Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

В.М. Сапельников

Теоретические основы коррозии

и защиты металлов

Учебно-методическое пособие

Волгодонск 2010

Учебно-методическое пособие предназначено для изучения основных закономерностей коррозии металлов и методов их защиты. Каждый раздел пособия содержит краткие теоретические сведения, примеры решения задач и задания для самостоятельного выполнения при подготовке индивидуального домашнего задания.

Предназначено для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения специальностям 151001.65 «Технология машиностроения»; 150202 «Оборудование и технология сварочного производства».

Введение

Металлы и их сплавы являются наиболее важными современными конструкционными материалами. Всюду, где эксплуатируются металлические конструкции (в воз­духе, воде и под землей), есть много веществ, которые взаимодействуют с металлами и постепенно их разрушают. У большинства приме-няемых в технике металлов в этих усло­виях более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они и перехо-дят в результате кор­розии.

Коррозия представляет собой нежелательный и непредна­меренный процесс. Электрохимическое растворение анодов из чер­новой меди в ванне с целью ее рафинирования нельзя считать корро­зионным процессом, так как оно является необходимым и жела­тельным звеном в очистке меди от примесей. В то же время электрохимическое растворение железного анода в ванне по элек­тролизу воды следует отнести к категории коррозионных процессов, поскольку оно здесь нежелательно. Разъедание стенок железной цистерны при перевозке в ней серной кислоты считается коррозион­ным разрушением, а растворение железа в серной кислоте с целью получения чистого реактивного сульфата железа не принято рас­сматривать как его коррозию, хотя в основе обоих процессов лежат одни и те же явления.

По мере развития техники происходило расширение видов и форм коррозии металлов и неметаллических материалов, увеличивались вызываемые ею потери. Причиной этого, с одной стороны, является быстро растущее количество изделий, устройств, машин и конструкций, с другой – возрастающее загрязнение человеком окружающей среды (атмосферы, вод и почвы) продуктами сгорания угля и жидкого топлива, бытовыми и промышленными стоками, газовыми выбросами промышлен-

ных предприятий, химическими веществами, используемыми в сельском хозяйстве, и т. д.

Коррозия наносит огромный ущерб национальной экономике в результате безвозвратных потерь металла, преждевременного выхода из строя оборудования, снижения производительности труда и значительных потерь продукции многих важнейших видов. В промышленности развитых стран расходуются огромные средства на борьбу с коррозией путем принятия соответствующих предупредительных мер (применение различных способов электрохимической защиты, окрашивание или нанесение других покрытий, замена деталей, испорченных коррозией, приме-нение дорогостоящих коррозионно-стойких сплавов и т. д.). В этой связи следует отметить основные аспекты коррозионной проблемы: экономический (прямые и косвенные финансовые и материальные потери), социальный (дополнительные трудовые затраты на восполнение материальных потерь, вовлечение для этого дополнительного населения и создание инфраструктуры для него), экологический (загрязнение окружающей среды продуктами кор-розии).

Ежегодные потери от коррозии стали и чугуна в Российской Федерации оцениваются более, чем в 20% от годового производ-ства. Значительная доля изделий, вышедших из строя вследствие коррозии, снова используется в металлургии на переплавку, но около 10% металла теряется безвозвратно, рассеиваясь в виде продуктов окисления в окружающей природе.

Большие затраты, связанные с коррозией, вызвали огромное количество исследований по изучению природы этого явления и поиски более совершенных способов защиты металлов. Этим занимаются учёные самых различных направлений – физики, электрохимики, металлурги и др., поэтому кругозор специалиста по коррозии должен охватывать знания различных дисциплин и прежде всего необходимо знание механизмов важнейших коррози-онных процессов. От этого зависит правильный выбор стратегии и конкретных схем защиты металлических конструкций и оборудова-ния от коррозии с учетом условий их эксплуатации.