Литература

1. Толкачев A.M., Головченко Г.Т. Научные основы современной техники: Пособие для студентов гуманитарных и экономических специальностей вузов. - Харьков: Майдан, 1997 -С. 128-139.

2. Атомная энергетика сегодня и завтра / Под ред. Т.Х. Маргуловой. - М.: Высшая школа, 1989. - С. 168.

3. Скалкин Ф.В., Канаев А.А., Конн И.З. Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981.

4. BicTi HAH. - 1997. - №1-12; 1998. - № 1-12; 1999. - №1-12.

Лекція № 10

Тема 10. Види корозійного руйнування

МЕТАЛІВ ТА ЕКОНОМІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ , ЗАХИСТУ ВІД КОРОЗІЇ

Питання до вивчення

1. Корозія металів та обґрунтування економічних затрат на захист від корозії.

2. Фізичні основи теорії корозії металів.

3. Види корозійного руйнування.

4. Способи захисту від корозії.

1. Корозія металів та обґрунтування економічних затрат

НА ЗАХИСТ ВІД КОРОЗІЇ

Корозія - це руйнування металу внаслідок хімічного або електрохімічного впливу навколишнього середовища. Руйну­вання металу внаслідок стирання або зношування називається ерозією. Існує корозійна ерозія, корозійне зношування (фретинг-корозія). Термін "корозія" відноситься тільки до металів. Полімерні матеріали можуть розбухати або розтріскуватись, цемент - викришуватись і т. ін. Термін "ржавіння" використо­вують стосовно корозії заліза і сплавів на його основі з утворенням продуктів корозії. Вони складаються, в основно­му, з оксидів заліза. Тому кольорові метали кородують, а не ржавіють.

Більшість процесів корозії пов'язані з електрохімічними процесами. Корозійна стійкість залежить від структури і складу металу чи сплаву. Для захисту від корозії використовують катодний захист, інгібітори, корозійностійкі покриття, ТО, ХТО тощо. Інженер-технолог або інженер-корозіоніст використовує наукові електрохімічні дані при розробці практичних засобів для усунення корозійного руйнування. Наприклад, інженер-корозіоніст використовує катодний захист у великих масштабах, запобігаючи корозії підземних трубопроводів, а також розробляє нові фарби, вказує дозування інгібіторів корозії або рекомендує відповідні металеві покриття.

Зупинимося на економічних проблемах захисту від корозії.

Корозія спричиняє великі матеріальні втрати, у результаті руйнування трубопроводів, цистерн, металевих частин машин і механізмів, корпусів суден і морських споруд тощо. Щорічно від корозії руйнується 13 млн тонн металевих виробів.

Мета боротьби з корозією - збереження металевих ресурсів, світові запаси яких обмежені і працевитрат людини на проектування та відновлення металевого обладнання. Збитки від корозії у промисловості і сільському госпо-дарстві величезні.

Економічні витрати, зумовлені корозією, поділяються на прямі та побічні.

Прямі витрати - вартість кородованих конструкцій і механізмів або їх частин, які потребують заміни. Наприклад, заміна конденсаторних трубок, глушників, трубопроводів, покрівельного матеріалу тощо, включаючи вартість праце­витрат. До прямих витрат також входить вартість коро­зійностійких металів і сплавів, які використовуються для покриттів, витрати на цинкування, нікелювання сталі; до­давання інгібіторів корозії до води; осушення складських приміщень для збереження металевого обладнання тощо. Загалом прямі витрати в США за наближеними підрахунками становлять 5,5 млрд доларів на рік. В Україні втрати заліза через корозію становлять 10% від виплавки чавуну і сталі.

Побічні витрати оцінити важче, і вони більші, ніж прямі витрати. Приклади побічних витрат:

• Простоювання обладнання. Заміна кородованої труби в нафтоперегінній установці може коштувати декілька сотень доларів. Але зупинка агрегата на час ремонту може обійтись у 800 доларів на годину із розрахунку на втрачену продукцію. Аналогічно до цього прикладу, на ТЕЦ заміна кородованого котла або конденсаторних трубок на великій електростанції може завдати об'єднаній енергосистемі збитків у 10 тис. доларів за кожний день під час ремонту котла.

• Втрата продукту виробництва. Наприклад, втрата мастила, газу, води та інших продуктів через кородовану систему труб чи втрата антифризу через кородований радіатор до того часу, поки не буде зроблено ремонт.

• Втрата продуктивності. Вона може виникати внаслідок зниження тепловіддачі при накопиченні продуктів корозії і внаслідок забруднення труб іржею (в США збільшення потужності відсмоктувальних машин для очищення труб коштує приблизно 40 млн доларів на рік). У двигунів внутріш­нього згорання (ДВЗ) автомобілів поршневі кільця і стінки циліндрів безперервно кородують під впливом вихлопних газів. Порушення розмірів призводить до збільшення споживання бензину і мастила, що більше зумовлено корозією, ніж зношуванням.

Забруднення продуктів виробництва продуктами корозії (із мідних і латунних труб). Мідь та інші метали переходять у мило, миючі засоби, барвники, напої, їжа в металевому посуді і з кришками без захисту не придатна до вживання. Наприклад, корозія консервних банок (пітингова корозія).

Збільшення припусків при проектуванні: збільшення припусків при конструюванні посудин, котлів, конденсаторних трубок, поршневих штоків, в обладнанні нафтових свердловин, підземних трубопроводів, цистерн для води і морських споруд. У зв'язку з відсутністю даних про швидкість корозії і засобів контролю, обладнання проектують набагато масивнішим, ніж це потрібно для достатнього строку служби. При відповідних відомостях про швидкість корозії можна більш точно визначити строк служби обладнання, і таким чином конструкція може бути спрощена і зменшено затрати на матеріали та працю. Типовим прикладом збільшених припусків при проектуванні є підземні нафтопроводи: лінія труб діаметром 20 см, довжиною 417 км повинна мати стінки товщиною 8,2 мм з урахуванням корозії з боку ґрунту. При відповідному корозійному захисті (газо-напилення) можна було б використовувати труби з товщиною стінки лише 6,4 мм, зберігши 3 700 тонн сталі і збільшивши внутрішню ємність на 5%.

Таким чином, побічні витрати є суттєвою часткою еко­номічних збитків, яких завдає корозія, хоча це і важко виявити при оцінці загальних витрат і в межах лише однієї про­мисловості.