Коррозия

Спонгиоз серого чугуна
Содержание:
1.Введение
2.Теоретическая часть
3.Практическая часть
Цель
Методика проведения работы
Экспериментальные данные
4.Анализ экспериментальных данных:
-таблица образцов
-фотоматериалы
5. Заключение
6. Литература

Ограда Михайловского сада.
Коррозия
Коррозия
Решетка Большого Конюшенного моста.
Ограда Мариинской больницы.
Коррозия

Введение
Цель исследования:
Изучить влияние параметров технологического режима на процесс коррозии серого
чугуна.
Объектом исследования: будет выступать коррозия.
Предмет исследования: спонгиоз серого чугуна.
Задачи исследования:
Выполнить эксперимент в лабораторных условиях с конкретными образцами материала (серого
чугуна) и раствора хлорида натрия; убедиться в образовании спонгиоза в растворе электролита,
доказать существование коррозии, как естественного процесса, сделать выводы.
Методы решения:
-Изучение научной литературы
-Схем и документов;
-Выбор исследуемого объекта;
-Сбор собственного материала, его анализ и обобщение;
-Моделирование процесса коррозии.
-Химический эксперимент
-Материальная база (работа с родителями).
Практическая значимость
-Расширение собственного кругозора
-Обретение опыта, знаний, навыков в постановке химического эксперимента
-Результаты работы отражены в таблицах, фотокарточках, схемах.
-Выводы по проделанной работе.

2.Теоретическая часть
Изделия из металлов и их сплавов под действием воздуха, дождей, почвенной
влаги постепенно разрушаются в результате химических реакций, самопроизвольно
протекающих между металлами и веществами, содержащимися в окружающей среде.
Электрохимическая коррозия протекает при воздействии на металлы растворов и электролитов. В
процессе коррозии в атомах металла нарушается связь и они переходят в виде ионов в коррозийную
фазу. Попавшие в коррозийную фазу ионы образуют труднорастворимые соединения. Присутствие
воды и прежде всего соли – служат хорошо проводящими электролитами.
Это можно показать на двух процессах: анодном и катодном.[4]
Анодный процесс:
Ме→Ме2+ + 2е
ионы металла переходят в раствор.(эквивалентное количество электронов остается на поверхности металла).
Катодный процесс – ассимиляция (поглощение) избыточных электронов в металле какими-либо деполяризаторами. Примеры катодной реакции:
2H+ +2е → Н2 _восстановление ионов водорода
О2 + 2Н2О + 4е→4ОН - реакция восстановления молекул кислорода в нейтральных, щелочных средах.
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O восстановление молекул кислорода в кислых средах.

2.Теоретическая часть
По Г.В. Акимову, предполагается существование отдельных участков поверхности, на которых происходят сопряженные реакции разряда катионов избыточными электронами (катодные участки); следовательно, поверхность коррозирующего материала можно представить как более или менее сплошную систему микро и макро коррозийных пар.[4]
Мы посчитали, что наличие микропар- один из возможных путей коррозийного процесса, который будет присутствовать в практической части работы. Спонгиоз можно встретить у серого чугуна, подвергаемого воздействию солевых растворов, содержащих преимущественно хлориды. Так губчатость можно наблюдать у различных деталей чугунного кружева нашего города, трамвайных путей, различных насосов. Причем внешняя форма деталей, поражённых губчатостью, почти не изменяется.

3. Практическая часть
3.1. Цель: исследовать cпонгиоз серого чугуна при различной концентрации коррозийной среды.
3.2. Методика проведения работы.
Опыт №1
1)Приготовили растворы №1,№2,№3,№4,№5. Подготовили образцы из серого чугуна №1,№2,№3,№4,№5.
2) Образцы из серого чугуна с №1 по №5 погрузили соответственно в растворы с №1 по №5 на 1 месяц.
3) Образцы через 1 месяц извлекли, высушили на воздухе.
Состав растворов для опытов №1и №2 Таблица №1

3. Практическая часть
Опыт №1.Наблюдения за спонгиозом образцов Таблица №2

3. Практическая часть
Опыт №2
1)Приготовили точно такие же растворы, как и в первом опыте №1-№5. Подготовили образцы из серого чугуна №1-№5.
2) Образцы с №1 по №5 подвесили на инертные нити и погрузили в растворы соответственно с №1 по №5. Для ускорения процесса коррозии раствор перемешивали. Значительное ускорение испытаний достигается при переменных условиях коррозии, когда образец некоторое время находился в растворе, а затем извлекался на воздух, и коррозия протекала в плёнке влаги. Поэтому попеременно то опускали, то извлекали образцы.
3)Через пять дней образцы извлекли и просушили.

3. Практическая часть
Опыт №1.№2 Коррозийные испытания.
Коррозийную стойкость материалов можно
проверить в условиях эксплуатации
соответствующих машин, приборов и,
конечно, чугунных оград после их
установления.
Коррозийная стойкость оценивается на
основе наблюдений над образцом и над
раствором, вступающим в коррозию. С этой
же целью применяют фотографирование
образца, а также макро- и микроисследования.
Основные качественные показатели
коррозии: определение числа коррозийных
центров, определение времени появления
первого центра, изменение толщины образца,
определение убыли или прибыли в весе,
качественный анализ пробы раствора. Расчет
ведется по десятибалльной шкале
коррозийной стойкости материалов.[4]
Шкала коррозийной стойкости материалов Таблица №3

3.Практическая часть
Показатель коррозии, которым выражается в десятибалльной шкале скорость коррозии,
нумеруется непосредственно лишь при равномерной коррозии. При неравномерной коррозии
он может быть рассчитан по формуле:
A=B x876:Сх100
А - глубинный показатель.
В - осевой показатель г/м2- час
С – плотность г/см3 [4]
Мы не будем прибегать к этим способам, мы просто визуально определим коррозийную
стойкость серого чугуна в различных средах.
Определение коррозийной стойкости серого чугуна Таблица №4 Опыт №1,№2

4.Анализ экспериментальных данных
Мы объяснили это тем, что в процессе
диссоциации в растворе окажутся ионы Na+
, Cl-, OH-, Н+.
В результате анодного процесса ионы
железа перейдут в раствор (на чугуне
образуются анодные участки) и катодные
участки (восстановление ионов водорода). Где
меньше соли, там больше ионов железа
перейдёт в раствор. А там, где больше соли,
вода начинает испаряться и будут
образовываться солевые отложения, металл
меньше прокорродирует.
Таким образом мы доказали, что серый
чугун подвержен спонгиозу, который зависит
от коррозийной среды. И наши результаты
могут пригодиться в дальнейшем, при изучении
этой темы.
Исследование показало, что внешняя форма
образцов (с №1 по №5) пораженных губчатостью
в обоих опытах не изменилась. Визуально
наблюдается графитизация образцов чугуна.
В опытах получились следующие
результаты:
чем ниже концентрация раствора, тем у образца
ниже коррозийная стойкость и тем больше у него
наблюдается спонгиоз.

Фотоматериалы
1
2
3
4
5
6
7

5.Заключение
Данная работа находит применение на промышленных предприятиях (раствор хлорида натрия подают центробежными насосами в электролизёры для получения химических продуктов: щёлочи (NaOH), хлора)[4] и на уроках при изучении коррозии металлов, но, безусловно, лично для нас было очень важно разобраться в этом процессе,теперь нам стало понятно, как разрушается чугунное кружево Петербурга и его трамвайные пути.
Один из наиболее опасных видов коррозии- точечная. Она заключается в образовании сквозных поражений – питтингов. Местной коррозии благоприятствуют морская вода, растворы солей (галогенидных: хлорид натрия, магния). Опасность местной коррозии состоит в том, что ,снижая прочность отдельных участков она резко уменьшает надежность конструкций, сооружений, портит всю красоту чугунных оград. Особенно большие неприятности связаны с хлоридом натрия, разбрасываемым в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. Под действием соли и растаявшего снега разрушаются нижние части чугунных решёток, ограда теряет устойчивость и обваливается, если её вовремя не начать реставрировать. Вследствие плавления снега образуются растворы стекающие в канализационные трубы. Хлориды являются активаторами коррозии и приводят к ускоренному разрушению металлов, в частности транспортных средств и подземных коммуникаций. Для работников коммунального хозяйства привлекательность хлорида натрия заключается в его дешевизне. Пока не известно более дешёвое и эффективное средство. Выход один- вовремя убирать снег.
Коррозия металлов наносит большой вред экономике и искусству, разрушая памятники. Человечество несёт огромные материальные, и даже национальные потери в результате коррозии произведений творчества из металла (монументы, ограды, детали архитектурного убранства). Поэтому изучение явления коррозии, нахождения каких-то новых методов борьбы с коррозией является одной из важнейших проблем в современном мире.
Мы признательны школе, своему учителю, родителям за поддержку при выполнении данной работы.

6.Литература
1) «Химия вокруг нас» под редакцией Ю.Н. Кукушкина. Москва Издательство «Высшая школа» 1992, стр 131-151.
2) «Неорганическая химия» Ю.В. Ходаков, Д.А.Эпштейн. Москва Издательство «Просвещение» 1988, стр 112-115.
3) «Неорганическая химия» Л.А. Николаев. Москва Издательство «Просвещение» 1982, с 490-495.
4) «Прикладная электрохимия» Н.П. Федотьев, А.Ф. Алабышев. Издательство Госхимздат Ленинград 1962, стр 137-145.
5) «Лабораторные работы по общей химии» под редакцией Стругацкого М.К. Издательство «Высшая школа» Москва 1983, стр. 69-74.
6) «Советы заводскому технологу» справочное пособие под редакцией Попилова Л.Я. Издательство Госхимздат Ленинград 1985, стр.432, 443,