Korrozia_i_zaschita_metallov-2015_1

2.Перенапряжение водорода. Влияние различных факторов на величину перенапряжения водорода.

3.Пассивность металлов. Теории пассивности металлов.

4.Методы защиты металлов от атмосферной коррозии.

5.Органические защитные покрытия. Коррозионная характеристика, обC ласти применения и методы нанесения.

6.Свинец. Коррозионные свойства и области применения.

7.Какие термостойкие пластмассы нашли наиболее широкое применение в промышленности? Какие аппараты из них изготовляют?

Вариант 4

1. Защита металлов от газовой коррозии. Жаростойкие защитные поC крытия.

2. Влияние внутренних факторов на скорость электрохимической корроC зии.

3. Показать с помощью поляризационных диаграмм действие анодных ингибиторов коррозии.

4. Количественные методы и показатели коррозионных испытаний.

5. Защитные покрытия. Методы нанесения и области применения.

6. Какие металлические конструкционные материалы можно использоC вать для изготовления резервуаров для хранения серной кислоты средних и высоких концентраций?

7. Какое применение находит в промышленности полиэтилен?

Вариант 5

1. Законы роста окисных пленок при химическом окислении металлов. 2. Пассивность металлов. Пассиваторы и стимуляторы коррозии. АнодC ная пассивность.

3. Аналитический и графический методы расчета скорости электрохиC мического коррозионного процесса. Контролирующий фактор.

4. Важнейшие факторы, определяющие скорость атмосферной коррозии. Влажность воздуха, состав атмосферы, температура и др.

5. Комбинированные методы защиты металлов от электрохимической коррозии.

6. Сравнить коррозионную характеристику железа, меди и никеля.

7. Химически стойкие обкладочные резины и эбониты.

100

Вариант 6

1. Водородная хрупкость стали и меди. Методы защиты металлов от воC дородной хрупкости.

2. Катодные процессы при электрохимической коррозии металлов. ПоC ляризация электродных процессов и её причины.

3. Контролирующий процесс. Основные практические случаи контроля электрохимических процессов.

4. Классификация коррозионных процессов, протекающих в атмосферC ных условиях. Механизм атмосферной коррозии.

5. Рациональное конструирование, как метод защиты металлов от элекC трохимической коррозии.

6. Коррозионная характеристика меди и сплавов меди с цинком, олоC вом, алюминием.

7. КаменноCкерамические изделия. Коррозионная характеристика и обC ласти их применения.

Вариант 7

1. Влияние температуры на скорость химической коррозии металлов. 2. Коррозия металлов с водородной деполяризацией, ее примеры и терC модинамическая вероятность. Перенапряжение водорода и концентрационная поляризация.

3. В чем проявляется отличие во влиянии катодных примесей на скоC рость коррозии металлов с кислородной и водородной деполяризацией? 4. Как защитить аппаратуру, эксплуатирующуюся в условиях атмосфеC ры предприятия?

5. Оксидирование и фосфатирование. Коррозионная характеристика поC крытий, методы нанесения и области применения.

6. Коррозионная характеристика алюминия и сплавов на основе алюмиC ния.

7. Какое применение в промышленности нашли пластмассы на основе винилхлоридных смол?

Вариант 8

1. Защита металлов от газовой коррозии. Защитные и контролируемые атмосферы.

2. Коррозия металлов с водородной деполяризацией. ТермодинамичеC ская возможность и особенности коррозии металлов с водородной деполяC ризацией.

101

3. Коррозионное растрескивание и коррозионная усталость.

4. Классификация атмосферной коррозии, ее механизм.

5. Электрохимические методы защиты (катодная и анодная защита внешним током).

6. Межкристаллитная коррозия нержавеющих сталей и методы борьбы с данным видом коррозионных разрушения.

7. Какие основные органические конструкционные материалы примеC няются в промышленности?

Вариант 9

1. Методы защиты металлов от газовой коррозии.

2. Коррозия металлов с кислородной деполяризацией, ее примеры и термодинамическая возможность. Перенапряжение ионизации и скорость диффузии кислорода.

3. Механизм легирования сплавов типа твердых растворов. Границы устойчивости твердых растворов.

4. Механизм действия сернистого газа на атмосферную коррозию меC таллов.

5. Рациональный выбор конструкционного материала.

6. Коррозионная характеристика титана и сплавов на его основе. 7. Кислотостойкие бетоны. Жаростойкие бетоны.

Вариант 10

1. Влияние внутренних факторов на скорость газовой коррозии металC лов.

2. Коррозия металлов с кислородной деполяризацией. ТермодинамичеC ская возможность и характерные особенности коррозии металлов с кислоC родной деполяризацией.

3. Поляризационная диаграмма коррозии. Какие параметры коррозионC ного процесса могут быть оценены с помощью такой диаграммы.

4. Механизм действия газообразного хлора на атмосферную коррозию металлов.

5. Ингибиторы коррозии. Механизм действия анодных и катодных инC гибиторов. Области применения, преимущества данного метода перед друC гими методами защиты металлов.

6. Коррозионная характеристика пассивирующихся металлов.

102

7. Силикатные цементы и бетоны. Коррозионная стойкость и области применения.

3.2. Контрольные задачи

Вариант 1

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки хлориC дов на кальции, магнии, хроме (СаCl2, MgCl2, CrCl3).

2. На основании данных таблицы найти уравнение зависимости увелиC чения массы железного образца на воздухе при температуре 700оС от вреC мени окисления.

Увеличение массы железного образца при 700оС на воздухе

3. Используя данные приложений 1C3, установить возможность окислеC ния железа при температуре 600оС в атмосфере, содержащей 10% Н2, 5%

Н2О и 85% N2.

4. Цилиндрический образец циркония диаметром 25 мм и высотой 40 мм после пятичасовой выдержки в растворе 13%KOH + 13%KCl при 30оС уменьшился в массе на 0,0031 г. Определить токовый показатель коррозии и оценить коррозионную стойкость циркония в данных условиях.

5. Определить границу значений обратимых потенциалов металлов. Начиная с которых возможна коррозия металлов с водородной деполяриC зацией при 25оС в растворах с рН=5, соприкасающихся с атмосферой возC духа.

Вариант 2

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки фториC дов на железе, кальции, алюминии (FeF3, CaF2, AlF3).

2. На основании данных таблицы найти уравнение зависимости увелиC чения массы железного образца на воздухе при температуре 1000 K от времени окисления.

Увеличение массы железного образца при 1000 K на воздухе

103

3. Используя данные приложений 1C3, установить возможность окислеC ния железа при температуре 1100оС в атмосфере, содержащей 40% H2 и 60% H2O.

4. За сутки испытаний в 37% растворе HCl при температуре 20оС масса цилиндрического образца (d = 15 мм, h = 30 мм) из сплава H70М27 уменьC шилась с 48,7485 г до 48,7450 г. Определить, можно ли использовать данC ный сплав в качестве конструкционного материала при указанных условиC ях эксплуатации. Плотность сплава равна 9,2 г/см3.

5. Установить контролирующий фактор, рассчитать степень анодного и катодного контроля при коррозии меди в 0,1H NaCl при 20оС, если в данC ных условиях электродный потенциал ECu = 0,227 B, а произведение раствоC римости LCu2Cl2 = 1,8 10C7.

Вариант 3

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки окислов на титане и молибдене (TiO, Ti2O3, MoO3).

2. На основании данных таблицы найти зависимость скорости увеличеC ния массы цинкового образца в воздухе при температуре 665оС от времени окисления.

Увеличение массы цинкового образца в воздухе при 665оC

3. Используя данные приложений 1C3, установить возможность окислеC ния и обезуглероживания стали У10А при температуре 900оС в атмосфере, содержащей 3% CO2, 47% CO и 50% N2.

4. Определить объемный, массовый, токовый и глубинный показатели коррозии углеродистой стали в 61% растворе HF при 30оС, если за сутки выдержки цилиндрического образца (d = 20 мм и h = 35 мм) при данной температуре и давлении P = 748 мм рт.ст. в атмосфере аргона выделилось 30,2 см3 водорода. Парциальные давления HF и H2O при данных условиях эксперимента соответственно равны 70,8 и 1,1 мм рт.ст. Плотность стали равна 7,8 г/см3.

5. Рассчитать обратимые потенциалы водородного и кислородного элекC тродов в 0,01 М растворе оксипропионовой кислоты при 25оС в атмосферC ных условиях, если константа диссоциации CH3CHOHCOOH при этой температуре K = 1,374 10C4.

104

Вариант 4

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки cульфиC дов на никеле и меди (Ni3S2, NiS, Cu2S).

2. Используя данные, приведенные в таблице определить значения энерC гии активации процесса окисления стали 20Х13 в интервале температур от 425 до 700оС. Объяснить полученные результаты. Поверхность образца S = 12 cм2.

Увеличение массы образца из стали 20Х13 за час окисления в воздухе при разных температурах

3. Определить, возможно ли окисление меди при 500оС в атмосфере воздуха по реакции: 2Cuт + ½(O2)г = Cu2Oт

Если окисление возможно, то определить, при каком парциальном давлеC нии кислорода и температуре 500оС медь не будет окисляться.

4. Определить токовый и массовый показатели коррозии никеля в расC плаве КОН при температуре 500оС, если за 5 суток никелевая пластина размером 20х20х3 мм уменьшилась в весе на 0,0127 г.

5. Установить характер контроля, рассчитать степень анодного и катодC ного контроля при коррозии марганца в 0,1 М растворе NaOH при 18оС, если EMn = C1,0 B, а произведение растворимости LMn(OH )2 = 1,3 10C18

Вариант 5

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки окислов на марганце (MnO, Mn2O3, Mn3O4).

2. Используя данные, приведенные в таблице, определить значения энергии активации процесса окисления электролитического железа в инC тервале температур от 725 до 1075оС. Объяснить полученные результаты. Поверхность образца S = 15 см2.

Увеличение массы за час окисления образца из электролитического железа в воздухе при разных температурах

3. Определить, будет ли происходить взаимодействие серебра с газообC разным бромом ( PBr2 = 1,0 атм.) при температуре 250оС по реакции:

105

Agт+ ½(Br2)г= AgBrт

Если взаимодействие возможно, то определить при каком парциальном давлении брома не будет происходить бромирование серебра при данной температуре.

4. Алюминиевый цилиндр диаметром 25 мм и высотой 40 мм после деC сяти суток выдержки в уксусной кислоте при 20оС уменьшился в массе с 53,3116 г до 53,3055 г. Определить массовый, токовый и глубинный покаC затели коррозии.

5. Найти обратимые потенциалы водородного и кислородного электроC дов, если рН = 10; температура 27оС; давление водорода 5 10C7 атм.; давлеC ние кислорода 0,21 атм.

Вариант 6

1. Определить, удовлетворяет ли условию сплошности пленки окислов на серебре, кобальте и сульфидов на железе (Ag2O, CoO, FeS).

2. Используя данные, приведенные в таблице 3.6, определить значение энергии активации процесса окисления стали У9 в интервале температур

от 725 до 1075оС. Объяснить полученные результаты. Поверхность образца S = 4 см2.

Увеличение массы за час окисления образца из стали в воздухе при разных температурах

3. Определите, возможно ли окисление железа при 500оС в атмосфере воздуха по реакции: 3Feт + 2(O2)г = (Fe3O4)т

Если окисление возможно, то определить, при каком парциальном давлеC нии кислорода и температуре 500оС железо не будет окисляться.

4. Алюминиевый цилиндр диаметром 25 мм и высотой 40 мм весил 53,0464 г. После трехчасового кипячения в 20% растворе FеСl3 его масса стала 53,0132 г. Определите коррозионную стойкость алюминия в данных условиях и токовый показатель коррозии.

5. Рассчитать обратимые потенциалы кислородного и водородного элекC тродов в 0,7 М растворе НI при 25оС, если коэффициент активности γн+=0,883, а парциальные давления кислорода и водорода соответственно равны 380 и 3,8 мм рт. ст.

106

Вариант 7

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки карбидов на железе, алюминии, вольфраме (Fe3C, Al4C3, W2C).

2. На основании данных таблицы найти зависимость скорости увеличения массы цинка в воздухе при температуре 390оС от времени окисления.

Увеличение массы цинкового образца в воздухе при 390оС

3. Используя данные приложений 1C3, установить возможность окисления и обезуглероживания стали с содержанием углерода 0,55%, при темпераC туре 975оС в атмосфере, содержащей 5% CO2 и 95% CO.

4. Определить объемный, массовый, токовый и глубинный показатели коррозии никеля в 5% растворе HCl при 30оС, если за 120 часов выдержки образца с размерами 20х20х3 мм при данной температуре и давлении P = 753 мм рт.ст. в атмосфере азота выделилось 28,2 см3 водорода. Упругость водяного пара PH2O = 29,6 мм рт.ст. Парциальным давлением HCl пренеC

бречь.

5. Рассчитать обратимые потенциалы водородного и кислородного элекC тродов в 0,001 М растворе уксусной кислоты при 25оС в атмосферных условиях, если константа диссоциации CH3COOH при этой температуре K = 1,76 10C5.

Вариант 8

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки окислов на ванадии и цинке (VO2, V2O3, ZnO).

2. Используя данные, приведенные в таблице, определить значения энергии активации процесса окисления стали Ст3 в интервале температур

от 425 до 725оС. Объяснить полученные результаты. Поверхность образца S = 15 см2.

Увеличение массы за час окисления образца на стали Ст.3 в воздухе при разных температурах

3. Определить, возможно ли окисление никеля в атмосфере воздуха при 0оС по реакции:

Niт + ½(O2)г =NiOт.

107

4. Цилиндрический образец из железа “Армко” d = 20 мм и h = 25 мм на семь часов опустили в 20% раствор NaOH при 400оС. Определить массоC вый, токовый и глубинный показатели коррозии, если за время испытания вес образца уменьшился с 61,7010 до 61,6123 г.

5. Установить характер контроля, рассчитать степень анодного и катодC ного контроля при коррозии цинка в 0,5 М аэрированном растворе NaCl при 20оС, если в данных условиях электродный потенциал EZn = C0,782 B, а произведение растворимости LZn(OH )2 = 4,3 10C17.

Вариант 9

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки окислов на ниобии (NbO, Nb2O5) и сульфидов на меди (CuS).

2. Определить, возможно ли окисление серебра при 100оС в атмосфере воздуха по реакции: 2Agт + ½(O2)г = Ag2Oт

3. Используя данные, приведенные в таблице, определить значения энерC гии активации процесса окисления железа “Армко” в интервале темпераC тур от 600оС до 875оС. Объяснить полученные результаты. Поверхность образца S = 7 см2.

Увеличение массы за час окисления образца из железа “Армко” в воздухе при разных температурах

4. Определить, можно ли использовать в качестве конструкционного маC териала никель в расплаве NaOH при 500оС, если образец размером 20x20x3 мм за пять суток испытаний в данных условиях эксплуатации стал легче на 0,0139 г.

5. Рассчитать обратимые потенциалы кислородного и водородного элекC тродов в растворе 0,5 М HClO4 при 25оС в атмосферных условиях, если коэффициент активности ионов водорода γн+= 0,769.

Вариант 10

1. Определить, удовлетворяют ли условию сплошности пленки окислов на вольфраме и хроме (WO2, WO3, Cr2O3).

2. На основании данных таблицы 3.10 определить зависимость увеличения веса стального образца в сероводороде при 250оС от времени окисления.

108

Привес образца стали в чистом сероводороде при 250оС

3. Используя данные приложений 1C3, установить возможность окисления и обезуглероживания стали с содержанием углерода 1,0%, при температуC ре 900оС в атмосфере, содержащей 10% CO2, 35% CO и 55% N2.

4. Определить коррозионную стойкость и токовый показатель коррозии меди в растворе 5% H2SO4 + 5% K2Cr2O7, если за семь часов выдержки при

38оС масса медной трубки (dвн. = 8 мм; dнар.= 10 мм, h = 30 мм) уменьшиC лась с 7,5878 г до 7,2838 г.

5. Определить границу значений обратимых потенциалов металлов, начиC ная с которой возможна коррозия металлов с кислородной деполяризацией при 25оС в растворах с рH = 12, соприкасающихся с атмосферой воздуха.

3.3. Примеры решения типовых заданий Пример 1

Определите, будет ли происходить взаимодействие серебра с газообC разным хлором ( PCl2 = 1,0 атм.) при температуре 400 К по реакции

Agт + ½ (Cl2)г = AgClт.

Если взаимодействие возможно, то определите при каком парциальном давлении хлора и температуре 400К серебро не будет взаимодействовать с хлором.

Решение

Для определения возможности самопроизвольного процесса взаимоC действия серебра с газообразным хлором необходимо установить изменеC ние энергии Гиббса для данной реакции. Значение wGT0 может быть найдено по уравнению:

последние члены которого вычисляются с учетом зависимости Ср = f(T).

Если Cp выражена рядом:

∆WX = ∆ + ∆[= + ∆\=R + ∆Z=] + ∆\′=R

109