| Букинист. | Алфавитный каталог. | Тематический каталог. |
Коррозия и основы гальваностегии.
А.И. Малахов, К.М. Тютина.
Издательство ХИМИЯ. М. 1977 г. 216 стр. 15 табл. 53 рис.
Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена собственно коррозии; в ней рассматриваются коррозия важнейших металлов и сплавов, коррозия оборудования электрохимических цехов, способы защиты от коррозии и коррозионная стойкость материалов; описаны методы определения скорости коррозии и влияние на нее различных факторов. Вторая часть книги посвящена гальваностегии; в ней рассматриваются теоретические основы электроосаждения металлов и сплавов, описаны
условия и закономерности нанесения покрытий из цветных металлов. В книге даны необходимые сведения о контроле качества покрытий, а также о технике безопасности.ВВЕДЕНИЕ.
Развитие народного хозяйства в значительной степени определяется производством металлов и сплавов, которые являются основными конструкционными материалами для создания различного оборудования, машин, приборов, строительных конструкций и т. д. В СССР производство металлов постоянно возрастает. Так, в 1975 г. было выплавлено 141,0 млн. тонн, а в 1980 г. будет произведено 160—170 млн. тонн стали. Возрастет за эти годы производство алюминия, меди, никеля (в 1,2—1,3 раза), титана (в 1,4 раза). Это огромное народное богатство на всех стадиях производства и эксплуатации должно расходоваться экономно и бережно.
В решениях XXV съезда КПСС поставлена задача обеспечить экономию проката черных металлов в машиностроении и металлообработке на 14—16% и в строительстве — на 5—7% за счет различных мероприятий, в том числе за счет осуществления мероприятий по борьбе с коррозией. И это понятно, так как расходы, связанные с потерями металлов от коррозии, весьма значительны. Из-за коррозионного разрушения выходят из строя дорогостоящие металлические конструкции, аппараты, приборы и т. д., что вызывает нарушение технологических циклов, вынужденные простои, затраты на ремонт и возобновление оборудования.
Установлено, что за год в результате коррозии примерно 20% изделий из металлов приходят в негодность и направляются на переплавку. Таким образом, значительная часть производственных мощностей металлургии должна работать на восполнение потерь металла от коррозионного разрушения. Большой ущерб народному хозяйству наносят безвозвратные потери металлов в виде продуктов коррозии, отходов кислотного травления и др., что составляет около 8% от общей массы выплавляемого металла.
Коррозионные процессы протекают в самых различных средах: в атмосфере, морской и речной воде, почве, при воздействии газов, высокой температуры, кислот, щелочей и т. д. Поэтому одной из первостепенных задач снижения потерь металлов и сплавов от коррозии является применение новых металлических (титан, молибден, тантал и др.) и неметаллических материалов, стойких к воздействию агрессивных сред, высоким температурам, давлению.
Разрушение оборудования из металлов и сплавов можно резко снизить усовершенствованием и разработкой методов защиты аппаратуры от коррозии. В настоящее время особое внимание уделяется разработке новых видов металлических и неметаллических покрытий, ингибиторов, усовершенствованию электрохимической защиты. Среди множества методов защиты металлов от коррозии самым распространенным является нанесение различных защитных металлических и неметаллических покрытий. Для защиты от коррозии черных металлов широко применяют цинковые покрытия, примерно 70% производства цинка расходуется для этих целей. Сложность и многообразие условий воздействия внешней среды, а также большое разнообразие применяемых конструкционных материалов постоянно требуют расширения номенклатуры гальванических покрытий металлами и сплавами с определенными заданными свойствами.
В настоящее время почти невозможно назвать отрасли промышленности, которые не нуждаются в применении электролитических покрытий для улучшения физико-химических свойств поверхности изделий. Поэтому наряду с овладением основами коррозии металлов техник-технолог должен знать закономерности электроосаждения металлов.
Решение всего комплекса вопросов защиты металлов и сплавов от коррозии и их преждевременного разрушения будет способствовать более быстрому развитию многих отраслей народного хозяйства.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.
Машины и аппараты, трубы, приборы и другие изделия, применяемые в различных отраслях народного хозяйства, изготовляют из металлов и металлических сплавов, которые под воздействием внешней среды могут разрушаться, т. е. подвергаться коррозии. Среда, в которой происходит разрушение металла или сплава, называется коррозионной, а образующиеся в результате коррозии химические соединения - продуктами коррозии.
Металлы и сплавы могут разрушаться под действием химического (химическая коррозия), электрохимического (электрохимическая коррозия) и механического (эрозия) воздействий внешней среды. Причем процессы коррозии и эрозии (истирание и т. п.) при эксплуатации аппаратуры могут протекать одновременно, например, при работе насосов, мешалок, винтов и т. д.
Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды называют коррозионной стойкостью.
Коррозия металла или сплава происходит, как правило, на границе раздела фаз, т. е. на границе соприкосновения твердого вещества с газом или жидкостью.
Коррозионные процессы подразделяются на следующие виды: по механизму взаимодействия металла со средой; по виду коррозионной среды; по виду коррозионных разрушений поверхности; по объему разрушенного металла; по характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.
По механизму взаимодействия металла со средой различают химическую и электрохимическую коррозию. Коррозию, протекающую под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов, относят к биологической коррозии, а протекающую под действием радиоактивного излучения - к радиационной.
По виду коррозионной среды, участвующей в коррозионном разрушении металла или сплава, различают коррозию в жидкостях-неэлектролитах, коррозию в растворах и расплавах электролитов, газовую, атмосферную, подземную (почвенную) коррозию, коррозию блуждающим током и др.
По характеру изменения поверхности металла или сплава или по степени изменения их физико-механических свойств в процессе коррозии независимо от свойств среды коррозионные разрушения бывают нескольких видов.
Если коррозия охватывает всю поверхность металла, то такой вид разрушения называется сплошной коррозией. К сплошной коррозии относится разрушение металлов и сплавов под действием кислот, щелочей, атмосферы. Сплошная коррозия может быть равномерной, т. е. разрушение металла происходит с одинаковой скоростью по всей поверхности, и неравномерной, когда скорость коррозии на отдельных участках поверхности неодинакова. Примером равномерной коррозии может служить коррозия при взаимодействии меди с азотной, железа - с соляной, цинка - с серной кислотами, алюминия - с растворами щелочей. В этих случаях продукты коррозии не остаются на поверхности металла. Аналогично корродируют железные трубы на открытом воздухе. Это легко увидеть, если удалить слой ржавчины; под ним обнаруживается шероховатая поверхность металла, равномерно распределенная по всей трубе.
Сплавы некоторых металлов подвержены избирательной коррозии, когда один из элементов или одна из структур сплава разрушается, а остальные практически остаются без изменений. При соприкосновении латуни с серной кислотой происходит компонентно-избирательная коррозия - коррозия цинка, а сплав обогащается медью. Такое разрушение легко заметить, так как происходит покраснение поверхности изделия за счет увеличения концентрации меди в сплаве. При структурно-избирательной коррозии происходит преимущественно разрушение какой-либо одной структуры сплава, так, например, при соприкосновении стали с кислотами феррит разрушается, а карбид железа остается без изменений. Этому виду коррозии особенно подвержены чугуны.
При местной коррозии на поверхности металла обнаруживаются поражения в виде отдельных пятен, язв, точек. В зависимости от характера поражений местная коррозия бывает в виде пятен, т. е. поражений, не сильно углубленных в толщу металла; язв - поражений, сильно углубленных в толщу металла; точек, иногда еле заметных глазу, но глубоко проникающих в металл. Коррозия в виде язв и точек очень опасна для таких конструкций, где важно поддерживать условия герметичности и непроницаемости (емкости, аппараты, трубопроводы, применяемые в химической промышленности).
Подповерхностная коррозия начинается с поверхности металла в тех случаях, когда защитное покрытие (пленки, оксиды и т. п.) разрушено на отдельных участках. В этом случае разрушение идет преимущественно под покрытием, и продукты коррозии сосредотачиваются внутри металла. Подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание и расслоение металла. Определить ее возможно только под микроскопом.
Щелевая коррозия - разрушение металла под прокладками, в зазорах, резьбовых креплениях, в клепаных соединениях и т. п. Она чаще развивается на участке конструкции, находящейся в зазоре (щели).
Межкристаллитная коррозия - разрушение металла по границам кристаллитов (зерен) с потерей его механической прочности, внешний вид металла при этом не меняется, но он легко разрушается на отдельные кристаллики под механическим воздействием. Объясняется это образованием между зернами металла или сплава рыхлых, малопрочных продуктов коррозии. Этому виду коррозии подвержены хромистые и хромоникелевые стали, никелевые и алюминиевые сплавы. Чтобы избежать межкристаллитной коррозии, в последние годы широко используют нержавеющие стали с пониженным содержанием углерода или в их состав вводят карбидообразователи - титан, тантал, ниобий (в 5-8 - кратном количестве от содержания углерода).
При одновременном воздействии на металл или сплав сильно агрессивных сред и механических растягивающих напряжений возможно коррозионное растрескивание, или транскристаллитная коррозия. В этом случае разрушение происходит не только по границам кристаллитов, но разделяется на части сам кристаллит металла. Это очень опасный вид коррозии, особенно для конструкций, несущих механические нагрузки (мосты, оси, тросы, рессоры, автоклавы, паровые котлы, двигатели внутреннего сгорания, водяные и паровые турбины и др.).
Коррозионное растрескивание зависит от конструкции аппаратуры, характера агрессивной среды, строения и структуры металла или сплава, температуры и т. д. Например, коррозионное растрескивание углеродистых сталей очень часто происходит в щелочных средах при высоких температурах; нержавеющих сталей - в растворах хлоридов, медного купороса, ортофосфорной кислоты; алюминиевых и магниевых сплавов - под действием морской воды; титана и его сплавов - под действием концентрированной азотной кислоты и растворов йода в метаноле. Следует отметить, что в зависимости от природы металла или сплава и свойств агрессивной среды существует критическое напряжение, выше которого коррозионное растрескивание наблюдается часто.
По характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл, одновременно с воздействием агрессивной среды можно выделить коррозию под напряжением, коррозию при трении и кавитационную.
Коррозия под напряжением – это коррозия при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или временных напряжений. Одновременное воздействие циклических растягивающих напряжений и коррозионной среды вызывает коррозионную усталость, т. е. Происходит преждевременное разрушение металла. Этот процесс можно представить следующим образом: сначала на поверхности изделия возникает местная коррозия в виде язв, которые начинают действовать в качестве концентратора напряжений, максимальное значение напряжения будет на дне язв, которое имеет более отрицательный потенциал, чем стенки, в результате чего разрушение металла будет идти вглубь, а язва будет переходить в трещину. Этому виду коррозии подвержены валы гребных винтов. Рессоры автомобилей, канаты, охлаждаемые валки прокатных станов и др.
Коррозия при трении – разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения. При колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды происходит коррозия истиранием, или фреттинг-коррозия. Устранить коррозию при трении возможно правильным выбором коррозионностойкого и стойкого к истиранию конструкционного материала, снижением коэффициента трения, применением покрытий и т. д.
Кавитационная коррозия - разрушение поверхности металла или сплава, вызываемое одновременным коррозионным и механическим воздействием агрессивной среды, например коррозия лопастей гребных винтов.
Снизить, а иногда и полностью предотвратить коррозионное растрескивание металлов и сплавов возможно следующими путями: правильным конструированием аппаратуры и рациональной технологией изготовления узлов и деталей аппаратуры, созданием на поверхности металла снижающих напряжений. Упрочнением поверхности механическим путем или химико-термической обработкой, введением ингибиторов коррозии, покрытием металла металлическими или неметаллическими покрытиями, применением электрохимической защиты.
СОДЕРЖАНИЕ.
РАЗДЕЛ 1. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ.
Глава 1. Классификация коррозионных процессов.
Глава 2. Основы теории электрохимической коррозии металлов.
Глава 3. Химическая коррозия металлов и сплавов.
Глава 4. Пассивность металлов и сплавов.
Глава 5. Методы коррозионных испытаний.
Глава 6. Коррозия металлов и сплавов и коррозионностойкие материалы.
1. Металлические материалы.
2. Неметаллические материалы.
Глава 7. Коррозия оборудования электрохимических цехов производства неорганических веществ и источников тока
.Глава 8. Защита металлов и сплавов от коррозии.
Защитные покрытия.
Электрохимическая защита.
Замедлители коррозии.
РАЗДЕЛ 2. ГАЛЬВАНОСТЕГИЯ.
Глава 9. Основы гальваностегии.
Глава 10. Подготовка поверхности металлических изделий перед нанесением гальванических покрытий.
Глава 11. Электрохимические покрытия металлами.
|
|