла Количество металла, превращенного в продукты коррозии за определенное время Химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды Факторы, влияющие на скорость, вид и распределение коррозии, связанные с природой металла Факторы, влияющие на скорость, вид и распределение коррозии, связанные с составом коррозионной среды и условиями коррозии Взаимодействие металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала Взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают в одном акте 3

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Прямые потери : - стоимость замены конструкций, механизмов и их частей, пришедших в негодность вследствие коррозии; - использование коррозионностойких легированных материалов; - применение лакокрасочных материалов, покрытий, ингибиторов коррозии; - применение протекторной и электрохимической защиты; - ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОРРОЗИИ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ. Прямые потери от коррозии ~ 4. 2% GNP, $5. 5 млрд. в год ил 10% выплавленной стали 4

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Косвенные потери : 1. Простои оборудования. 2. Потеря полезного продукта (течь продуктопроводов). 3. Потеря производительности оборудования. 4. Загрязнение полезного продукта. 5. Завышенные допуски проектировании деталей (увеличение толщины изделия с припуском на коррозию). 6. Гибель людей в результате чрезвычайных ситуаций, вызванных коррозией Косвенные потери оцениваются как превышающие прямые примерно в 3 -4 раза 5

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Классификация коррозионных процессов: По механизму: Химическая и электрохимическая По условиям протекания: газовую коррозию - коррозию металлических материалов в атмосфере раскаленных газов; атмосферную коррозию - коррозию металлических материалов в атмосфере влагосодержащих газов; жидкостную коррозию - коррозию металлов в жидкостях (электролитах и не электролитах); подземную коррозию - коррозию в почвах и грунтах; структурную коррозию - коррозию металлических материалов в связи с неоднородностью их структуры; биокоррозию - коррозию под влиянием микроорганизмов; коррозию под действием блуждающих и внешних токов коррозию под действием физических воздействий (под действием кавитации, постоянных и переменных механических нагрузок, радиации и т. д. ). 6

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Классификация коррозионных процессов По характеру коррозионного разрушения: - равномерная коррозия а; - неравномерная коррозия б; - локальная коррозия: - коррозия пятнами; - язвенная коррозия в; - питтинговая коррозия г; - межкристаллитная коррозия е; - ножевая коррозия ж 7

Равномерная коррозия 8

Коррозия пятнами 9

Питтинговая коррозия 10

Язвенная коррозия 11

Межкристаллитная коррозия 12

Ножевая коррозия 13

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Количественные характеристики скорости коррозии: 1. Токовый показатель коррозии iкорр = n. FAm где n – заряд иона металла, переходящего в раствор. F - 2. Показатель изменения толщины образующейся на металле пленки Kh=dh/dt, где dh - изменение толщины продуктов коррозии; dt - время 3. Показатель изменения массы постоянная Фарадея, Аm - атомная масса металла Km=dm/S*dt, где dm - изменение массы корродирующего металла; S - поверхность корродирующего металла; dt - время коррозии. 4. Объемный показатель коррозии Kv=d. V/S*dt, где d. V - объем газа, выделившегося или поглощенного в 5. Механический показатель K =(d /dt)*100%, где d - относительное изменение коррозии процессе коррозии; dt - время коррозии; S - поверхность металла характеристики механического свойства; dt - время коррозии. 6. Показатель изменения электрического сопротивления KR=(d. R/dt)*100%, где d. R - относительное изменение электросопротивления образца; dt - время коррозии. 7. Глубинный коррозии показатель Kn= d. П/dt, где d. П - глубина (средняя или максимальная ) коррозионного разрушения; t - время коррозии. 14

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество 10 -бальная шкала для оценки общей коррозионной стойкости металлов Группа стойкости Скорость коррозии металла, мм/год Балл Совершенно стойкие Менее 0, 001 1 Весьма стойкие 0, 001 - 0, 005 2 0, 005 – 0, 01 3 0, 01 - 0, 05 4 0, 05 – 0, 10 5 0, 10 – 0, 50 6 0, 5 – 1, 0 7 1, 0 – 5, 0 8 5, 0 – 10, 0 9 Более 10, 0 10 Стойкие Пониженно стойкие Малостойкие Нестойкие 15

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Нормативное обеспечение мер по защите от коррозии: 1. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСКЗ): ГОСТы серии 9. Шифр группы Наименование группы стандартов 0 Резерв 1 Организационно-методические правила 2 Выбор материалов и их контактов 3 Металлические и неметаллические неорганические покрытия 4 Органические покрытия 5 Временная противокоррозионная защита 6 Электрохимическая защита 7 Защита материалов от старения 8 Защита от биоповреждений 9 Методы коррозионных испытаний 16

Физико-химические основы коррозии и защиты металлов Лекция 1. Коррозия и общество Нормативное обеспечение мер по защите от коррозии: Множество других нормативных документов: СНИП, РД, документы министерств и ведомств, документы крупных корпораций и т. д. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ» СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ СТО Газпром 9. 2 -002 -2009 ЗАЩИТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ СНи. П 2. 03. 11 -85 ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАЩИТЕ ГОРОДСКИХ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ РД 153 -39. 4 -091 -01 17