Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до ВИКОНАННЯ лАБОРАТОРНИХ робІТ
З ДИСЦИПЛІНИ
«кОРОЗІЯ І ЗАХИСТ МЕТАЛІВ»
для студентів спеціальностей
6.050401 – «Металургія»
6.050402 – «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів»
6.050403 – «Інженерне матеріалознавство»
Київ – 2012
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Затверджено на засіданні Вченої ради
Інженерно-фізичного факультету
Протокол № від р.
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до ВИКОНАННЯ лабораторних робіт
З ДИСЦИПЛІНИ
«Корозія і захист металів»
для студентів спеціальностей
6.050401 – «Металургія»
6.050402 – «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів»
6.050403 – «Інженерне матеріалознавство»
Київ - 2012
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Корозія і захист металів» для студентів спеціальностей 6.050401 – «Металургія», 6.050402 – «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів», 6.050403 – «Інженерне матеріалознавство»
/ В. Ю. Сухенко, С.В. Жук, К.О. Сергеєва. – Київ: НТУУ “КПІ”, 2012. – 30 с.
Методичні вказівки
до виконання лабораторних робіт
з дисципліни
«Корозія і захист металів»
для студентів спеціальностей
6.050401 – «Металургія»
6.050402 – «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів»
6.050403 – «Інженерне матеріалознавство»
Укладачі: Вікторія Юріївна Сухенко
Сергій Васильович Жук
Катерина Олександрівна Сергеєва
Відповідальний редактор: В.М. Рибак
Рецензенти: М. М. Ямшинський
ВСТУП
Корозією металів називають довільне руйнування металевих матеріалів внаслідок хімічної чи електрохімічної взаємодії їх з навколишнім середовищем. Під металами розуміють тут і в подальшому прості метали і їх сплави, а також металеві вироб і конструкції. Середовищем, у якому відбувається корозія металів, звичайно бувають різні речовини і гази.
Руйнівна сила корозії виявляється всюди: від космосу до підземних надр планети. Звичайне іржавіння на цей час не є головною небезпекою. Втрати від корозії поділяються на прямі і непрямі. Прямі втрати складаються з вартості виготовлення металевих виробів (конструкцій), виробів, що виведені з виробництва у результаті корозії, і безпоротних втрат металів у вигляді продуктів корозії.
Велика частина металоконструкцій, що була виведена з вжитку переплавляється, і тому значна доля металу знову повертається у виробництво. Однак, витрати, що йдуть на виготовлення конструкцій в більшості випадків значно перевищують вартість самого металу.
Корозія призводить щорічно до міліарних збитків, вирішення даної проблеми є важливою задачею. Основні збитки, що викликає корозія, полягають не у втраті металу як такого, а у великій вартості виробу, що зруйнувала корозія.
Найнебезпечнішими видами корозії в сучасних умовах стали такі види корозії, як міжкристалітна, щілинна, під напруженням, корозійне розтріскування та ін. Блукаючий струм силою 1 А може “з’їдати” за рік до 10 кг металевого трубопроводу. Біологічна корозія виводить з ладу щороку понад 2 % металоконстукцій, що виробляються.
Тому вивчення механізму корозійних руйнувань і розробка методів боротьби з корозією — одне з найважливіших народогосподарчих завдань країни.
Корозійні процеси класифікують по механізму взаємодії металів із зовнішнім середовищем; по виду корозійного середовища і умовам протікання процесу; по характеру корозійних руйнувань; по виду додаткових дій, яким піддають метал одночасно з дією корозійного середовища.
По механізму процесу розрізняють хімічну і електрохімічну корозію металів.
Хімічна корозія - це процес взаємодії металу з корозійним середовищем, при якому окислення металу і відновлення окисненого компоненту середовища протікають одночасно і в одному акті. Продукти взаємодії просторово не розділені.
Електрохімічна корозія – це процес взаємодії металу з корозійним середовищем (розчином електроліту), при якому іонізація атомів металу і відновлення окисненого компоненту корозійногосереовища проходять не в одному акті і їх швидкості залежать від електродного потенціалу.
Газова корозія – це хімічна корозія металів у газовому середовищі при мінімальному вмісті вологи (як правило не більше 0,1 %) чи при високих температурах.
Атмосферна корозія – це корозія металів у атмосфері повітря чи будь-якого газу.
Підземна корозія – це корозія металів у грунті.
Біокорозія - це корозія металів, що протікає під впливом життєдіяльності мікроорганізмів.
Контактна корозія – це вид корозії, що викликаний контактом металів, які мають різні стаціонарні потенціали в данному електроліті.
Радіаційна корозія – це вид корозії, обумовлений дією радіактивного випромінення.
Корозія зовнішнім струмом і блукаючим струмом. В першому випадку – це корозія металу, що виникає під дією струму від зовнішнього джерела. У другому – під дією блукаючого струму.
Корозія під напруженням – корозія, що викликана одночасною дією корозійного середовища і механічних напружень. Якщо це напруження від розтягу, то може відбутися розтріскування металу. Це дуже небезпечний вид корозії особливо для конструкцій, що зазнають механічні навантаження (вісі, ресори, автоклави, парові котли, турбіни та інші).
Якщо металічні вироби піддаються циклічним розтягуючим напруженням, то можна викликати корозійну втому. Відбувається зниження межі втоми металу. Такому виду корозії піддані ресори автомобілів, канати, валки прокатних станів.
Корозійна кавітація – руйнування металу, що обумовлено одночасними корозійними і ударними діями зовнішнього середовища.
Фреттінг-корозія – це корозія, що викликана одночасно вібрацією і дією корозійного середовища.
Усунути корозію при терті чи вібрації можливо правильним вибором конструкційного матеріалу, зниженням коефіцієнту тертя, застосуванням покриттів та інше.
По характеру зміни поверхні металу чи сплаву розрізняють декілька видів корозійних руйнувань (рис. 1).
Рис. 1. Види корозії: а – суцільна рівномірна; б – суцільна нерівномірна; в – структурно-вибіркова; г – плямами; д – виразками; е – точками (пітінгова); ж – під поверхнева; з – міжкрісталітна.
Корозія називається суцільною (рис. 2, а і б), якщо вона охоплює усю поверхню металу. Суцільна корозія може бути рівномірною (рис.2, а), якщо процес протікає з однаковою швидкістю по всій поверхні металу, і несуцільною (рис. 2, б), коли швидкість процесу неоднакова на різних ділянках поверхні. Рівномірна корозія як приклад – іржавіння залізних труб на повітрі.
При вибірковій корозії (рис. 2, в) руйнується одна структурна складова чи один компонент сплаву (графітизація чавуну чи обезцинкування латуней).
Місцева (локальна) корозія охоплює окремі ділянки поверхні металу (рис. 2, г, д, е). Місцева корозія може бути виражена у вигляді окремих плям, що не сильно заглиблені у товщу металу (рис. 2, г); виразок – руйнувань, що мають вид раковин, сильно заглиблених у товщу металу (рис. 2, д), або точок (пітінгів), глибоко заглиблених у метал (рис. 2, е).
Перший вид (місцева у вигляді плямами) спостерігається наприклад, при заглибленні латуні у морську воду. Виразкова корозія відмічається у сталей у грунті, а пітінговая – у аустенітних хромонікелевої сталі у морській воді.
Поверхнева корозія (рис.2, ж) починається на поверхні, але потім поширюється у глиб металу. Продукти корозії виявляються зосередженими в порожнинах металу. Цей вид корозії викликає випинання і розшарування металевих виробів.
Міжкристалічна корозія (рис. 2, з) характеризується руйнуванням металу по границям зерен. Вона особливо небезпечна тим, що зовнішній вигляд металу не змінюється, але він швидко втрачає міцність і пластичність і легко руйнується. Пов’язано це з утворенням між зернами рихлих маломіцних продуктів корозії. Цьому виду корозії особливо піддатливі хромисті і хромонікелеві сталі, нікелеві і алюмінієві сплави.
Щілина корозія викликає руйнування металу під прокладками, у зазорах, різьбових кріпленнях та інше.