Коррозия и коррозионно-стойкие металлы. Коррозия и коррозионностойкие металлы
 Скачать 74.36 Kb.
|
 РЕФЕРАТ По дисциплине «Основы материаловедения» На тему: «Коррозия и коррозионно-стойкие металлы» Выполнил: студент 1 курса группы СТУ-01-21 Слеменёв Дмитрий Сергеевич Проверил: преподаватель Григорьева Екатерина Вячеславовна Содержание Введение…………………………………………………………………………………………………….3 Характеристики и сущность коррозионных процессов……………………….4 Коррозионностойкие материалы……………………………………………………….7 Заключение………………………………………………………………………………………………10 Список литературы……………………………………………………………………………………11 Введение Коррозия (разъедание, разрушение) – это самопроизвольный процесс разрушения металлического изделия в результате его взаимодействия с веществами окружающей среды на границе раздела фаз, приводящий к потере функциональных свойств изделия. При этом металлы окисляются и образуются продукты, состав которых зависит от условий коррозии. Коррозия приводит к большим потерям в результате разрушения трубопроводов, цистерн, металлических частей машин, корпусов судов, морских сооружений и т.п. Экономические потери от коррозии металлов огромны. В США ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составили 3,1 % от ВВП (276 млрд долл.). В Германии этот ущерб составил 2,8 % от ВВП. 1. Характеристики и сущность коррозионных процессов Среда, в которой металл подвергается коррозии (коррозирует) называется коррозионной или агрессивной средой. По степени воздействия на металлы коррозионные среды целесообразно разделить на: - неагрессивные; - слабоагрессивные; - среднеагрессивные; - сильноагрессивные. Для определения степени агрессивности среды при атмосферной коррозии необходимо учитывать условия эксплуатации металлических конструкций зданий и сооружений. Степень агрессивности среды по отношению к конструкциям внутри отапливаемых и неотапливаемых зданий, зданий без стен и постоянно аэрируемых зданий определяется возможностью конденсации влаги, а также температурно-влажностным режимом и концентрацией газов и пыли внутри здания. Степень агрессивности среды по отношению к конструкциям на открытом воздухе, не защищенным от непосредственного попадания атмосферных осадков, определяется климатической зоной и концентрацией газов и пыли в воздухе. С учетом влияния метеорологических факторов и агрессивности газов разработана классификация степени агрессивности сред по отношению к строительным металлическим конструкциям. С учетом влияния метеорологических факторов и агрессивности газов разработана классификация степени агрессивности сред по отношению к строительным металлическим конструкциям, которые представлены в таблице: Таким образом, защита металлических конструкций от коррозии определяется агрессивностью условий их эксплуатации. Наиболее надежными защитными системами металлических конструкций являются алюминиевые и цинковые покрытия. Скорость коррозии металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях определяется комплексным воздействием ряда факторов: наличием на поверхности фазовых и адсорбционных пленок влаги, загрязненностью воздуха коррозионно-агрессивными веществами, изменением температуры воздуха и металла, образованием продуктов коррозии и так далее. Оценка и расчет скорости коррозии должны основываться на учете продолжительности и материальном коррозионном эффекте действия на металл наиболее агрессивных факторов. В зависимости от факторов, влияющих на скорость коррозии, целесообразно следующее подразделение условий эксплуатации металлов, подвергаемых атмосферной коррозии: 1. Закрытые помещения с внутренними источниками тепла и влаги (отапливаемые помещения); 2. Закрытые помещения без внутренних источников тепла и влаги (неотапливаемые помещения); 3. Открытая атмосфера. 4. Любой коррозионный процесс является многостадийным. 5. Подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности металла. 6. Взаимодействие среды с металлом. 7. Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая). Большинство металлов (кроме золота, серебра, платины, меди) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и так далее и называются обычно рудами. Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется меньшей внутренней энергией. Это заметно при получении металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том, что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение. Это приводит к тому, что металл, находящийся в контакте с коррозионно-активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии. Первопричиной коррозии металла является термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде. 2. Коррозионностойкие материалы Коррозионностойкие материалы - металлические и неметаллические материалы, способные противостоять разрушительному действию агрессивных сред; применяются для изготовления аппаратов, трубопроводов, арматуры и др. изделий, предназначенных для эксплуатации в условиях воздействия кислот, щелочей, солей, агрессивных газов и др. агентов. Под стойкостью материала понимают его способность сопротивляться коррозии в конкретной среде или в группе сред. Материал, стойкий в одной среде, может интенсивно разрушаться в другой. Способность материалов сопротивляться окислению при высоких температурах в газообразных средах (воздух, О2, СО2 и т. д.) называется жаростойкостью. К жаростойким материалам относятся сплавы железа с хромом (нержавеющие стали), сплавы титана, циркония, молибдена, тантала. Основной метод повышения жаростойкости сплавов на основе железа — легирование их элементами, способными создать на поверхности металла защитную окисную плёнку, препятствующую дальнейшему окислению. Такими элементами, кроме хрома, являются кремний, алюминий. В тех случаях, когда наряду с жаростойкостью требуется высокая прочность, применяют сплавы на никелевой основе, типа нимоников, инконелей. Стойки к окислению в газообразных и многих жидких средах благородные металлы: платина, золото. В кислых окислительных средах, например в азотной кислоте, коррозионностойки хромоникелевые и хромистые нержавеющие стали. Наиболее широко применяется хромоникелевая аустенитная нержавеющая сталь 1X18H10T, содержащая 0,1% С, 18—20% Cr, 9—11% Ni и 0,35—0,8% Ti. Титан или заменяющий его ниобий вводятся для устранения специфического вида разрушения — межкристаллитной коррозии. При указанном содержании никеля сталь имеет аустенитную структуру, обеспечивающую высокую пластичность и способность к технологическим обработкам, в частности к сварке. Однако никель — дорогой и дефицитный легирующий элемент. Поэтому в ряде аустенитных нержавеющих сталей он частично или полностью заменен на марганец. Нержавеющая сталь, содержащая лишь хром, труднее поддаётся технологической обработке, но более прочна. Для изделий, в которых требуется сочетание высокой коррозионной стойкости и прочности, применяют хромистые стали мартенситного класса, содержащие 0,2—0,4% С и 12—14% Cr. Стали с 25%-ным содержанием Cr обладают высокой стойкостью, но непрочны и плохо поддаются технологической обработке. В концентрированных азотной и серной кислотах стойки железо и низколегированные (содержащие менее 2—3% легирующих элементов) стали. Стойкость сталей в этих условиях определяется их способностью к пассивированию в результате образования на их поверхности тонких, но очень плотных окисных плёнок. Легирование стали хромом увеличивает эту способность. В горячих растворах серной кислоты стойки стали, легированные 25% Cr, 25% Ni, 2—3% Cu, сплавы титана, свинец. В средах, содержащих хлориды, аустенитные нержавеющие стали, а также сплавы алюминия подвергаются язвенной коррозии и особому виду разрушения — коррозии под напряжением. Для борьбы с коррозией под напряжением (коррозионным растрескиванием) повышают содержание Ni в сталях до 40% или вводят в них до 1,5% Cu. В хлоридсодержащих средах, в том числе в растворах соляной кислоты, стойки сплавы титана и сплав на никелевой основе, включающий в качестве компонента молибден, — хасталлой. В природных водах (пресной и морской) при температурах до 100 °С стойки медь и её сплавы (бронза, латунь), а также алюминий и сплавы алюминия. Среди неметаллических К. м. неорганического происхождения можно отметить графит, алюмосиликаты, чистый кремнезём. Кварцевое стекло, в частности, стойко во многих средах и широко применяется для изготовления химической посуды. Для футеровки металлических корпусов аппаратов в производстве минеральных кислот широко применяют различные природные материалы (горные породы андезит, базальт и др.). Стоек во многих водных средах и ряд органических материалов: фторопласты (тефлон), полиэтилен, полистирол и т. д. Однако все они применимы при температурах не свыше 100—200 °С. Коррозионную стойкость материалов можно повысить, если нанести на них защитные покрытия. Для защиты от атмосферной коррозии широко применяют Цинкование, Анодирование, Алитирование (покрытие алюминием), Никелирование, Хромирование, Эмалирование, а также нанесение органических материалов — лакокрасочных покрытий. Для замедления разрушения материалов в агрессивных средах широко используют ингибиторы коррозии. Заключение Необходимость осуществления мероприятий по защите от коррозии диктуется тем обстоятельством, что потери от коррозии приносят чрезвычайно большой ущерб. По имеющимся данным, около 10 % ежегодной добычи металла расходуется на покрытие безвозвратных потерь вследствие коррозии и последующего распыления. Основной ущерб от коррозии металла связан не только с потерей больших количеств металла, но и с порчей или выходом из строя самих металлических конструкций, т.к. вследствие коррозии они теряют необходимую прочность, пластичность, герметичность, тепло- и электропроводность, отражательную способность и другие необходимые качества. К потерям, которые терпит народное хозяйство от коррозии, должны быть отнесены также громадные затраты на всякого рода защитные антикоррозионные мероприятия, ущерб от ухудшения качества выпускаемой продукции, выход из строя оборудования, аварий в производстве и так далее. Защита от коррозии является одной из важнейших проблем, имеющей большое значение для народного хозяйства. Список литературы Гуляев А.П. «Металловедение», М.: 2018. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба c ней. - 2016. https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=807454 Канаш 2021 |