No Image

Почему многие детали быстрее корродируют вблизи предприятий

0 просмотров
12 декабря 2019

Урок в 9-м классе по теме "Коррозия"

Цель: Дать понятия о коррозии металлов, классификации коррозионных процессов и способах защиты металлов от коррозии.

    Изучить сущность химической и электрохимической коррозии металлов; Закрепить представления об окислительно-восстановительных реакциях; Научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений окружающей среды; Научить грамотному использованию металлических изделий.

    Развить умения проведения химического эксперимента с соблюдением правил Техники безопасности; Развить умение проектирования химического эксперимента с учётом его наглядности и доказательства характера образующихся продуктов реакции.

    Логического и образного мышления;

Тип урока: Изучение нового материала.

Методы и приёмы

    Элементы проблемно-модульного обучения; Проектная деятельность;

    Ученический демонстрационный эксперимент; Решение экспериментальных задач 1-4 типа; Лабораторные опыты.

    Таблицы “Коррозия металлов”; Оборудования для лабораторных опытов:
    пластинка для капельного анализа,
    гранулы Zn, проволока Cu, раствор HCl, растворы CuCl2, FeCl3, железная скрепка на медной проволочке, пробирка.

I. Вводное слово учителя

Ø 31 января 1951 г. обрушился железнодорожный мост в Квебеке (Канада), введенный в эксплуатацию в 1947 г.

Ø в 1964 г. рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400-метровая антенная мачта в Гренландии.

Ø Из-за повреждений нефтепроводов в реки и на грунт выливается нефть.

У металлов есть и враг, который приводит к огромным безвозвратным потерям металлов, ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа. По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается в ржавчину. А как по другому называется этот процесс? –Коррозия.

II. Изучение нового материала

Итак, тема нашего урока: “Коррозия”

Цель сегодняшнего урокапознакомиться с процессами коррозии металлов, классификации коррозионных процессов и способах защиты металлов от коррозии

Слово коррозия происходит от латинскогоcorrodere, что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства широких слоев людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.

Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.

Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы корродируют, но не ржавеют. Хотя корродируют практически все металлы, в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.

В результате коррозии железо ржавеет. Этот процесс очень сложен и включает несколько стадий. Его можно описать суммарным уравнением:

4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух) = 4Fe(OH)3

В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение считают метеоритным, т. е. космическим, а не земным. Поэтому первые изделия из железа (они изготавливались из самородков) ценились очень высоко – гораздо выше, чем из серебра и даже золота.

Химическая (или газовая) коррозия– это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды.

Химическая коррозия часто наблюдается в процессе обработки металлов при высоких температурах. Ей подвергаются арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, аппаратура химических производств и т. д. При химической коррозии происходит взаимодействие металла с газами, находящимися в составе среды. Чаще всего это кислород. Металл окисляется, и на его поверхности образуются различные соединения:

4Fe0 + 3O2 —>2Fe+32O3

2Fe0 + 3O2 + 3SO2 —>Fe2+3(SO4)3

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 и др. У железа она рыхлая, пористая, легко отделяется от поверхности металла и не способна защитить его от дальнейшего разрушения.

Однако наибольший вред приносит электрохимическая коррозия.

Электрохимическая коррозия– это разрушение металлов в среде электролита с возникновением в системе электрического тока.

Как правило, металлы и сплавы неоднородны, содержат различные примеси. При их контакте с электролитами одни участки поверхности начинают выполнять роль анода, а другие роль катода. В этом случае образуется гальванический элемент, электродами которого и являются металлы, находящиеся в растворе электролита. Возникает электрохимический процесс, т. е. наряду с химическими процессами (отдача электронов), протекают и электрические (перенос электронов от одного участка к другому).

Электрохимическая коррозия протекает в присутствии влаги. Ей подвергаются подводные части судов в морской и пресной воде, паровые котлы, металлические сооружения и конструкции под водой и в атмосфере.

Проблемная ситуация: Колосс Родосский и затонувшая яхта миллионера.

В III до нашей эры на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи Гелиоса. Колосс Родосский считался одним из семи чудес света, однако просуществовал всего 66 лет и рухнул во время землетрясения.

В 20 годы ХХ в. один из американских миллионеров, не жалея денег, решил построить самую шикарную яхту. Ее днище было обшито дорогим металлом (сплав 70% никеля и 30% меди), а киль и раму руля изготовили из стали. В морской воде в подводной части яхты образовался гальванический элемент с катодом из металла, а анодом из стали. Он настолько энергично работал, что яхта еще до завершения отделочных работ вышла из строя, ни разу не побывав в море. Ученые считают, что в обоих случаях причиной произошедших событий были окислительно-восстановительные процессы. Какие именно?

Ответ: Причиной была контактная коррозия. У Колосса Родосского бронзовая оболочка была смонтирована на железном каркасе. Под действием влажного, насыщенного солями средиземноморского воздуха железный каркас разрушился.

Днище яхты было обшито медно-никелевым сплавом, а рама руля, киль и другие детали изготовлены из стали. Когда яхта была спущена на воду. Возник гигантский гальванический элемент, состоящий из катода — днища, стального анода и электролита – морской воды. В результате судно затонуло, ни сделав ни одного рейса.

При возникновении гальванической пары сила возникающего электрическоготока тем больше, чем дальше стоят металлы друг от друга в ряду напряжений. При этом поток электронов от более активного металла идет к менее активному металлу. Более активный металл (железо), расположенный в ряду напряжений левее, будет разрушаться (т. к. является анодом), предохраняя тем самым менее активный металл от коррозии (медь).

Коррозионные процессы весьма разнообразны, рассмотрим их протекание в различных средах электролита.

В кислотной среде атомы железа отдают электроны, которые переходят к меди и на ее поверхности соединяются с ионами водорода, выделившимися из компонентов среды. На катоде идет процесс восстановления ионов водорода с образованием газообразного водорода.

В щелочной или нейтральной среде идет восстановление кислорода, растворенного в воде с образованием OH-. Далее катионы железа и гидроксид-ионы соединяются с образованием неустойчивого гидроксида железа (II), который далее окисляется до оксида железа (III).

При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости их коррозии. От чего зависит скорость коррозии?

Перед вами 5 пронумерованных стаканов.

В 1-ом стакане железный гвоздь находится в воде.

Во 2-ом стакане железный гвоздь в растворе хлорида натрия.

В 3-ем стакане к железному гвоздю прикрепили медную проволоку и они находятся в растворе хлорида натрия.

В 4-м стакане железный гвоздь находится в контакте с цинком, и они помещены в раствор хлорида натрия.

В 5-ом стакане железный гвоздь находится в растворах хлорида и гидроксида натрия.

Давайте сравним полученные результаты и объясним результаты эксперимента (демонстрация приготовленного за несколько дней опыта по коррозии).

Проблема: Почему в одних случаях коррозия усиливается, а в других замедляется? Объясните процессы, происходящие в каждом стакане.

В стакане №1 – железо прокорродировало слабо, в чистой воде коррозия идет медленно. Мы наблюдаем химическую коррозию.

В стакане №2 – идет химическая коррозия, но здесь скорость коррозии выше, чем в 1-ом стакане, следовательно, хлорид натрия – увеличивает скорость коррозии.

В стакане №3– мы наблюдаем электрохимическую коррозию (железо находится в контакте с медью). Скорость коррозии высока, т. к. раствор хлорида натрия – сильный электролит.

Читайте также:  Пластиковые окна текут зимой причина

Суммарное уравнение: Fe0 + 2H+ →Fe2+ + H2 0

В стакане №4– также идет коррозия, но не железа, а цинка, т. к. железо менее активный металл является катодом, а цинк анодом:

В стакане №5 – железо практически не подвергается коррозии, следовательно, гидроксид натрия – замедляет коррозию, гидроксид-ионы являются ингибиторами, т. е. замедляют коррозию.

Вывод:Катионы водорода и растворенный в воде кислород – важнейшие окислители, вызывающие электрохимическую коррозию. Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы по своей активности (т. е. чем дальше друг от друга они расположены в ряду напряжений металлов).

Способы защиты от коррозии.

Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими металлами и, прежде всего, легкоплавким оловом (лужением). В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н. э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии.

Задачей химиков было и остается выяснение сущности явлений коррозии, разработка мер, препятствующих или замедляющих ее протекание. Коррозия металлов осуществляется в соответствии с законами природы и потому ее нельзя полностью устранить, а можно лишь замедлить. Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали.

Ребята, а что является символом Парижа? –Эйфелева башня. Она неизлечимо больна, ржавеет и разрушается, и только постоянная «терапия» помогает бороться с этим смертельным недугом: Её красили 18 раз, отчего её масса 9000 т каждый раз увеличивается на 70 т.

Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами корродируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой: например 3CrCl2 + 2Fe – [1000°C] > 2FeCl3 + 3Cr

Металлические покрытия делят на две группы: коррозионностойкие и протекторные. Например, для покрытия сплавов на основе железа в первую группу входят никель, серебро, медь, свинец, хром. В электрохимическом ряду напряжений металлов они стоят правее железа. Во вторую группу входят цинк, кадмий, алюминий. По отношению к железу они более электроотрицательны, т. е. в ряду напряжений находятся левее железа.

В повседневной жизни человек чаще всего встречается с покрытиями железа цинком и оловом. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки. И то и другое получают главным образом протягиванием листа железа через расплав соответствующего металла. Для большей стойкости водопроводные трубы и арматуру из стали и серого чугуна часто подвергают оцинковыванию также окунанием в расплав данного металла. Это резко повышает срок их службы в холодной воде. Интересно, что в теплой и горячей воде срок службы оцинкованных труб может быть даже меньше, чем неоцинкованных.

Вероятно, многие обратили внимание на то, что серную и азотную кислоты перевозят по железной дороге в стальных цистернах. Об этом свидетельствуют надписи, например “Осторожно, серная кислота”. Как это согласуется с теми знаниями, которые отражены в школьных учебниках? Все дело в том, что по железной дороге перевозят не разбавленные, а концентрированные кислоты. Зачем же перевозить воду? Разбавить кислоту можно и на месте потребления.

Оказывается, что в отличие от разбавленных концентрированная серная, так же как и концентрированная азотная кислоты, не взаимодействует с железом. Правильнее сказать, что кратковременное взаимодействие происходит, но оно быстро прекращается. Специалисты говорят, что в крепких растворах этих кислот железо пассивируется. Еще в 1836 г. знаменитый английский химик М. Фарадей высказал предположение, что причиной пассивации является образование на поверхности металла плотной оксидной пленки. В свое время на это предположение не обратили должного внимания. Лишь через 100 лет эти взгляды возродил и развил известный русский ученый . После него этот взгляд на пассивацию оформился в виде теории. Согласно ей при пассивации на поверхности металла образуется сплошная и плотная оксидная (реже хлоридная, сульфатная, фосфатная) пленка толщиной в несколько десятков нанометров.

Ингибиторы коррозии металлов.

Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в окислительных условиях и т. д.). Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от лат. inhibere, что означает сдерживать, останавливать. Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти примеси были одними из первых ингибиторов. Они не позволяли кислоте действовать на оружейный металл, в результате чего растворялись лишь окалина и ржавчина.

Для предупреждения коррозии и защиты от нее применяются разнообразные методы.

1. Шлифование поверхностей изделия – чтобы на них не задерживалась влага.

2. Приготовление химически стойких сплавов (сплавы, содержащие хром, никель, которые при высокой температуре на поверхности металла образуют оксидный слой), нержавеющие стали, из которых изготавливают детали машин, инструменты, посуду (ножи, вилки…).

3. Нанесение защитных покрытий.

o Неметаллические – неокисляющиеся масла, специальные лаки, краски, эмали.

Ребята, а что является символом Парижа? – Эйфелева башня. Она неизлечимо больна, ржавеет и разрушается, и только постоянная «терапия» помогает бороться с этим смертельным недугом: Её красили 18 раз, отчего её масса 9000 т каждый раз увеличивается на 70 т.

o Химические – искусственно создаваемые поверхностные пленки: оксидные, нитратные, фосфатные, полимерные и другие. Например, железо пассивируют погружением в концентрированную азотную кислоту.

o Полимерные покрытия изготавливают из полиэтилена, полихлорвинила, полиамидных смол. Наносят их двумя способами: нагретое изделие помещают в порошок полимера, который плавится и приваривается к металлу, или поверхность металла обрабатывают раствором полимера в низкокипящем растворителе, который быстро испаряется, а полимерная пленка остается на изделии.

4. Электрохимические методы

o 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 металлических изделий используют магний, алюминий, цинк.

o Катодная – металлоконструкцию подсоединяют к катоду внешнего источника тока. Происходит электрозащита – нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении.

5.Подавление влияния коррозионной среды.

o Введение веществ – ингибиторов, замедляющих коррозию (нитрит натрия, хромат и дихромат калия, фосфаты натрия и другие). Защитное действие этих веществ обусловлено тем, что они адсорбируются на поверхности металла и каталитически снижают скорость коррозии, а некоторые из них (хроматы и дихроматы) переводят металл в пассивное состояние.

o Удаление растворенного в воде кислорода (деаэрация).

Таким образом, металлы и сплавы можно защищать от коррозии двумя способами: изоляцией поверхности металла от среды и искусственным повышением коррозионной стойкости путем замедления процессов коррозии.

1. Требуется скрепить железные детали. Какими заклепками следует пользоваться медными или цинковыми, чтобы замедлить коррозию железа? Ответ обоснуйте.

2. Как называются вещества, замедляющие коррозию?

3. Введение каких элементов в сталь повышает ее коррозионную стойкость?

4. К стальному днищу машины была предложена протекторная защита. Какой металл для этого лучше применить: Zn, Cu или Ni?

5. Почему многие детали быстрее корродируют вблизи предприятий?

6. Лист железа, покрытый цинком, и лист железа, покрытый оловом, процарапали до железа. Будет ли подвергаться коррозии железо в обоих случаях?

Чтобы предотвратить глобальные катастрофы на судах, фабриках и заводах, нужно упорно изучать методы защиты от этой проблемы. И в то же время необходимо найти применение коррозии металлов. Одним из направлений может быть ее применение для разрушения конструкций в труднодоступных местах. Разрушение металлов и сплавов можно применить как один из способов борьбы с космическим мусором. Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Растворённая в воде его ржавчина составляет часть пищи растенийи придаёт им зеленый цвет. Та же «ржавчина» снабжает железом нашу кровь и придаёт ей красный цвет.

Читайте также:  Освещенность на рабочих местах производственных помещений

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗМЫШЛЕНИЯ:

1. Какой вид коррозии приносит больший вред?

2. Почему луженый бак в местах повреждения быстро ржавеет, а оцинкованный при тех же условиях не разрушается?

3. Почему считают, что рядом со стальной коронкой не рекомендуется ставить золотую?

4. Знаменитая Кутубская колонна в Индии близ Дели (Индия) вот уже полторы тысячи лет стоит и не разрушается, несмотря на жаркий и влажный климат. Сделана она из железа, в котором почти нет примесей. Объясните, почему в данном случае статуя не подвергается коррозии.

5. Объясните химические процессы, упоминаемые А. Ахматовой:

На рукомойнике моем

Но так играет луч на нем,

Что весело глядеть.

6. Перед восстановлением лакокрасочного покрытия автомобилей места, поврежденные коррозией, надо промыть, обезжирить, протравить (удалить продукты коррозии с поверхности). В Вашем распоряжении есть следующие вещества: фосфорная кислота, бензин, кальцинированная сода, силикат натрия, технический спирт. Какое из них можно использовать для травления?

А подвергается ли коррозии Алюминий? Многие металлы, в том числе и довольно активные (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха.

Многие неопытные химики в разное время были озадачены тем, что иногда реакция

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

описанная во всех учебниках, не идет. Более опытные химики знают, что в такой ситуации в раствор нужно добавить немного сульфата меди (II) (медного купороса). В этом случае на поверхности цинка выделится медь: CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu

и водород начнет бурно выделяться. При объяснении данного явления в 1830 г. швейцарским химиком А. де-ляРивом была создана первая электрохимическая теория коррозии.

Вскоре после открытия итальянцем Л. Гальвани электрохимического явления его соотечественник А. Вольта сконструировал (1800) источник электрического тока (гальванический элемент), что открыло человечеству эру электричества.

Химическая коррозия металлов протекает в сухих газах и неэлектролитах, т. е. в тех средах, которые не проводят электрический ток. Примером химической коррозии является газовая коррозия выпускного тракта автомобильного двигателя при взаимодействии металла с отработавшими газами в зоне высоких температур.

Электрохимическая коррозия протекает при соприкосновении металла с электролитом. При электрохимической коррозии возникает электрический ток, который протекает как в металле, так и в растворе электролита, образующих замкнутую цепь, подобно короткозамкнутому гальваническому элементу. Электрохимическая коррозия охватывает все виды коррозионного разрушения автомобиля, среди которых наибольшее распространение имеет атмосферная коррозия.

Незащищенная поверхность металла адсорбирует из окружающей среды окислительные компоненты — молекулы кислорода, оксидов углерода и серы, хлора и другие. Образуется оксидная пленка, которая на воздухе всегда содержит конденсированную влагу. Толщина пленки может быть различной в зависимости от температуры, влажности воздуха и других атмосферных условий. В условиях сухой атмосферы происходит химическое взаимодействие металлах кислородом и другими газообразными реагентами из воздуха. Как правило, сухая атмосферная коррозия приводит к потускнению поверхности металла, не вызывая его разрушения. Железо и сталь в сухой атмосфере не корродируют даже при наличии агрессивных газов.

При увеличении влажности атмосферы толщина пленки влаги увеличивается, омическое сопротивление пленки уменьшается, и при некотором минимальном его значении начинается коррозия, протекающая по электрохимическому механизму.

Под пленкой влаги на поверхности металла, как правило, образуются анодные и катодные участки, так как практически любая металлическая поверхность электрохимически неоднородна. Причинами электрохимической неоднородности могут быть микро- и макровключения, структурная неоднородность металла, наличие неравномерных пленок адсорбированных веществ, неравномерность деформации металла и внутренние напряжения, различие в температуре отдельных участков поверхности и многие другие. Таким образом, поверхность корродирующего металла представляет собой множество постоянно работающих гальванических элементов, при этом разрушаются анодные участки поверхности.

Одним из основных факторов, определяющих скорость атмосферной коррозии, является влажность воздуха. Критическая влажность, при которой сухая атмосферная коррозия переходит во влажную, протекающую по электрохимическому механизму, зависит от состояния поверхности металла и от наличия загрязнений в воздухе. Так, для чистой поверхности железа в условиях отсутствия загрязнений воздуха критическая влажность равна примерно 70 %. При наличии на поверхности пыли и грязи она снижается до 50 %. Это объясняется тем, что мелкие твердые частицы служат центрами конденсации влаги, а крупные — сами адсорбируют влагу.

Дальнейшее увеличение влажности воздуха, а также повышение температуры приводят к возрастанию скорости атмосферной коррозии. Поэтому теплый гараж для невысушенного автомобиля представляет собой «влажную камеру», благоприятствующую коррозии. В обогреваемых и плохо вентилируемых гаражах автомобиль ржавеет быстрее, чем в необогреваемых и хорошо вентилируемых. При температурах ниже точки замерзания пленки влаги процесс электрохимической коррозии тормозится.

Большое значение имеют колебания температуры во времени в связи с конденсацией и повторным испарением влаги на поверхности металла. — Так, даже при небольших суточных перепадах температуры в закрытых профилях автомобиля конденсируется влага. Конденсат практически не высыхает из-за недостаточной аэрации.

Атмосферная коррозия значительно усиливается различными примесями, которыми почти всегда загрязнен воздух. Источники загрязнения воздуха могут быть как естественными, так и искусственными. Естественные — это продукты выветривания горных пород, солончаков, почвы, растений, испарения водоемов. К искусственным относятся отходы промышленных предприятий, топок, двигателей внутреннего сгорания, транспортных средств и другие.

За последние десятилетия в 2—2,5 раза возросло количество сжигаемого топлива, в 10—15 раз — производство различных химических материалов, таких как минеральные удобрения, серная кислота, искусственные волокна, при котором образуется большое количество агрессивных газов, паров и сточных вод. Положение усугубляется все увеличивающимся количеством выхлопных газов автомобилей.

В промышленных районах дождевая вода имеет, как правило, кислую реакцию. Это связано с тем, что находящиеся в промышленной атмосфере газообразные примеси растворяются в дождевой воде и подкисляют ее.

Из промышленных загрязнений воздуха наиболее заметную роль играет диоксид серы (сернистый газ). Даже при содержании его в воздухе менее 0,0001 % наблюдается ускорение коррозии металлов.

При повышении содержания диоксида серы увеличивается и скорость коррозии. Аналогичное влияние на скорость коррозии оказывают хлор, аммиак, оксиды азота и другие газообразные примеси в атмосфере.

Из естественных загрязнений воздуха самым распространенным является тонкодисперсный аэрозоль хлорида натрия в атмосфере приморских районов. Корродирующее действие соли не пропорционально ее концентрации в электролите. Резкое возрастание коррозии наблюдается при малых содержаниях (до 1 %). Из этого следует, что даже небольшое содержание соли в пленке электролита на поверхности металла может быть причиной значительной коррозии.

Помимо перечисленных факторов, определяющих скорость атмосферной коррозии автомобиля, большое значение имеют всевозможные загрязнения, оседающие на кузове, деталях и в элементах полых конструкций. Источниками таких загрязнений являются пыль в воздухе, грязь и химические средства против обледенения на дорогах. Вблизи промышленных предприятий, особенно вблизи химических заводов, пыль и грязь на дорогах могут содержать значительное количество агрессивных веществ — сульфатов, хлоридов, фосфатов, угольной пыли и других.

Пыль проникает в закрытые сечения кузова, щели и зазоры и накапливается там. При последующем увлажнении она образует коррозионно-активную среду. Грязь, прилипающая к днищу кузова автомобиля, даже в сухие периоды остается влажной, и коррозия продолжается за счет влаги, находящейся в грязи.

Одним из существенных факторов, способствующих коррозии автомобилей в зимнее время, является применение химических средств борьбы против обледенения дорог, позволяющих достигнуть необходимых условий безопасности движения на зимних дорогах. Самые распространенные средства против обледенения — хлориды натрия и кальция. Общее количество соли, разбрасываемой на дорогах, за последние десятилетия значительно возросло. Расход соли на проезжей части достигает 4—5 кг на 1 м2. Попадание соли вместе с водой и снегом в трудно-промываемые элементы конструкции ускоряет коррозию кузова.

Читайте также:  Порог при входе в квартиру

Скорость атмосферной коррозии автомобиля может меняться на несколько порядков в зависимости от климатических характеристик района, сезона года и условий эксплуатации.точечную или питтинговую коррозию — диаметр поражения меньше его глубины;

По характеру развития коррозия на металлической поверхности может быть сплошной или местной. Сплошная коррозия развивается на больших плохо защищенных поверхностях. Местная коррозия поражает поверхность металла на отдельных участках.

По виду коррозионного поражения металла местную коррозию можно разделить на:коррозию пятнами — диаметр поражения больше глубины;
язвенную коррозию — диаметр и глубина поражения примерно одинаковые;усталостная — в местах, подверженных одновременному воздействию агрессивной среды и знакопеременных нагрузок;
контактная — в местах контакта разнородных металлов; .
щелевая — в узких щелях и зазорах;
подпленочная — под лакокрасочными и полимерными покрытиями.

сквозную коррозию.
Различают также виды местной коррозии по ее локализации в конструкции автомобиля:
Последние два вида коррозии являются наиболее распространенными при эксплуатации автомобилей.

Щелевая коррозия развивается в узких зазорах и щелях, в которых происходит усиленная капиллярная конденсация влаги, фиксируются дорожные загрязнения. Разрушение происходит на анодных участках поверхности, находящихся внутри щели. Наружные участки щелевого соединения со свободным доступом кислорода воздуха играют роль катода. Скрытый характер щелевой коррозии не позволяет выявить ее на ранних стадиях, что может привести к значительным коррозионным повреждениям.

Подпленочная коррозия может проявляться в виде отдельных вздутий лакокрасочного покрытия или в виде паутинообразной сети нитей под покрытием — так называемая нитевидная коррозия. В этих случаях продукты коррозии металла, как правило, не поступают на поверхности покрытия, что затрудняет визуальное обнаружение очага коррозии. Нитевидная коррозия достаточно быстро растет от центра очага коррозии во всех направлениях, не вызывая глубоких разрушений металла, в центре очага металл разрушается вглубь, вплоть до сквозного поражения.

Подпленочная коррозия развивается также в местах механических повреждений лакокрасочных покрытий. Через сколы, царапины, микро- и макротрещины в покрытии влага и атмосферные загрязнения получают доступ к поверхности металла. Эти участки становятся анодными по отношению к примыкающей поверхности, и разрушение металла происходит достаточно быстро, образуя видимые продукты коррозии — ржавчину. Анодными участками могут быть также поверхности с уменьшенной толщиной лакокрасочного покрытия, даже при отсутствии его дефектов! Подпленочная коррозия в этих случаях протекает медленнее.

По степени поражения коррозию, встречающуюся на автомобилях, можно условно разделить на три основных типа — косметическая, проникающая и структурная.

Косметическая коррозия появляется на наружных, видимых поверхностях. Она ухудшает внешний вид автомобиля, но не влияет на его эксплуатационные качества. Однако, если не принять своевременных мер:, косметическая коррозия может развиться в проникающую.

Проникающая коррозия чаще всего развивается со стороны труднодоступных для визуального контроля поверхностей конструкций в местах скопления на них грязи и влаги. В этих случаях коррозия становится заметной только тогда, когда причиненный ею ущерб трудно исправить.

Структурная коррозия — потеря первоначальной жесткости и прочности конструкции в результате коррозионного разрушения силовых элементов, составляющих несущую структуру изделия.

Эти три типа коррозии характеризуют коррозионное разрушение кузова, которое приносит наибольший ущерб при эксплуатации автомобилей. Кузов является самой дорогостоящей и труднозаменимой частью автомобиля, так как на нем установлены все основные узлы и детали автомобиля. В то же время кузов более уязвим в коррозионном отношении, чем механические детали и узлы автомобиля, так как имеет пространственно развитую структуру с большой поверхностью, труднодоступными для обработки полостями и множеством щелей и зазоров в сварных и зафланцованных соединениях.

В первую очередь, как правило, косметическая коррозия появляется в местах сопряжения кузова с накладными деталями — молдингами, фонарями, ручками, замками, решеткой радиатора. Наиболее подвержены косметической коррозии также кромки металла на фланцах дверей, капота и крышки багажника, на водосточных желобах и других деталях кузова. Кромки металла, а также места точек сварки панелей кузова наименее защищены лакокрасочным покрытием из-за наличия микрозаусенцев и выплесков металла, образующихся при резке и сварке листового металла.

В зависимости от конструктивных особенностей, а также от условий транспортирования, хранения и эксплуатации автомобилей косметическая коррозия на кузовах может появляться в первые месяцы после выпуска автомобиля. Срок до появления первых очагов коррозии может быть от нескольких месяцев до нескольких лет.

В процессе эксплуатации автомобиля косметическая коррозия неизбежно появляется в местах растрескивания и механических повреждений лакокрасочных покрытий, чаще всего на лицевых панелях ниже поясной линии, подверженных при движении автомобиля «обстрелу» гравием и щебнем.

Проникающая коррозия кузова со стороны внутренних поверхностей чаще всего встречается на передних крыльях, в порогах и других коробчатых сечениях нижней части кузова, в нижней части панелей дверей. Полости, из которых развивается проникающая коррозия, труднодоступны для окраски и антикоррозионной обработки.

Структурная коррозия развивается на кузове в местах крепления силовых агрегатов, в элементах жесткости кузова, работающих при больших знакопеременных нагрузках. Наиболее подвержены структурной коррозии элементы днища кузова. На днище сосредоточена большая часть крепления силовых агрегатов. В то же время днище подвержено наибольшему абразивно-коррозионному воздействию. Потеря жесткости в конструкции кузова может привести к его деформации и смещению закрепленных на нем узлов, что делает дальнейшую эксплуатацию автомобиля невозможной.

В условиях сильного коррозионного воздействия находятся также все подкузовные узлы и детали: задняя и передняя подвески, трансмиссия и другие. Однако, благодаря тому что они изготовлены из металла значительной толщины, коррозия снаружи не приводит к ухудшению их эксплуатационных характеристик, но может вызывать потерю товарного вида автомобиля еще в предпродажный период.

Значительно более опасны коррозионные поражения внутренних поверхностей гидравлических систем тормозов, сцепления и систем охлаждения. Такие системы бывают обычно закрытыми, и защита их от коррозии обеспечивается применением ингибиторов коррозии в рабочих жидкостях, а также своевременной заменой последних.

При конструировании автомобилей наряду с выполнением таких требований, как минимальная собственная масса при высоких конструкционной жесткости и грузоподъемности, минимальные стоимость изготовления и материалоемкость при высоких потребительских свойствах и комфортабельности, необходимо обеспечить эффективную антикоррозионную защиту автомобиля. Зачастую при конструировании не удается с равным успехом удовлетворить все требования из-за их противоречивости.

Подавляющее большинство деталей и узлов современного массового легкового автомобиля изготавливается из некоррозионностойких сталей и нуждается в нанесении тех или иных защитных покрытий. Модели автомобилей различных марок имеют различные конструктивные особенности, от которых зависят затраты на обеспечение коррозионной стойкости. Так, объем затрат на антикоррозионную защиту кузова определяется площадью его поверхности, общей протяженностью сварных швов и фланцевых соединений, количеством и доступностью для обработки скрытых полостей.

Технология и материалы, применяемые различными автомобильными заводами для выполнения антикоррозионной защиты, неодинаковы. Конструктивные особенности, уровень защитных свойств антикоррозионных материалов, объем и эффективность технологии их нанесения определяют коррозионную стойкость автомобиля в целом.

Наряду с этим срок службы автомобиля существенно зависит от проведения профилактических противокоррозионных мероприятий в процессе эксплуатации автомобиля. Своевременность и квалифицированное выполнение указанных мероприятий в конечном счете сокращает материальные затраты владельца на ремонт и восстановление автомобиля по причине коррозионных нарушений.

В процессе изготовления легковых автомобилей на заводах и в процессе эксплуатации автомобилей проблемы защиты от коррозии решаются комплексно с использованием различных средств и методов, в том числе с использованием химических материалов (лакокрасочных материалов).

Почему многие детали машин быстрее корродируют вблизи промышленных объектов?

Детали машин быстрее корродируют вблизи промышленных объектов, из-за того, что в атмосфере воздуха наблюдается более высокая концентрация кислотных оксидов (например, таких как NO2 и SO2), во влажном воздухе они образуют кислоту, которая и приводит более быстрой коррозии деталей машин.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Stroika11
0 комментариев
No Image Stroika11
0 комментариев
No Image Stroika11
0 комментариев
No Image Stroika11
0 комментариев
Adblock detector