Презентация на тему "КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ"

Содержание

• 
  Слайд 1

  КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

• 
  Слайд 2
  

  Коррозия– это самопроизвольный процесс разрушения металлов и сплавов в рез-те окислительно-восстановительного (химического, электрохимического и биологического) взаимодействия их с окружающей средой.

• 
  Слайд 3
  

  Меn+ + nе-Мео (G  O) металлургия Коррозия протекает с ум-ниемэн.Гиббса: Мео- ne-Меn+(G  0) коррозия Основной причиной корроз. разрушения металлов и сплавов является их термодинамическая неустойчивость.

• 
  Слайд 4
  

  КОРРОЗИЯ химическая электрохимическая биологическая Классификация коррозионных процессов.

• 
  Слайд 5
  

  - зона коррозии - кристаллиты 1- равномерная 2 - селективная 3 - точечная (питинг) 5-межкристаллитная 6-транскристаллитная ножевая 4 - отд. зёрна Типы коррозионных поражений металлов. макроуровень микроуровень

• 
  Слайд 6
  

  ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ Химическая коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов под действием окислителей-неэл-тов, обычно газов и орг. жидкостей, не проводящих эл. ток. Различают газовую коррозию и коррозию в жидких неэлектролитах. Газовая коррозия– это разрушение металла при контакте с сухими газами при высоких т-рах. Она имеет место при работе двигателей внутреннего сгорания, при хим. обработке металлов, горячей прокатке, ковке, в энергетических установках и др. При газовой коррозии происходит химическое взаимодействие металла с активными средами (CO2; H2S; O2; SO2; галогенами).

• 
  Слайд 7
  

  Продуктами коррозии могут быть оксиды, хлориды, сульфиды, например: 4Fe + 3O2 2Fe2O3; 2Al + 3Cl2 2AlCl3; 4Ag + O2 + H2S  2Ag2S + 2H2O. O2 O2 O2 O2 металл металл МеxOy МеxOy Влияние характера оксидной плёнки

• 
  Слайд 8
  

  Различают жаростойкость и жаропрочность металлов. Жаростойкость– это устойчивость металлических материалов к коррозии при высоких температурах в окислительной атмосфере, Жаропрочность – это способность сохранять прочность при высоких температурах в инертной атмосфере.

• 
  Слайд 9
  

  Коррозия в жидкостях - неэлектролитах. К неэлектролитам (непроводящим эл. ток) относятся жидкости орг. происхождения – спирты, бензол, хлороформ, керосин, нефть, бензин и др., а также ряд жидкостей неорг. происхождения – расплавленная сера, жидкий бром и др. В чистом виде орг. жидкости практически не реагируют с металлами, но в присутствии даже незначительного кол-ва примесей процессы взаимодействия резко усиливаются. Ускоряет коррозионные процессы наличие серосодержащих в-в, растворённого кислорода, повышение т-ры. Несмотря на сложность коррозионных процессов, в принципе они представляют собой обычные гетерогенные химические реакции: а) 2R - Cl + Me  MeCl2 + R - R S + Me  MeS + R1 – R2 R2 б) R1 где R - органический радикал.

• 
  Слайд 10
  

  ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ возникает при соприкосновении металла с электропроводящей средой (водой, водн.р-рамисолей, кислот, щелочей; расплавленными солями и щелочами). Разрушение металла происходит за счет образования на поверхности металла микро-гальванических элементов. Причины: наличие в основном металле примесей др. металлов или неметаллов, что приводит к появлению разности элект. потенциалов в местах их контакта и возникновению микротока. Участки относительно чистого металла поляризуются анодно, а примеси – катодно.

• 
  Слайд 11
  

  Причиной образования короткозамкнутых микро-ГЭ в металле, кроме примесей, может быть любая энергетическая неоднородностьего пов-сти, вызванная неоднородностью хим. или фаз. состава как самого металла, так и окружающей его коррозионной среды, а также мех. состояния металла. Наличие энергетической неоднородности на соседних участках металл. пов-стиприводит к тому, что участок с более отрицательным электродным потенциалом становится анодом, а с более положительным – катодом.

• 
  Слайд 12
  

  На аноде происходит окисление и растворение металла по схеме: (−)А: Me0 – nе-Men+ На катоде протекает восстановление в виде одного из двух процессов : водородной иЛИкислородной деполяризации.

• 
  Слайд 13
  

  Водороднаядеполяризация – с восстановлением водорода. в кислой среде: (+)К: 2Н+ + 2е- = Н20; (Н+/Н20)=−0,059рН ; в нейтральной или щелочной среде: (+)К: Н2О + 2е- = Н20 + 2ОН−; (Н2О/Н20)=−0,059рН. протекает при ограниченном доступе кислорода. Ех., под толстым слоём воды или в кислых р-рах, в к-рыхрастворимость кислорода очень низка.

• 
  Слайд 14
  

  При водородной деполяризации эл.хим.коррозиимогут подвергаться металлы с электродным потенциалом более отрицательным, чем у водородного электрода в соответствующей среде (или активные металлы, расположенные в ряду напряжений слева от водорода). При кислородной деполяризации коррозии могут подвергаться и неактивные металлы вплоть до серебра (0Ag+/Ag = 0,8 B). Кислородная деполяризация с восстановлением атмосферного кислорода, растворённого в коррозионной среде протекает по схеме: (+)К: О2 + 2Н2О + 4e- = 4OH−;  (О2/Н2О) = +1,23 − 0,059рН

• 
  Слайд 15
  

  МЕХАНИЗМЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ При эл.хим.коррозииметаллов выделяют четыре механизма, вызывающих образование и работу короткозамкнутых микро-ГЭв результате: 1) контакта двух разных металлов; 2) контакта металла с продуктом коррозии; 3) разной конц-цииок-ляна пов-стиметалла; 4) изменения электродного потенциала металла под действием механических напряжений. Как особый случай рассматривается коррозия под действием блуждающих токов.

• 
  Слайд 16
  

  Раствор HCl Fe Анод (–) Cu Катод (+) -e¯ H2↑ Cl− Н+ Fe2+ Fe(OH)2 К[Cu]: 2Н+ + 2e- Н2 А: Fe0- 2e-Fe2+ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2  4Fe(OH)3 Fe2+ + 2H2O →Fe(OH)2 Fe(ОН)3FeOOH + Н2О. 0 Fe/Fe2+= − 0,44B, 0 Сu/Cu2+= +0,34B 1. контакт двух металлов. 0 Fe/Fe2+= − 0,44B 0 Сu/Cu2+= +0,34B

• 
  Слайд 17
  

  2. Контакт с продуктом коррозии. Fe(OH)2 Раствор Анод(–) Fe Катод (+) -e¯ Fe(OH)2 H2↑ А: Fe0- 2e-Fe2+ (+)К[Fe(OH)2]: Н2О + 2е- = Н20 + 2ОН− Fe2+ Fe(OH)2

• 
  Слайд 18
  

  I О2 О2 Fe3+ II Fe0 е- е- Схема аэрационной коррозии. илиFe0 - 2e-Fe2+,Fe2+ +2OH- Fe(OH)2, 4Fe(OH)2 + O2 +2H2O 4Fe(OH)3. [O2]I > [O2]II  (О2/Н2О) = +1,23 + 0,03lg[O2] − 0,059рН на катоде (+)К: О2 + 2Н2О + 4е- 4ОН- на аноде (−)А: Fe0 - 3e- Fe3+, Fe3+ +3OH- Fe(OH)3, 3) разная конц-цияок-ля на пов-сти металла φI > φII

• 
  Слайд 19
  

  4. Коррозия под мех. напряжением. Статические механ. напряжения могут понижать термодинамическую устойчивость металла, разрушать защитные пленки. При их неравномерном распределении сжатые области крист. решетки металлов вследствие перераспре-деленияэлектронов, заряжаются положительно, а растянутые – отрицательно. При одноврем. воздействии коррозионной среды и механических напряжений происходит растрескивание металла (или ножевая коррозия) – один из наиболее опасных видов коррозионного разрушения.

• 
  Слайд 20
  

  растяжение сжатие 4. Коррозия под механ. напряжением ножевая или транскристаллитная коррозия φсжат>φрастяж на аноде (−)А: Fe0 - 3e- Fe3+ на катоде (+)К: О2 + 2Н2О + 4е- 4ОН- − +

• 
  Слайд 21
  

  P + растяжение сжатие φсжат>φрастяж 4. Коррозия под механ. напряжением ножевая или транскристаллитная коррозия на аноде (−)А: Fe0 - 3e- Fe3+ на катоде (+)К: О2 + 2Н2О + 4е- 4ОН-

• 
  Слайд 22
  

  ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВОТ КОРРОЗИИ легирование металлов защитные покрытия электрохимичес-кая защита обработка коррозионной среды металлические неметалли-ческие химические внешним током протекторная алитирование хромирование метод окунания катодные анодные диффузионная металлизация оксидирование лаки, краски полимеры гуммирование силикаты, эмали смазки, пасты азотирование пассивирование фосфатирование

• 
  Слайд 23
  

  е- Fe Fe2+ Sn H2O K A Схема коррозии. Н2 Катодное покрытие– это покрытие менее активным металлом. ехр: Sn на Fe (луженое железо). Тип покрытия легко определяется при нарушении его целостности. При наличии плёнки влаги образуется гальваническая пара, в к-рой анодом явл-ся более акт.металл – железо, а катодом – менее акт.металл (олово – покрытие). Более акт.металл – железо - будет окисляться, корродировать, а на менее акт.металле – олове - будут идти процессы восстановления. К[Sn]: 2H+ + 2 e-H20(pH 7); H2O + O2 + 4 e-  4 OH-(pH = 7) Принцип защиты основан на том, что менее активный металл более стоек к коррозии, и пока он сохраняет целостность, основной металл защищён от коррозионно-активной среды. В местах нарушения покрытия защищаемый металл будет подвергаться коррозии. А[Fe]: Fe0 - 2 e-Fe2+ Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3

• 
  Слайд 24
  

  Анодное покрытие– это покрытие более активным металлом, ехр, железо - цинком (оцинкованное железо) . При нарушении целостности покрытия в образовавшемся ГЭ металл покрытия (цинк) становится анодом и разрушается вместо основного металла (железо0. Н2 е− Fe Zn2+ Zn H2O A K Схема коррозии. (+)К [Fe]: 2H+ + 2e-  H20 (при рН 7) или О2 + 2Н2О + 4е-  4ОН- (при рН = 7 ). (−)А[Zn]: Zn0 – 2e-Zn2+ Zn2++2OH-Zn(OH)2. Таким образом, анодное покрытие будет защищать основной металл и при нарушении его целостности.

• 
  Слайд 25
  

  Протекторная защитаехр., трубопровода во влажном грунте. К трубопроводу присоединен цинк, образуется гальванический элемент, в к-ромпротектор-цинк, как более активный металл, будет посылать свои ионы во влажную почву, а по проводнику будут двигаться электроны к защищаемому объекту, т.е. протектор является анодом, а трубопровод – катодом. Zn e− Zn2+ влажный грунт О2 Н2О или Н+ Рис.13. В качестве протектора для защиты стальных конструкций применяют чистый цинк или сплавы алюминия с цинком, а также сплавы на основе магния. А [Zn]: Zn0 – 2e- Zn2+ Zn2+ + 2OH- Zn(OH)2 К [Fe]: 2Н+ + 2е- Н2 ( рН 7 ) 2H2O + O2 + 4e-  ( pH  7 )

• 
  Слайд 26
  

  Защита внешним током или катодная защита– защитаметалла от коррозии с помощью постоянного тока от внешнего источника. Защищаемый объект (трубопровод) присоединяется к отрицательному полюсу источника тока (катодно), а к положительному, аноду - железный лом (или старый рельс), который разрушается, сохраняя тем самым трубопровод . Катодную защиту применяют для защиты от коррозии подземных металлических сооружений: нефте-, газо-, водопроводов и др. Анод (старый рельс): Fe0 – 2e-Fe2+ Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2. Катод (трубопровод): 2H2O + O2 + 4e- 4OH-. − + Рис.14. О2О2 Fe2+ Fe2+

• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28