Национальный исследовательский технологический университет «миСиС»

Кафедра защиты металлов и технологии поверхности

Пустов Ю.А., Ракоч А.Г., Баутин В.А., Бардин И.В.

КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ

Лабораторный практикум

Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 150400 – «Металлургия», 150100 – «Материаловедение и технология материалов», 150700 – «Физическое материаловедение» по специальности 150701 – «Физико-химия процессов и материалов» и 150702 – «Физика металлов».

Москва Издательский Дом МИСиС 2011

АННОТАЦИЯ

Лабораторный практикум по коррозии и защите металлов составлен коллективом авторов кафедры защиты металлов и технологии поверхности на основе книги Томашов Н.Д., Жук Н.П., Титов В.А., Веденеева М.А. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов, М.: Металлургия, 1971, а также лабораторного практикума № 128 под редакцией профессора Опары Б.К. (авторы Пустов Ю.А., Телков В.И., Яковлев В.Б., Васильев В.Ю., Кравчинский А.П., Опара Б.К., Квокова И.М.), и с учетом многолетнего опыта преподавания курса «Коррозия и зашита металлов» на кафедре.

В практикуме, представлены описания 20 работ, экспериментально иллюстрирующих, основные разделы курса. Каждая работа содержит краткое теоретическое введение, описание аппаратуры и методики работы, а также методы обработки опытных данных. В конце практикума приведены необходимые для расчетов справочные данные.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………………………….	5
Общие правила проведения лабораторных работ и оформления отчета…………	5
Техника безопасности при выполнении лабораторных работ……………………..	7
Лабораторная работа № 1. Кинетика окисления металлов на воздухе……………	9
Лабораторная работа 2. Влияние температуры на скорость окисления металлов на воздухе……………………………………………………………………………...	23
Лабораторная работа 3. Жаростойкость металлов и сплавов на воздухе…………	30
Лабораторная работа 4. Электродные потенциалы металлов……………………...	36
Лабораторная работа 5. Влияние катодных структурных составляющих сплава на скорость электрохимической коррозии………………………………………….	46
Лабораторная работа 6. Поляризация и деполяризация электродов работающей коррозионной пары…………………………………………………………………...	53
Лабораторная работа 7. Кислородная деполяризация катода……………………...	61
Лабораторная работа 8. Перенапряжение водорода на металлах…………………	71
Лабораторная работа 9. Пассивность стали………………………………………...	79
Лабораторная работа 10. Контактная коррозия алюминиевых сплавов…………..	87
Лабораторная работа 11. Расслаивающая коррозия алюминиевых сплавов……...	93
Лабораторная работа 12. Межкристаллитная коррозия сталей и сплавов………..	99
Лабораторная работа 13. Питтинговая коррозия алюминиевых сплавов…………	108
Лабораторная работа 14. Кинетика коррозионного растрескивания сплавов……	114
Лабораторная работа 15. Диагностика коррозионного разрушения………………	122
Лабораторная работа 16. Ингибиторы коррозии металлов………………………...	126
Лабораторная работа 17. Защита сталей от коррозии внешним током…………...	146
Лабораторная работа 18. Защита стали от коррозии с помощью анодного протектора…………………………………………………………………………….	154
Лабораторная работа 19. Защитные металлические покрытия……………………	160
Лабораторная работа 20. Металлические неорганические защитные покрытия на стали………………………………………………………………………………..	169
Библиографический список………………………………………………………….	176
Приложение 1. Физические свойства некоторых металлов и их оксидов………...	178
Приложение 2. Таблица стандартных потенциалов металлов и некоторых окислительно-восстановительных реакций…………………………………………	179
Приложение 3. Средние коэффициенты активности некоторых сильных электролитов γ± в водных растворах при 25 ºС……………………………………..	180
Приложение 4. Произведение растворимостей (L) труднорастворимых веществ в воде…………………………………………………………………………………..	181
Приложение 5. Давление насыщенного водяного пара при температурах от 10 до 39 ºС………………………………………………………………………………...	182

ВВЕДЕНИЕ

В связи с необходимостью непрерывного совершенствования методов защиты металлов от коррозии во всех отраслях промышленности важной задачей является повышение качества подготовки инженеров и исследователей-коррозионистов. Дисциплина «Коррозия и защита металлов» базируется на экспериментальных исследованиях, поэтому для ее усвоения необходимо не только изучить основы теоретического курса, но и овладеть современными экспериментальными методами в этой области. При исследовании коррозионных процессов и повреждений используют весь арсенал современных средств изучения свойств металлов и сплавов и растворов электролитов. В кратком курсе невозможно познакомить студентов со всеми методами, которые могут быть использованы для исследования коррозионных процессов. Поэтому в данном практикуме выполнение лабораторных работ основано на использовании современных, наиболее простых методов исследования, наглядно иллюстрирующих соответствующие положения теоретического курса.

Общие правила проведения лабораторных работ и оформления отчета

Продолжительность лабораторных работ – 2 часа, выполнение работы индивидуальное. Студент должен заранее подготовиться к ее выполнению: составить конспект работы, нарисовать и изучить схему установки для исследования, подготовить все таблицы для записи наблюдений. Студент должен также подготовиться к программированному допуску к лабораторной работе.

Образец вопросов контроля-допуска прилагается в конце каждой работы. Подготовка к допуску предусматривает проработку теоретической части лабораторной работы, а подготовка к защите – еще и проработку литературы, указанной в конце практикума в библиографическом списке.

Отчет по лабораторной работе рекомендуется составлять по следующей (примерной) схеме:

1) название работы;

2) цель работы;

3) краткое теоретическое введение;

4) методика работы (схема установки и порядок проведения опыта);

5) результаты опытов (в виде таблицы) и их обработка;

6) выводы.

Первые четыре пункта отчета и таблица для записи результатов измерений оформляются при подготовке к лабораторной работе, пункт пятый – в процессе ведения опыта и после его окончания, пункт шестой – после обработки результатов измерений.

Теоретическое введение должно быть изложено кратко и с предельной ясностью.

Схему установки нужно вычерчивать и снабжать надписями так, чтобы она была наглядна и понятна без устных пояснений.

При описании порядка проведения опыта все выполняемые операции излагают кратко, не повторяя текста практикума.

Результаты опытов записываются в заранее составленную таблицу, примерная форма которой приведена в описании каждой работы. В таблицу записывают результаты непосредственных измерений, а необходимые поправки и расчеты делают до окончания опыта. Результаты измерений, как правило, подлежат дополнительной обработке – аналитической и графической. Аналитическая обработка результатов измерений состоит в пересчете электродных потенциалов на водородную шкалу, в расчете показателя скорости коррозии. Графическая обработка результатов измерений состоит в построении соответствующих графиков, последующем спрямлении кривых и представлении результатов измерений в виде уравнений.

При использовании персонального компьютера аналитическая и графическая обработка результатов экспериментов может быть проведена с использованием программы Microsoft Office Excel или любой подобной. Результаты расчетов на персональном компьютере приводятся в отчете в виде распечатки соответствующих таблиц и графиков.

Отчет по работе завершается краткими выводами, отражающими результаты соответствующей обработки полученных экспериментальных данных.

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ

Выполнение ряда работ настоящего практикума связано с применением растворов кислот и щелочей, которые при попадании в глаза и на кожу могут вызвать легкие ожоги, а при попадании на одежду – ее порчу. Поэтому следует строго выполнять следующие правила:

• не работать без халата, не класть личные вещи на лабораторные столы, а убирать их в специально отведенные места;

• не курить и не принимать пищу во время работы в лаборатории; не пробовать на вкус сухие реактивы и их растворы;

• при переливании раствора из сосуда в сосуд пользоваться воронкам и не разливать жидкости; воронки после употребления ополаскивать проточной водой; жидкость, разлитую на стол или пол, немедленно удалить сухой тряпкой, а затем тряпкой, обильно смоченной водой, защитив руки резиновыми перчатками;

• при попадании на руки растворов кислот или щелочей необходимо тщательно вымыть руки водой с мылом, а при необходимости пораженные участки кожи нейтрализовать слабым раствором уксусной кислоты, если попала щелочь; брызги кислот, попавшие на одежду, нужно нейтрализовать гидроксидом аммония, а на кожу – раствором соды;

• во избежание ожогов нельзя брать непосредственно руками неостывшие тигли, образцы и т.п.;

• электрооборудование и приборы, которые при работе могут дать искру (например, при обрыве провода, коротком замыкании и т.п.), должны быть изолированы экраном из прозрачного материала. Снимать экран во время работы прибора запрещается.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ ВКЛЮЧАТЬ РУБИЛЬНИКИ МОКРЫМИ РУКАМИ! ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПРИСТУПАТЬ К РАБОТЕ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ИЛИ ЛАБОРАНТА.

О ВСЕХ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ НАДО НЕМЕДЛЕННО СООБЩАТЬ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ, ВЕДУЩЕМУ ЗАНЯТИЕ.

Лабораторная работа № 1.

Кинетика окисления металлов на воздухе