Міністерство освіти і науки України
Запорізька державна інженерна академія
Т.Г.Василенко
Т.В.Дришлюк
Л.В.Сорокіна
ХІМІЧНИЙ ОПІР МАТЕРІАЛІВ
Методичний посібник
для студентів ЗДІА денної та заочної
форми навчання
Запоріжжя
2011
Міністерство освіти і науки України
Запорізька державна інженерна академія
ХІМІЧНИЙ ОПІР МАТЕРІАЛІВ
Методичний посібник
для студентів ЗДІА денної та заочної
форми навчання
Рекомендовано до видання
на засіданні кафедри ОНС,
протокол № від р.
Хімічний опір матеріалів. Частина 1. Методичний посібник для студентів ЗДІА денної та заочної форми навчання / Укл.: Т.Г.Василенко , Т.В.Дришлюк , Л.В.Сорокіна . Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2011 р. - с.
Укладачі: Т.Г. Василенко - канд. хім. наук, доцент
Т.В. Дришлюк - канд. техн. наук, доцент
Л.В.Сорокіна - канд. хім. наук, доцент
Відповідальний за випуск: Т.Г. Василенко - канд. хім. наук, доцент
Хімічний опір матеріалів
Поняття корозії та корозійна проблема
Термін «корозія» походить від латинського слова « соггоdеге», що означає «пожирати , згризати».
Корозія – самовільний процес руйнування металів в результаті хімічної або електрохімічної реакції що приводить до змін у властивостях матеріалу. Результатом є «корозійний ефект», зазвичай шкідливий: псування матер-алів, забруднення навколишнього середовища продуктами корозії і порушення функцій системи, фізико-хімічними складовими частинами якої є і матеріал і навколишнє середовище.
Руйнування (псування), що відбувається внаслідок фізичних причин, не називається корозією і відомо як ерозія, стирання або знос. В деяких випадках хімічна дія супроводжується фізичним руйнуванням і називається корозійною ерозією, корозійним зносом або фреттінг-корозією.
Це визначення не розповсюджується на неметалічні матеріали. Термін «корозія» відноситься тільки до хімічної дії на метали. Ржавінням називається корозія заліза і його сплавів з утворенням продуктів корозії, що складаються в основному з гідратованих оксидів заліза. Кольорові метали, отже, кородують, але не іржавіють.
Значення корозійних досліджень визначається 4 аспектами.
1. Економічний - має на меті зменшення матеріальних втрат в результаті корозії металоконструкцій.
2. Підвищення надійності обладнання, яке в результаті корозії може руйнуватися з катастрофічними наслідками ( наприклад судини високого тиску, парові казани, металеві контейнери для токсичних матеріалів, лопати і ротори турбін, мости, деталі літаків і автономні автоматизировані механізми). Надійність є найважливішою умовою при розробці обладнання АЕС і систем поховання радіоактивних відходів.
Збереження металевого фонду. Світові ресурси металу обмежені, а втрати металу в результаті корозії ведуть, крім того, до додаткових витрат енергії і води.
Збиток навколишньому середовищу.
Економічний чинник є головною рушійною силою більшості корозійних дослід-жень. Витрати на відшкодування корозійних втрат у військовій техніці, комунальному господарстві обчислюються мільярдами доларів на рік.
Розрізняють прямі і непрямі корозійні втрати.
Втрати |
|
Прямі (можна підрахувати) |
Непрямі (важко підрахувати) |
- заміна частини конструкції; |
- простої; |
- використання спеціальних сплавів; |
- втрата готової продукції; |
- (не)металеві покриття; |
- втрата потужності; |
- спец. засоби протикорозійного захисту; |
- забруднення продукції; |
- розробка нових засобів захисту. |
- аварії. |
Під прямими втратами розуміють вартість заміни (з урахуванням трудо-витрат) прокородувавших конструкцій і машин або їх частин, таких як труби, конденсатори, глушники, трубопроводи, металеві покриття.
Іншими прикладами прямих втрат, можуть служити витрати на перефарбовування конструкцій або експлуатаційні витрати, пов'язані з катодним захистом трубопроводів. Прямі втрати включають додаткові витрати, пов'язані з використанням корозійностійких металів і сплавів замість вуглецевої сталі, навіть коли вона володіє необхідними меха-нічними властивостями, але не має достатній корозійній стійкості. Сюди відносяться також вартість нанесення захисних металевих покриттів; вартість інгібіторів корозії, витрати на кондиціонування повітря складських приміщень для зберігання металевого обладнання.
Набагато важче піддаються підрахунку непрямі втрати, але навіть за наближеною оцінкою вони обчислюються мільярдами доларів .
Простої. Заміна труби нафтоперегінної установки, що прокородувала, коштує декілька сотень доларів, але недовиробіток продукції за час простою може принести збиток до 20 000 доларів в годину. Загальна вартість недовиробітку електроенергії в США із-за корозійних простоїв складає десятки мільйонів доларів в рік .
Втрата готової продукції. У міжремонтний період відбуваються витоки нафти, газу і води внаслідок корозійних пошкоджень відповідних систем; корозія автомобільного радіатора веде до втрати антифризу, а витік газу з пошкодженої труби може привести до вибуху.
Втрата потужності. Внаслідок відкладення продуктів корозії погіршується теплопровідність поверхонь теплообміну. Зменшення прохідних перетинів трубопро-водів внаслідок відкладення іржі вимагає підвищення потужності насосів.
У автомобільних двигунах внутрішнього згорання, де поршневі кільця і стінки циліндрів постійно кородують під дією газоподібних продуктів згорання і конденсатів, втрати від збільшення вжитку бензину і масла дорівнює втратам від механічного зносу, а інколи і перевищують їх.
Забруднення продукції внаслідок попадання в неї іонів важких металів. Солі міді прискорюють старіння і псування мила і тим самим зкорочують термін його зберігання. Сліди металів можуть змінювати колір фарбників. Свинцеве устаткування не може бути використане для приготування і зберігання харчових продуктів внаслідок токсичності солей свинцю. До цієї ж групи втрат відноситься псування продуктів харчування внаслідок ржавіння металевих ємкостей.
Допуски на корозію. Надійні дані про швидкість корозії дозволяють точніше оцінити термін експлуатації устаткування і спрощують його проектування. Типовим прикладом допусків на корозію може служити вибір товщини стінок підземних нафтопроводів.