Металдар коррозиясы курстық жұмыс
Мазмұны
Кіріспе 3
I. Теориялық бөлім 3
1.1. Коррозия жылдамдығы 4
1.2. Коррозия жылдамдығына ішкі және сыртқы факторлардың әсері 5
1.3. Коррозия жылдамдығының көрсеткіші және оны өрнектеу тәсілдері 12
1.4. Металл коррозиясының жылдамдығы 20
1.5. Металлдар коррозиясының көрсеткіші 22
II. Тәжірибелік бөлім 25
2.1. Қолданылатын аспаптар, әдістемелер, реактивтер 25 2.3. Нәтижелерді талдау 28
2.4. Қосымша 29
III. Қорытынды 34
IV. Пайдаланған әдебиеттер тізімі 35
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Жұмыс көлемі: 35 бет
Пәні: Соңғы қосылған курстық жұмыстар
-----------------------------------------------------------------------------------
КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ
Мазмұны
Кіріспе
I. Теориялық бөлім
1.1. Коррозия жылдамдығы
1.2. Коррозия жылдамдығына ішкі және сыртқы факторлардың әсері
1.3. Коррозия жылдамдығының көрсеткіші және оны өрнектеу тәсілдері 12
1.4. Металл коррозиясының жылдамдығы
1.5. Металлдар коррозиясының көрсеткіші
II. Тәжірибелік бөлім
2.1. Қолданылатын аспаптар, әдістемелер, реактивтер 25
2.4. Қосымша
III. Қорытынды
IV. Пайдаланған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Металдар және құймалар қоршаған ортадағы әртүрлі заттармен жанасып, олармен
Жемірілу нәтижесінде металл бұйымдар пайдалануға жарамсыз болып қалады. Сондықтан
Барлық металдар жемірілуге бірдей үшырамайды. Кернеу қатарында күмістен кейін
Кернеу қатарында магнийдің сол жағында тұрған металдар қарама-қарсы қасиеттерге
Жемірілу жылдамдығына электролит ерітіндісінің құрамы да әсер етеді. Оның
1. Негізгі бөлім
1.1. Коррозия жылдамдығы
Коррозия жылдамдығы – уақыт бірлігі ішінде коррозияның металға әсерінің
Коррозия эффекті уақыт өте келе өзгеруі мүмкін және коррозияланушы
Шешуші мәнге ие коррозия процессінің жылдамдығы бір уақытта әрекет
Көптеген металлдардың коррозия жылдамдығы мықты дәрежеде түзілген қорғаныс қабықшаларының
1.2. Коррозия жылдамдығына ішкі және сыртқы факторлардың әсері
Коррозиялық процестердің жүру жылдамдығы ішкі және сыртқы факторларға тәуелді.
Ішкі факторлар материал күйін сипаттайды. Оларға: Д.И. Менделеевтің периодтық
Металдың периодтық жүйедегі орны оның тек коррозиялық әрекетін жалпы
Коррозияға периодтық жүйенің 1 және 2 топтардың сол жақ
Элементтің периодтық жүйедегі орны барлық жағдайда металдың коррозияға тұрақтылығын
І және ІІ топтардың оң жақ топшаларында және басқа
ІV,VІ топтардың сол жақ топшаларында және VІІІ топта оңай
Металдың термодинамикалық тұрақтылығы.
Металдардың термодинамикалық тұрақтылығы олардың тепе-теңдік потенциалдарына тәуелді, бірақ бұл
Металдар тұрақтылығының неғұрлым дәл сипаттамасын Пурбэ диаграммалары береді, олар
белгілі бір коррозиялық ортада коррозиялық әрекетті термодинамикалық болжауға ластаушы
Металдың термодинамикалық тұрақтылығы оның стандартты потенциал шамасымен сипатталады. Сонымен
Сәйкесінше, металдардың стандартты потенциалдар қатынасы олардың коррозиялық қасиеттерін бағалай
Бұл, біріншіден, реалды процесс жүру жағдайлары әрқашан стандартты жағдайлардан
Балқыманың химиялық құрамы коррозия жылдамдығына әсер етеді. Металл неғұрлым
Механикалық қоспа типіндегі көп фазалы балқымаларда коррозия жылдамдығы салмақтық
Ішкі кернеуліктер материалда термиялық өңдеу жасау салдарынан және детальдар
Бұйымдар бетін өңдеу сипаты коррозия жылдамдығына әсер етеді.
Беттікті өрескел және жұқа өңдеуді ажыратады.
Өрескел өңдеуге кварцтеу (металл щеткалар көмегімен өңдеу), егеумен өңдеу
Жұқа өңдеу бетті тегістеуден тұрады. Өңдеудің тазалық дәрежесі неғұрлым
Сыртқы факторлар коррозиялық орта күйін сипаттайды. Оларға коррозиялық
Коррозиялық орта рН әсері. Әрбір нақты жағдайда қандай да
Диаграмма әрқашан металдың коррозиялық әрекеті жайлы нақты жауап бере
Коррозия жылдамдығына рН әсері металл табиғатына тәуелді. Қалыпты
Топ I – асыл металдар және белгілі бір дәрежеде
Топ II – бейтарап ортада тұрақты, бірақ қышқылдық және
Топ III – қышқылдық және бейтарап орталарда толық тұрақты,
Топ IV – бейтарап және сілтілік ортада әлсіз коррозияланатын,
Топ V – қышқылдық ортада тұрақсыз және бейтарап ортада
Ерітіндінің рН кемігенде Н иондарының активтігі артады, және ережеге
Бірінші топқа асыл металдар (Ag, Au, Pt и др.)
Екінші топқа – қышқылдық және сілтілік ортада тұрақсыз, бейтарап
Үшінші топқа – қышқылдық ортада тұрақсыз және сілтілік ортада
Төртінші топқа – сілтілік ортада тұрақсыз, қышқылдық ортада тұрақты
Бесінші топқа – қышқылдық ортада тұрақсыз, бейтарап ортада әлсіз
Тұздардың бейтарап ерітінділерінің құрамы мен концентрациясының әсері.
Бейтарап ортада коррозия оттектік деполяризациямен жүреді. Коррозия жылдамдығына тұздардың
Нитраттар, хлоридтер, кейде сульфаттар да металдармен еритін қосылыстар түзеді,
Аммоний хлориді, натрий ацетаты сияқты гидролизге бейім тұздардың әсері
бейтарап тұздар концентрациясын белгілі бір мәндерге дейін арттырғанда ерітіндінің
Бейтарап тұздардың коррозия жылдамдығына әсері коррозияда түзілген өнім қасиеті
Қиын еритін қосылыстар түзілгенде жартылай немесе толық металл бетінің
Оттектің әсері. Бейтарап ортада металдар коррозиясының жылдамдығы коррозиялық ортада
Металл бетіне оттектің біркелкі емес тасымалдануы меншік коррозияны тудырады,
егер оттек пассиватор ролінде болса, онда алғашында коррозия жылдамдығы
Егер оттек деполяризатор ретінде болса, онда коррозия жылдамдығы еріген
Температура әсері. Егер коррозиялық процесс сутектік деполяризациямен жүрсе, ондатемпература
Оттектік деполяризациямен жүретін коррозиялық процестер жылдамдығы температура артқанда оттек
Егер коррозия сутектік деполяризациямен жүрсе, онда температураның артуы коррозия
Оттектік деполяризациямен коррозияда температура артуымен коррозия жылдамдығы баяулайды, себебі
Қысымның артуы коррозиялық ортада газдар ерігіштігінің артуы және металда
Коррозиялық ортаның салыстырмалы қозғалыс жылдамдығының әсері. Коррозия жылдамдығы металл
Металл бұзылуының жылдамдығына ерітінді қозғалысы жылдамдығының әсері оттектік деполяризациямен
1.3. Коррозия жылдамдығының көрсеткіші және өрнектеу тәсілдері
Берілген ортада металл коррозиясы жылдамдығын анықтау үшін металл қасиетінің
Коррозиялық практикада келесі көрсеткіштер жиі қолданылады:
1) Масса өзгеру көрсеткіші – уақыт бірлігіне және металл
а) масса өзгеруінің теріс көрсеткіші
К - m = m / S
мұндағы m – коррозия уақытында коррозия өнімдері жойылғаннан кейін
б) масса өзгеруінің оң көрсеткіші
К + m = m / S
мұндағы m – коррозия өнімдері жабынының өсуі салдары уақытында
Егер коррозия өнімдерінің құрамы белгілі болса, онда К--тан К+-қа
К - m =К + m (n ok A
мұндағы А және М – Ме мен тотықтырғыштың сәйкесінше
2) Коррозияның көлемдік көрсеткіштері
К – процесте уақыт бірлігіне және металл беттігі бірлігіне
К= көлем V/ S
Газ көлемін әдетте қалыпты жағдайларға келтіреді.
Катодтық деполяризация процесі сутек иондары разрядталу, мысалы, 2Н
Коррозияның сутектік көрсеткіші – бұл Su қатысты коррозия процесінде
Коррозияның оттектік көрсеткіші - Su қатысты процесте сіңірілген О
3) Кедергі көрсеткіші.
Зерттеудің белгілі бір уақытында металл үлгісінің электрлік кернеуінің өзгеруі
К R = ( R/R o )100%
мұндағы R o және R үлгінің сәйкесінше коррозияға
Бұл тәсілдің кейбір кемшіліктері бар, металл қалыңдығы зерттеудің барлық
4) Коррозияның механикалық көрсеткіштері.
Коррозия уақытында металдың қандай да бір қасиетінің өзгеруі. Беріктік
К o = ( в / во
мұндағы o уақыт аралығында үлгінің коррозиядан кейінгі созылу
5) Коррозияның тереңдік көрсеткіші.
К – уақыт бірлігінде металл бұзылуының тереңдігі П (мысалы,
К П = п/
Коррозиялық бұзылу тереңдігі П орташа немесе максималды болуы мүмкін.
Металл және орта бөлімдері бетінде өтетін гетерогенді химиялық (электрохимиялық)
Қатты денелердің беткі бөлігі күрделі микрорельфке ие. Кәдімгі беткі
Мұндағы - коэффициент (фактор) шереховатости.
Өте тегіс біртекті беткі бөлікке, мысалы сулы,
Эксперимент жүзінде және
Көбінесе әрекетке түскен бөлшек сандарын тотыққан металл салмағымен әрдайым
Коррозияға дейінгі металл үлгісінің салмағы g0-ге тең болсын деп
Бұл сипаттауды пайдалану үшін коррозия өнімдерінің беткі бөліктеріндегі заттар
Беткі бөлікте коррозия өнімдерінің барлығы қалатын болса, g0 Егер коррозия өнімдерінің құрамы белгілі болса,
Негізінен g, және үшін
Әдетте ν1 және ν2 арасындағы байланысты табу оңай, өйткені
Коррозия жылдамдығы аз кезінде г/м2жыл өлшемін пайдаланады. Өйткені бір
немесе
Тотыққан металдың грамм-атом санымен сипатталынған салмақ жоғалтуды атомдық түрде
Мұндағы А – металлдың атомдық салмағы.
Қоспалар концентрациясы аз таза металдар мен құймалар үшін өлшеу
Құрамында компоненттегі I және
және г
Бұл өлшемдерді А1 және А2 ретіндегі атомдық салмақтарға айырсақ
Осы өлшемді орнына кез-келген
Негізінен корродирленген металлдың қабат бөлігінің орташа
см/жыл
Тегіс коррозия барысында мөлшері өнімнің қалындығының
Өлшеу негізіндегі (графиметриялық) әдістен басқа коррозия жылдамдығын кейде көлемдік
1 моль шығындалған О2-ге 4 г-экв металл тотығады. Сондықтан:
Мұндағы, және - шығындалған оттегі
Егер анық болса, онда () теңдеуді
1 моль бөлінген сутегіге 2 г-экв металл тотығады:
Көлем өзгерістерін өлшеуге қарағанда өлшеу әдісі нақты нәтижелерді береді,
Коррозия жылдамдығын ток тығыздығының бірлігінде де сипаттауға болады. Фарадей
Бұл жерден тотығу жылдамдығын көруге болады:
Немесе
Мұндағы, К – коэффициент, және
Егер секундпен сипатталынса, ал
Электрод арқылы ток өтеді ме жоқ па немесе металл
1.4. Металл коррозиясының жылдамдығы
Біркелкі коррозия жағдайында жылдамдық мына формуламен анықталады:
v=Δm / S•t, мұндағы
v — коррозия жылдамдығы, оны әдетте мына бірліктермен өрнектейді:
Δm — массаның артуы;
S — беттік ауданы;
t — уақыт;
Коррозия жылдамдығы (г/сағ) мына формуламен өрнектеледі:
K = m/t
K – коррозия жылдамдығы (г/сағ);
m – үлгілердің массалар айырмасы;
t – уақыты, сағ;
Қорғаныс эффектісі Z және тежелу коэфиценті γ мына формулалармен
Салмақтық көрсеткіш барлық жағдайда қолайлы емес, әсіресе егер әртүрлі
Металл коррозиясы жылдамдығынан басқа жиі қолданылатын коррозия көрсеткіштеріне (критерилеріне)
Коррозияның тура көрсеткіштері металл бетінің бірлігіне қатысты массаның артуы;
Коррозияның жанама көрсеткіштері металдың физико-механикалық қасиеттерінің (сығу немесе жарылыс
Коррозияның тереңдік көрсеткіші
∏=8,76•v/ρ, мұндағы
8,76 — 1 жылға есептелген тереңдік көрсеткішіне 1 сағ
v —коррозия жылдамдығы, г/(м2•сағ);
ρ — тығыздық, г/см3.
Егер коррозия меншікті сипатта болса, оның жылдамдығы салмақтық немесе
Kσ=(σ0–σ1/σ0)•100%, мұндағы
σ0 – коррозияға дейінгі беріктік шегі;
σ1- металл үлгісінің көлденең қимасының бастапқы ауданына қатысты есептелген
1.5. Металдар коррозиясының көрсеткіштері
Металдың коррозиялық бұзылу жылдамдығын бағалау шамасын коррозия көрсеткіші деп
Коррозияның сапалық көрсеткіштері:
Үлгінің сыртқы түрін фотоға түсіріп, суретке салып немесе қысқаша
Коррозия сипатын анықтау, кристаларалық коррозияның бар-жоғын анықтау үшін микрозерттеулер;
Металдың коррозиялаушы бетінде анодтық және катодтық бөліктерді анықтау үшін
Коррозияның сандық көрсеткіштеріне коррозияға бейімділік көрсеткішін, коррозияның ошақтық көрсеткішін,
Металдың біркелкі коррозиясын анықтау және оның жылдамдығын сандық өрнектеу
Біркелкі емес коррозия кезінде коррозия көрсеткішін таңдаудың маңызы бар.
Коррозиялық зерттеулер берілгендері металдың, коррозиялық ортаның және зерттеу жағдайларының
Металдардың коррозиялық тұрақтылығын және қорғау жолдарын сапалық және сандық
Металдардың коррозия жылдамдығының он балдық шкаласында өрнектелетін коррозияның тереңдік
Зертханалық жағдайларда материалдар зерттеулері неғұрлым жақсы өңделген және жетілдірілген.
ІІ. Тәжірибелік бөлім
2.1. Қолданылатын реактивтер, аспаптар, әдістемелер
Күкірт қышқылы, ρ=1,84г/см3. х.т
Шойын СЧ15. (МЕСТ 1412 - 85)
Болат Ст3. (МЕСТ 380 - 94)
Зімпаралы қағаз
Венский известь
Сүзгі қағаз
Аналитикалық таразы
Бюретка негізінде эвдиометр
Бюретка
Груша
2.2. Жұмыстың орындалу тәртібі
Металл коррозиясы кезінде катодты бөлімшелерде бөлінетін сутегі мөлшерін әр
Сурет 1. Үш металдың сутек көлемінің бөлінуі бойынша коррозия
Сутегі мөлшеріне қарай коррозия жылдамдығын анықтау қарапайымдылығымен, дәлдігімен және
Темір құймаларының коррозия жылдамдықтарын 10 -тік күкірт қышқылы
Дайындалған үлгілерді шыны ілмектер көмегімен бюретка ішіне іліп қояды.
Ары қарай 100 минут ішінде әрбір 20 минут сайын
Тәжірибе нәтижелерін, яғни бөлінген сутегі мөлшерін см3 үлгілердің беттік
Тәжірибе кезінде, яғни 100 минут коррозия барысында бөлінген сутегі
Мұндағы, m0 – үлгінің коррозияға дейінгі массасы; m –
Коррозияның терең көрсеткішін П, мм/жыл (өтімділік) металдың масса жоғалтуы
Мұндағы: – коррозия жылдамдығы, г/м2 сағ;
Жұмыс нәтижелерін қысқаша сипаттамалар түрінде істелінген жұмысты, таблицаларды, гистограммаларды
2.3. Нәтижелерді талдау
Сынама ретінде 3 бірдей шойын СЧ15 (МЕСТ 1412 -
Сынамалардың сынаққа дейінгі және сынақтан кейінгі массасын өлшедім және
Қосымша 2-де металдардың коррозияға тұрақтылықтылығының 10 балды шкаласы көрсетілген
Графикте бөлінген сутегі көлемінің VН2/см3=t (мин) уақытқа тәуелділігі көрсетілген.
Жұмыс нәтижесінде шойын СЧ15 (МЕСТ 1412 - 85) болатқа
Шойын құрамында – 2,2-3,2% С; 0,5-4,5% Si;
Ал болатта 0,3-0,7% С және әртүрлі себептермен қоспалар қосады.
2.4. Қосымша
Қосымша 1
Зерттеу барысында алынған тәжірибе нәтижелері
Сынамалар S,
см2 m0,г m Бөлінген сутек көлемі
см3/ см2,беттік бірлік.
см3,уақыт t
өткенде 5 10 15 5 10 15
Шойын 25,23 см2 40,7214 40,5360 5,5 15,7 28,6 0,2173
40,7098 40,5284 5,8 15,9 28,8 0,2298 0,6302 1,1414
40,6977 40,5124 5,7 15,8 29 0,2259 0,6262 0,1449
см3,уақыт t
өткенде 10 20 30 10 20 30
Болат 6 см2 8,9524 8,9461 2,8 4,6 6,2 0,4667
8,9617 8,9555 2,9 4,5 6,3 0,4833 0,7500 1,0500
8,9419 8,9359 3 4,8 6,5 0,5 0,8 1,0133
Қосымша 2
Оңбалдық металдардың коррозияға тұрақтылық шкаласы (ГОСТ 5272-50)
Тұрақтылық қатары Коррозия жылдамдығы (өтімділік), мм/жыл Балл
1. Совершенно стойкие
2. Весьма стойкие
3. Стойкие
4. Пониженно стойкие
5. Малостойкие
6. Нестойкие 0,001
0,001-0,005
0,005-0,010
0,010-0,050
0,050-0,100
0,100-0,500
0,500-1,000
1,000-5,000
5,000-10,000
10,000 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
К = [г/см2 сағ],
Коррозия көрсеткішінің тереңдігін анықтау
П1= =0,0004 мм/жыл
П2= =0,0001 мм/жыл
Шойынның коррозия жылдамдығы бойынша статистикалық өңдеу
К1 = =0,0294г/см2 сағ
К2 = =0,0288г/см2 сағ
К3 = =0,0293г/см2 сағ
№ Хі di=|х-хі| di2
1
2
3 0,0294
0,0288
0,0293 0,0002
0,0004
0,0001 4*10-8
8*10-8
1*10-8
х=0,0292
S2= 10-8
S= =2.5495*10-4
Sх= = 10-4
εά=tά* Sх=4.303*1,4997*10-4=6,4532*10-4=0,00064532≈0,0006
εабс= 100%= 100%=2,05%
Болаттың коррозия жылдамдығы бойынша статистикалық өңдеу
К1 = =0,0126г/см2 сағ
К2 = =0,0124г/см2 сағ
К3 = =0,0120г/см2 сағ
№ Хі di=|х-хі| di2
1
2
3 0,0126
0,0124
0,0120 -0,0003
-0,0001
0,0003 9*10-8
1*10-8
9*10-8
х=0,0123
S2= 10-8
S= =3,0822*10-4
Sх= = 10-4
εά=tά* Sх=4.303*1,8131*10-4=7,8018*10-4=0,00078018≈0,0007
εабс= 100%= 100%=5,69%
Қосымша 3
Бөлінген сутек көлемінің агресивті ортадағы сынамада уақытқа тәуелділігі
VН2, см3
t,мин
Қосымша 4
Бөлінген сутек көлемінің агресивті ортадағы сынамада уақытқа тәуелділігі
VН, см3
t,мин
ІІІ. Қорытынды
1. 10% күкірт қышқылының ерітіндісінде сынама массасының азаюына және
2. Жұмыс нәтижесінде шойынның коррозия жылдамдығы орта мәнмен
IV. Пайдаланған әдебиеттер тізімі
1. Акимов Г. В. Теория и методы исследования коррозии
2. Андреев И.Н. Коррозия металлов и их защита. Учебное
3. Батраков В. П. Коррозия и защита металлов. Оборонгиз,
4. Батраков В. П. Проблемы коррозии и защита металлов.
5. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защита
6. Жуков А. П., Малахов А. И. Основы металловедения
7. Кологыркин Я. И. Металл и коррозия. М.: Металлургия,
8. Кренке О., Маас Э., Бек В. Коррозия и
9. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы.
10. Розенфельд И. Л. Коррозия и защита металлов. М.:
11. Скорчелетти В. В. Теоретические основы коррозии металлов.
12. Томашов Н. Д. Теория коррозии и защиты металлов.
2
