Выбор конструкционного материала и способа защиты для изготовления и хранения раствора: H2SO4 - 60% - Курсовая работа

Экономический и экологический ущерб, наносимый нашей планете коррозией металлических изделий, оборудования и конструкций, неисчислим. В Российской Федерации ежегодные потери металлов изза их коррозии составляют до 12% общей массы металлофонда, что соответствует утрате до 30% ежегодно производимого металла. К ним относятся расходы, обусловленные потерей мощности металлического оборудования, его вынужденными простоями изза аварий, а также расходы на ликвидацию последствий аварий, часто носящих характер экологических катастроф. Суммарно в большинстве стран потери от коррозии составляют 4-6% национального дохода. Росту потерь от коррозии способствует постоянное интенсивное развитие наиболее металлоемких отраслей промышленности, например, энергетики (тепловой и атомной), транспорта (в том числе трубопроводного), металлургии, химической, нефтяной и нефтехимической промышленности и др., а также ужесточение условий эксплуатации металла, как в промышленности, так и в городском хозяйстве.Коррозия металла в средах, имеющих ионную проводимость, протекает через анодное окисление металла: и катодное восстановление окислителя (Ох) Окислителями при коррозии служат ионы . Наиболее часто при коррозии в кислотах наблюдается выделение водорода Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода (коррозией с водородной деполяризацией) (рис. Кроме анодных и катодных реакций при электрохимической коррозии происходит движение электронов в металле и ионов в электролите.Материалами для изготовления защитного покрытия могут служить металлы и сплавы неорганические и органические соединения. Катодные покрытия защищают металл только механически, так как при частичном разрушении покрытия оголенные участки поверхности металла начинают разрушаться. Анодные покрытия защищают металл механически и электрохимически, так как даже при частичном разрушении покрытия оголенные участки поверхности, являясь катодами, не разрушаются. Порошок нержавеющей стали, смешанный с флюсом, наносят на защищаемую поверхность и наваривают металл с помощью электродугового сварочного аппарата. Стоит отметить что для защиты металла в кислой среде используют металлы именно первой группы, т.к. металлы, относящиеся к группе протекторных относительно быстро растворяются.Материалы, рассмотренные в аналитическом обзоре стойки в данном растворе, но, к сожалению, они не подходят для изготовления емкости хранения по некоторым причинам. К примеру металлический тантал стоек в если температура раствора ниже 50ОС, а цирконий в кипящей при концентрации до 70%, но данные материалы относительно дорогие и к тому же они не используется в промышленности в чистом виде. Свинец стоек в растворе при концентрации меньше 96% при комнатной температуре, но это тяжелый металл, очень мягкий и пластичный (режется ножом) и его также не используют в чистом виде. Но в нашем случае для изготовления емкости объемом 10-20 данные материалы не совсем подходят, так как их главными недостатками являются: большое тепловое расширение и склонность к ползучести, а это может привести к деформации емкости. Поэтому исходя из данного анализа, во избежание больших экономических затрат и для большей надежности при хранении раствора , емкость для нее следует изготавливать из материалов рекомендуемых для изготовления резервуаров: Сталь 09Г2С, Сталь09Г2ДТ, Сталь 30.Для защиты от коррозии применяются различные методы защиты, представленные в аналитическом обзоре, но некоторые из них не подходят в нашем случае по ряду причин. Например, покрытие поверхности металла лакокрасочным слоем не исключает коррозию, а служит для нее преградой, а значит, лишь тормозит процесс коррозии. Силикатные защитные покрытия (эмали) обладают высокими защитными свойствами. При длительной эксплуатации на поверхности эмалевых покрытий может появиться сетка трещин, которая обеспечивает доступ агрессивной среды к металлу, вследствие чего и начинается коррозия. При нарушении же покрывающего слоя коррозия изделия протекает даже более интенсивно, чем без покрытия.Этому виду коррозионного разрушения подвергаются металлы и конструкции, находящиеся в почве, то есть различные подземные резервуары, трубопроводы, сваи, кабеля и т. п. Почва и грунт представляют собой сложную природную среду, особенности которой надо учитывать при рассмотрении протекающих в ней процессов коррозии. Уровень грунтовых вод и пористость грунта определяют влажность, которая влияет на скорость коррозии. Гравитационная влага перемещается по грунту под действием силы тяжести и также влияет на режим влажности почвы. С увеличением влажности почвы ее коррозионная активность повышается до тех пор. пока не достигнет некоторого критического уровня.Защита подземных трубопроводов от коррозии осуществляется как изоляционным покрытием (пассивная защита), так и средствами электрохимической защиты (активная защита).Изоляционные покрытия, применяемые на подземных магистральных трубопроводах, должны удовлетворять следующим требованиям: - высокие диэлектрические свойства;

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Механизм коррозии металлов в кислотах

1.2 Материалы, устойчивые в растворе Н2SO4

1.3 Методы защиты от коррозии в растворе

2. Выбор материала для изготовления емкости хранения

3. Выбор метода защиты

4. Коррозия в почвах

5. Способы защиты от подземной коррозии

5.1 Изоляционные покрытия трубопроводов

5.2 Катодная защита трубопроводов

6. Расчет катодной защиты трубопровода

Заключение

Список использованной литературы

В современном мире численность населения Земли быстро возрастает. В 1850 г. оно составляло 1,2 млрд. человек, к 1950 г. увеличилось до 2,5 млрд. человек, а в 2011 г. - 7 млрд. человек. Соответственно растут и потребности людей, причем не пропорционально росту их численности, а более высокими темпами. Удовлетворить эти непрерывно умножающиеся потребности можно только за счет развития производства. Так, если за последнюю четверть века население планеты возросло в 1,6 раза, то объемы основных производств - в 2-5 раз.

Промышленность Российской Федерации имеет более 20000 предприятий с разнообразными технологиями производства. Оборудование для них изготавливают на основе сплавов черных и цветных металлов, а также из природных или искусственных химически стойких материалов. Со временем оно стареет или разрушается вследствие коррозии. Это приносит не только большие экономические потери, но и приводит к глобальным экологическим катастрофам.

Экономический и экологический ущерб, наносимый нашей планете коррозией металлических изделий, оборудования и конструкций, неисчислим. В Российской Федерации ежегодные потери металлов изза их коррозии составляют до 12% общей массы металлофонда, что соответствует утрате до 30% ежегодно производимого металла. Кроме столь огромных связанных с коррозией прямых потерь, существуют еще большие косвенные потери. К ним относятся расходы, обусловленные потерей мощности металлического оборудования, его вынужденными простоями изза аварий, а также расходы на ликвидацию последствий аварий, часто носящих характер экологических катастроф. Как правило, металлическое изделие, пришедшее в негодность вследствие коррозионных разрушений, отправляют на переплавку. В этом случае общие потери будут включать безвозвратные потери металла, перешедшего в продукты коррозии, стоимость изготовления металлических изделий и косвенные потери. По статистическим данным безвозвратные потери составляют 8-12% от первоначальной массы металла. Стоимость изготовления металлических конструкций зачастую превосходит стоимость самого металла. К косвенным потерям относят расходы, связанные с отказом в работе металлического оборудования, с его простоями и ремонтом, связанные не в последнюю очередь с износом стыковых соединений, выполненных с помощью незащищенных крепежных изделий. Суммарно в большинстве стран потери от коррозии составляют 4-6% национального дохода.

Росту потерь от коррозии способствует постоянное интенсивное развитие наиболее металлоемких отраслей промышленности, например, энергетики (тепловой и атомной), транспорта (в том числе трубопроводного), металлургии, химической, нефтяной и нефтехимической промышленности и др., а также ужесточение условий эксплуатации металла, как в промышленности, так и в городском хозяйстве. Все это указывает на исключительную важность проблемы борьбы с коррозией металлов, а следовательно, и на большую значимость развития научно-технических работ в данной области. Но главное, что определяет необходимость первоочередного решения проблемы научного подхода к поиску оптимальных путей противокоррозионной защиты металлов, связано с безвозвратностью затрат на борьбу с коррозией металлических изделий и конструкций и невосполнимостью израсходованных при этом земных ресурсов.

Химическая промышленность производит в настоящее время свыше 90 тысяч наименований разнообразных химических продуктов. Но лишь 1/5 от этого количества производится на основе всесторонних и действительно научных разработок. Технология производства около 80% из них не оптимизирована.

Необходимо отметить, что создание самых совершенных машин и аппаратов не гарантирует их от разрушений. Повышение надежности, экологической безопасности технических систем предъявляет особо жесткие требования к качеству конструкций и монтажа. В условиях несовершенства производства, нарушения технологий эксплуатации, износа оборудования вероятность «отказов» и аварий возрастает.

Степень удовлетворенности страны основными средствами защиты металлоконструкций существенно ниже необходимой. В частности, потребность в лакокрасочных покрытиях и ингибиторах удовлетворяется на половину, а в защите готового металлопроката, например, в трубах с покрытиями - менее чем на 30%.

Наибольшие потери от коррозии несут топливно-энергетический комплекс (ТЭК), сельское хозяйство, химия и нефтехимия. Так, потери металла от коррозии составляют: в ТЭК - 30%, химии и нефтехимии - 20%, сельском хозяйстве - 15%, металлообработке - 5%.

Для нахождения путей практического решения тех или иных задач, возникающих в результате коррозионного разрушения различных металлических объектов, необходимо, в первую очередь, понимание законов такого разрушения, т.е. теории коррозии металлов. Это требует рассмотрения общих вопросов, к которым, кроме механизма коррозии металлов, следует отнести такие разделы, как: диагностика конструкций и оборудования потенциально опасных производств и объектов; оценка прочности и остаточного ресурса эксплуатируемых конструкций и оборудования объектов повышенной опасности; разработка ресурсосберегающих технологий сварки и смежных процессов для повышения надежности работы конструкций; сертификация и нормирование, как основа обеспечения качества оборудования; экологические и социально-экономические проблемы обеспечения надежности эксплуатации потенциально опасных объектов./1/