Коррозия металлов. Виды коррозии, их сущность. Способы борьбы с коррозией.

В щелочных средах используются такие металлы, как низкоуглеродистая сталь, медь, алюминий и его сплавы, железо и цинк. В качестве ингибиторов коррозии использовались ингибиторы коррозии, такие как экстракт шелухи нежного ореха ареки, слизь кактуса и экстракт бурых морских водорослей, плоды Terminaliachebula, основания Шиффа и производные о-бензойной кислоты.Для оценки ингибирования коррозии металлов использовалось множество методов. Использовались такие методы, как метод похудания и электрохимические исследования. Во время ингибирования коррозии на поверхности металла образуются защитные пленки. Обычно они состоят из образцов ингибиторов металлов. Поверхность анализируется с помощью различных методов анализа поверхности, таких как сканирующая электронная микроскопия (SEM), атомно-силовая микроскопия (AFM), энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX), дифракция рентгеновских лучей (XRD) и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье.Проводятся исследования ингибирования коррозии оценивались на различныхтемпературах. В целом ингибирование коррозии уменьшается, поскольку при повышенной температуре происходит десорбция адсорбированных молекул. Также были проведены исследования изотермы адсорбции. Предложены изотерма Темкина и изотерма Ленгмюра.Правильный дизайн и грамотный выбор строительных материалов - те очевидные требования, выполнение которых может предотвратить коррозию, когда проект еще находится на стадии проектирования. Скрупулезное отношение к этим аспектам позволяет с минимальными затратами избежать множества проблем с коррозией. Ошибки или игнорирование этих проблем на этапах проектирования могут привести к гораздо более высоким расходам, которые потребуются для устранения последствий коррозионных отказов в процессе эксплуатации.При проектировании конструкций и технологических процессов следует учитывать следующие антикоррозионные средства:защитные покрытияэлектрохимическая защита, в основном катодная защитаингибиторы коррозииПервые два средства широко используются для защиты трубопроводов и оборудования от электрокоррозии, и они будут кратко рассмотрены в следующем разделе.Защитные покрытия предназначены для формирования на металлической поверхности изолирующего барьера, предотвращающего контакт металла с окружающей средой. Таким образом, если нанесено идеальное покрытие, электрохимические реакции на поверхности защищаемого металла не могут происходить, и, следовательно, можно предотвратить его коррозию.Использование покрытий стало наиболее распространенным методом антикоррозионной защиты конструкционных материалов. В целом, по типу материала покрытия все покрытия можно разделить на три группы:Металлические покрытия (реже используются в подземных сооружениях);Неорганические неметаллические покрытия;Органические покрытия и краски.Выбор подходящего покрытия зависит от свойств (агрессивности) окружающей среды, типа защищаемого оборудования и конкретных условий, в которых это оборудование работает. Иногда используется покрытие одного типа, а во многих случаях - сочетание разных типов.В подземной трубопроводной промышленности покрытия, наряду с катодной защитой, считаются основным средством предотвращения коррозии. За многие годы практики трубопроводов было разработано множество систем покрытий. На самом деле, все системы покрытий, в том числе и самые качественные, содержат дефекты ямы (также называемые пропусками), которые могут образоваться в процессе нанесения покрытия или в результате неточной транспортировки или установки объекта. По этой причине при использовании покрытий обычно необходимо дополнительно применять катодную защиту для защиты металла от дефектов покрытия. Следует подчеркнуть, что использование исключительно катодной защиты (без покрытий) также нецелесообразно. Покрытия значительно уменьшают защищаемую поверхность, что снижает токи катодной защиты до приемлемых значений.Упоминаются следующие типы систем покрытий, принятых для защиты трубопроводов. Покрытия, наносимые растениями:Эпоксидная смола Fusion-Bonded (FBE) (самая популярная в Северной Америке и Великобритании);Древесное покрытие (с 1980 г. стало популярным во многих странах);Эмаль из каменноугольной смолы (причина проблем со здоровьем, была популярна до изобретения FBE в 1980 году);Экструдированный полиолефин поверх клея, асфальта, лент и различных жидких покрытий.Покрытия, наносимые в полевых условиях:вышеупомянутый FBE (обычно только в зоне кольцевого шва);ленточные покрытия (твердая пленочная основа из полиолефина или пвх с битумным или бутиловым компаундом для клея, проблематична из-за экранирования катодной защиты и последующей коррозии);ленты на геотекстильной (сетчатой) основе (весьма популярны, не имеют проблемы экранирования катодной защиты);двухкомпонентные эпоксидные смолы (популярные для покрытия кольцевых сварных швов на новых трубах и для восстановления поврежденных покрытий);термоусадочные муфты (используются для кольцевых сварных швов на новой трубе и в некоторой степени для восстановления, могут вызвать проблемы с экранированием катодной защиты при потере адгезии);множество других типов покрытий, таких как уретаны каменноугольной смолы и другие жидкие покрытия.Неметаллические покрытия должны соответствовать следующим требованиям [14]:1. высокая степень адгезии к основанию;2. минимальная несплошность (пористость) покрытия;3. высокое электрическое сопротивление;4. низкая скорость диффузии для ионов, таких как Cl, а также для H2O и кислорода;5. достаточная (оптимальной) толщина (чем больше толщина, тем больше сопротивление и лучше барьер против диффузии Cl, H2O и кислорода).Предотвращение коррозии - еще одно желаемое свойство покрытия. Обычно это достигается путем добавления ингибирующих пигментов в грунтовочный слой (слой, непосредственно прилегающий к металлу).Оптимальное соотношение срока службы к стоимости является очень важным фактором при выборе подходящей системы покрытия. Этот процесс также должен учитывать различные аспекты, связанные с нанесением покрытия и эксплуатацией:место применения (растение или поле);условия хранения, транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и строительства;соображения безопасности;ограничения по охране окружающей среды и здоровья;условия эксплуатации трубопровода (температура, срок службы и окружающая среда);взаимодействие с катодной защитой (катодная защита экранирует или неэкранирует, если происходят отслоения).Подготовка металлической поверхности является наиболее важным фактором, влияющим на срок службы покрытия. Этот фактор, как правило, не менее важен, чем качество нанесенной краски. Подготовка поверхности преследует две цели:удаление всех загрязнений, масел и смазок (процесс обезжиривания осуществляется органическими растворителями или щелочными растворами);Удаление ржавчины и прокатной окалины (механическая очистка или химическая очистка / травление в растворах кислот).Небрежность в подготовке поверхности может привести к преждевременному разрушению покрытия и коррозии.Катодная защита – это метод снижения скорости коррозии металлической поверхности путем превращения ее в катод электрохимической ячейки. Для этого потенциал корродирующего металла следует сместить в отрицательном направлении путем подачи внешнего тока, чтобы он достиг своего потенциала холостого хода или выше. Это действие соответствуетпереходу металла из области «Коррозия» в область «Иммунитет» на диаграмме потенциального pH. Поляризационная диаграмма с прилагаемым описанием (рис. 6), основанная на диаграмме самопроизвольной коррозии двух разнородных металлов (анода и катода), находящихся в электрическом контакте в электролите, может способствовать лучшему пониманию катодной эффект защиты.Рисунок 6 – Схема поляризации, иллюстрирующая принцип катодной защиты. EA и EC - потенциалы холостого хода анода и катода соответственно.Преобладающий метод - использование системы постоянного тока с внешним питанием. Из-за высокой доступности переменного тока (AC) выпрямители являются наиболее распространенным поставщиком постоянного тока для катодной защиты. В определенных ситуациях, когда источники питания переменного тока недоступны, могут использоваться другие внешние источники питания, такие как ветряные турбины, фотоэлементы и термоэлектрические генераторы.Схема системы катодной защиты с применением внешнего тока для защиты подземного трубопровода представлена на рис. 7.Выпрямитель – это источник постоянного тока. Лом высококремнистого чугуна или низкоуглеродистой стали, которые являются дешевым и доступным материалом, обычно используются в качестве вспомогательного анода для поляризации металла трубы до необходимого потенциала. Рисунок 7 – Схема катодной защиты трубы подаваемым токомДругой вариант - использование графитовых анодов, которые более дороги, но обладают такими преимуществами, как высокая коррозионная стойкость, низкая стоимость обслуживания и высокий КПД. Во многих условиях оправдано использование более дорогих, но очень стабильных титановых анодов, покрытых смесью оксидов таких металлов, как рутений и иридий (аноды MMO или аноды со стабильными размерами). Расположение анодов в грунте (грунтовый слой) включает углеродистую засыпку, окружающую анод. Это снижает сопротивление заземляющего слоя, увеличивает эффективный размер анода и продлевает срок его службы. Коксовая мелочь, прокаленный нефтяной кокс и природный графит являются стандартными материалами для засыпки анодов с наложенным током.ЗаключениеВ заключении важно отметить, что для улучшения путей использования основных средств в металлургии необходимо постоянно внедрять достижения научно-технического прогресса, а также безотходные, малоотходные, ресурсосберегающие технологии и технику с комплексным использованием сырья.При этом они смогут обеспечить оптимальный уровень не только механических характеристик, но и коррозионной стойкости. Также важно технически перевооружать предприятия, а также заменять морально и физически устаревшее оборудование.В данной работе достигнута основная цель – описанывиды коррозии и способов борьбы с ними. Поэтому в данном реферате были решены следующие задачи:описаныосновные понятия, которые связаны с коррозией;приведены способы борьбы с коррозией.Также при написании этой работы использовалась современная и классическая литература, а также источники, расположенные в глобальной сети Интернет.Список использованной литературыПути улучшения использования основных средств в металлургии – Википедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/коррозия, свободный. – Загл. с экрана.Smith W., Hashemi J., Presuel-Moreno F. Foundations of Materials Science and Engineering. 6th Edition. — New York, USA: McGraw-Hill Ed., 2019. — 1105 p. (Corrosion)Wesolowski R.A., Wesolowski A.P., Petrova R.S. The World of Materials. Springer, 2020. — 242 p. (Corrosion)Елисеева Е.А., Исаева И.Ю., Литманович А.А. и др. Химия: растворы, растворы электролитов, электрохимические процессы. Учебное пособие. — 4-е изд., перераб. и доп. − Москва: Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ), 2020. — 156 с. (Коррозия металлов)Gialanella S., Malandruccolo A. Aerospace Alloys. Springer, 2020. — 583 p. (Corrosion)Харина Г.В., Анахов С.В. Химические свойства конструкционных металлов и сплавов. Учебное пособие. — Екатеринбург: Российский государственный профессионально-педагогический университет (РГППУ), 2019. — 152 с. (Виды коррозии по характеру коррозионных поражений.)Меркушкин Е.А., Березовская В.В., Сомина С.В. Межкристаллитная коррозия сталей. Учебно-методическое пособие. — Екатеринбург: Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ), 2020. — 72 с.Fang Z., Cao J., Guan Y. Corrosion Control Technologies for Aluminum Alloy Vessel. Springer, 2020. — 447 p. (Corrosion Tests)Аскарова Л.Х., Вайтнер В.В., Неволина О.А., Коняева Е.В. Химия. Учебное пособие. — Екатеринбург: Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ), 2020. — 160 с. (Методы защиты металловот коррозии)Бутырин В.Н. Материаловедение. Учебное пособие. — Чебоксары: Среда, 2020. — 204 с. (Методы защиты от коррозии металлов)Россина Н.Г., Попов Н.А., Жилякова М.А., Корелин А.В. Коррозия и защита металлов. В 2 частях. Часть 1. Методы исследований коррозионных процессов. Учебно-методическое пособие. — Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2019. — 108 с.Гарост А.И. Защита металлов от коррозии. Минск : БГТУ, 2018. — 122 с.Rajendran S., Singh G. Titanic Corrosion. Jenny Stanford Publishing, 2020. — 230 p. ()Riskin J., Khentov A. Electrocorrosion and Protection of Metals. 2nd Edition. — Elsevier, 2019. — 383 p.