Лабы / 3 / Защита

Вопрос №1: Что такое процесс окисления металла?

Ответ: Коррозия – необратимое самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического и физико-химического действия окружающей среды.

Вопрос №2: Как протекает процесс окисления металлов и от каких факторов зависит?

Ответ: В основе коррозии металлов лежит реакция взаимодействия материала и среды на границе раздела фаз. В большинстве своем это взаимодействие – окислительно-восстановительная реакция.

Критерием самопроизвольности коррозии является изменение энергии Гиббса (в природе самопроизвольны лишь те процессы, у которых ΔG < 0):

ΔG = ΔH – TΔS ΔG = - n F E

Где: ΔG – изменение энергии Гиббса; ΔH – изменение энтальпии системы; T – абсолютная энергия системы; S – изменение энтропии системы; n – число электронов, участвующих в реакции; F – постоянная Фарадея; E – ЭДС (E = φкатода

– φанода; φкатода > φанода).

Процесс окисления металлов зависит от следующих факторов:

1.Температурный режим взаимодействия.

2.Агрессивность среды (pH, концентрация р-ра, влажность, ионное загрязнение).

3.Состояние металла на поверхности контакта (шероховатость, наличие механических повреждений, наличие примесей и иных отложений).

4.Физико-химические свойства металла (химическая активность металла).

1

5.Наличие выполненных мероприятий по предотвращению или снижению скорости коррозионных процессов (защитные пленки, наличие ингибиторов, окрашевание, легирование и т.д.).

Вопрос №3: Какова химическая структура окисных пленок на стали и цирконии в данном эксперименте?

Ответ: В данной работе проводился обжиг элементов в печи при температуре t = 500 °С, следовательно образцы подвергались газовой коррозией.

Процесс образования оксидной пленки при газовой коррозии следующий:

1.Ионизация металла и переход его электронов в оксид.

2.Перенос О2 к поверхности оксида.

3.Адсорбция кислорода.

4.Превращение адсорбированного кислорода в О2-4.

5.Перемещение ионов кислорода в слой оксида.

6.Образование оксида.

Рис. 1. Механизм газовой коррозии

2

Для оценки качества образовавшейся пленки используется критерий сплошности:

1 < Vоксида/Vметалла < 2.5

При выполнении этого условия теоретическая пленка будет обладать хорошим защитным свойством.

Вопрос №4: Какие вы знаете газовые теплоносители? Перечислите их достоинства и недостатки.

Ответ: В настоящее время основными газовыми теплоносителями являются: He, H2, N2, CO2 и воздух. Наилучшими теплофизическими свойствами обладает водород, но он обладает высокой коррозийной активностью по отношению к материалам используемым в активной зоне реакторной установки, а также взрывоопасен. По совокупности всех требований безопасности, эффективности и экономичности наиболее пригоден He.

Преимущества газовых теплоностиелей:

1.Однофазный теплоноситель газ позволяет получать высокие температуры на выходе из реактора до 1000˚С и выше не зависимо от его давления.

2.Высокая температура теплоносителя делает возможным реализацию наиболее эффективных тепловых схем с максимальным термическим и внутренним КПД.

3.При аварийных ситуациях, связанных с разгерметизацией 1-го контура, газоохлаждаемые реакторы оказываются наиболее безопасными с точки зрения радиационного воздействия на окружающую среду.

4.Возможность применения одноконтурных газоохлаждаемых схем. Реализация преобразования тепловой энергии в механическую непосредственно.

Недостатки газовых теплоносителей:

1.Требуется прокачка большого объёма газа через реактор для обеспечения эффективного теплосъёма. Эта необходимость возникает вследствие небольшой плотности, низкой объёмной теплоёмкости и небольшого

3

коэффициента теплопроводности газов. Затраты энергии на перекачку теплоносителя достигают 20% вырабатываемой энергии, в то время как для воды 5-6%.

2.Требуется качественная герметичность циркуляционного контура, вследствие высокого давления для лучшей перекачки теплоносителя.

3.Требуется отчистка газов от примесей.

4.Возникновение газовой коррозии.

4