Korrozia_i_zaschita_metallov-2015_1

В А Немов Б А Хоришко О В Иванова К Е Румянцева И В Мекаева

КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ

Хабаровск 2015

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ

Утверждено издательско библиотечным советом университета в качестве учебного пособия

Хабаровск Издательство ТОГУ

2015

УДК 620.19:541.138.2 ББК К66я7

К689

Авторы:

В. А. Немов, Б. А. Хоришко, О. В. Иванова, К. Е. Румянцева, И. В. МеC каева

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра «Технологии электрохимических производств» ФБГОУ ВПО «Вятский государственный университет» (завкафедрой канд. техн. наук, проф. С. В. Шишкина)

глав. науч. сотр. Института химии растворов им. Г. А. Крестова РАН, дCр хим. наук, проф. В. И. Парфенюк

Н а у ч н ы й р е д а к т о р дCр техн. наук, проф. Ри Хосен

Коррозия и защита металлов: учебное пособие / В. А. Немов, К 689 Б. А. Хоришко , О. В. Иванова, К. Е. Румянцева, И. В. Мекаева;

[науч. ред. Ри Хосен] Хабаровск: ИздCво Тихоокеан. гос. ун – та, 2015: C 162 с.

ISBN 978C5C7389C1735C6

Учебное пособие написано к курсу «Коррозия и защита металлов». В нем представлены учебноCметодические материалы, методические рекомендации к изучению курса, фонд оценочC ных средств, индивидуальные тематические задания, репетиционные задачи и примеры их реC шения, а также краткие теоретические введения к лабораторным работам и прописи методик их выполнения.

Учебное пособие предназначено для студентов очного и заочного отделений университеC тов, обучающихся по направлениям бакалавриата при изучении дисциплин «Коррозия и защита металлов», «Химическое сопротивление материалов коррозии», «Основы коррозии и защиты металлов», «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии», «МатериаловедеC ние и защита от коррозии».

Может быть также рекомендовано начинающим преподавателям, аспирантам и магиC странтам, соприкасающимся по роду своей деятельности с изучением коррозии металлов и сплавов и их защитой от коррозии.

Введение

Потребление лежит в основе развития общества. Для удовлетворения своих потребностей люди организуют хозяйственную деятельность, осноC вой которой является производство.

Современное развитие производства предъявляет высокие требования к надежности и стойкости конструкционных материалов и совершенствоC ванию методов их защиты. Промышленность Российской Федерации имеет около 460000 предприятий с разнообразными технологиями производства. Оборудование для них изготавливают на основе сплавов черных и цветных металлов, а также из природных или искусственных химически стойких материалов. Со временем оно стареет или разрушается вследствие корро% зии. Это приводит не только к большим экономическим потерям, но и к глобальным экологическим катастрофам.

Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение меC таллов или сплавов при контакте с окружающей средой вследствие химиC ческих и электрохимических процессов. У большинства технических меC таллов в условиях их эксплуатации более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они и переходят в результате коррозии.

Экономический и экологический ущерб, наносимый нашей планете коррозией металлических изделий, оборудования и конструкций, неисчисC лим. В большинстве стран суммарные потери от коррозии составляют 4C 6% национального дохода. В Российской Федерации ежегодные потери металлов изCза их коррозии составляют до 12% общей массы металлофонC да, что соответствует утрате до 30% ежегодно производимого металла.

Наибольшие потери от коррозии несут топливно%энергетический ком% плекс (ТЭК), сельское хозяйство, химия и нефтехимия. В настоящее время проблема коррозии усугубляется резким старением основного меC таллофонда, физическим и моральным износом, совершенно недостаточC ной степенью возобновляемости и реновации (реконструкции, ремонта). Учитывая чрезвычайную важность организации систематизации и станC дартизации мероприятий по предотвращению и борьбе с коррозией и стаC рением материалов и оборудования, создан и действует на территории России Межгосударственный стандарт ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ

ОТ КОРРОЗИИ И СТАРЕНИЯ (ЕСЗКС) (Приложение 1).

Для нахождения путей практического решения проблем возникаюC щих при коррозионном разрушении металлических объектов различного

3

назначения, коммуникаций, оборудования производств, необходимо,

прежде всего, знать закономерности такого разрушения, т.е. теорети% ческие основы коррозии металлов. Кроме того требуется изучение ряда важных общих вопросов:

• диагностика конструкций и оборудования потенциально опасных производств и объектов;

• оценка прочности и остаточного ресурса эксплуатируемых конC струкций и оборудования объектов повышенной опасности;

• разработка ресурсосберегающих технологий сварки и смежных проC цессов для повышения надёжности работы конструкций;

• сертификация и нормирование, как основа обеспечения качества оборудования;

• экологические и социальноCэкономические проблемы обеспечения надёжности эксплуатации потенциально опасных объектов.

Целью освоения дисциплин, связанных с вопросами коррозии и защиты металлов является реализация Основной Образовательной ПроC граммы бакалавриата по соответствующему профилю подготовки в части формирования у студентов системы знаний по освоению и реализации реC сурсосберегающих решений при выборе конструкционных материалов и защите их от коррозии в конкретных условиях.

Основные задачи этих дисциплин:

• раскрыть физикоCхимическую сущность взаимодействия основных конструкционных материалов с окружающей средой,

• ознакомить с теоретическими основами коррозии и защиты металлов (сплавов),

• обучить навыкам прогнозирования, исследования, анализа коррозиC онных процессов и разработки комплекса мероприятий по защите металлоконструкций от коррозии в конкретных условиях,

• сформировать у учащихся соответствующие компетенции. Освоение дисциплины проходит в строгом соответствии с рабочей

программой при использовании лекционного материала и рекомендуемой литературы [1 ÷ 25].

Данное пособие предназначено для учебноCметодического обеспечеC ния основных видов работы, предусмотренных содержанием

4

дисциплины: лабораторного практикума, практических занятий и самостоC ятельной работы. В учебном пособии предлагаются репетиционные задачи

иконтрольные вопросы по основным разделам дисциплины. Приводятся примеры решения основных типов задач.

Впособие включен Фонд оценочных средств (ФОС). Он содержит 238 контрольных заданий трёх уровней: «воспроизведение», «действие по образцу», «умение применять знания», сформулированных в закрытой (с выборочными ответами) и открытой формах. ФОС достаточно полно охваC тывает программный материал по дисциплинам, рассматривающим воC просы коррозии и защиты металлов, и позволяет формировать задания входного, текущего, рубежного и итогового контроля и самоконтроля при оценке уровня приобретённых знаний умений и навыков, а также уровня сформированности компетенций.

Вприложении приводится справочный материал, необходимый для лабораторного практикума, практических занятий и самостоятельного реC шения задач.

Название учебного пособия весьма условно и использовано в таC ком виде для краткости. С одинаковым успехом его можно было назвать иначе, например: «Химическое сопротивление материалов коррозии» или «Основы коррозии и защиты металлов», или «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии», или «Материаловедение и защита от коррозии». Общим для этих названий и содержаний является то, что при изучении коррозии уделяется внимание двум основным составляющим курса: теоретическим и практическим вопросам причин возникновения коррозионных процессов и явлений и методам предотвращения и защиты металлов и металлических конструкций от коррозии.

Авторы благодарны рецензентам пособия: сотрудникам кафедры «Технология электрохимических производств» ФБГОУ ВПО «Вятский государственный университет» (завкафедрой канд. техн. наук, проф. С. В. Шишкина) и глав. науч. сотр. Института химии растворов им. Г. А. КреC стова РАН, дCру хим. наук, проф. В. И. Парфенюку за ценные замечания

исоветы, которые были реализованы при подготовке рукописи пособия к печати.

Авторы с благодарностью примут замечания и пожелания, котоC рые будут использованы для дальнейшего улучшения качества настояC щего пособия.

5

1. Методические рекомендации к изучению курса

Работа с литературой. Изучать дисциплину рекомендуется по разделам, предварительно выяснив содержание каждого из них по ПроC грамме или тематическому плану.

Первоначально, при первом чтении, ознакомьтесь с расположением материала курса в учебнике, постарайтесь получить общее представление об изучаемых вопросах, отметьте трудные или неясные места, не вникая в составление уравнений, схем, формул и не задерживаясь на математичеC ских выводах. Затем приступайте к изучению темы (раздела), усваивая теоретические положения, математические выводы и зависимости, принC ципы составления уравнений, диаграмм и схем. Не пытайтесь запоминать отдельные факты или явления, выделяйте сущность изучаемого вопроса, делайте обобщения. Не переходите к изучению нового раздела пока не

усвоили предыдущий материал!

Лучшему запоминанию и усвоению материала способствует запись в рабочую тетрадь формулировок законов, основных понятий коррозии, ноC вых терминов, названий, формул, уравнений реакций, математических выC водов и т.п. Попытайтесь систематизировать изучаемый материал, состаC вить блокC схему, таблицу, диаграмму или график. Это способствует уменьшению объёма конспекта и облегчает запоминание и повторение маC териала к экзамену.

Изучение темы завершайте решением задач, так как решение задач способствует прочному закреплению теоретического материала и проверC ке его усвоения.

Для самостоятельной подготовки к занятиям и выполнения индивидуальных заданий следует воспользоваться литературой [1 C 25], указанной в библиографическом списке.

Выполнение индивидуальных заданий. Каждый студент(ка) за семестр должен выполнить по одному индивидуальному заданию, включающему теоретические вопросы и репетиционные задачи в соответC ствии с календарноCтематическим планом. Решение индивидуального заC дания должно быть аккуратно оформлено, начиная с титульного листа (стр. 11), текст должен быть написан чётко и ясно. Для замечаний препоC давателя надо оставлять слева поля не менее 4 см. Номера и условия задаC

6

ний переписывать в тетрадь необходимо в том порядке и под теми номеC рами, под которыми они указаны в задании.

Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть кратко, но чётко обоснованы (за исключением тех случаев, когда объяснеC ния не требуются). При выполнении заданий следует приводить весь ход решения и математические преобразования. В конце работы следует предC ставить список использованной литературы

Работы должны быть датированы, подписаны студентом и передаC ны преподавателю для проверки. Если работа не зачтена, её следует выC полнить повторно в соответствии с указаниями преподавателя и передать на проверку вместе с незачтённой работой. Исправления следует делать в конце тетради (после текста основного решения задания), а не в рецензиC руемом тексте или неправильно выполненном задании.

Каждый студент, выполняет свой вариант индивидуального за дания. Индивидуальное задание, выполненное не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается как сданное.

Лекции. Лекции читаются по важнейшим разделам курса. На лекC циях излагаются не все вопросы программы, а наиболее сложные для поC нимания и недостаточно полно освещённые в учебной литературе понятия и закономерности. На лекциях даются рекомендации для самостоятельноC го изучения студентами остальной части курса.

Лабораторно%практические занятия. Для овладения основами эксперимента студенты выполняют лабораторный практикум. Тренинг по теоретическим расчётам осуществляется на практических занятиях и при выполнении самостоятельной подготовки и решении контрольных задаC ний. Всё это в совокупности развивает у студентов навыки работы в лабоC ратории, логическое и физикоCхимическое мышление, способствует заC креплению теоретического материала.

Контроль самостоятельной подготовки студентов к занятиC ям и усвоения теоретического материала осуществляется путём тестироваC ния. Осуществляется входной, текущий рубежный и итоговый контроль.

Зачёт (допуск к экзамену). Для получения зачёта (допуска к экC замену) студенты в обязательном порядке выполняют лабораторные рабоC ты, посещают практические занятия и защищают их у группового препоC давателя. Для этого необходимо отработать пропущенные занятия, офорC

7

мить отчёты по лабораторным работам, выполнить задания по практичеC ским занятиям (решить требуемые задачи и выполнить упражнения). СтуC денты, получающие зачёт (допуск к экзамену), предъявляют лабораторный журнал с пометкой преподавателя о выполнении всех работ, предусмотC ренных учебным планом. Студентам может быть предложен тест итоговоC го контроля знаний по всему курсу или тест рубежного контроля по отC дельным разделам.

Допуск к экзамену оформляется после защиты студентом всех лаC бораторных работ и получения положительной оценки (зачтено) по пракC тическим занятиям.

Консультации и экзамен. В случае возникновения затруднений при изучении курса «Коррозия и защита металлов» студенты могут обраC щаться за консультацией к ведущему преподавателю в соответствии с расC писанием консультаций.

К экзамену допускаются студенты, получившие допуск к экзамену. Экзаменатору студенты предъявляют:

• зачётную книжку;

• методические разработки, полученные непосредственно на кафедре;

• направление на экзамен, если экзамен не совпадает со сроком, установленным деканатом.

Критерии оценок на экзамене по «Коррозии и защите металлов»: Оценка "отлично" выставляется за грамотный полный ответ на теоретичеC ские вопросы и правильно решенную и оформленную задачу.

Оценка "хорошо " выставляется за грамотный ответ на теоретические воC просы и правильно решенную задачу. Допускаются 1C2 уточняющих воC проса экзаменатора, на которые должны быть даны правильные ответы.

Оценка "удовлетворительно" выставляется за грамотный ответ на теореC тические вопросы, но не решенную задачу или за неполные ответы на теоC ретические вопросы и правильно изложенный алгоритм решения задачи, без доведения решения до конечного численного результата.

Оценка "неудовлетворительно" выставляется за неправильно решенную или нерешенную задачу и неправильный ответ хотя бы по одному из теоC ретических вопросов.

Уровень освоения дисциплины. В результате освоения дисциC плины «Коррозия и защита металлов» студент должен:

знать:

8

• основные понятия и определения по коррозии и защите металлов;

• основные положения термодинамики, кинетики и механизмов катодC ных и анодных реакций коррозионных процессов;

• методы и технические средства, используемые для защиты металлоC конструкций от коррозии;

• концепцию комплексного обеспечения защиты материалов от корроC зии;

• методы контроля процессов коррозии.

уметь:

• работать с литературой по вопросам, связанным с коррозией и защиC той металлов от коррозии;

• рассчитывать основные характеристики коррозионного процесса;

• определять виды коррозии, встречающиеся в практике коррозионC ных разрушений и выбирать металлические конструкционные матеC риалы, защитные покрытия и другие методы предотвращения и заC щиты от коррозии;

• обосновать комплекс мероприятий по защите приборов, сетей, обоC рудования, и коммуникаций от коррозионного воздействия окружаC ющей среды.

владеть:

• методами анализа результатов определения и прогнозирования хаC рактеристик коррозионных процессов;

• техникой и методами основных коррозионноCэлектрохимических исследований;

• методами и способами прогнозирования надёжности оборудования и возможных последствий коррозионного воздействия.

9