Способы борьбы с коррозией химия

Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с коррозионно-активной средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисления металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом:

При электрохимической коррозии ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала металла (например, ржавление стали в морской воде).

Борьба с коррозией

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и решение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых лакокрасочных материа­лов и способом их нанесения. [6] . Наиболее производительным и эффективным методом подготовки поверхности перед дальнейшей защитой субстрата являетсяабразивоструйная очистка.

Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии:

Для предотвращения коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).

Кислородная коррозия оцинкованного железа

Кислородная коррозия железа, покрытого оловом

Красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги. Часто также применяется покрытие, например, стали другими металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое покрытие защищает сталь даже когда покрытие частично разрушено. Цинк имеет более отрицательный потенциал и корродирует первым. Ионы Zn 2+ токсичны. При изготовлении консервных банок применяют жесть, покрытую слоем олова. В отличие от оцинкованной жести, при разрушении слоя олова корродировать, притом усиленно, начинает железо, так как олово имеет более положительный потенциал. Другая возможность защитить металл от коррозии — применение защитного электрода с большим отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Для этого специально создаётся коррозионный элемент. Защищаемый металл выступает в роли катода, и этот вид защиты называют катодной защитой. Растворяемый электрод, называют, соответственно, анодом протекторной защиты. Этот метод применяют для защиты от коррозии морских судов, мостов, котельных установок, расположенных под землей труб. Для защиты корпуса судна на наружную сторону корпуса крепят цинковые пластинки.

Если сравнить потенциалы цинка и магния с железом, они имеют более отрицательные потенциалы. Но тем не менее корродируют они медленнее вследствие образования на поверхности защитной оксидной плёнки, которая защищает металл от дальнейшей коррозии. Образование такой плёнки называют пассивацией металла. У алюминия её усиливают анодным окислением (анодирование). При добавлении небольшого количества хрома в сталь на поверхности металла образуется оксидная плёнка. Содержание хрома в нержавеющей стали — более 12 процентов.

от проекта «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Определение: Коррозией (от латинского corrodere — разъедать) называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под влиянием окружающей среды.

Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды.

Коррозию металлов и сплавов (их окисление) вызывают такие компоненты окружающей среды, как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, водные растворы солей.

Эти компоненты непосредственно окисляют металлы – происходит химическая коррозия. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.) как, например, при ржавлении железа во влажной атмосфере.

Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Особенно корродирует металл во влажном воздухе и воде. Химическое уравнение этого процесса: 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4FeO(OH)•H2O

Химически чистое железо почти не корродирует, а техническое железо, которое содержит различные примеси, например в чугунах и сталях, ржавеет. Следовательно, одной из причин возникновения коррозии является неоднородность металла.

Способы борьбы с коррозией: 1. Нанесение защитных покрытий на поверхности предохраняемого от коррозии металла. Для этого используют масляные краски, эмали, лаки. Эти неметаллические покрытия недорогие, но обычно недолговечные.

Способы борьбы с коррозией: Предохраняемый металл можно покрыть слоем другого металла: золота, серебра, хрома, никеля, олова, цинка и др. Один из самых старых способов – лужение – это покрытие железного листа слоем олова. Такое железо называют белой жестью.

Способы борьбы с коррозией: На этой картинки мы видим предотвращение коррозии металла – мужчина наносит защитное покрытие на металл.

Способы борьбы с коррозией: 2. Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки. Например «нержавейка» из которой изготавливают столовые приборы, содержит до 12% хрома и до 10% никеля. Легкие нержавеющие сплавы включают в себя алюминий или титан.

Способы борьбы с коррозией: 3. Введение в рабочую среду, где находятся металлические детали, веществ, которые в десятки и сотни раз уменьшают агрессивность среды. Такие вещества называют ингибиторами коррозии.

Способы борьбы с коррозией Ингибиторы коррозии вводят в замкнутые системы охлаждения, в нефтепродукты и даже впрыскивают в газопроводы для снижения коррозии труб изнутри. Для снижения коррозии железа в серной кислоте к ней добавляют в качестве ингибитора азотную кислоту.

Способы борьбы с коррозией: Создание контакта с более активным металлом – протектором. Например, для защиты стальных корпусов морских судов обычно используют цинк.

Холодное цинкование – защита металла от коррозии.

Способы борьбы с коррозией (приведены 10 способов защиты от коррозии)

Использование нержавеющих сталей, содержащих специальные добавки. Например «нержавейка» из которой изготавливают столовые приборы, содержит до 12% хрома и до 10% никеля. Легкие нержавеющие сплавы включают в себя алюминий или титан

  • Тележинская Елена ЛеонидовнаНаписать 813 02.05.2018

Номер материала: ДБ-1540647

ВНИМАНИЮ УЧИТЕЛЕЙ: хотите организовать и вести кружок по ментальной арифметике в своей школе? Спрос на данную методику постоянно растёт, а Вам для её освоения достаточно будет пройти один курс повышения квалификации (72 часа) прямо в Вашем личном кабинете на сайте «Инфоурок».

Пройдя курс Вы получите:
— Удостоверение о повышении квалификации;
— Подробный план уроков (150 стр.);
— Задачник для обучающихся (83 стр.);
— Вводную тетрадь «Знакомство со счетами и правилами»;
— БЕСПЛАТНЫЙ доступ к CRM-системе, Личному кабинету для проведения занятий;
— Возможность дополнительного источника дохода (до 60.000 руб. в месяц)!

Пройдите дистанционный курс «Ментальная арифметика» на проекте «Инфоурок»!

Низкая стоимость обучения

Не требуется ЕГЭ

    02.05.2018 1292
    02.05.2018 238
    30.04.2018 116
    28.04.2018 166
    09.04.2018 70
    09.04.2018 65
    09.04.2018 54
    07.04.2018 130

Не нашли то что искали?

Читайте также:  Как варят чугун полуавтоматом

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Коррозия (от лат. corrosio – разъедание) – это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.

Под коррозией понимают происходящее на поверхности электрохимическое или химическое разрушение металлического материала. Наиболее часто при коррозии металл окисляется с образованием ионов металла, которые при дальнейших превращениях дают различные продукты коррозии. Коррозия может быть вызвана как химическим, так и электрохимическим процессом. Соответственно, различают химическую и электрохимическую коррозию металлов.

Из анализа происхождения явлений коррозии следует, что возможны два подхода к борьбе с ней, которые основаны на термодинамике и кинетике. Первый заключается в попытке создания иммунитета к коррозии путем доведения потенциала поверхности до величины, при которой коррозия невозможна, а второй – в создании условий, обеспечивающих (обычно путем создания защитной пленки) как можно более низкую скорость коррозии.

Применительно к обработке поверхности методы, основанные на кинетическом подходе, играют большую роль. Известны два основных метода, основанных на кинетическом подходе: 1) создание эффективных защитных (пассивирующих) пленок на металлической поверхности в той среде, где и должна работать поверхность, и 2) обеспечение развития на металлической поверхности химических реакций, способствующих быстрому залечиванию пассивирующей пленки в местах ее разрушения.

Эффективная пассивирующая пленка должна обладать свойствами, помогающими ей сопротивляться разрушению. Разрушение по своей природе может быть химическим или механическим. Химическое разрушение представляет собой воздействие на пассивирующую пленку агрессивных частиц, т.е. хлоридных ионов, в локальных участках металлической поверхности с развитием в процессе последующей выдержки в среде питтинговой, интеркристаллитной и щелевой коррозии. Механическое разрушение наступает в том случае, когда приложенные к металлу механические напряжения приводят к разрушению пассивирующей пленки, создавая условия для воздействия среды на открытую металлическую поверхность и развития коррозии под напряжением, водородного охрупчивания или коррозионной усталости.

Такое же большое значение для получения стойкой к разрушению пассивирующей пленки имеет другой метод, основанный на кинетическом подходе, заключающийся в создании у поверхности таких химических условий, которые способствовали бы быстрому восстановлению (репассивации) пленки при ее разрушении. Анализ литературных исследований позволяет предполагать, что локальная коррозия происходит в результате непрерывной конкуренции между разрушением и восстановлением. Американский исследователь Берточчи [9] наблюдал значительное усиление локальной коррозии (более чем на два порядка по величине) при очень малых флуктуациях потенциала или измеряемого на поверхности металла тока в водных средах, где условия более предпочтительны для локализованного воздействия. Существуют предположения, что эти флуктуации, именуемые «коррозионным шумом», являются результатом непрерывного разрушения и восстановления очень тонких оксидных слоев (микроокалины) в пленке на поверхности корродирующего металла. Отсюда со всей очевидностью следует важная роль стойкой к разрушению пленки, которая в случае разрушения вновь быстро образуется вследствие того, что металл у поверхности (вместе со средой) обеспечивает необходимые для этого химические условия.

Читайте также:  Самодельный подкатной домкрат для автомобиля своими руками

Идеи Ревежа и Крюгера [8] подчеркивают важность свойств, способствующих повышению стойкости к разрушению и способности быстрой репассивации. Они также указывают пути обработки поверхности для получения пленок с требуемыми свойствами и позволяют предполагать, что пассивирующие некристаллические (стеклообразные) пленки наиболее эффективны, поскольку обладают описанными свойствами. Такие пленки в противоположность кристаллическим не имеют границ зерен, служащих путями облегченной диффузии к поверхности металла частиц среды, способных ее повреждать, или металлических ионов с межфазной границы в среду (рис. 1). Ученые Ревеж и Крюгер [8] предположили, что связь и/или структурная совместимость являются важным фактором при определении способности образования некристаллической структуры. Совместимость некристаллической структуры должна обеспечить необходимое соответствие на границе окисел – подложка без удовлетворения требования эпитаксиального соотношения. Такая граница раздела должна быть менее подвержена воздействию, чем эпитаксиальная. Высокая степень ближнего порядка в стеклообразных пассивирующих пленках также вносит вклад в их химическую стойкость. Наличие ближнего порядка позволяет предполагать, что такие стеклообразные пленки могут рассматриваться как большие неорганические полимерные молекулы (рис. 1). Структурная совместимость и, следовательно, тенденция к возникновению некристалличности могут быть усилены добавками. В качестве примера можно упомянуть о влиянии хрома на ускорение пассивации нержавеющих сталей. Такие добавки можно считать стеклообразующими. Образование и стабильность некристаллических оксидных пленок является скорее кинетической, чем термодинамической проблемой, как это может быть продемонстрировано, например, влиянием подложки.

Видны поры, образующиеся на стыке границ двух зерен (в центре левого рисунка).

В научной литературе описываются факты, позволяющие предполагать, что некристаллические пленки с описанными ранее характеристиками более способны противостоять разрушению и подвергаются быстрому залечиванию при разрушении. Известны четыре способа повышения стойкости пленки к разрушению, основанных на кинетическом подходе.

1. Образование более эффективной пассивирующей пленки. И скорость роста, и предельная толщина пассивирующей пленки должны зависеть от степени кристалличности, поскольку оба фактора обусловлены способностью анионов и катионов проникать сквозь растущую пленку. Макби и Крюгер [8] показали, что по мере повышения концентрации хрома на поверхности все большего количества зерен различной ориентации в железохромовых сплавах образуется некристаллическая пленка. Данные, представленные в таблице, иллюстрируют тот факт, что с повышением содержания хрома и увеличением степени некристалличности пассивирующих пленок, предельная толщина их уменьшается. С уменьшением толщины поверхностной пассивирующей пленки ее защитная способность возрастает. Вследствие этого высокохромистые сплавы, как известно, более коррозионностойкие, чем малохромистые. Другим примером того, что стеклообразные пассивирующие пленки обеспечивают высокую коррозионную стойкость, являются аморфные сплавы.

Анализ литературных источников [12] показал, что ток пассивации для аморфного сплава системы Ре – Сг – Р – С почти на два порядка величины меньше, чем для этого же сплава после обычной кристаллизации. Такая превосходная способность снижать плотность тока пассивации является следствием способности аморфной пленки, образующейся на металлическом стекле, уменьшать поток ионов.

2. Стойкость к разрушению. Когда металл находится под напряжением выше критического потенциала питтингообразования, способность сопротивляться разрушению, приводящему к возникновению питтингов или трещин, также улучшается существованием некристаллических пленок на его поверхности. Макби и Крюгер [6] установили высокие достоинства некристаллической пленки на железохромовом сплаве в отношении сопротивления разрушению. Пленка на сплаве дольше сопротивляется разрушению, чем кристаллическая пленка на железе, несмотря на то, что на сплаве она была тоньше и испытывалась в среде с более высокой концентрацией повреждающих частиц (хлоридных ионов). Для аморфных сплавов, судя по измерениям коррозионного шума [10, 11], характерны на порядок более низкие величины шумовых токов, чем для кристаллических. Это позволяет предполагать, что некристаллические пленки, образующиеся, по-видимому, на некристаллических сплавах, являются более стойкими к разрушению.

Зависимость степени кристалличности [8] и предельной толщины пассивирующей пленки от содержания хрома в Fe –Сг – сплаве

Степень кристалличности пассивирующей пленки

«>

Ссылка на основную публикацию