Тема: «Введение»

Лекция № 1

1. Предмет и содержание курса.

2. Экономический ущерб от коррозии.

3. Классификация коррозионных процессов и их сущности.

4. Термодинамика и кинетика коррозионных процессов.

5. Методы коррозионного испытания.

Каждая шестая доменная печь работает на коррозию. Потери, вызываемые коррозией, составляют порядка 10% от объема выпускаемой металла. Это приводит к разрушению конструкций, к понижению качества продукции, а также к авариям и несчастным случаям на производстве. Ежегодные прямые убытки от коррозии сопоставимы с вложениями государства в наиболее крупные отрасли народного хозяйства. Размеры косвенных убытков значительно выше. Наряду с прямыми и косвенными убытками имеются неподдающиеся экономической оценке последствия коррозии: загрязнение окружающей среды, аварийные ситуации, обеднение природных ресурсов, понижение плодородных почв и др. Учитывая важность проблемы защиты металлов от коррозии, еще в 1978 году было принято специальное постановление «Об организации антикоррозионной службы в стране», в котором намечен комплекс мероприятий, направленных на продление службы металлических материалов. Сложность и многообразие форм коррозионных процессов служат серьезным препятствием для научно обоснованного прогнозирования коррозии металлов.

Коррозия – это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс, протекающий при взаимодействии металла с окружающей средой. Термин «коррозия» произошел от латинского слова «corrosio» - разъедание.

Коррозионные процессы классифицируются по механизмам, по характеру среды и по виду коррозии.

В зависимости от механизма коррозионные процессы бывают химические, электрохимические и биохимические.

Химическая коррозия металлов – это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте и в неэлектропроводящей среде.

Электрохимическая коррозия металла – это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента среды протекает раздельно на анодном и катодном участках.

Биохимическая коррозия – это процесс, связанный с воздействием микроорганизмов на металл. При этом металл может разрушаться из-за того, что он служит питательной средой для микроорганизмов, образующихся в результате их жизнедеятельности, иногда относят к разрушениям от электрохимической коррозии.

По характеру среды коррозионные процессы бывают: атмосферные, газовые, в электролитах, в расплавах солей, подземные и др.

По виду коррозии коррозионные процессы бывают: общая или сплошная, местная или локальная, равномерная и неравномерная. Местная коррозия характеризуется разрушением отдельных участков поверхности металла. Она бывает нескольких видов: пятнами, язвенная, питтинговая (точечная), межкристаллитная и транскристаллитная, ножевая и др.

Термодинамическим показателем для химической коррозии является химический потенциал металла:

.

Для электрохимической коррозии термодинамическим показателем является электродные потенциалы металлов, определяемые по уравнению Нернста:

.

Термодинамические показатели показывают способность металлов вступать в коррозионные процессы.

Для изучения кинетики коррозионных процессов определяют скорость коррозии различными методами, которые позволяют определить показатели интенсивности коррозии.

Всякие изменения с металлами при коррозии в течение времени (механические, электрические, оптические, структурные и др.) позволяют определить скорость коррозии.

Методы коррозионного испытания проводятся для решения практических и теоретических вопросов. Делятся на три группы: лабораторные, внелабораторные, эксплуатационные. При решении практических задач необходимо учитывать все факторы. Методы исследования и оценки делятся на качественные и количественные.

Качественные методы испытания являются вспомогательными, позволяют установить характер и интенсивность коррозионных процессов. Образцы металлов должны иметь точную характеристику (химический состав, структуру и происхождение); по форме должны быть простые, чтобы можно было измерить площадь. Поверхность должна быть предварительно подготовлена и очищена.

К качественным методам относятся внешний вид (окраска); появление продуктов коррозии, мути; микроскопические методы; оптические методы; применение индикаторов на катодных и анодных участках. Например, ферроксил-индикаторы (смесь красной кровяной соли и фенолфталеина) . На участках металла, играющих роль анодов, появляется голубое окрашивание, а на катодных участках, в связи с наличием фенолфталеина, розовое окрашивание:

.

При исследовании алюминиевых сплавов в качестве индикатора используется ализарин.

К числу качественных методов относится также метод определения склонности нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии по потере звука. Образцы после выдержки в растворе серной кислоты и медного купороса бросают с высоты 300-500 мм на каменную или мраморную плиту. Исчезновение звонкого металлического звука или изменение его на глухой является показателем склонности металла к межкристаллитной коррозии.

Для количественного измерения коррозии металлов применяются весовые, объемные, электрические, электрохимические, магнитометрические, манометрические и др. методы. Величину коррозии по изменению механических свойств оценивают путем измерения предела прочности и по относительному удлинению.

При весовом методе определяют убыль массы металла.

Показателем при определении скорости коррозии весовым методом является показатель скорости коррозии:

,

где g₀ – масса в исходном состоянии,

g₁ – масса после коррозии,

S – исследуемая поверхность,

τ – время испытания.

При количественной оценке коррозии металлов необходимо учитывать фактор неравномерности коррозии:

,

где S_к – прокорродировавшая поверхность образца,

S₀ – общая поверхность образца.

Пересчет массового показателя на глубинный показатель осуществляется по формуле:

[мм/год],

где П – глубинный показатель коррозии,

К – массовый показатель скорости коррозии,

γ – плотность металла.