Влияние коррозии на автодорожную технику

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

по предмету «Материаловедение»

на тему «Влияние коррозии на автодорожную технику»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Кострома 2013

 

 

 

План:

1. Введение:
1. Понятие коррозия.
2. Типы коррозии:
1. Химическая коррозия.
2. Электрохимическая коррозия.
3. Газовая коррозия.
4. Атмосферная коррозия.
5. Подводная коррозии.
3. Виды коррозии:
1. Сплошная коррозия.
2. Местная коррозия.
4. Причины коррозии металла и их устранение.
5. Способы защиты:
1. Лакокрасочные покрытия.
2. Эмалирование.
3. Пластмассы.
4. Металлические покрытия.
5. Гальваническое.
6. Иллюстрация.
7. Заключение.
8. Список литературы.

 

 

             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

1.1  Понятие коррозии

Термин коррозия происходит от латинского слова corroder, что означает разъедать, разрушать.

Коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.

Коррозия металлов – разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства.

В тех случаях, когда окисление  металла необходимо для осуществления  какого-либо технологического процесса, термин «коррозия» употреблять не следует. Например, нельзя говорить о коррозии растворимого анода в гальванической ванне, поскольку анод должен окислятся, посылая свои ионы в раствор, чтобы  протекал нужный процесс. Нельзя также  говорить о коррозии алюминия при  осуществлении алюмотермического  процесса. Но физико-химическая сущность изменений, происходящих с металлом во всех подобных случаях, одинакова: металл окисляется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Типы  коррозии

2.1 Химическая коррозия. Многие металлы химически изменяются на поверхности за счет окисления кислородом. Кроме того, при этих процессах химически могут действовать жидкости (вода, кислоты, щелочи, растворы солей), газы или пары. Высокие температуры ускоряют процесс коррозии.

При окислении  меди, цинка, свинца или алюминия возникает  на поверхности плотная, трудно разрушаемая  пленка оксида, защищающая эти металлы  от дальнейшей коррозии

Железные  материалы при химической коррозии на влажном воздухе образуют гидрат окиси железа FeO(OH). Отсюда возникает  при дальнейших химических процессах  образование ржавчины стали. Ржавчина — это рыхлый пористый слой, который  не обеспечивает никакой защиты от дальнейшей коррозии.

2.2 Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным типом коррозии металлов. По электрохимическому механизму коррозируют металлы в контакте с растворами электролитов (морская вода, растворы кислот, щелочей, солей) . В обычных атмосферных условиях и в земле металлы коррозируют также по электрохимическому механизму , т.к. на их поверхности имеются капли влаги с растворенными компонентами воздуха и земли.

Электрохимическая коррозия является гетерогенным и многостадийным процессом. Ее причиной является термодинамическая  неустойчивость металлов в данной коррозионной среде.

Учение о электрохимической  коррозии ставит главный вопрос - вопрос о скорости коррозии и тех факторов, которые влияют на нее. С электрохимической  точки зрения коррозия металла это  не просто процесс окисления металла, т.к. этот переход должен сопровождаться сопряжено идущим восстановительным  процессом. В результате ионизации  освобождаются электроны и роль второго восстановительного процесса состоит в их ассимиляции подходящим окислителем (Д), образующим устойчивое соединение Ионизация и процесс  ассимиляции электронов каким либо элементом среды (обычно Н ионы или О) представляет собой электрохимический процесс.

2.3 Газовая коррозия, происходит при непосредственном контакте твердого тела  с химически активным  газом. Характеризуется образованием на поверхности тела пленки продуктов химической реакции между веществами, входящими в состав тела и адсорбируемыми из внешней газовой среды. В дальнейшем эта пленка препятствует непосредственному контакту коррозируемого материала с газом. Взаимодействие последних осуществляется посредством твердофазных реакций в тонких приповерхностных слоях пленки продуктов вследствие встречной диффузии сквозь нее реагирующих веществ. Особенно интенсивно развивается газовая коррозия при высоких температурах; возникающая при этом пленка продуктов, называемая окалиной, непрерывно утолщается.

2.4  Атмосферная коррозия - наиболее распространенный вид коррозии, ее проявления настолько многочисленны и разнообразны, что совершенствование методов борьбы с ней 
не утрачивает своей актуальности. Атмосферной коррозии подвержены все металлоконструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе (около 50 % от всего имеющегося металлофона), а именно: трубопроводы и емкостное оборудование надземного расположения, металлические части строений, опор, мостов, транспортные и погрузочно-разгрузочные средства. Поверхности конструкций при эксплуатации неизбежно подвергаются увлажнению и загрязнению, что является первопричиной возникновения и развития коррозионных процессов.

2.5 Подводная коррозия - электрохимическая коррозия металла, полностью погруженного в воду.

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Типы коррозии

3.1 Сплошная коррозия — вид коррозии, характеризующийся относительно равномерным по всей поверхности постепенным проникновением вглубь металла, т.е. уменьшением толщины сечения элемента. Сплошная коррозия охватывает всю поверхность металла и протекает на всей поверхности с одинаковой скоростью. Сплошная коррозия бывает равномерной и неравномерной.

3.2 Местная коррозия. Местная бывает в местах соединения металлических листов сваркой и завальцовкой (кромки капота и крышки багажника, периметр дверей). Местная коррозия опаснее сплошной, так как протекает быстрее, ведёт к сквозным повреждениям деталей и, как следствие, к потере прочности и жёсткости кузова. Машина коррозирует непрерывно: при изготовлении, транспортировании, хранении и эксплуатации. Процесс остановить нельзя, но замедлить можно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Причины  коррозии металла и их устранение.

Склонны к коррозии практически  все виды металлов, в том числе, черные металлы. Протекать она может  с различной скоростью. При этом, даже при большом опыте работы с металлопрокатом бывает довольно сложно выявить скорость протекания коррозии и динамику ее развития. Но ясно то, что скорость протекания и  развития коррозии зависит от окружающих условия и характера образующих продуктов. При этом, несмотря на наличие  коррозии, металл может существовать некоторое (и даже продолжительное) время.  
 
Условно коррозию можно разделить на два вида: химическую и электрохимическую. При этом, каждый вид коррозии имеет свои признаки. Например, признаками химической коррозии являются появление ржавчины и патины бронзы. Атмосферная коррозия является видом химической. Причинами ее являются взаимодействие поверхности металла с воздухом, погодные условия. При нагревании металла наблюдается резкое динамическое развитие химической коррозии, появляется окалина.  
 
На развитие коррозии в железе влияет наличие в нем серы, которая попадает в железо из каменного угля. Как сера влияет на металл? Дело в том, что сера содержится в виде сульфидов, которые со временем разлагаются и выделяется сероводород. Именно сероводород и оказывает негативное влияние на металл.  
 
Коррозия – серьезная проблема, которая оказывает огромный урон экономике. В производствах, на фабриках, во всех видах промышленности используется металл. Коррозия значительно снижает износостойкость оборудования. В результате, экономика несет большие потери. Потому как приходится либо полностью обновлять оборудование, либо заведомо закупать более прочное оборудование, что, само собой, дороже. Кроме этого, коррозия может сказаться и на качестве выпускаемой на станках продукции, так как загрязняет металл. Коррозия наносит вред не только производству. Взгляните вокруг: мосты, автомобили, самолеты, котлы, трубопроводы и многое другое. Все эти предметы общего обихода так же разрушаются от коррозии. По подсчетам, в результате разрушения металла развитые страны теряют около 3-4% валового национального дохода. Это значительная цифра. Установлено, что потери металла из-за разрушительного действия коррозии составляют около 30% годового производства. При этом, 10% металлических изделий разрушаются полностью.  
 
Для того, чтобы избежать таких колоссальных разрушений, существуют различные способы заведомой защиты металла. Например, оцинкованная или нержавеющая сталь. Выявлено, что цинковое покрытие благотворно влияет на состояние металла и защищает его от коррозии. То же действие имеет и нержавеющее покрытие. Поэтому для металлических конструкций ответственного назначения используются только защищенные металлы. Данная защита является надежной при условии, что металлическая поверхность не имеет механических повреждений в виде царапин или трещин. В противном случае, возможно появление внутренней коррозии, например, при проникновении воздуха или влаги в трещину. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Способы  защиты

 

5.1  Лакокрасочные покрытия могут выполнять функции барьера, пассиватора или протектора. Барьерная защита – это механическая изоляция поверхности. Нарушение целостности покрытия даже на уровне появления микротрещин предопределяет проникновение агрессивной среды к основанию и возникновение подпленочной коррозии. Пассивация поверхности металла с помощью ЛКП достигается при химическом взаимодействии металла и компонентов покрытия. К этой группе относят грунты и эмали, содержащие фосфорную кислоту (фосфатирующие), а также составы с ингибирующими пигментами, замедляющими или предотвращающими процесс коррозии. Протекторная защита металла достигается добавлением в материал покрытия порошковых металлов, создающих с защищаемым металлом донорские электронные пары. Для стали таковыми являются цинк, магний, алюминий. Под действием агрессивной среды происходит постепенное растворение порошка добавки, а основной материал коррозии не подвергается.

5.2 Эмалирование осуществляют нанесением на поверхность изделий водной суспензии или сухим напудриванием. Вначале на очищенную поверхность наносят грунтовочный слой и обжигают его в печи. Далее наносят слой покровной эмали и обжиг повторяют. Наиболее распространены стекловидные эмали – прозрачные или заглушенные. Их компонентами являются SiO₂ (основная масса), B₂O₃, Na₂O, PbO. Кроме того, вводят вспомогательные материалы: окислители органических примесей, оксиды, способствующие сцеплению эмали с эмалируемой поверхностью, глушители, красители. Эмалирующий материал получают сплавлением исходных компонентов, измельчением в порошок и добавлением 6...10% глины. Эмалевые покрытия в основном наносят на сталь, а также на чугун, медь, латунь и алюминий. Эмали обладают высокими защитными свойствами, которые обусловлены их непроницаемостью для воды и воздуха (газов) даже при длительном контакте. Их важным качеством является высокая стойкость при повышенных температурах. К основным недостаткам эмалевых покрытий относят чувствительность к механическим и термическим ударам. При длительной эксплуатации на поверхности эмалевых покрытий может появиться сетка трещин, которая обеспечивает доступ влаги и воздуха к металлу вследствие чего и начинается коррозия.

 

5.3 Пластмассы наносят  на изолируемые поверхности изделий  распылением в расплавленном  состоянии, при этом частицы  пластмасс прочно сцепляются  с поверхностным слоем защищаемого  изделия. Воздуховоды, работающие в коррозионных средах, защищают тонкими пластмассовыми листами и пленками (винипласт, полиизобутилен и полиэтилен).

Смазкой защищают металлические  изделия от коррозии при хранении их на складе и транспортировании.

 

5.4 Металлические покрытия применяют для защиты поверхности металлических изделий слоем металла, устойчивого против коррозии, например оловом, цинком, хромом, никелем. Защитный слой металла наносят гальваническим, горячим, химическим способами, металлизацией и др. Перед нанесением металлического покрытия защищаемая поверхность подвергается механической обработке с последующим обезжириванием. 

 

5.5 Нанесение гальванических покрытий – один из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии. Качество гальванического покрытия очень сильно влияет на качество готовых изделий, их долговечность и эксплуатационные характеристики. Гальванические покрытия нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства не только как хорошее средство при защите металлов от коррозии. Гальванически нанесенный слой металла может значительно повысить износостойкость основного изделия, его электропроводность и многие другие важные показатели. Получают гальванические покрытия путем выделения металла из раствора его солей под действием электрического тока. При этом в качестве анода выступает вспомогательный электрод, который подключается к положительному полюсу источника тока. Катод – это сама деталь, на которую наносится гальваническое покрытие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Иллюстрация.

 

 

 

 

7.заключение.

Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете  Земля. Их широкое внедрение в  промышленное строительство и транспорт  произошло на рубеже XVIII-XIX. В это  время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы  первые железные дороги. Начало практического  использования человеком железа относят к IX веку до нашей эры. Именно в этот период человечество перешло  из бронзового века в век железный. В XXI веке высокие темпы развития промышленности, интенсификация производственных процессов, повышение основных технологических параметров (температура, давление, концентрация реагирующих средств и др.) предъявляют высокие требования к надежной эксплуатации технологического оборудования и строительных конструкций. Особое место в комплексе мероприятий по обеспечению бесперебойной эксплуатации оборудования отводится надежной защите его от коррозии и применению в связи с этим высококачественных химически стойких материалов. Необходимость осуществления мероприятий по защите от коррозии диктуется тем обстоятельством, что потери от коррозии приносят чрезвычайно большой ущерб. По имеющимся данным, около 10% ежегодной добычи металла расходуется на покрытие безвозвратных потерь вследствие коррозии и последующего распыления. Основной ущерб от коррозии металла связан не только с потерей больших количеств металла, но и с порчей или выходом из строя самих металлических конструкций, т.к. вследствие коррозии они теряют необходимую прочность, пластичность, герметичность, тепло- и электропроводность, отражательную способность и другие необходимые качества. К потерям, которые терпит народное хозяйство от коррозии, должны быть отнесены также громадные затраты на всякого рода защитные антикоррозионные мероприятия, ущерб от ухудшения качества выпускаемой продукции, выход из строя оборудования, аварий в производстве и так далее. Защита от коррозии является одной из важнейших проблем, имеющей большое значение для народного хозяйства. Коррозия является физико-химическим процессом, защита же от коррозии металлов – проблема химии в чистом виде.