УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

гуманитарных и

социально-экономических

дисциплин

к.м.н. М. Е. Бабич

«_____» ______________ 2015 г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

проведения лекционного занятия

по дисциплине «Материаловедение и технология материалов»

для курсантов 2 курса по специальности 20.05.01

«Пожарная безопасность»

ТЕМА № 5

«КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБЫ ИХ ЗАЩИТЫ»

Обсуждена на заседании МС

протокол №__ от «___»________2015 г.

Владивосток

2015 г.

I. Учебные цели

1. Рассмотреть превращения в материалах под воздействием окружающей среды.

2. Получить представление об особенностях коррозионного разрушения металлов.

3. Изложить способы защиты металлов от коррозии.

II. Воспитательные цели

Формировать у обучаемых знания, умения и навыки, позволяющие решать задачи, стоящие перед ГПС. Морально-психологическая подготовка курсантов и слушателей для ведения работ, связанных с тушением пожаров и спасанием людей.

III. Расчет учебного времени

Содержание и порядок проведения занятия	Время, мин
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Учебные вопросы 1. Коррозия металлов её сущность и виды. 2. Формы разрушения металлов от коррозии. 3. Способы защиты металлов от коррозии. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	10 75 30 25 20 5

IV. Литература

Основная:

1. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие / Под ред. В.С. Артамонова – СПбУ ГПС МЧС России, 2011. – 312 с.

2. Материаловедение. Технология конструкционных материалов : учебное пособие для вузов. Под ред. Чередниченко В. С. – 4-е изд., стер. – М.: Омега-Л, 2008. – 752 с.

3. Материаловедение и технология материалов : курс лекций . Под ред. Артамонова В.С.; МЧС России. – СПб. : СПбУ ГПС МЧС России, 2008. – 112 с.

Дополнительная:

1. Материаловедение и технология металлов . Под ред. Фетисова Г.П. Учебник. – М. : Высш. шк., 2001. – 637 с.

2. Жадан В.Т., Полухин П.И., Нестеров А.Ф. и др. Материаловедение и технология материалов. – М.: Металлургия, 1994. – 622 с.

3. Материаловедение и технология материалов. Под ред. Солнцева Ю.П. – М.: Металлургия, 1988. – 512 с.

V. Учебно-материальное обеспечение

1. Технические средства обучения: мультимедийный проектор, портативный компьютер.

2. Слайды, плакаты.

V. Текст лекции

Введение.

1. Коррозия металлов, ее виды и формы разрушения металлов.

Коррозия-это разрушение металлических деталей вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой. При этом участки металла, подвергшиеся коррозионному разрушению, полностью теряют свои механические свойства.

В результате коррозии ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего используемого металла. Прямые потери при коррозии связаны с воспроизводством и заменой оборудования, косвенные – с потерями от простоев, снижением производительности оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, обусловленными снижением прочности металлических конструкций и т.п. Принято считать, что в индустриально развитых странах убытки от коррозии составляют 2-4% национального дохода. Причём эти потери имеют тенденцию к росту, что связано:

1) с ростом металлофонда;

2) с увеличением в технике и технологии таких параметров, как температура, давление, скорость, агрессивность среды;

3) с повышением загрязненности коррозионно-активными веществами окружающей среды (атмосферы, воды, почвы).

Проблема коррозии металлов и сплавов, разработка методов и средств борьбы с ней носит глобальный характер. Для пожарной техники эта проблема особенно важна, т.к. сроки эксплуатации техники весьма значительны и сохранение её в исправном и работоспособном состоянии - задача не только актуальная, но и достаточно сложная. Поэтому вопросам защиты от коррозии в подразделениях пожарной охраны уделяется большое внимание.

Коррозия может протекать вследствие чисто химических реакций металла с окружающей средой, либо благодаря электрохимическим процессам, происходящих на границе раздела металла с внешней средой. Исходя из этого, по механизму (природе) различают два типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Коррозия металлического изделия всегда начинается с его поверхности на границе металл-коррозионная (внешняя) среда, постепенно распространяясь вглубь металла (иногда до сквозного разрушения).

Характер разрушения металла от коррозии может быть разным. Коррозия может быть: сплошной, когда повреждению подвергается весь поверхностный слой и местной, когда подвергаются отдельные участки поверхности; межкристаллической, когда повреждается металл по границам зёрен-кристаллов.

Отличается коррозия и по условиям её протекания. Наиболее типичные виды коррозии следующие:

1. Атмосферная коррозия – в атмосфере воздуха.

2. Подземная коррозия в почвах и грунтах.

3. Блуждающим током – электрохимическая под воздействием тока от внешнего источника. Блуждающие токи появляются в грунте от различных источников: от рельсовых путей трамвая, электрических железных дорог, заземления промышленных установок и др.

4. Контактная - электрохимическая, вызванная контактом металлов с разными потенциалами.

5. Биокоррозия (микробиологическая) – под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов.

6. При полной погружении– коррозия металла, полностью погруженного в жидкую коррозионную среду.

7. При неполном погружении – коррозия металла, частично погруженного в жидкую коррозионную среду.

8. Щелевая– усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами и с коррозионно - инертным неметаллическим материалом.

9. Растрескивание - коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и напряжений растяжения с образованием трещин.

10. Газовая– химическая коррозия металлов в газах.

11. Морская– коррозия металла в морской среде, под которой понимается совокупность физических условий – от насыщенного мельчайшими водяными каплями морского воздуха до ила на океанском дне.

Виды 1–4 и 11 относятся к электрохимической коррозии, биокоррозия – преимущественно имеет электрохимическую природу. Как правило, коррозия видов 6-9 практически электрохимическая, но может быть и химической. Горячая газовая коррозия – типичный случай химической коррозии.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток, т.е. при отсутствии электролитов. Металл непосредственно взаимодействует с окислителем, при этом происходит переход электронов от металла к веществам, находящимся в окружающей среде. Известны следующие основные разновидности химической коррозии: газовые (атмосферная и газовая производственная), коррозия в агрессивных жидких неэлектролитах.

1. Атмосферная коррозия возникает под влиянием газов атмосферы (кислорода, азота, углекислого газа, паров воды). Например, атмосферная коррозия цинка и железа может быть выражена следующими уравнениями:

2Zn + 0₂ →Zп0 Fе+С0₂+Н₂0→ FеСО₃+Н₂

2. В производственных условиях под действием кислорода, водорода, агрессивных газов (S0₂, Н₂S, NО₂, галогенов) развивается газовая (производственная) коррозия. Подобные процессы чаще протекают при повышенных температурах. К газам, обладающим повышенной коррозирующей способностью, относятся:

- газы, содержащие сернистые соединения, которые при взаимодействии с металлом образуют сульфиды. Сульфиды легко окисляются на воздухе, при этом выделяется большое количество тепла, что может привести к самовозгоранию этих соединений;

- кислород, который при взаимодействии с металлом образует оксиды. Некоторые оксиды непрочны, отслаиваются и уменьшают толщину стенок аппаратов; - водород, который при повышенных давлениях может диффундировать в толщу металла производственного оборудования. Металл при этом становится хрупким и теряет свою прочность.

Большие потери от газовой коррозии (угар металла) несет металлургическая промышленность. Стойкость против газовой коррозии повышается при введении в состав сплавов различных добавок (хрома, алюминия, кремния и др.). Добавки алюминия, бериллия и магния к меди повышают ее сопротивление газовой коррозии в окислительных средах. Для защиты стальных и железных изделий от этого вида коррозии поверхность покрывают алюминием (алитирование).

3. Коррозия в агрессивных жидкостях может протекать как при низких, так и при повышенных температурах. К этому типу химической коррозии можно отнести взаимодействие металлов с жидкими неэлектролитами, например, с сернистой нефтью, бензином, маслом, расплавами солей.

Наибольшие потери металлов обусловлены электрохимической коррозией. Электрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих ионную проводимость. Она протекает в электролитах, во влажном газе, в почве.

Металлы и сплавы неоднородны. При соприкосновении их с электролитами (кислотами, щелочами, солями) одни участники поверхности играют роль анода (отдают электроны), другие (различного рода включения) – катода (принимают электроны). На поверхности металла возникает множество микрогальванических пар. Чем выше разность потенциалов металлов, образующих гальванические пары, степень неоднородности структур, температура и величина внутренних напряжений, тем интенсивнее коррозия. Основным отличием процессов электрохимической коррозии от процессов в гальванической цепи является отсутствие внешней цепи. Электроны в процессе коррозии не выходят из корродирующего металла. А двигаются внутри металла.

Таким образом, электрохимическая коррозия – это окислительно-восстановительный процесс, происходящий при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла, содержащего примеси, которые играют роль менее активного металла.