1: Коррозия Автор: Резванова Дарья Ученица 8 класса ГБОУ СОШ 484 Руководитель Бирюкова З. В. Учитель химии ГБОУ СОШ 484 г. Санкт – Петербург 2012 год
2: 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
4: 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.
5: 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: МеМе2 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 4е4ОН - реакция восстановления молекул кислорода в нейтральных, щелочных средах. O2 4H 4e 2H2O восстановление молекул кислорода в кислых средах.
6: 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.
7: 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
8: 3. Практическая часть
9: 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.
10: 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
11: 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: AB 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
12: 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.
13: Фотоматериалы
14: 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.
15: 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,
16: Спасибо за внимание
