Выбор конструкционного материала и способа защиты для изготовления и хранения раствора серной кислоты (60%) - Курсовая работа

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.Специальные металлы, такие как титан, подвергаются быстрой коррозии в серной кислоте при температурах ниже 100?C. Очень немногие экзотические металлы (цирконий и тантал) могут применяться в серной кислоте выше температуры кипения. Тантал открыт в 1802 г. швед, химиком А.Г. Экбергом. Металлический тантал впервые получил в 1903 г. немецкий химик В. фон Болтон. Тантал в соединениях проявляет преимущественно степень окисления 5.Материалами для изготовления защитного покрытия могут служить металлы и сплавы неорганические и органические соединения. Перед нанесением защитного покрытия необходимо тщательно подготовить поверхность защищаемого металла: очистить от загрязнений, обезжирить, протравить, а перед нанесением лакокрасочных покрытий - подвергнуть изделие оксидированию или фосфатированию, затем изделие промывают теплой или холодной водой и сушат. Катодные металлические покрытия относительно металла основы имеют в данной агрессивной среде более положительный электродный потенциал. 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.Имеется способ уменьшения коррозии металлов, который строго нельзя отнести к защите. В настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Установлено правило, названное правилом Таммана, согласно которому резкое повышение устойчивости к коррозии железа наблюдается при введении легирующей добавки в количестве 1/8 атомной доли, то есть один атом легирующей добавки приходится на восемь атомов железа.В производственных условиях используют также электрохимический способ - обработку изделий переменным током в растворе фосфата цинка при плотности тока 4 А/дм2 и напряжении 20 В и при температуре 60-700 С.Для защиты металлов от коррозии используют стекловидные и фарфоровые эмали, коэффициент теплового расширения которых должен быть близок к таковому для покрываемых металлов. Эмалирование осуществляют нанесением на поверхность изделий водной суспензии или сухим напудриванием. Вначале на очищенную поверхность наносят грунтовочный слой и обжигают его в печи. Кроме того, вводят вспомогательные материалы: окислители органических примесей, оксиды, способствующие сцеплению эмали с эмалируемой поверхностью, глушители, красители.Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия с добавлением в них жидкого стекла.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. Покрывающий слой наносят различными методами: горячее покрытие - кратковременное погружение в ванну с расплавленным металлом; В производстве широко используется химическое нанесение металлических покрытий на изделия. В настоящее время разработаны методы химического покрытия металлических изделий никелем, кобальтом, железом, палладием, платиной, медью, золотом, серебром, родием, рутением и некоторыми сплавами на основе этих металлов.Ингибиторы - это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от латинского inhibere, что означает сдерживать, останавливать. Еще по данным 1980 года, число известных науке ингибиторов составило более пяти тысяч. Ингибиторы дают народному хозяйству немалую экономию. Ингибирующее воздействие на металлы, прежде всего на сталь, оказывает целый ряд неорганических и органических веществ, которые часто добавляются в среду, вызывающую коррозию. Ингибиторы имеют свойство создавать на поверхности металла очень тонкую пленку, защищающую металл от коррозии.Для защиты оборудования и строительных конструкций от коррозии в отечественной и зарубежной противокоррозионной технике применяется большой ассортимент различных химически стойких материалов - листовые и пленочные полимерные материалы, бипластмассы, стеклопластики, углеграфитовые, керамические и другие неметаллические химически стойкие материалы. Большой интерес для применения в противокоррозионной технике представляет новый химически стойкий материал - шлакоситалл. Шлакоситалл по физико-механическим показателям и химической стойкости не уступает основным кислотоупорным м

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Механизм коррозии металлов в кислотах

1.2 Материалы устойчивые в растворе

1.3 Методы защиты от коррозии в растворе

1.3.1 Легирование

1.3.2. Электрохимическая защита

1.3.3 Силикатные покрытия

1.3.4 Цементные покрытия

1.3.5 Покрытие металлами

1.3.6 Ингибиторы

1.3.7 Применение противокоррозионных защитных покрытий

1.3.8 Грунтовки и фосфатирование

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

5.2.1 Область применения

5.2.2 Общие положения

6. Расчет катодной защиты трубопровода

Введение

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. /1/1. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. - Л.: Химия, 1989.

2. И.А. Кнуянц. Краткая химическая энциклопедия / Под ред. И.А. Кнуянц - М.: Советская энциклопедия, 1961-1967.

3. Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. - М.: Высшая школа, 1980.

4. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии /Под ред. И.В. Семеновой. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002

5. Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы - М.: “Машиностроение”, 1967.

6. Техника борьбы с коррозией: Пер. с пол. / Р. Юхневич, В. Богданович, Е. Валашковский и др.; Под ред.А.М. Сухотина. - Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1980.

7. ГОСТ 9. 602-2005: Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии.

8. ГОСТ 2184 - 77. Сталь 30.

Размещено на Allbest.ru