- •Киров 2010
- •1.1. Теоретические предпосылки
- •l.2. Ход выполнения работы
- •1.3. Обработка экспериментальных данных
- •1.4. Правила техники безопасности
- •2.1. Теоретические предпосылки
- •2.2. Ход выполнения работы
- •2.3. Правила техники безопасности
- •3.1. Теоретические предпосылки
- •3.1.1. Коррозия с водородной деполяризацией
- •3.1.2. Коррозия с кислородной деполяризацией
- •3.2. Ход выполнения работы
- •3.3. Правила техники безопасности
- •4.1. Теоретические предпосылки
- •4.2. Ход выполнения работы
- •4.3. Обработка результатов экспериментов
- •4.4 Правила техники безопасности
- •5.1. Коррозия бетона и железобетона в жидких средах
- •5.2. Коррозия бетона и железобетона в условиях агрессивной атмосферы
- •5.3. Подземная коррозия бетона и железобетона
- •5.4. Ход выполнения работы
- •6. ЗАЩИТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ
- •6.1. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ
- •6.1.1 Защитные покрытия по металлу
- •6.1.1.2. Битумные покрытия по металлу
- •Составы битумных мастик
- •6.1.1.3. Полимерные покрытия по металлу
- •6.1 1.4. Металлические покрытия.
- •6.1.1.5. Композиционные покрытия по металлу
- •6.1.2. Защитные покрытия по бетону и железобетону
- •6.1.2.2. Битумные покрытия
- •6.1.2.3. Защитные покрытия с использованием рулонно-оклеечной изоляции
- •6.1.2.4. Неорганические покрытия по бетону
- •6.1.2.5. Композиционные покрытия
- •6.1.2.6. Гидрофобизаторы
- •6.2. Изменение природы корродирующего материала
- •6.2.1.Легирование стали
- •6.2.2. Повышение химической стойкости бетона и железобетона
- •Виды ингибиторов коррозии арматуры и их попутное действие
- •6.3. Обработка коррозионной среды
- •6.4. Изменение условий коррозии
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
- •ЗАДАЧИ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ФАКУЛЬТЕТА
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
5
Лабораторная работа 1
ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Цель работы: ознакомиться с химической коррозией металлов и с влиянием различных факторов на ее скорость.
1.1. Теоретические предпосылки
Химической коррозией называется процесс самопроизвольного разрушения металлов под действием сухих газов и неэлектролитов. Наиболее распространен-
ным случаем химической коррозии является газовая коррозия под действием воз-
духа, при которой основным окислителем является кислород. В качестве допол-
нительных окислителей в воздухе могут присутствовать сероводород, диоксид се-
ры и др.
Согласно термодинамическим оценкам все металлы, за исключением золота,
должны корродировать под действием кислорода воздуха, при этом на поверхно-
сти металла протекает гетерогенная химическая реакция
2Ме + 02 — 2МеО,
в результате которой на металле появляются продукты коррозии в виде пленки оксидов (другие окислители приводят к образованию солевых пленок). Скорость коррозии, а следовательно и опасность ее для практики, зависит от свойств полу-
чающихся продуктов коррозии. В свою очередь, свойства образующихся при кор-
розии оксидов и солевых пленок определяются тремя основными факторами:
природой корродирующего металла, температурой коррозии, составом коррози-
онной среды.
Необходимо отметить, что торможение газовой коррозии во времени прежде всего определяется так называемым условием сплошности пленки продуктов кор-
розии:
1 < Vок/VМе < 2,5 ÷ 3,5 ,
где VОК - объем продуктов коррозии,
VМе - объем корродирующего металла.
6
При невыполнении условия сплошности, например, Vок/VМе < 1, образую-
щаяся пленка не может защитить металл и не оказывает тормозящего влияния на скорость коррозии. Подобная ситуация характерна при коррозии щелочных и ще-
лочноземельных металлов (К, Na, Ca), в связи с чем они не могут храниться на воздухе при любых температурах. Сплошная защитная пленка не может полу-
читься и в том случае, если Vок/VМе >2,5÷3,5. В этом случае в пленке возникают высокие внутренние напряжения, она постоянно разрушается и отслаивается от поверхности корродирующего металла. Это характерно, например, для коррозии вольфрама при температурах выше 600°С.
В случае образования несплошной пленки ее толщина(h) пропорциональна времени коррозии (t)h = kt. В этом случае говорят, что коррозия протекает по ли-
нейному закону (рис. 1.1).
h |
V кор |
t |
|
t |
Рис. 1.1. Линейный закон роста |
Рис. 1.2. Изменение |
скорости |
оксидной пленки |
коррозии во времени при линей- |
|
|
ном законе роста оксидной плен- |
|
|
ки |
|
Скорость коррозии, которую можно выразить отношениемVкор = dh/dt, при
этом будет постоянна во времени (рис. 1.2). |
|
|
|
||
Для |
большинства |
конструкционных |
металлов |
условие |
сплошно |
(1 < Vок/VМе < 2,5÷3,5) выполняется, пленка |
продуктов коррозии получается |
||||
сплошной, а скорость коррозии уменьшается во времени. Степень торможения |
|||||
коррозионного процесса зависит от упорядоченности образующейся пленки, |
при |
7
этом в зависимости от температуры, состава газовой среды и природы металла могут наблюдаться следующие законы роста оксидной пленки: логарифмический,
степенной, параболический, паралинейный. Графические и математические вы-
ражения этих законов приведены на рис. 1.3, а изменение скорости коррозии от времени при различных законах роста оксидной пленки, - на рис.1.4.
Как видно из рисунка1.4, для практики наиболее благоприятен логарифми-
ческий закон роста оксидной пленки, так как скорость коррозии в этом случае резко снижается со временем, и уже через небольшое время металл практически перестает корродировать. Для многих металлов, в частности для железа, лога-
рифмический закон роста оксидной пленки наблюдается при невысоких темпера-
турах (до 300°С), поэтому химическая коррозия в таких условиях не опасна, а ме-
таллы не требуют специальной защиты. При повышении температуры происходит переход к степенному, параболическому и далее к паралинейному закону, в связи с чем опасность химической коррозии с ростом температуры резко возрастает.
Температура, при которой наблюдается переход к параболическому закону и на поверхности металла начинает образовываться неупорядоченная толстая плен-
ка продуктов коррозии (окалина), называется температурой окалинообразования.
Температура окалинообразования является характеристикой жаростойкости -ме талла, выше температуры окалинообразования металл требует защиты. Для желе-
за, например, температура окалинообразования составляет 300о С, для хрома бо-
лее 1000о С.
С химической коррозией металлов строители сталкиваются при сварке -ме таллов при проектировании и изготовлении печей и других нагревательных уст-
ройств, металлоконструкций, работающих в контакте с горячим металлом, в про-
цессах термической обработки металлов, прежде всего при отжиге.
8 |
H |
Паралинейный закон |
h=kiτ |
Параболический закон |
h2= ki τ |
Степенной закон |
hn= ki τ , где n = 3,4,5... |
Логарифмический закон |
h = ki lgτ |
t |
Рис. 1.3. Зависимость толщины плёнки продуктов коррозии от |
времени при различных законах роста оксидной |
плёнки |
V |
кор |
Паралинейный |
Параболический |
Степенной |
Логарифмический |
t |
Рис. 1.4. Изменение скорости коррозии во времени при раз- |
личных законах роста оксидной плёнки |