114

Подобаев Александр Николаевич профессор, доктор химических наук

E-mail: jr25@yandex.ru

Основная литература:

1. Пахомов В. С., Шевченко А. А.

Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии.

2. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В.

Коррозия и защита от коррозии. (На случай, если книга 1 недоступна. Книгу можно скачать (PDF)

http://www.twirpx.com/file/1202750/

http://www.ph4s.ru/book_him_korroziya.html

E-mail: chemrezmat@yandex.ru (книга 2., методичка по лаб. Программа курса)

Пароль: 9171157

Дополнительная литература:

1.Б.Б. Дамаскин, О.А.Петрий, Г.А. Цирлина

Электрохимия

http://ssovet.chemmsu.ru/download/3%20kurs/phis_chemistry/elbook_all_2.pdf

2. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А.

Электрохимия

3. Антропов Л.И.

Теоретическая электрохимия (предпочтительнее)

http://www.twirpx.com/file/828849/

http://www.ph4s.ru/book_him_elektro.html

4. Феттер К.

Электрохимическая Кинетика

ЛЕКЦИЯ 1

Определение понятия «коррозия»

Коррозия (от позднелатинского corrosio— разъедание) (rosor = грызун cor -приставка перед корнем)

Коррозия - это разрушение металлов под воздействием химического или физико-химического влияния  окружающей  среды.  В широком понимании, коррозии подвергаются не только металлы, но и любые материалы, будь то бетон, пластмасса, резина или керамика.

Коррозия металлов - физико-химическое взаимодействие металлического материала и среды, приводящее к ухудшению эксплуатационных свойств материала, среды или технические системы, частями которой они являются

В основе коррозии металлов лежит химическая или физико-химическая реакция между материалом и средой или между их компонентами, протекающая на границе раздела фаз. Чаще всего это - окисление металла.

Коррозионная стойкость или химическое сопротивление материала - способность материалов сопротивляться воздействию среды.

М атериал, подвергающийся коррозии, называют корродирующим металлом, а среда, в которой протекает коррозионный процесс - коррозионной (коррозивной) средой.

В результате коррозии изменяются свойства металла и часто происходит ухудшение его функциональных характеристик.

Продукты коррозии - химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды.

Коррозия является физико-химическим процессом и закономер­ности ее протекания определяются общими законами термодинами­ки и кинетики гетерогенных систем.

В основе коррозии металлов лежит химическая или физико-химическая реакция между материалом и средой или между их компонентами, протекающая на границе раздела фаз. Чаще всего это - окисление металла.

Масштабы материальных потерь от коррозии. Взаимосвязь коррозионных разрушений оборудования с проблемой защиты окружающей среды.

Коррозионная проблема

В США по последним данным NACE ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составили 3,1 % от ВВП (276 млрд. долларов). В Германии этот ущерб составил 2,8 % от ВВП. По оценкам специалистов различных стран эти потери в промышленно развитых странах составляют от 2 до 4 % валового национального продукта. При этом потери металла, включающие массу вышедших из строя металлических конструкций, изделий, оборудования, составляют от 10 до 20 % годового производства стали.

Различают прямые и косвенные коррозионные потери.

Прямые потери от коррозии

Под прямыми потерями понимают стоимость замены (с учетом трудозатрат) прокорродировавших конструкций и машин или их частей, таких как трубы, конденсаторы, глушители, трубопроводы, металлические покрытия и т.д. Другими примерами прямых потерь, могут служить затраты на перекраску конструкций для предотвращения ржавления, нанесение различных защитных покрытий или эксплуатационные затраты, связанные с катодной защитой трубопроводов.

П рямые потери включают добавочные расходы, связанные с использованием коррозионно-стойких металлов и сплавов вместо дешевых нестойких, например, углеродистой стали. Даже когда углеродистая сталь обладает требуемыми механическими свойствами, но не имеет достаточной коррозионной устойчивости ее приходится заменять на нержавеющую сталь или дорогостоящие сплавы (сплавы на основе хрома, никеля, молибдена, титана, меди и др.).

К прямым потерям относятся также стоимость нанесения защитных металлических покрытий, стоимость ингибиторов коррозии, затраты на кондиционирование воздуха складских помещений для хранения металлического оборудования.

Подсчитано, что применение соли для борьбы с обледенением дорог и мостов приводит к прямым коррозионным потерям на сумму около 2 млрд. долларов в год в связи с коррозией автомобильных двигателей и около 0,5 млн. долларов в год на дополнительный ремонт дорог и мостов.

Общая сумма прямых коррозионных потерь по минимальной оценке составляет 4,2 % валового национального продукта. Подсчитано, что около 15 % этих потерь можно избежать, своевременно используя постоянно совершенствуемые средства противокоррозионной защиты.

Косвенные потери от коррозии

Гораздо труднее поддаются подсчету косвенные потери, но даже по приближенной оценке они исчисляются миллиардами долларов. Приведем примеры косвенных потерь.

Простои

З амена прокорродировавшей трубы нефтеперегонной установки стоит несколько сотен долларов, но недовыработка продукции за время простоя может принести убыток до 20 000 долларов в час. Замена поврежденного коррозией котла или конденсатора на крупной электростанции мощностью 300 МВт может привести к недовыработке электроэнергии на 60 000 долларов в день. Общая стоимость недовыработки электроэнергии и тепла из-за коррозионных простоев составляет десятки миллионов долларов в год.

Потеря готовой продукции

В межремонтный период происходят утечки нефти, газа и воды вследствие коррозионных повреждений соответствующих систем; коррозия автомобильного радиатора ведет к потере антифриза, а утечка газа из поврежденной трубы может привести к взрыву.

Потеря мощности

Из-за отложения продуктов коррозии ухудшается теплопроводность поверхностей теплообмена. Уменьшение проходных сечений трубопроводов из-за отложения ржавчины требует повышения мощности насосов. России увеличение мощности насосов водопроводных систем обходится в миллионы долларов в год.

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания, где поршневые кольца и стенки цилиндров постоянно корродируют под действием газообразных продуктов сгорания и конденсатов, потери от увеличения потребления бензина и масла сравнимы с потерями от механического износа, а иногда и превышают их. Потенциальные потери для России в системах преобразования энергии оцениваются в несколько миллиардов долларов в год.

Загрязнение продукции

Н ебольшое количество меди, поступившее в систему в результате коррозии медного трубопровода или латунного оборудования, может испортить целую партию мыла. Соли меди ускоряют старение и порчу мыла и тем самым укорачивают срок его хранения. Следы металлов могут изменять цвет красителей. Свинцовое оборудование не может быть использовано для приготовления и хранения пищевых продуктов из-за токсичности солей свинца. Мягкая вода, проходящая по свинцовым трубопроводам, небезопасна для питья. (По заключению Бюро продуктов питания и лекарственных препаратов, допустимая концентрация свинца в пище не должна превышать 1 мг/л). Переходящее в воду из-за коррозии водопроводных труб железо вредно для здоровья. Растворение оборудования из нержавеющих сталей приводит к потере производимыми лекарствами их целебных свойств.

К этой же группе потерь относится порча продуктов питания из-за ржавления металлических емкостей. Один из заводов, консервирующих фрукты и овощи, терпел убытки около миллиона долларов в год до тех пор, пока не были выявлены и устранены металлургические факторы, приводившие к локальной коррозии. Другая компания, использующая металлические крышки на стеклянных консервных банках, теряла 0,5 млн. долларов в год из-за точечной коррозии крышек, что приводило к бактериальному заражению продукции.

Допуски на коррозию.

Э тот фактор является обычным при проектировании реакторов, паровых котлов, конденсаторов, насосов, подземных трубопроводов, резервуаров для воды и морских конструкций. В тех случаях, когда скорости коррозии неизвестны, а методы борьбы с коррозией неясны, задача оптимального проектирования значительно усложняется. Надежные данные о скорости коррозии позволяют более точно оценить срок эксплуатации оборудования и упрощают его проектирование. Типичным примером допусков на коррозию может служить выбор толщины стенок подземных нефтепроводов. Расчетная толщина стенки трубопровода диаметром 200 мм и длиной 362 км составляет 8,18 мм, с учетом коррозии. А применение соответствующей защиты от коррозии позволяет снизить эту величину до 6,35 мм, что приводит к экономии 3700 т стали и увеличению полезного объема трубопровода на 5 %.

Очевидно, что косвенные потери составляют существенную часть общих коррозионных потерь. Однако подсчет косвенных потерь представляет собой трудную задачу даже в рамках одной отрасли промышленности.

В ряде случаев потери вообще не могут быть выражены в денежных единицах. К ним относятся аварии, связанные со взрывами, разрушением химического оборудования, или вызванные коррозией катастрофы самолетов, поездов, автомобилей, приводящие к потере здоровья или гибели людей.

Коррозия - процесс разрушения металлических материалов при контакте с окружающей средой, протекающий с изменением валентного состояния ме­талла.

Х имия → Физическая химия → Электрохимия

Коррозия Гальваника Источники тока Теория растворов …………..