МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Старооскольский технологический институт

им. А.А. Угарова (филиал)

федерального государственного автономного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет

«МИСиС» (СТИ НИТУ «МИСиС»)

Кафедра металлургии и металловедения

им. С.П.Угаровой

Н.А. Киселева

КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ

Учебно-методическое пособие

для практических занятий

для обучающихся по направлению

22.03.02 (150400.62) «Металлургия»

(для всех форм обучения)

Cтарый Оскол

2014

УДК 687.2

ББК 34.9

Рецензент: доц., к. т. н. Кожухов А.А.

Киселева Н.А. Коррозия и защита металлов. Учебно-методическое пособие для практических занятий.- Старый Оскол: СТИ НИТУ МИСиС, 2014 г. – 88 с.

Учебно-методическое пособие для практических занятий по курсу «Коррозия и защита металлов» предназначено для студентов, обучающихся по направлению 22.03.02 (150400.62) «Металлургия» всех форм обучения.

© СТИ НИТУ МИСиС

© Киселева Н.А.

Содержание Введение

Дисциплина «Коррозия и защита металлов» относится к вариативной части ООП бакалавров по направлению подготовки 22.03.02 (150400) «Металлургия».

Дисциплина имеет практико-ориентированную направленность и предназначена для приобретения студентами компетенций в области изучения причин и видов коррозионного разрушения металлов в различных коррозионно-активных средах, понимания механизмов коррозионных процессов как одного из важнейших направлений повышения качества металлопродукции, выбора научно-обоснованных методов защиты металлов от коррозии.

В ходе изучения дисциплины студенты приобретают следующие компетенции:

- умение сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);

- умение применять в практической деятельности принципы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды (ПК-5);

-умение осуществлять и корректировать технологические процессы в металлургии и материалообработке (ПК-10);

- умение осуществлять выбор материалов для изделий различного назначения с учетом эксплуатационных требований и охраны окружающей среды (ПК-12);

- уметь использовать физико-математический аппарат для решения задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-20).

Практические занятия предназначены для приобретения и закрепления навыков выбора методов и средств защиты от коррозии металлопродукции, конструкций и сооружений на стадии проектирования, производства, хранения, транспортировки и в реальных условия эксплуатации.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

Термодинамика процессов газовой коррозии.

Оценка вероятности процессов газовой коррозии

металлов

1.1 Теоретическое введение

Движущей силой реакции "металл-окислитель" является изменение свободной энергии системы, обусловленное образованием продук­тов реакции из реагентов. В качестве критерия при оценке возмож­ности или невозможности коррозионного процесса обычно используется энергия Гиббса G_Т. Любой самопроизвольный процесс, протекающий при постоянном давлении и температуре сопровождается убылью величины G_Т. Если при заданных услови­ях ΔG_Т < 0, коррозионный процесс термодинамически возможен. При ΔG_Т > 0 процесс окисления невозможен и при наличии уже су­ществующих продуктов коррозии (например, оксид или сульфид метал­ла) происходит их диссоциация. При ΔG_Т = 0 имеет место равно­весие: если оксид образовался, то в данных условиях его рост не происходит. Для решения вопроса о возможности или невозможности протекания коррозионного процесса в заданных условиях необходимо воспользоваться справочными данными или произвести соответствую­щей расчет.

Наиболее важным и общим методом расчета изменения энергии Гиббса является ее определение из данных химического равно­весия, которое можно рассмотреть на примере окисления металла (Ме) кислородом:

mMe(т)+mn/4 О₂(г) = Me_mО_mn/4 (1.1)

Согласно уравнению изотермы Вант-Гоффа для химической реакции (2.1), изменение энергии Гиббса может быть представлено в виде

(1.2)

где R = 8,314 Дж /(моль∙К) - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура, К; Ро₂ - парциальное давление кисло­рода, атм; (Ро₂ )_р - парциальное давление кислорода в равновесном состоянии, равное давлению (упругости) диссоциации оксида, атм; K_p– константа химического равновесия; m – число атомов металла в молекуле окисла; n – валентность металла; – изменение стандартной энергии Гиббса (Р_О2 = 1атм), Дж/моль.

Из уравнения (1.2) следует, что окисление металла термодинамически возможно (ΔG_Т < 0) при условиях Ро₂ > (Ро₂)_р и невозможно (ΔG_Т > 0), если Ро₂ < (Ро₂)_р.

Значение служит мерой термодинамической устойчивости оксида: чем ниже , тем более устойчиво это химическое соединение.

Упругость диссоциации оксида можно рассчитать по формуле

, (1.3)

где ΔG_Т⁰ - стандартное изменение энергии Гиббса (при Ро₂ = 1 атм = Па).