Основные аспекты борьбы с коррозией металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные аспекты борьбы с коррозией металлов

коррозия металл авиация

Черняев Б.О., студент гр. 17РКК(м)ППЛА,

Петров Д.В. студент гр. 17РКК(м)ППЛА

Оренбургский государственный университет

Сложно представить современный мир без наличия в нем металлов и их сплавов, которые являются наиболее важными конструкционными элементами для большинства машин и механизмов. Повсюду, где используется металлическая техника создаются взаимодействия с веществами, которые их постепенно разрушают:

- ржавление металлических конструкций в атмосфере (конструкционные элементы летательных аппаратов (ЛА), основной корпус фюзеляжа ЛА);

- ржавление баков и аппаратов растворами кислот, солей и щелочей;

- ржавление наружной металлической обшивки судов в морской и речной воде;

- окисление металлов при нагревании;

-ржавление стальных трубопроводов в земле.

Слово «коррозия» происходит от латинского слова «corrodere», что означает «разъедать». Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие химического или электро-химического взаимодействия их с окружающей средой. Способность металлов сопротивляться воздействию среды называется коррозионной стойкостью или химическим сопротивлением материала. Металл, подвергающийся коррозии, называют корродирующим металлом, а среда, в которой протекает коррозионный процесс -- коррозионной средой. В результате коррозии изменяются свойства металла и часто происходит ухудшение его функциональных характеристик. Металл при коррозии может частично или полностью разрушаться. Химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды, называют продуктами коррозии.

В настоящее время коррозия металлов и защита их от коррозии является важной научной проблемой. Из-за ряда нерешенных проблем с защитой металла от коррозии тормозится прогресс в промышленности, что ведет к проблемам в экономике в целом.

Актуальность данной проблемы можно выразить в следующем:

- сохранностью количества запасов металла на земле (металлический фонд), в связи с истощаемостью природных ресурсов;

- повышением надежности конструкционных элементов и объектов в целом, с целью предотвращения аварий и катастроф, сопровождаемых человеческими жертвами;

- экономическим, путем уменьшения затрат (потерь) в результате коррозии машин и механизмов.

Вследствие коррозии у людей возникли три основные проблемы:

а) социальная;

б) общемировая экономическая;

в) экологическая.

Поговорим о каждой из проблем поподробнее.

1 развитие общества неуклонно связано с ростом потребностей, вследствие этого люди организуют хозяйственную деятельность, основанную на производстве. Для бесперебойного функционирования производства необходимы аппараты, машины, механизмы и специальное оборудование, преимущественно изготовленное на основе сплавов черных и цветных металлов, а также из природных или искусственно химически стойкими материалами. В современном мире численность населения возросло до 6 млрд человек и продолжает неуклонно расти вместе с потребностями людей, причем непропорционально росту их численности, а более высокими темпами. Удовлетворить эти непрерывно умножающиеся потребности можно только за счет развития производства. Для непрерывной работы различных видов производств нужно иметь необходимое оборудование, неподверженное коррозии. В противном случае со временем оно старее или разрушается вследствие коррозии. Это приносит потери как экономические, так и экологические.

2) экономический ущерб, наносимый нашей планете процессами коррозии металлических конструкций, изделий и оборудования оценить сложно. Например, только в США ежегодные потери от коррозии, по оценкам экспертов, превышают 300 миллиардов долларов (6 % национального дохода страны). По данным зарубежных источников оценки затрат в среднем по странам мира составляют 1,5 - 4,0% ВВП.

В Российской Федерации ежегодные потери металлов из-за их коррозии достигают 12% общей массы имеющегося в стране металлофонда, что соответствует необратимой утрате более 10% ежегодно производимого металла. Этот показатель в 2014 году составил в нашей стране примерно 10 млн. тонн стали (при годовом выпуске более 70 млн. тонн), что в денежном эквиваленте превышает почти астрономическую цифру -- 4 млрд. долларов США. Каждая седьмая тонна стали, выплавляемой в нашей стране, предназначена не для нового строительства, а для ликвидации последствий коррозии.

Помимо прямых потерь, связанных с коррозией и её губительными последствиями для оборудования, конструкций и материалов, существуют еще большие косвенные потери. К ним относятся следующие расходы:

а) потеря мощности пораженного коррозией технологического обо-рудования;

б) вынужденный простой оборудования из-за аварий и проведения необходимых ремонтных и профилактических мероприятий;

в) расходы на ликвидацию последствий аварий и катастроф.

Необходимо отметить, что потери от коррозии в экономике год от года только нарастают, чему способствует постоянное интенсив-ное развитие наиболее металлоемких отраслей современной промышленности, например, энергетики (тепловой и атомной), транспорта (в особенности трубопроводного), металлургии, нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, а также общее ужесточение условий эксплуатации металлоконструкций как в промышленности, так и в городском хозяйстве. (40-50% машин и механизмов эксплуатируется в агрессивных средах; 30% - в средне агрессивных средах, и только 10% не подвергается активным воздействиям среды).

3) на сегодняшний день вопрос экологической проблемы, вызванной коррозией, стоит на одном из первых мест. Из 87 металлов, знакомых человечеству, 52 из них используются в человеческой деятельности. Более 20 из них токсичны и несут серьёзную опасность для людей. Загрязнение среды, нарушающее экологическое равновесие, вызывает ускорение коррозии и возможности появления новых видов коррозии, не характерных для среды с нормальной экологией. Интенсивность коррозии связана с наличием в биосфере агрессивных загрязнителей в виде газов, основным источником которых является промышленность: сернистый ангидрид, оксид и диоксид азота, диоксид углерода, аммиак, сероуглерод, хлористые соединения.

Наиболее распространёнными негативными последствиями коррозии является:

а) коррозия вызывает серьезные экологические последствия при утечке нефти, газа и др. продуктов;

б) коррозия недопустима во многих отраслях промышленности: авиации, химической нефтепереработке, атомном машиностроении;

в) отрицательное влияние на жизнь и здоровье человека.

Основной взаимосвязанной цепочкой появления коррозия является: деятельность человека > нарушение экологического равновесия > интенсивная коррозия машин, механизмов и оборудования > выбросы газа, нефти и пыли > интенсивная коррозия.

Для решения проблем, связанных с коррозией (социальные, экологические, экономические), необходимо защищать металл и его сплавы. Основными способами защиты являются: защитные пленки, легирование, силикатные покрытия, покрытия металлами, грунтовки и фосфатирование и ингибиторы.

Из всех вышеперечисленных способов защиты от коррозии наибольшее распространение получило нанесения защитных пленок, таких как лаки, краски и эмали. В связи с широкой доступностью, низкой ценой и простым механизмом нанесения. Однако самым эффективным является применение ингибиторов, которые оказывают целый ряд свойств и процессов, предотвращающих появление коррозии на металлических конструкциях.

Особенностью борьбы с коррозией в авиации заключается в том, что в самолете, в моторе и в его составных частях важно не только увеличение срока службы, но и уменьшение износа, путем предохранения от коррозии, так как воздействие ржавчины может оказать катастрофический урон для конструкций, работающих при ударных и знакопеременных нагрузках. В следствии этого конструкторы и работники авиации должны уделять внимание профилактике коррозионных поражений. Для этого, в первую очередь, необходимо знание различных законов, в том числе теории коррозии металлов. Требуется рассмотрение общих вопросов, к которым кроме механизма коррозии металлов нужно рассмотреть следующие разделы:

1) сертификация и нормирование, как основа обеспечения качества оборудования;

2) диагностика конструкций и оборудования опасных производств и объектов;

3) оценка прочности и остаточного ресурса эксплуатируемых конструкций и оборудования объектов повышенной опасности;

4) разработка ресурсосберегающих технологий сварки и смежных процессов для повышения надежности работы конструкций;

5) экологические и социально-экономические проблемы обеспечения надежности эксплуатации потенциально опасных объектов.

Список литературы

1. Крениг, В.О. Коррозия авиационных материалов, защита от коррозии и антикоррозионные технологические процессы / В.О. Крениг, Р. С. Амбарцумян. - М.: Гос. изд. оборонной промышленности, 1999. - 174 с.

2. Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии / И.В. Семеновой, Г.М. Флорианович, А.В. Хорошилов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 416 с.

3. Экилик, В.В. Теория коррозии и защиты металлов / В.В. Экилик -Ростов-на-Дону, 2004. - 67 с.

4. Андреев, И.Н. Электрохимические технологии защиты от коррозии крупных объектов техники / И.Н. Андреев, Ж.В. Межевич, Г.Г. Гильманшин. - Казань: КГТУ, 2004. - 78 с.

Размещено на Allbest.ru