Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


Реферат/Курсовая Химическая коррозия

Информация:

Тип работы: Реферат/Курсовая. Добавлен: 07.05.13. Год: 2012. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Химическая  коррозия
Химическая  коррозия - это вид коррозионного разрушения металла, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды. Химическая коррозия не связана с образованием, а также воздействием электрического тока. 

Движущей  силой (первопричиной) химической коррозии является  термодинамическая неустойчивость металлов. Они могут самопроизвольно переходить в более устойчивое состояние в результате процесса:
Металл + Окислительный  компонент среды = Продукт реакции
При этом термодинамический  потенциал системы уменьшается.
По знаку изменения  термодинамического потенциала можно  определить возможность самопроизвольного протекания химической коррозии. Критерием обычно служит изобарно-изотермический потенциал G. При самопроизвольном протекании химического процесса наблюдается убыль изобарно-изотермического потенциала. Поэтому, если:
? GТ < 0, то  процесс химической коррозии возможен;
? GТ > 0, то  процесс химической коррозии невозможен;
? GТ = 0, то  система находится в равновесии. 

К химической коррозии относятся:
- газовая коррозия - коррозионное разрушение  под  воздействием газов при высоких  температурах;
- коррозия в жидкостях-неэлектролитах. 

Газовая коррозия
Газовая коррозия - наиболее распространенный вид химической коррозии.  При высоких температурах поверхность металла под воздействием газов разрушается. Это явление наблюдается в основном в металлургии (оборудование для горячей прокатки, ковки, штамповки, детали двигателей внутреннего сгорания и др.)
Самый распространенный  случай химической коррозии – взаимодействие металла с кислородом. Процесс протекает по реакции:
Ме + 1/2О2 - МеО
Направление этой реакции (окисления) определяется парциальным давлением кислорода  в смеси газов (pО2) и давлением  диссоциации паров оксида при  определенной температуре (рМеО). 

Эта химическая реакция  может протекать  тремя путями:
1)    pО2 = рМеО, реакция равновесная;
2)    pО2 > рМеО, реакция сдвинута в сторону образования оксида;
3)    pО2 < рМеО, оксид диссоциирует на чистый металл и оксид, реакция протекает в обратном направлении. 

Зная парциальное  давление кислорода газовой смеси  и давление диссоциации оксида можно  определить интервал температур, при которых термодинамически возможно протекание данной реакции.
Скорость  протекания газовой коррозии определяется несколькими факторами: температуры  окружающей среды, природы металла или состава сплава,  характера газовой среды, времени контакта с газовой средой, от свойств продуктов коррозии.
Процесс химической коррозии во многом зависит от характера  и свойств образовавшейся на поверхности оксидной пленки.  

Процесс появления на поверхности  оксидной пленки можно  условно разделить  на две стадии:
- на поверхности  металла, которая непосредственно  контактирует с атмосферой, адсорбируются молекулы кислорода;
- металл  взаимодействует с газом с  образованием химического соединения. 

На  первой стадии между поверхностными атомами и кислородом возникает ионная связь: атом кислорода забирает у металла два электрона. При этом возникает очень сильная связь, намного сильнее, чем связь кислорода с металлом в окисле. Возможно это явление наблюдается из-за действия на кислород поля, создаваемого атомами металла. После полного насыщения поверхности окислителем, что происходит почти мгновенно, при низких температурах за счет ванн-дер-вальсовых сил может наблюдаться и физическая адсорбция молекул окислителя.
В результате  образуется очень тонкая мономолекулярная защитная пленка, которая со временем утолщается, затрудняя подход кислорода. 

На  второй стадии, из-за химического взаимодействия, окислительный компонент среды отнимает у металла валентные электроны и с ним же реагирует, образуя продукт коррозии.
Если образовавшаяся оксидная пленка будет обладать хорошими защитными свойствами - она будет тормозить дальнейшее развитие  процесса химической коррозии. Кроме того, оксидная пленка очень сильно влияет на жаростойкость металла. 

Существует  три вида пленок, которые могут  образоваться:
- тонкие (невидимые невооруженным глазом);
- средние  (дают цвета побежалости);
- толстые  (хорошо видны). 

Когда объем  продукта коррозии меньше объема металла, из которого эта пленка сформировалась, возникают внутренние напряжения растяжения, которые являются причиной разрывов и трещин в пленках. Через них окислитель свободно проникает к поверхности металла, и процесс коррозии продолжается.
Если объем  продукта коррозии значительно больше объема металла, из которого он образуется, то в пленке возникают напряжения сжатия, приводящие к вздутию, которое возможно при недостаточном сцеплении пленки с металлом. Отрыв пленки сопровождается сколами, облегчающими подход окислителя к металлу, и скорость коррозии возрастает. В тех случаях, когда пленка хорошо связана с металлом, силы сжатия обеспечивают скол оксидной пленки. Часть продукта «выталкивается» и скорость коррозии также возрастает. 

Чтобы оксидная пленка была защитной, она должна отвечать некоторым требованиям: не иметь пор, быть сплошной, хорошо сцепляться с поверхностью, быть химически инертной по отношении к окружающей ее среде, иметь высокую твердость, быть износостойкой.
Если пленка рыхлая и пористая, кроме того имеет  еще плохое сцепление с поверхностью - она не будет обладать защитными  свойствами.  

Существует  условие сплошности, которое формулируется так: молекулярный объем оксидной пленки должен быть больше атомного объема металла. 

Сплошность - способность окисла покрывать сплошным слоем всю поверхность металла.
Если это  условие соблюдается, то пленка сплошная и, соответственно, защитная.
Но есть металлы, для которых условие  сплошности не является показателем. К ним относятся все щелочные, щелочно-земельные (кроме бериллия), даже магний, который важен в техническом плане. 

Защитную  способность пленки могут определять во время ее формирования, по скорости окисления металла и характеру изменения скорости во времени. Если окисел уже сформировался, целесообразно исследовать толщину и его защитные свойства, нанося на поверхность какой-нибудь подходящий для этого случая реагент (например раствор Cu(NO3)2, который применяется для железа). По времени проникновения реагента к поверхности можно определить толщину пленки.
Даже уже  образовавшаяся сплошная пленка не прекращает своего взаимодействия с металлом и окислительной средой. 

Влияние внешних и внутренних факторов на скорость протекания химической коррозии.
На скорость химической коррозии очень сильное  влияние оказывает температура. При ее повышении процессы окисления идут намного быстрее. При этом уменьшение термодинамической возможности протекания  реакции не имеет никакого значения.
Особенно  сильно влияет переменный нагрев и  охлаждение. В защитной пленке вследствие появления термических напряжений образуются трещины. Сквозь трещины окислительный компонент среды имеет непосредственный доступ к поверхности. Формируется новая оксидная пленка, а старая - постепенно отслаивается.  

Большую роль в процессе коррозии играет состав газовой  среды. Но это индивидуально для каждого металла и изменяется с колебаниям температур. Например, медь очень быстро корродирует в атмосфере кислорода, но устойчива в среде, содержащей SO2. Никель же наоборот, интенсивно корродирует при контакте с атмосферой SO2, но устойчив  в средах O2, CO2 и H2O. Хром относительно устойчив во всех четырех средах.
Если давление диссоциации окисла выше давления окисляющего  компонента - окисление металла прекращается, он становится термодинамически устойчивым.  

Скорость  окисления зависит  от состава сплава. Возьмем, к примеру, железо. Добавки серы, марганца, фосфора и никеля  не влияют на его окисление. Кремний, хром, алюминий -  замедляют процесс. А бериллий, кобальт, титан и медь очень сильно тормозят окисление. При высоких температурах интенсифицировать процесс могут вольфрам, молибден, а также ванадий. Это объясняется летучестью или легкоплавкостью их окислов.  

На  скорость протекания химической коррозии влияет и характер обработки поверхности. Если поверхность гладкая, то она окисляется немного медленнее, чем бугристая поверхность с дефектами.
Чаще всего  газовая коррозия встречается при эксплуатации различных топочных устройств паровых котлов, двигателей внутреннего сгорания, когда при сгорании топлива в воздухе или кислороде образуется газовая смесь, содержащая кислород. Такой вид коррозии металлов наблюдается  также при обработке металлических заготовок в кузнечных и термических цехах, так как детали при термической обработке (закалке, отжиге), при ковке, штамповке, прокатке, волочении и других операциях горячей обработки металлов нагревают до высоких температур, а затем они могут контактировать с воздухом и окисляться. При коррозии металлов в таких условиях образуется окалина. На железе, стали, чугунах окалина имеет сложное строение: часто она состоит из трех слоев с разной концентрацией кислорода и степенью окисления железа.
Слоистость  окалины наблюдается вследствие убывания концентрации кислорода в  пленке окалины по мере приближения  к металлу, так как каждый из слоев  представляет барьер на пути диффузии кислорода к металлу. При окислении  сплавов состав окалины может быть переменным,  по толщине слоя окалины соотношение компонентов сплава может изменяться по сложному закону. Переменными по составу оказываются  и слои окалины и при сульфидной коррозии в расплаве серы, например при коррозии ковара (сплав Fe+Co+Ni).
При кислородной  коррозии стали происходит ее обезуглероживание. Углерод в стали находится в виде цементита Fе3C, возникновение которого в процессе термообработки обеспечивает ее высокую прочность. Под действием кислорода цементит окисляется, и сталь теряет в поверхностных слоях свои прочностные свойства. В чугуне углерод содержится не только в виде цементита, но и в форме пластинчатого графита, который располагается по границам зерен металла, где и происходит наиболее интенсивная диффузия кислорода. Окислению подвергаются участки металла, расположенные на границе зерен. Поскольку продукты окисления имеют больший объем, чем металл, из которого они образовались, то происходит увеличение объема металла при коррозии (так называемый «рост чугуна»).
Кислородсодержащие  газы вызывают снижение поверхностной  прочности металлов, вследствие чего они оказываются подверженными  более интенсивному износу. Причиной этого явления также оказывается  удаление цементита из поверхностных  слоев металла. Износ топочного  оборудования при высоких температурах происходит благодаря его контакту с газом, омывающим трубы при  большой скорости. Вместе с газом  перемещаются и твердые частицы  топлива и шлака, имеющие абразивные свойства. Кроме того, в топочных газах обычно содержится окись углерода, которая при температурах 250–400°С способна реагировать с металлами, образуя летучие продукты (карбонилы), уносящиеся вместе с топочными газами. Этот вид коррозии называется карбонильной коррозией металла.
В серосодержащих высокотемпературных газах на поверхности железа, стали, чугунов и других металлов образуется сульфидная или смешанная окалина, которая обладает свойствами, близкими к свойствам кислородной окалины. Она является препятствием для диффузии реагентов друг к другу и проявляет защитное действие. Некоторые виды окалины, например сульфидная окалина никеля, образуют с никелем легкоплавкие вещества, В этом случае возможен переход химической газовой коррозии в высокотемпературную электрохимическую.  

Водородная  коррозия вызывает изменение механических свойств металлов (повышается хрупкость стали, происходит ее расслоение, «пузырение»). Хрупкое разрушение при водородной коррозии происходит в тех случаях, когда сталь имеет высокие прочностные показатели (высокоуглеродистая сталь). Мягкие пластичные стали могут подвергаться расслоению, пузырению. Причиной водородной коррозии является диффузия водорода в сталь и другие материалы, происходящая при высоких температурах. Это может иметь место, например, в аппаратуре для синтеза аммиака.
Проникающий в металл водород в таких случаях  взаимодействует с цементом, образуя  газообразные соединения, например метан СН4, который в стали не растворяется, а собирается в отдельных пустотах, трещинах, дефектах металла, вызывая внутренние напряжения, из-за которых приходится снижать рабочие нагрузки на детали. В результате в мягких сталях возникают пузыри, и металл расслаивается, а высокопрочные стали при относительно небольших механических нагрузках подвергаются хрупкому разрушению.  

Медь, а также некоторые ее сплавы могут быть склонны к водородной коррозии в тех случаях, когда недостаточно глубоко проведено их раскисление в процессе металлургического производства, то есть, когда в металле сохранился кислород, например, в виде закиси меди Cu2O. Этот оксид образует отдельную фазу в металле, а проникающий в металл водород, химически взаимодействуя с ним, восстанавливает его. При этом возникает водяной пар, который при высокой температуре может быть причиной возникновения хрупкости меди.  

Некоторые металлы, например титан, способны поглощать (абсорбировать) большие количества кислорода при высокой температуре. Если такой металл оказывается  затем в контакте с водородом, то также может наблюдаться водородная коррозия, снижающая его прочность.  

При сжигании топлив, содержащих соединения ванадия, в мазутных топках парогенераторов возникает ванадиевая коррозия. Особенностью ее является то, что она может проходить как электрохимическая благодаря образованию расплава на поверхности металла, возникающего при взаимодействии оксида ванадия с железной окалиной.  

Галогенидная коррозия представляет собой процесс коррозии металлов в хлористом водороде, хлоре, фторе, броме, йоде с образованием галогенидов. Обычно при низких температурах большинство металлов слабо взаимодействует с этими веществами, но при температуре 200–300°С происходит самоускорение этих реакций и некоторые металлы буквально сгорают в этих условиях с большой скоростью.  

Химическая  коррозия  в жидкостях-неэлектролитах
Жидкости-неэлектролиты - это жидкие среды, которые не являются проводниками электричества. К ним относятся:  органические (бензол, фенол, хлороформ, спирты, керосин, нефть, бензин); неорганического происхождения (жидкий бром, расплавленная сера и т.д.). Чистые  неэлектролиты не реагируют с металлами, но с добавлением даже незначительного количества примесей процесс взаимодействия резко ускоряется.  Например, если нефть будет содержать серу или серосодержащие соединения (сероводород, меркаптаны) процесс химической коррозии ускоряется. Если вдобавок увеличится температура, в жидкости окажется растворенный кислород - химическая коррозия усилится.
Присутствие в жидкостях-неэлектролитах влаги обеспечивает интенсивное протекание коррозии уже по электрохимическому механизму.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.