Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“ема 4.  ороз≥€ метал≥в, €к х≥м≥чний процес




ѕ≥д час експлуатац≥њ вироб≥в з метал≥в та њх сплав≥в дово≠дитьс€ стикатис€ з €вищем руйнуванн€ њх п≥д д≥Їю навколишнього середовища. –уйнуванн€ метал≥в ≥ сплав≥в внасл≥док взаЇмод≥њ њх з навколишн≥м середовищем називаЇтьс€ короз≥Їю.

 ороз≥€ метал≥в завдаЇ великоњ економ≥чноњ шкоди, ¬насл≥док короз≥њ виход€ть з ладу обладнанн€, машини,: механ≥зми, руйнуютьс€ металев≥ конструкц≥њ. ќсобливо сильно п≥ддаЇтьс€ короз≥њ обладнанн€, що контактуЇ з агресивним середовищем, наприклад розчинами кислот, солей.

 ороз≥йне руйнуванн€ може охоплювати всю поверхню ме≠талу Ч суц≥льна (загальна) " короз≥€ або окрем≥ д≥л€нки Ч м≥сцева (локальна) короз≥€. «алежно в≥д механ≥зму процесу розр≥зн€ють х≥м≥чну й електрох≥м≥чну короз≥ю.

’≥м≥чна короз≥€ Ч це руйнуванн€ металу внасл≥док окисненн€ його окисниками, що м≥ст€тьс€ в короз≥йному середовищ≥.

’≥м≥чна короз≥€ в≥дбуваЇтьс€ без виникненн€ електрич≠ного струму в систем≥. “акий вид короз≥њ виникаЇ п≥д час кон≠такту метал≥в з неелектрол≥тами або в газовому середовищ≥ за високих температур (газова короз≥€).

√азова короз≥€ трапл€Їтьс€ досить часто. « нею ми стикаЇмос€ при короз≥њ метал≥в у печах, вихлопних трубах тощо. Ќайбезпечн≥шими дл€ металЂї компонентами газового середовища Ї кисень ќ2, пара води H2O, оксид карбону(≤V) —ќ≠2, оксид сульфуру(≤V) S02.  ороз≥йне руйнуванн€ зал≥за ≥ його сплав≥в на пов≥тр≥ зумовлено окисненн€м його киснем:

4Fe+3O2 = 2Fe2O3

« п≥двищенн€м температури швидк≥сть газовоњ короз≥њ зрос≠таЇ. Ќайб≥льшоњ шкоди завдаЇ електрох≥м≥чна короз≥€.

≈лектрох≥м≥чною короз≥Їю називаЇтьс€ руйнуванн€ ме≠талу п≥д час контакту з електрол≥тами з виникненн€м у систем≥ електричного струму.

” цьому випадку пор€д з х≥м≥чними процесами (в≥дщеплен≠н€ електрон≥в) в≥дбуваютьс€ й електричн≥ (перенесенн€ елект≠рон≥в в≥д одн≥Їњ д≥л€нки до ≥ншоњ). ѕри цьому в результат≥ взаЇмод≥њ металу з молекулами води з короз≥йного середови≠ща на ньому в≥дбуваютьс€ два процеси: окисненн€ металу Me (анодний процес):

Me Ц 2еЦ = ће2+

≥ в≥дновленн€ окисник≥в Ч компонент≥в середовища (катодний процес). як правило, окисниками виступають ≥они г≥дрогену Ќ+ (короз≥€ з водневою депол€ризац≥Їю) або розчинений у вод≥ кисень ќ2 (короз≥€ з кисневою депол€ризац≥Їю). ” пер≠шому випадку п≥д час катодного процесу вид≥л€Їтьс€ водень:

а у другому Ч утворюютьс€ г≥дроксид-≥они:

ƒ≥л€нки поверхн≥ металу, на €ких в≥дбуваютьс€ процеси окисненн€ ≥ в≥дновленн€, називають в≥дпов≥дно анодними й катодними,

–озгл€немо €к приклад електрох≥м≥чноњ короз≥њ реакц≥њ п≥д час електрох≥м≥чноњ короз≥њ зал≥за. якщо короз≥€ в≥дбуваЇтьс€ в розчин≥ кислоти, то йдуть так≥ реакц≥њ:

 ороз≥€ зал≥за в нейтральному або лужному середовищ≥ характеризуЇтьс€ такими реакц≥€ми:

√≥дроксид феруму(≤≤), що утворивс€, легко окиснюЇтьс€ киснем пов≥тр€:

ѕродукт короз≥њ зал≥за Ч бура ≥ржа Ч це сум≥ш г≥дро≠ксид≥в феруму(≤≤) ≥ феруму(≤≤≤), продукт≥в њх розкладу ≥ взаЇмод≥њ з вуглекислим газом та ≥ншими речовинами з навко≠лишнього середовища.

≈лектрох≥м≥чна короз≥€ може бути посилена, €кщо метал м≥стить дом≥шки ≥нших речовин або неметал≥чн≥ включенн€. Ќаприклад, зал≥зо забруднене дом≥шками м≥д≥. ѕри цьому ви≠никають гальван≥чн≥ м≥кроелементи (пари), схему д≥њ €ких наведено на рис. 1.

 
 


ћетал з б≥льш негативним потенц≥алом руйнуЇтьс€ Ч його ≥они переход€ть у розчин, а електрони переход€ть до менш активного металу, на €кому в≥дбуваЇтьс€ в≥дновленн€ ≥он≥в г≥дрогену (воднева депол€ризац≥€) або в≥дновленн€ роз≠чиненого у вод≥ кисню (киснева депол€ризац≥€).

–ис. 1 —хема д≥њ гальван≥чноњ пари

ќтже, при електрох≥м≥чн≥й короз≥њ (€к у випадку контакту р≥знор≥дних метал≥в, так ≥ в раз≥ утворенн€ м≥крогальван≥чних елемент≥в на поверхн≥ одного металу) пот≥к електрон≥в направлений в≥д б≥льш активного металу до менш активного (пров≥дника), ≥ б≥льш активний метал ко≠родуЇ. Ўвидк≥сть короз≥њ тим б≥льша, чим дал≥ розташован≥ один в≥д одного в р€ду стандартних електродних потенц≥ал≥в т≥, метали, з €ких утворивс€ гальван≥чний елемент(гальван≥чна пара).

Ќа швидк≥сть короз≥њ впливаЇ ≥ характер розчину електрол≥ту. „им вища його кислотн≥сть (тобто менший pH), а також чим б≥льший вм≥ст в ньому окисник≥в, тим швидше в≥дбуваЇтьс€ короз≥€. «начно зростаЇ короз≥€ при п≥двищенн≥ температури.

ƒе€к≥ метали при контакт≥ з киснем пов≥тр€ в агресивному середовищ≥ переход€ть у пасивний стан, при €кому р≥зко упов≥льнюЇтьс€ короз≥€. Ќаприклад, концентрована н≥тратна кислота легко робить пасивним зал≥зо, ≥ воно практично не реагуЇ з концентрованою н≥тратною кислотою. ” таких випад≠ках на поверхн≥ металу утворюЇтьс€ щ≥льна захисна оксидна пл≥вка, €ка перешкоджаЇ контакту металу ≥з середовищем.

«ахисна пл≥вка завжди Ї на поверхн≥ алюм≥н≥ю. ѕод≥бн≥ пл≥вки в сухому пов≥тр≥ утворюютьс€ також на Be, Cr, Zn, Ta, Ni, —и та ≥нших металах.  исень Ї найпоширен≥шим пасиватором.

ѕасивуванн€м по€снюЇтьс€ короз≥йна ст≥йк≥сть нержав≥ючих сталей та сплав≥в.

«ахист в≥д короз≥њ

 ороз≥€ метал≥в в≥дбуваЇтьс€ безперервно ≥ завдаЇ ве≠личезних збитк≥в. ѕ≥драховано, що пр€м≥ втрати зал≥за в≥д короз≥њ становл€ть близько 10 % його щор≥чноњ виплавки. ¬насл≥док короз≥њ металев≥ вироби втрачають своњ ц≥нн≥ техн≥чн≥ властивост≥. “ому важливе значенн€ мають методи за≠хисту метал≥в та сплав≥в в≥д короз≥њ. ¬они досить р≥зноман≥тн≥. Ќазвемо де€к≥ з них.

«ахисн≥ поверхнев≥ покритт€ метал≥в. ¬они бувають метал≥чними (покритт€ цинком, оловом, свинцем, н≥келем, хро≠мом та ≥ншими металами) ≥ неметал≥чними (покритт€ лаком, фарбою, емаллю та ≥ншими речовинами). ÷≥ покритт€ ≥золю≠ють метал в≥д зовн≥шнього середовища. “ак, покр≥вельне зал≥зо покривають цинком; з оцинкованого зал≥за виготовл€≠ють численн≥ вироби побутового та промислового призначен≠н€. Ўар цинку запоб≥гаЇ короз≥њ зал≥за, бо цинк, хоча й б≥льш активний метал, н≥ж зал≥зо (див. р€д стандартних електродних потенц≥ал≥в метал≥в, вкритий оксидною пл≥вкою. ¬ раз≥ пошкодженн€ захисного шару (подр€пини, пробоњ дах≥в тощо) за на€вност≥ вологи виникаЇ гальван≥чна пара Zn | –е.  атодом (позитивним полюсом) Ї зал≥зо, анодом (негативним полюсом) Ч цинк (рис. 12.6). ≈лектрони переход€ть в≥д цинку до зал≥за, де зв'€зуютьс€ молекулами кисню (киснева депол€≠ризац≥€), цинк розчин€Їтьс€, а зал≥зо залишаЇтьс€ захищеним доти, доки не зруйнуЇтьс€ весь шар цинку, що потребуЇ до≠сить багато часу. ѕокритт€ зал≥зних вироб≥в н≥келем, хромом,

кр≥м захисту в≥д короз≥њ, надаЇ њм красивого зовн≥ш≠нього вигл€ду.

–ис. 2  ороз≥йне руйнуванн€ цинку в загальному пар≥ Zn | Fe

оск≥льки п≥д≠вищуЇтьс€ схильн≥сть сплав≥в до пасивац≥њ. —творенн€ сплав≥в з антикороз≥йними власти≠вост€ми Ч один з найважлив≥ших напр€мк≥в боротьби проти короз≥йних втрат.

 
   

ѕротекторний захист ≥ електрозахист. ѕротекторний за≠хист застосовують у тому раз≥, коли захищаЇтьс€ конструкц≥€ (п≥дземний трубопров≥д, корпус судна), €ка перебуваЇ в середовищ≥ електрол≥ту (морська вода, п≥дземн≥ ірунтов≥ води та ≥н.). —уть такого захисту пол€≠гаЇ в тому, що конструкц≥ю сполучають з протектором Ч б≥льш активним металом, н≥ж метал конструкц≥њ, €ку захища≠ють. як протектор дл€ захисту стальних вироб≥в звичайно використовують магн≥й, алю≠м≥н≥й, цинк та њх сплави. ” про≠цес≥ короз≥њ протектор Ї анодом ≥ руйнуЇтьс€, запоб≥гаючи тим самим руйнуванню конструкц≥њ (рис. 3). ” м≥ру руйну≠ванн€ протектор≥в њх зам≥нюють новими.

–ис. 3 —хема протекторного захисту

п≥дземного трубопроводу

Ќа цьому принцип≥ ірунтуЇтьс€ й електрозахист.  онструк≠ц≥ю, €ка перебуваЇ в середовищ≥ електрол≥ту, також сполуча≠ють з ≥ншим металом (звичайно шматком зал≥за, рейкою тощо), але через зовн≥шнЇ джерело струму. ѕри цьому конструкц≥ю, €ку захищають, п≥дТЇднують до катода, а металЧ до анода джерела струму. ≈лектрони в≥дщеплюютьс€ в≥д ано≠да джерелом струму, анод (захисний метал) руйнуЇтьс€, а на катод≥ в≥дбуваЇтьс€ в≥дновленн€ окисника.

≈лектрозахист маЇ перевагу над протекторним захистом: рад≥ус д≥њ першого близько 2 000 м, другого Ч близько 50 м.

«м≥на складу середовища. ƒл€ упов≥льненн€ короз≥њ ме≠талевих вироб≥в до електрол≥ту ввод€ть речовини (найчаст≥ше орган≥чн≥), €к≥ називають упов≥льнювачами короз≥њ, або ≥нг≥б≥торами, њх застосовують у тих випадках, коли метал необх≥дно захищати в≥д роз'њданн€ кислотами. ¬чен≥ створили р€д ≥нг≥б≥тор≥в (препарати марок 4M, ѕЅ та ≥нш≥), €к≥ при до≠данн≥ до кислоти в сотн≥ раз≥в спов≥льнюють розчиненн€ (короз≥ю) метал≥в.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-11-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 549 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

„еловек, которым вам суждено стать Ц это только тот человек, которым вы сами решите стать. © –альф ”олдо Ёмерсон
==> читать все изречени€...

1484 - | 1392 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.011 с.