Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет-УПИ

«Коррозия и защита металлов»

Задания для самостоятельной работы по курсу

«Коррозия и защита металлов». для студентов специальностей:

150701-Физико-химия процессов и материалов,

150104 – Литейное производство чёрных и цветных металлов,

150106 – Обработка металлов давлением,

150107 – Металлургия сварочного производства,

150108 - Порошковая металлургия, композиционные материалы,

покрытия, а также направления, 150100 – Металлургия.

Екатеринбург

2006

Составители:

Ватолин Анатолий Николаевич, проф.,докт. хим. наук,

Рогачёв Владимир Васильевич, доцент, канд. техн. наук,

кафедра “Теория металлургических процессов”.

Рекомендовано к изданию на заседании кафедры “Теория металлургических процессов”

01 июля 2001г., протокол № 37 .

Заведующий кафедрой А.Н.Ватолин

на заседании Методической комиссии металлургического факультета

Председатель Методической комиссии В.В. Шимов

Подписано в печать Формат 60х84

1/16

Бумага типографская Плоская печать Усл. п. л.

Уч.-изд. л. Тираж Заказ Цена “С”

Издательство УГТУ-УПИ

620002, Екатеринбург, Мира,19

Ротапринт УГТУ. 620002, Екатеринбург, Мира,19

АННОТАЦИЯ

Задания для самостоятельной работы предназначены для закрепления теоретических основ курса «Коррозия и защита металлов». Задания охватывают три основных раздела курса: термодинамику химической коррозии, кинетику химической коррозии и электрохимическую коррозию. Выполнение заданий предполагает умение находить необходимые справочные данные и правильно их использовать для решения предложенных задач, переходить от одной системы размерностей к другой, производить вычисления с нужной точностью и критически оценивать полученные результаты.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1	Задание 1. Термодинамика газовой коррозии
2	Задание 2. Кинетика газовой коррозии.
3	Задание 3. Электрохимическая коррозия и защита от нее
4	ПРИЛОЖЕНИЯ

Задание 1. Термодинамика газовой коррозии

Вариант 1

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂S, при котором не протекает коррозия Ca до СаS при T = 550 K.

2. Будет ли происходить окисление хрома в атмосфере H₂ - H₂O при содержании H₂O = 0,01 мол. % и температуре 800º С? Продукт окисления Сr₂O₃ .

Вариант 2

1. Рассчитайте максимальное содержание кислорода в газовой фазе, при котором не протекает коррозия Ba. T = 690 K.

2. Будет ли окисляться железо до Fe₃O₄ газовой смесью CO-CO₂ с соотношением компонентов Pсо/Pсо₂ = 2 при температуре 700º С?

Вариант 3

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором не протекает коррозия Be до BeО. T = 610 K.

2. При каком давлении серы в газовой фазе начнется коррозия марганца до MnS при 1000º С?

Вариант 4

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором не протекает коррозия Zr до ZrO₂. T = 725 K.

2. При какой температуре станет невозможным окисление серебра при содержании кислорода в газовой фазе равном 2 мол. %. Общее давление равно 10⁵ Па.

Вариант 5

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия Cu до Сu₂O. T = 1010 K.

2. Каким должно быть парциальное давление кислорода, чтобы предотвратить окисление серебра при температуре 250º С?

Вариант 6

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из O₂ и Ar, при котором не протекает коррозия Fe до Fe₂O₃. T = 900 K. P = 0,7 атм.

2. При каком соотношении CO и CO₂ станет невозможной коррозия хрома до Cr₂O₃ при температуре 800º С?

Вариант 7

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂ при котором не протекает коррозия Mo до оксида МоО₂ при T = 1110 K.

2. Газовая атмосфера имеет состав 70 % N₂, 24 % H₂, 6 % H₂O. Будет ли в этой атмосфере корродировать железо до Fe₂O₃ при температуре 550º С?

Вариант 8

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия меди до Сu₂O при T = 800º С.

2. Определите, корродирует ли железо в атмосфере H₂-H₂S (30 % H₂S) при температуре 700º С. Продукт взаимодействия – FeS₂.

Вариант 9

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором не протекает коррозия Zn. T = 710 K.

2. Определите, возможно ли окисление палладия до PdO в воздухе и кислороде при температуре 850º С.

Вариант 10

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂S, при котором не протекает коррозия Ni. T = 590 K. Продукт коррозии – NiS.

2. Будет ли окисляться серебро газовой смесью 20 % СО – 80 % CO₂ при 250º С?

Вариант 11

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором невозможно образование оксидной плёнки Nb₂O₅ на ниобии при T=710 K.

2. Определите, выше какой температуры станет невозможным окисление палладия (до PdO) кислородом воздуха при нормальном давлении.

Вариант 12

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором не протекает коррозия Pb до Pb₃O₄ при T = 600 K.

2. Будет ли окисляться иридий кислородом воздуха при 1000 и 1500 К? Продуктом окисления является IrO₂.

Вариант 13

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из O₂ и Ar, при котором не протекает коррозия Mn до Mn₃O₄ при T = 890 K. P_общ = 0,2 атм.

2. Определите температуру, при которой будет невозможным окисление серебра кислородом воздуха при давлении Р = 1 атм.

Вариант 14

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия Mn до MnO при T = 900 K.

2. Возможен ли процесс коррозии меди до CuS при температуре 1100 К и давлении газообразной серы равном 0,2 атм.

Вариант 15

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором не протекает коррозия Ti с образованием TiO₂. T = 1030 K.

2. При какой температуре становится невозможной коррозия меди в атмосфере H₂ и H₂S (20 % H₂S). Продукт коррозии - CuS.

Вариант 16

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из O₂ и Ar, при котором не протекает коррозия висмута до Bi₂О₃. T = 560 K. P_общ = 0,7 атм.

2. Возможна ли коррозия серебра в газовой смеси, состоящей из равных объёмов водорода и сероводорода при 830 К?

Вариант 17

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия Mn до Mn₃O₄. T = 650 K.

2. Будет ли корродировать железо в атмосфере 70 % CO – 30 % CO₂ с образованием оксида Fe₃O₄ при 650º С?

Вариант 18

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂О, при котором не протекает коррозия Fe до Fe₂O₃. T = 685 K.

2. При каком составе газовой смеси H₂ - H₂S будет невозможна коррозия серебра при температуре 830 К?

Вариант 19

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из CO и CO₂, при котором не протекает коррозия Mn до МnO₂. T = 520 K.

2. Будет ли корродировать бронза состава (мас.%): 10 Sn, 10 Pb, 80 Cu в атмосфере 50 % H₂ - 50 % H₂S при 500 К? Сплав считать идеальным раствором.

Вариант 20

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂S, при котором не протекает коррозия Al до Al₂S₃. T = 840 K.

2. Возможен ли процесс коррозии свинцовой обкладки аппарата в атмосфере, содержащей пары сероводорода при температуре 300º С? Состав газа: 50 % H₂S, 10 % H₂, 40 % Ar.

Вариант 21

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия никеля до NiO. T = 520 K.

2. Возможно ли окисление железа до Fe₃O₄ при температуре 700º С и составе газовой фазы 80 % CO, 20 % CO₂?

Вариант 22

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂S, при котором не протекает коррозия Mn до MnS. T = 810 K.

2. Будет ли корродировать железо до Fe₃O₄ при температуре 800 K и составе газовой фазы 30 % Н₂ , 70 % H₂O.

Вариант 23

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия Ti до TiO₂. T = 800 K.

2. При каком соотношении CO и CO₂ станет невозможной коррозия молибдена до MoO₂ при температуре 1050 К?

Вариант 24

1. Рассчитайте максимальное содержание окислителя в газовой фазе из H₂ и H₂O, при котором не протекает коррозия Cr до Cr₂О₃. T = 850 K.

2. Будет ли протекать коррозия вольфрама с образованием WO₃ при T = 900 K в газовой смеси из 40 % Н₂ и 60 % H₂O.

Задание 2. Кинетика газовой коррозии.

Вариант 1

1. Удельный прирост массы образца кобальта (г/см²) со временем описывается квадратно-параболическим уравнением Δm² = 3·10^-6·exp (-92930/RT)τ, (где τ– время в секундах). Продукт коррозии – СоО. На какую глубину проникнет коррозия за год при t = 300º С?

2.Оцените по десятибалльной шкале и сравните коррозионную стойкость цинка (образует ZnO) и олова (SnO₂) на воздухе в естественных условиях, если средние скорости коррозии для них составили (по приросту массы образца) 1,28 мг/м²·ч и 0,32 мг/м²·ч, соответственно.

3. По данным таблицы определите закон роста пленки оксида FeO на железе при 700º С на воздухе. Сделайте вывод о режиме процесса.

Время, ч	0	1,26	16,7	41,9	72,8
Увеличение массы, г/м2	0	48	191	302	400