Коррозия материалов - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Коррозия материалов. Доклад-сообщение содержит 60 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Коррозия материалов Традиционное определение: Коррозия – это самопроизвольное разрушение конструкционных материалов при их химическом, электрохимическом и биохимическом взаимодействии с окружающей средой.

Слайд 3

Описание слайда:

Коррозия конструкционных материалов С коррозией конструкционных материалов (разрушением их под действием окружающей среды) все отрасли техники сталкиваются повсеместно: Коррозия металлических конструкций; Коррозия бетона и железобетона; Коррозия полимерных материалов; Коррозия керамических материалов; Коррозия (гниение, поражение насекомыми) деревянных конструкций.

Слайд 4

Описание слайда:

Коррозия материалов Часто вместо понятия коррозия используют термин: химическое сопротивление материала в окружающей среде. Более современное определение коррозии: Коррозия – самопроизвольный процесс потери важнейших (рабочих) свойств конструкционного материала вследствие физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Всего более подвержен коррозии металл. Теории коррозии металлов и их защите и посвящен курс «Основы коррозии и защиты металлов».

Слайд 5

Описание слайда:

Основы коррозии и защиты металлов 18 лекций (36 час) 36 часов лабораторного практикума (6 лабораторных работ по 4 часа. (24 часа); 2 коллоквиума (8час); решение задач (4 часа) Три домашние контрольные работы. Финишная контрольная работа. Допуск к экзамену при выполнении всех лабораторных работ, коллоквиумов, задач и контрольных работ. Экзамен (два теоретических вопроса и решение задачи).

Слайд 6

Описание слайда:

Рейтинговая оценка знаний

Слайд 7

Описание слайда:

Литература Основная литература Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии: Учеб. пособие / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович , В.А. Хорошилов; под ред. И.В. Семеновой. - М., Физматлит, 2002. – 336с, 2006, 376с, 2010, 376с Дополнительная Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов: Учеб. пособие. /Н.П. Жук. - М., Металлургия, 1976. – 472с.: ил. Улиг, Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви; Пер. с англ. А.М. Сухотина и др. - Л., Химия, 1989. – 455с.: ил. Справочник химика. Т.3: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. - М.-Л., Химия, 1964.

Слайд 8

Описание слайда:

Литература Дополнительная 4. Шлугер М.А. Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов: Учеб. пособие. – М.: Металлургия, 1981.- 200 с. 5. Госты ЕСЗКС. Методическая литература Лихачев В. А. Практикум по коррозии металлов [Текст]: учеб. пособие / В. А. Лихачев; ВятГУ, ХФ, каф. ТЭП. - Киров: [б. и.], 2005. - 53 с. Лихачев В. А. Коррозия и защита металлов [Текст]: учеб. пособие / В. А. Лихачев; ВятГУ, ХФ, каф. ТЭП. - Киров: [б. и.], 2010. - 68 с. Лихачев В. А. Коррозия и защита металлов [Текст]: учеб. методич. пособие / В. А. Лихачев; ВятГУ, ХФ, каф. ТЭП. - Киров: [б. и.], 2017. - 98 с.

Слайд 9

Описание слайда:

Периодика Журнал «Защита металлов» с 2008 г «Физикохимия поверхности и защита металлов», 6 раз в год. Журнал «Практика противокоррозионной защиты». Выпускается с 2009 г. 4 раза в год. Журнал «Гальванотехника и обработка поверхности»; 6 раз в год Госты ЕСЗКС (единая система защиты от коррозии и старения), см. ежегодник ГОСТов

Слайд 10

Описание слайда:

Важность изучения курса Необходимость и важность изучения курса «Основы коррозии и защиты металлов» вызывают 4 основные аспекта: Экономический; Научно-технический; Экологический; Социальный.

Слайд 11

Описание слайда:

Коррозия металлов приносит в любом развитом государстве гигантские экономические потери, которые составляют от 6% до 12% национального дохода страны. Потери различают на прямые и косвенные. Причем эти потери постоянно растут за счет 2 причин: 1. Увеличения массы эксплуатируемых конструкционных материалов; 2. Ужесточения условий коррозии.

Слайд 12

Описание слайда:

Научно-технический аспект Зачастую развитие целого ряда направлений в технике часто связано с предварительным решением коррозионных проблем: Авиация (начало прошлого века); Получение минеральных удобрений (30 годы); Атомные реакторы (послевоенные годы), Покорение космоса (шестидесятые годы до настоящего времени).

Слайд 13

Описание слайда:

Экологический аспект Коррозия приводит к безвозвратным потерям материалов , что в свою очередь вызывает дефицит в рудах, необходимость переработки все более малоконцентрированных руд, усложнению технологии и получению большего количества отходов при производстве материалов; Продукты коррозии в свою очередь загрязняют окружающую среду. Загрязнения среды вызываемые авариями за счет коррозии.

Слайд 14

Описание слайда:

Социальный аспект Обострение международных отношений из-за нехватки сырья; Социальная напряженность из-за аварий вызываемых коррозией и загрязнениями окружающей среды.

Слайд 15

Описание слайда:

Типы коррозии В системе ЕСЗКС есть очень старый ГОСТ 1968 года, который называется «Термины коррозии». Согласно этого ГОСТа коррозия металлов подразделяется на типы и виды. Согласно ГОСТ различают два типа коррозии металлов: 1. Химическая коррозия; 2. Электрохимическая коррозия

Слайд 16

Описание слайда:

Модуль 1. Химическая коррозия Слайд1 Химической коррозией называется самопроизвольный процесс разрушения металлов под действием сухих газов и неэлектролитов, при котором окисление металла и восстановление окислителя протекают в виде одной гетерогенной химической реакции

Слайд 17

Описание слайда:

Химическая коррозия Химическая коррозия

Слайд 18

Описание слайда:

Термодинамика химической коррозии металлов Первопричиной химической коррозии металлов является их термодинамическая неустойчивость в различных средах при данных внешних условиях, т.е. возможность самопроизвольного перехода металлов в более устойчивое окисленное состояние в результате процесса: Металл + Окислительный компонент среды = Продукт коррозии В реальной практике чаще всего окислителем является кислород и основная реакция химической коррозии это: 2Ме+О2—2МеО

Слайд 19

Описание слайда:

Термодинамика химической коррозии металлов Принципиальная возможность или невозможность самопроизвольного протекания химического процесса определяется знаком изменения термодинамического потенциала. В качестве критерия самопроизвольности процессов коррозии металлов наиболее удобно пользоваться изобарно-изотермическим потенциалом G*.

Слайд 20

Описание слайда:

Расчет изменения изобарно-изотермического потенциала Если изобарно-изотермический потенциал при протекании какой-либо реакции уменьшается , т.е. ΔG < 0, то реакция протекает самопроизвольно . Для реакции 2Ме+О2—2МеО ΔG = - RT lnK и может быть теоретически рассчитан. Величина ΔG зависит от температуры.

Слайд 21

Описание слайда:

Расчет изменения изобарно-изотермического потенциала Для реакции окисления металла О2 (P,T=const) : mMe(T) + mn/4O2(г) = MemOmn/2(T), то : ∆GT = RT2,303lg 1/pmn/4O2 – RT3,303lg* *1/(po2)mn/4равн= RT2,303lg 1/pmn/4O2 - RT2,303lgKp= RT2,303lg 1/pmn/4O2 + + ∆G˚T Измеряя потенциометрическим методом max э.д.с. элемента, определяют ∆GT реакции : ∆GT=-FmnEmax=∆HT-FmnT(dE/dT)p

Слайд 22

Описание слайда:

Термодинамика химической коррозии металлов

Слайд 23

Описание слайда:

Термодинамика химической коррозии металлов Таким образом согласно термодинамическим оценкам все технические металлы, за исключением золота, должны корродировать под действием кислорода воздуха, при этом на поверхности металла протекает гетерогенная химическая реакция 2Ме+О2—2МеО, в результате которой на металле появляются продукты в виде оксидов (и солей).

Слайд 24

Описание слайда:

Модуль 1. Химическая коррозия Лекция 1.1 При химической газовой коррозии можно выделить 2 основных этапа : 1 Этап первоначального окисления металла с получением первых слоев оксида; 2 Этап роста оксида На 1ом этапе стадийность процесса коррозии следующая: 1. диффузия О2 к поверхности Ме 2. адсорбция О2 3. хемосорбция кислорода на металле 4. образование оксида МеО

Слайд 25

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии Все эти стадии протекают быстро, поэтому коррозия на первоначальном этапе идет быстро для большинства металлов, а для титана, например, окисление поверхности происходит в доли секунды. 1 этап химической коррозии заканчивается быстро и существенного влияния в целом на скорость химической коррозии не оказывает.

Слайд 26

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии 2-ой этап, этап роста оксида зависит от того какой получается оксид: сплошной или не сплошной. Не сплошной оксид получается в двух случаях: 1. объем оксида мал, меньше объема корродирующего металла и пленка оксида получается очень пористая. 1 > Vок/Vме Объем оксида очень велик и он не может удержаться на поверхности корродирующего металла и постоянно отскакивает и поверхность металла оголяется Vок/VМе > 2,5 ÷ 3,5

Слайд 27

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии При образовании пористой пленки, когда Vок/VМе

Слайд 28

Описание слайда:

Рост пористой пленки не защищающей металл.

Слайд 29

Описание слайда:

Сплошная защитная пленка не может получиться также, если Vок/VМе >2,5÷3,5. В этом случае в пленке возникают высокие внутренние напряжения, она разрушается и отслаивается от поверхности корродирующего металла (W, Mo, V) (коррозия вольфрама при температурах выше 600°С).

Слайд 30

Описание слайда:

Сплошная защитная пленка образуется, если выполняется условие сплошности: Сплошная защитная пленка образуется, если выполняется условие сплошности: 1 < Vок/VМе < 2,5 ÷ 3,5 , где vок – объем продуктов коррозии, VМе– объем корродирующего металла.

Слайд 31

Описание слайда:

Определение сплошности оксида Узнать какой получается оксид сплошной или не сплошной можно расчетным путем: Для этого нужно определить объем оксида: Vox= Mox/ngox, где, Mox – молекулярная масса оксида, n – количество атомов металла в оксиде; gox- плотность оксида. Далее определить объем металла: VМе= А/gMe, где, А – атомный вес металла, gMe – плотность металла; И, наконец, определить величину отношения Vox/ Vме

Слайд 32

Описание слайда:

Химическая (газовая) коррозия при образовании сплошного оксида Таким образом, все технические металлы дают сплошной оксид, т.е. условие сплошности для них выполняется: 1 < Vок/VМе < 2,5 ÷ 3,5 , Кинетика коррозии при образовании сплошного оксида кардинально меняется.

Слайд 33

Описание слайда:

2- ой этап роста оксида (сплошная пленка) 2- ой этап роста оксида (сплошная пленка) Стадийность процесса коррозии резко меняется: диффузия О2 адсорбция и хемосорбция кислорода Ионизация кислорода Оадс+2е=О2- ионизация Ме , Me - 2e = Me2+ перенос ионов Ме2+ в слое оксида перенос электронов в слое оксида перенос ионов О2- в слое оксида образование оксида.

Слайд 34

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии Из перечисленных стадий наиболее замедленными являются: Перенос ионов металла Me2+ в слое оксида (5); Перенос ионов кислорода О2- в слое оксида (7) Причем эти две стадии идут параллельно и важно знать какие ионы движутся быстрее. А более быстро будут двигаться более маленькие по размеру ионы, сл-но нужно знать размер ионов кислорода и металла

Слайд 35

Описание слайда:

Размеры ионов и молекул

Слайд 36

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии Упорядоченность, плотность оксида зависит от 3-х факторов:: температуры; состава коррозионной среды; природы металла.

Слайд 37

Описание слайда:

2 Ме + О2 = 2МеО (1) 2 Ме + О2 = 2МеО (1) При низких температурах (< 180 – 3000С) скорость основной реакции (1) еще не очень высока, при образовании кристаллографической решетки оксида, ионы металла и кислорода успевают встать в узлы решетки оксида и оксид получается плотный, упорядоченный. В нем диффузия ионов Ме2+ и О-2 затруднена, движение идет за счет миграции. Как показывает опыт, оксид в таком случае растет по логарифмическому закону: h = k lg ( + b)

Слайд 38

Описание слайда:

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40

Описание слайда:

При температуре больше 300°С скорость реакции (1) увеличивается, ионы не успевают встать в узлы решетки, оксид получается неупорядоченный. Высокотемпературный неупорядоченный оксид называется – окалина. В таком оксиде с большим количеством дефектов облегчается диффузия. Рост оксида идет по параболическому закону: При температуре больше 300°С скорость реакции (1) увеличивается, ионы не успевают встать в узлы решетки, оксид получается неупорядоченный. Высокотемпературный неупорядоченный оксид называется – окалина. В таком оксиде с большим количеством дефектов облегчается диффузия. Рост оксида идет по параболическому закону: h2 = k.

Слайд 41

Описание слайда:

Слайд 42

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии Для каждого металла существует своя температура перехода к параболическому закону – температура окалинообразования. Поэтому температура окалинообразования является характеристикой жаростойкости металла.

Слайд 43

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии Переход от логарифмического закона к параболическому не идет скачком. В некотором интервале температур оксид растет по степенному закону: hn = k, Где, n – числа от 3 до 9. При n = 2 – параболический закон; при n = 10 –логарифмический закон.

Слайд 44

Описание слайда:

Слайд 45

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии При очень высоких температурах 800-900оС на металлах наблюдается паралинейный закон роста оксидной пленки. За счет высоких внутренних напряжений пленка оксида периодически отскакивает и скорость его роста периодически увеличивается. Если кривую усреднить, то получается линейный закон роста оксидной кривая 4).

Слайд 46

Описание слайда:

Кинетика химической коррозии

Слайд 47

Описание слайда:

При очень высоких температурах близких к температуре плавления металла иногда наблюдается линейный закон роста оксидной пленки. Он возможен тогда, когда оксид плавится раньше, чем металл за счет флюсов в коррозионной среде, или оксид способен возгоняться. В этом случае скорость коррозии очень велика и постоянна во времени. При очень высоких температурах близких к температуре плавления металла иногда наблюдается линейный закон роста оксидной пленки. Он возможен тогда, когда оксид плавится раньше, чем металл за счет флюсов в коррозионной среде, или оксид способен возгоняться. В этом случае скорость коррозии очень велика и постоянна во времени.

Слайд 48

Описание слайда:

Влияние состава коррозионной среды на скорость химической коррозии В воздухе возможно появление следующих газов: H2O (пары), SO2, SO3, H2S, СO, СO2 , Сl-, Н2 и т.д. Пары воды даже в очень небольшом количестве (5%) при высоких температурах играют роль дополнительного окислителя и снижают температуру окалинообразования железа до 427°С 3Fe+4 H2O = Fe3O4 + 4H2 (t 427°С) вюстит увеличение скорости коррозии

Слайд 49

Описание слайда:

Влияние состава коррозионной среды на скорость химической коррозии 2) серосодержащие газы (доли %) SO2, SO3, H2S, Cl2, проявляют себя, как дополнительные окислители. При обычных температурах действие таких газов не проявляется, но при t>300°С на стали протекают следующие реакции: 3Fe+ SO2 = FeS+2FeO ( в результате усложняется состав окалины, за счет FeS она делается менее плотной скорость коррозии увеличивается) 6Cu+ SO2 = Cu2S+2Cu2O (SO2 дополнительный окислитель, окалина менее плотная)

Слайд 50

Описание слайда:

Влияние состава коррозионной среды на скорость химической коррозии H2S при низких температурах не опасен, опасность возникает при температурах больших 300 оС: Fe+ H2S = FeS+ H2 CO2, CO – действие этих газов проявляется только при очень высоких температурах 900 оС и выше: Fe3C+ CO2 = 3Fe+ 2CO При высоких температурах СО образует карбонилы, они возгоняемые, увеличивают скорость коррозии: Fe+5CO = Fe(CO)5

Слайд 51

Описание слайда:

Влияние состава коррозионной среды на скорость химической коррозии

Слайд 52

Описание слайда:

Слайд 53

Описание слайда:

Слайд 54

Описание слайда:

Слайд 55

Описание слайда:

Поведение железа и его сплавов в условиях химической коррозии При химической коррозии железа, углеродистых и низколегированных сталей на их поверхности могут образоваться 2Fe + О2 = 2FeO вюстит 3Fe + 2О2 = Fe3O4 магнетит 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 гематит Вюстит – неупорядоченный не плотный оксид Магнетит и гематит (плотные упорядоченные оксиды)

Слайд 56

Описание слайда:

Слайд 57

Описание слайда:

Поведение железа и его сплавов в условиях химической коррозии Строение окалины Fe2O3 Соотношение по толщине FeО : Fe3O4 : Fe2O3 = 100 : 10 :1

Слайд 58

Описание слайда:

Слайд 59

Описание слайда:

Влияние состава коррозионной среды на газовую коррозию Fe Наиболее часто встречающаяся ситуация 3, поэтому можно сделать вывод, что реальной температурой окалинообразования железа, углеродистых и низколегированных сталей является 300 о С . Т.Е. до температуры в 300 о С эти материалы в условиях химической коррозии можно не защищать, а выше защита обязательна.