Презентация - Коррозия металлов

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Выполнил: преподаватель химии и биологии Коновалова И.С. «Миасский геологоразведочный колледж»

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
«Коррозия – рыжая крыса, Грызет металлический лом» В. Шефнер. Коррозией (от лат. Corrodere – разъедать) называется самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под влиянием окружающей среды.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА.
Основная достопримечательность Парижа – Эйфелева башня сделана из стали (сплава железа с углеродом)

Эйфелева башня неотвратимо ржавеет и разрушается. И только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом.
Эйфелеву башню красили уже 18 раз, отчего ее масса (9 тыс. тонн) каждый раз увеличивалась на 70 тонн.

В Историческом музее любой посетитель может познакомиться с остатками вооружения предков, извлеченных при раскопках, и увидеть, что мечи, кольчуги, топоры и др. покрыты толстым слоем ржавчины, а многие почти полностью разрушены.

Много легенд, касающихся коррозионной стойкости, рассказывают о Делийской железной колонне – достопримечательности старого Дели в Индии. Делийская колонна сделана из почти чистого железа (99,72 %), а климат в городе Дели очень сухой и окружающий воздух не содержит коррозионно-агрессивных газов. Возраст колонны – 1600 лет, высота – 7 м.

Наша страна ежегодно теряет такую массу металла, которая равна годовой продукции одного крупного металлургического комбината. Это так называемый прямой ущерб. Есть и косвенный: связан с порчей и выходом из строя всевозможных приборов и конструкций, которые являются более ценными, чем металл, пошедший на их изготовление. Коррозия может приводить к таким тяжелым последствиям, как взрывы котлов, разрывы водопроводных и канализационных труб, нефте- и газопроводов и т. д.

В результате коррозии водопроводных конструкций в питьевую воду могут поступать ионы железа, кадмия, марганца, никеля, свинца, цинка и др., которые, накапливаясь в организме человека, отрицательно влияют на его здоровье.
Fe 26 Железо 55,847
Оказывает раздражающее действие на слизистую и кожу, вызывает аллергию. ПДК железа в воде – 0,3 мг/л. В результате коррозии водопроводных конструкций содержание ионов железа повышается до 1 мг/л.

Cd 48 Кадмий 112,411
Кадмий – канцероген: вызывает рак легких и прямой кишки. Может накапливаться в течение жизни в печени, поджелудочной и щитовидной железах. У кадмия очень высокая степень токсичности. Токсические эффекты: уменьшение содержания гемоглобина в крови, разрушение нервной системы, декальцинация скелета, нарушение функций поджелудочной железы. ПДК кадмия в воде – 0,01 мг/л.

Экологические последствия коррозии металлов. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно воздействует на здоровье и жизнь людей. Понятно, почему на защиту металлов и сплавов от коррозии тратятся большие средства.

Виды коррозии металлов
1. Химическая коррозия происходит в не проводящей электрический ток среде. Такой вид коррозии проявляется в случае взаимодействия металлов с сухими газами или жидкостями – неэлектролитами (бензином, керосином и др.). Такому разрушению подвергаются детали и узлы двигателей, газовых турбин, ракетных установок. Химическая коррозия часто наблюдается в процессе обработки металлов при высоких температурах. Например: Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности оксидные пленки. Если эта пленка прочная, плотная, хорошо связана с металлом, то она защищает металл от дальнейшего разрушения. Такие защитные пленки появляются у Zn, Al, Cr, Ni, Sn, Pb, Nb, Ta и др. У железа она рыхлая, пористая, легко отделяется от поверхности и потому не способна защитить металл от дальнейшего разрушения.

Примеры химической коррозии: а) быстрое окисление натрия на воздухе;

б) разрушение сопел ракетных двигателей;

в) разрушение деталей и конструкций, контактирующих с полностью обезвоженной нефтью и продуктами ее переработки. г) процесс обработки металлов при высоких температурах.

2. Электрохимическая коррозия – происходит в токопроводящей среде (в электролите) с возникновением внутри системы электрического тока. Как правило, металлы и сплавы неоднородны, содержат включения различных примесей. При контакте их с электролитами одни участки поверхности начинают выполнять роль анода (отдают электроны), а другие – роль катода (принимают электроны). Например, рассмотрим разрушение железного образца в присутствии примеси меди.
Катионы водорода и растворенный кислород – важнейшие окислители, вызывающие электрохимическую коррозию.

Выводы: 1. Электрохимическая коррозия – окислительно-восстановительная реакция, происходящая в средах, проводящих ток в отличие от химической коррозии. 2. Более активный металл, расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее, будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл от коррозии. 3. Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы по своей активности, т. е. чем дальше друг от друга они расположены в ряду напряжений. 4. На аноде (более активном металле) идет окисление атомов металла с образованием катионов (растворение). 5. На катоде (менее активном проводнике) идет восстановление ионов водорода или молекул кислорода с образованием соответственно H2 или гидроксид-ионов OH-.

Решим задачу. В начале века из нью-йоркского порта вышла в открытый океан красавица-яхта. Ее владелец, американский миллионер не пожалел денег, чтобы удивить свет. Корпус яхты был сделан из очень дорогого в то время алюминия, листы которого скреплялись медными заклепками. Это было красиво – сверкающий серебристым блеском корабль, усеянный золотистыми головками заклепок! Однако через несколько дней обшивка корпуса начала расходиться и яхта быстро пошла ко дну. Почему?

Способы защиты от коррозии. 1. Шлифование поверхностей изделия, чтобы на них не задерживалась влага. 2. Применение легированных сплавов, содержащих специальные добавки: хром, никель, которые при высокой температуре на поверхности металла образуют устойчивый оксидный слой (например, Сr2O3). 3. Нанесение защитных покрытий.

4. Электрохимические методы защиты: а) протекторная (анодная) – к защищаемой металлической конструкции присоединяют кусок более активного металла (протектор), который служит анодом и разрушается в присутствии электролита. В качестве протектора при защите корпусов судов, трубопроводов, кабелей и других стальных изделий используют магний, алюминий, цинк; б) катодная – металлоконструкцию подсоединяют к катоду внешнего источника тока, что исключает возможность ее анодного разрушения. 5. Специальная обработка электролита или другой среды, в которой находится защищаемая металлическая конструкция: а) введение веществ-ингибиторов, замедляющих коррозию; б) удаление растворенного в воде кислорода (деаэрация). Этот процесс используют при подготовке воды, поступающей в котельные установки. Разработка методов защиты металлов от коррозии – важная проблема современной химии!