Әдiстемелiк ұсыныстар титулдік парағы

Металлургия кафедрасы

(қолы)

(қолы)
ЖжӘҚБ құпталған

ЖжӘҚБ бастығы _______________ А.А. Варакута, 20 __ж. «___» _________

(қолы)
Университеттің оқу-әдiстемелiк кеңесiде құпталған

20__ж. «____» ____________ хаттама №___,

Кіріспе
«Коррозия және металдарды қорғау» элективті пәнге жатады және металлургия бакалаврын дайындаудағы тандауы бойынша болып табылады.

Курстың негізгі мақсаты – металдарды қорғау және коррозия ерекшеліктері мен таныстыру.

Пәнді оқытудың мазмұны – металл материалдарының өздігінен ыдырау салдары, қаршаған ортамен әрекеттесудің физика-химиялық негіздері, металдарды қоррозиядан қорғау теориясы және әдістері.

Пәнді оқып білу үшін физика, химия, кристаллография мен металлография, металлургиялық жылутехника, металтану және термиялық өңдеу пәндеріне негізделеді.

Коррозия мен металдарды қорғаудың мәні. Машиналар мен жабдықтарды пайдалану кезіндегікоррозиядан болатын шығын.

Коррозия мен металдарды қорғаудың халықшаруашылығындағы мәні. Коррозиялық үрдістерді жіктеу. Коррозиялық үрдістерді талдаудағы ғылыми база. Металдар коррозиясының көрсеткіштері.

1 тақырыпқа қысқаша сипаттама

Металдар мен қоытпалардың ауаның, судың, қышқылдың, сілтілердің және де басқа шартты жағдайлардың әсерінен химиялық немесе электрохимиялық процестер арқылы мүжіліп бұзылуы немесе олардың коррозиясы деп атайды. Ал олардың осы электрохимиялық немесе химиялық процестердің әсерінен химиялық қоспаға айналып тотығу немесе тот басу коррозия процестері деп атайды. Латын тілінен аударғанда «коррозия бұзылу, бүліну, желіну» деген сөздер.

Химиялық коррозияны анықтау. Газдық коррозия. Металдардың химиялық коррозиясының термодинамикасы. Химиялық коррозия кинетикасы. Металдардағы үлбірлер. Сұйық ортадағы металдардың химиялық коррозиясы. Эдектролит емес ортадағы металдардың коррозиясы.

Химиялық коррозия – бұл сонымен өзара байланысқа түсетін сыртқы ортаның әсерінен металдардың бұзылу үрдісі. Мұндай үрдістер электрлік токтың түзілуімен қабаттаспайды.

Химиялық коррозияға жатқызады:

а) электрлі емес – сұйықтардағы коррозия;

б) газдық коррозия.

Газдық коррозия химиялық коррозия түрінің аса кең тарағаны. Бұл процесс металл бетінде су конденсациясы мүмкін емес кездегі жоғары температуралар кезінде газдармен химиялық өзара байланыс қорытындысында металдар мен балқымалардың бұзылуы. Газды коррозия металдық конструкциясының, қыздыру пештерінің арматурасының, ДВС бөлшектерінің жұмысы кезінде, термиялы өңдеу кезінде бақыланады.

Металдардың газдық коррозиясының себебі – нақты сыртқы жағдайлар (температура және қысым) кезінде осы газды ортада олардың термодинамикалық тұрақсыздығы.

Металдардың коррозиясы – өздігінен пайда болған үрдіс. Термодинамикадағы өздігінен пайда болған үдерістің өту нышаны Гиббстің бос энергиясы (изобаралық-изотермиялық потенциалы) G болып келеді. Термодинамикадан белгілі, өздігінен пайда болған үдерістің принципиалды жүзеге асырылудың шарты Гиббстің бос энергиясының кемуі болып келеді, яғни G < 0 шарты. Металдар қоспасының көпшілігі үшін G теріс мағыналы болады, не сәйкес қоспаның пайда болуымен металдың тотығу реакциясының өздігінен пайда болған өту мүмкіндігі туралы куәландырады. Мысалы: Zn + 1/20-2 = ZnO реакциясы үшін G₂₉₈ = -318, 19 кДж/моль мырыш өзбетімен тотыға алатынын куәландырады. G мағынасы неғұрлым төмен болса, соғұрлым металлдың коррозияға ынтасы күштірек болады. Солай, алюминий сілті ортада қарқынды коррозияланады, тұзды қышқылдағы темірге қарағанда (G₂₉₈ = -304,2 кДж/моль).

Металдардың электрохимиялық коррозиясы. Қос электрлік қабат және электродтық потенциалдар. Металдардың электрохимиялық коррозиясының механизмі. Электродтар полярлығы және оның салдары. Электрохимиялық коррозия үрдісінің термодинамикасы. Металдар мен қорытпалардың әлсіздігі.

Өту механизмі бойынша коррозияны химиялық эәне электрохимиялық деп бөледі. Өту шарты бойынша коррозияны бөледі:

• 
  газды, әдетте жоғары температура кезінде өтетін;
  
• 
  электролиттер емес (жанармай, керосин және т.б.);
  
• 
  сыртқы ток әсері астында (электрокоррозия);
  
• 
  радиохимиялық (радиоактивті сәулелену әсері кезінде);
  
• 
  биологиялық (шағын ағзалардың тіршілік әрекеті әсері кезінде);
  
• 
  фреттинг-коррозияны, немесе коррозиялық эрозияны (короозиялық ортаның және үйкеліс күшінің бір уақытта әсерлесу кезінде)
  
• 
  кавитация кезінде (коррозиялық ортаның екпінді әсері);
  
• 
  жанасқан (әртүрлі потенциалды, металдардың байланысы кезінде);
  
• 
  саңылаулы, тар саңылаулар мен жеке бұйымдар арасындағы саңылауларда ағатын;
  
• 
  құрылымдық, метал бетінің біртексіз қыздырылуымен негізделген, температуралық градиент арқасында пайда болатын, терможанасқан.
  

Металдардың физика-химиялық көрсеткіштерінің әсері. Ортаның құрамы мен қасиетінің әсері. Металдардың коррозиялық-механикалық бұзылуы. Коррозия көрсеткіштері. Коррозиялық сынау әдістері. Коррозияны болжау.

Бұл қоршаған орта температурасы кезіндегі металдың ылғалды ортада бұзылуы. Сонымен қоса фазаның бөліну шекарасында электрохимиялық гетерогенді үрдіске ие болады.

Атмосфералық коррозия үрдісі жиі оттегі деполяризациясымен және өндірістік атмосферада сутегі деполяризациясымен қатар жүреді. Атмосфералық коррозия үрдісі жылдамдығына атмосфера сипаты, әсер ету ұзақтығы,металл құрамы және оның бетінің жағдайы әсер етеді. Атмосфераның ылғалдылығы, температурасы және ластану дәрежесі металл бетінде пайда болатын ылғал қабыршағының санына және құрамына әсер етеді.

Атмосфералық коррозия жылдамдығына пайда болған коррозия өнімдерінің құрамы,электродты потенцилы бірдей емес металдар байланысы әсер етеді.

Металды атмосфералық коррозиядан қорғау шарасы машиналардың және қондырғылардың құрылымына және эксплутациялық ерекшеліктеріне байланысты, бірақ металды қорғаудың негізгі қорғау шарасы- анодты және катодты үрдісті тоқтату.

Жер асты коррозиясы

Жер асты коррозиясы деп қара топырақ пен жердің сыртқы қабатындағы металдық құрылымның коррозиялық бұзылуын айтады. Коррозиялық ортаның химиялық құрамы мен құрылымы ең қиынын қара топырақ пен жердің сыртқы қыртысы сипаттайды. Олардың құрамынан қатты, сұйық, газды және биологиялық құрамды бөліп ажыратуға болады. Қара топырақтың (жердің сыртқы қабатының) массаның қатты құрылымын минералдар құрайды.

Микробиологиялық коррозия – бұл қоршаған орта өнімдері және микроорганизм әсері кезіндегі металдың коррозиялық бұзылуы.Металдың электрохимиялық коррозиясының жиі инициирленуі микроорганизмдермен жүргізіледі. Бактериялар күкірт, құмырсқа, сірке және басқа карбон қышқылдарын өндіре алады, металл иондарын тотықтырады.

Коррозия көрсеткіштері. Коррозиялық сынау әдістері. Коррозияны болжау.

Қазіргі кезде металдар коррозиясын бағалау дәрежесінің және жылдамдығының көптеген көрсеткіштері (сындары) белгілі, сондықтан тек жие қолданылатындарды көрсетейік:

Коррозияның тура көрсеткіштері:

• 
  металл бетінің бірлігіне жатқызылған, салмақтың кемуі немесе өсуі;
  
• 
  коррозия тереңдігі;
  
• 
  коррозия өнімдерімен шұғылданған, бет үлесі;
  
• 
  бет бірлігіндегі коррозиялық ойықтар немесе нүктелер саны;
  
• 
  сутек немесе жұтылған оттек бірлігінен бөлінген көлем;
  
• 
  коррозияның бірінші ошағының пайда болуына дейінгі уақыт;
  
• 
  коррозиялық жарықтардың пайда болуына немесе үлгінің толық құлауына дейінгі уақыт;
  
• 
  коррозияның ток күші.
  

• 
  металдың физикалық-механикалық қасиеттерінің өзгеруі (қысылуғы және үзілуге, салыстырмалы ұзаруға, бейнелік қабілеттерге және басқаларға сынау кезінде төзімділік шегінің);
  
• 
  электр кедергісінің өзгеруі.
  

Көміртекті болаттар коррозиясы. Қоспаланған болаттардың коррозияға тұрақтылығы. Қоспаланған шойындардың коррозияға тұрақтылығы.

Алюминий және оның қорытпаларының коррозиясы. Мыс және оның қорытпаларының коррозиясы. Титан және оның қорытпаларының коррозиясы.

Алюминидің стандартты электронды потенциялы φ˚Al↔Al³⁺3e^- = -1,660В. Алюминий өте активті металл, бірақ, жалпы ол металл бетінде қорғауыш оксидті қабықшаның пайда болуына байланысты көптеген агрессивті орталарда жоғары коррозиялық тұрақтылыққа ие. (Мұндай қабықша ыстық металл кесіндісінің ауамен әрекеттескен кезде пайда болады, бірақ, оның өсуі баяу жүреді.

Азотты қышқылда алюминидің тұрақтылығы тот баспайтын қортпаларға қарағанда жоғары болады. Күкірт қышқылында алюминий коррозиға тұрақсыз болады.

Сынап және оның тұздарының ертіндісі металды бұза отырып алюминидің амакльгамаларын түзеді.Күкіртті сутегі, күкірт булары құрғақ хлоросутек газ тәрізді аммиагі бар газ орталары алюминиге әсер етпейді.

Алюминий қортпалары таза алюминиге қарағанда коррозиялық тұрақтығы аз болады.

Әсіресе алюминидің мыспен қортпасының тұрақтылығы төмен (дюралюминий). Олар кристалларалық коррозияға жиі ұшырайды. Дюралюминиді агрессивті ортада қолданғада қорғаушы әдістер қолданады, көбінесе дюралюминді техникалық таза алюминимен қабаттайды.

Алюминидің кремнимен қортпасы (силуминдер) салыстырмалы түрде көптеген агрессивті орталарда коррозияға тұрақты. Силуминнің бетінде AL₂O₃ ;және SiO₂ ден тұратын қабатшаларпайда болады.(сілтілер қорғаныш қабатшаларын бұзады).

Алюминий мен оның қортпаларының басқа металлдармен әсерлесуі интенсивті коррозияны тудырады, әсіресе электролит қортпаларында немесе ылғалды ауада, бірақ, көбінесе басқа металлдар – катодтар алюминиге байланысты. Әсіресе алюминимен оның қортпаларына мыс және оның қортпаларымен және тот баспайтын болаттармен әсерлесу қауіпті..

Алюминидің коррозиялық тұрақтылығына қопалар әсер етеді.

Ұсынылатын әдебиет: [4], 22 – 30 бет.; [2], 99 – 111 бет.


8 тақырып. Коррозиядан қорғау әдістері

Қорғау әдістеренің түрлері. Агрессивті ортаның құрамының өзгеруі. Металл бұйымдарын сақтауға дайындау (консервация). Қиын еритін металдарды ыстыққа төзімділікке легірлеу. Беттік қоспалау.

Коррозиядан қорғау әр түрлі әдістермен жүргізіледі. Соның ішінде сенімдірек және рационалды жолдардың бірі коррозияға төзімді металды және металл емес материалдан бөлшектер жасау болып келеді. Бірақта ол эканомикалық, техникалық және технологиялық себептерге байланысты іске аспайды. Сол себепті жиірек бөлшектерді қымбат емес және қол жетер мтериялдардан жасап, оларды коррозиядан қорғауға әрекет жасайды.

Коррозиядан қорғау әдіс үш топқа бөлінеді:

1. 
   Металлға әсер ету;
   
2. 
   агресивтіге әсер ету;
   
3. 
   Қорғаудың аралас әдісі
   

а) Металдарды қоспалау – құйманың анодты және катодты белсенділігін тоқтататын қабаттқ экранизацияланған бет жасау мен элементтерді кірістіру, құрлымдық коррозияны алдын алатын элементтерді кірістіру;

б)Металл бетін өңдеу – бетті термиялық және термохимиялық өңдеу, бетті дірілдегіш илемдеу, химиялық және электрохимиялық шаңқаптыру.

в) Қорғаныш қабатымен қаптау – тұрақты, уақытша және қайталанып отыратын әрекет ретінде (майлану);

г) Конструкцияны қолдану шартына байланысты коррозияға төзімді материалды таңдау;

д) Рациональды құрастыру – конструкцияның жеке түйіндерінің агресивті ортадан шығу, агресивті сұйықтықтын тоқырауға шалдығуын алып тастау;

е) Электрохимиялық қорғау.

Қорғаудың екінші әдісіне жатады:

а) Коррозия ингибиторын (тежегіш) қолдану;

б) Конструкцияны герметизациясы (толық немесе бөлшектеп);

в) Қолдан жасалған ортаны жасау (су ортасын өңдеу, қолдану бейтарап орта, ауаны кептіру).

Ұсынылатын әдебиет: [1], 112 – 147 бет.; [2], 29 – 36 бет.
9 тақырып. Құймалар мен металлургиялық машиналарды коррозиялық қорғау

Коррозияға қарсы қабыршақтау түрлері. Пайдалану кезінде қорғау. Коррозиямен зақымдалған тетіктерді жөндеу.

Металлды жабындарды төсеу – жегідеден қорғаудың ең таралған әдістердің бірі. Осындай жабындар тек қана жегідеден қорғамайды, сонымен қатар бетке қаттылық, тозу тұрақтылық, электрөткізгіштігін, кескіндеу қабілетін береді, бұйымның сәндігін қамтамассыз етеді және т.б.

Қорғау әрекетінің тәсілі бойынша металл жабындарын анодты және катодты деп бөледі.

Анодты жабындарға қорғалатын металдан қарағанда электртеріспотенциалы басы болатын жабындар жатады. Олардың қызмет мерзімін берілген жағдайда жабынның жегіде қалындығымен және жылдамдығымен анықтайды. Олар металды тек қана механикалық емес, сонымен қатар электрохимиялық, жегіде кезінде анодтың қызметін орындап, қорғайды, сонда қалай негізгі металл катод болады және бұзушылыққа дұшар болмайды, жабынның металмен электр түйіспесі сақталғанша және жүйе арқылы жеткілікті ток өтеді. Сондықтан осындай жабындардың кеуектілігі маңызды роль атқармайды. Темірдегі анодты жабындар (сурет 11.1) жоғары жедіге тұрақтылыққа ие болады және әдетте атмосфералық жегіден немесе бейтарап немесе әлсізқышқыл ортадағы жегіден қорғау үшін пайдаланады. Темірге қатысты анодты мырыш және кадмий болып келеді.

Қорғалатын металға қарағанда, одан әрі оң потенциалға ие болатын жабындар, котодты жабындар деп аталады. Осындай жабындар металдың тегістік шарты кезінде ғана оны сенімді қорғайды, кері жағдайда гальваникалық элемент (сурет 11.2) пайда болады, қайда негізгі металл, анод бола тұра, бұзылады. Катодты жабындар металды таза механикалық түрде, оны агрессивті ортадан оқшалап, қорғайды. Осындай жабындардың бұзылу жерлерінде жаралық және бет астыңғы жегіде дамиды. Темірге қатысты катодты жабындарға мыс, никель, қорғасын, қалайы, хром жатады.

Металл жабындарын металлды емес жабындармен салыстырғанда үлкен механикалық беріктікке ие болады, оларды жабу технологиясы күрделірек болғанына қарамастан. Жабу тәсілі бойынша оларды гальваникалық, химиялық, диффузиялық, металлды және механотермиялық деп бөледі.

Металлургиялық машиналар мен жабдықтарды пайдалану кезінде қолданылатын отынның, майлау материалдарының және арнайы сұйықтардың коррозиялық агрессивтігі.

Коррозиядан болатын жоғалтуларды тура және жанама деп бөлуге болады.

1. 
   Омаров А.Қ., Абдураимов Е.С. Материалтану мен металдарды коррозиядаң қорғау практикумы. Алматы, 1993 – 134 б.
   
2. 
   Неверов А.С., Родченко Д.А., Цырлин М.И. Коррозия и защита материалов: Учебное пособие / Минск : Выш. шк., 2007. – 222 с.
   
3. 
   Никитин Г.М., Нурмаганбетов Ж.О., Абсадикова К.Ж. Коррозия и защита металлов. Учебное пособие. Актобе: РИО АУ им.К.Жубанова, 2000. – 52 с.
   
4. 
   Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. – 472 с.
   
5. 
   Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов. М.: Металлургия, 1982. – 423 с.
   
6. 
   Бахвалов Г.Т. Защита металлов от коррозии. М.: Металлургия, 1964. – 288 с.
   
7. 
   Бахвалов Г.Т., Турковская А.В. Руководство к лабораторным работам по коррозии и гальваностегии. М.: Металлургиздат, 1952. – 239 с.