Молявко М.А.,Чалова О.Б. Коррозия металлов

Подождите немного. Документ загружается.

ной среде?

в г

Рис. 36. Диаграммы Пурбэ ( Е - рН ) для системы Ме - Н

О.

а -магния; б - олова; в - титана; г - свинца; д – серебра

I-зависимость Е - pH для водородного электрода (Е

/H2

);

II-зависимость Е - рН для кислородного электрода (Е

O2/H2O

)

16. С учетом окислительно-восстановительных потенциалов систем

(Me

- 3ē



Mе

) - определить, могут ли металлические мышьяк, сурьма и

висмут корродировать с водородной деполяризацией в среде 1м H

17. Охарактеризовать коррозионное поведение алюминия в кислотах,

в щелочи, в воде. Ответ обоснуйте, учитывая его стандартные электродные

потенциалы в кислой и в щелочной средах.

18. Какой процесс наблюдается при действии воды на амальгамиро-

ванный алюминий? Что происходит с ним на воздухе?

19. Рассчитать равновесный потенциал кислородного электрода при

25°С и указанных условиях коррозии с кислородной деполяризацией:

Вариант

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

pH 7 0 7 0 7 0 14 10 14 10

0,1 0,21 0,5 1,0 0,21

0,5 1,0 0,21 0,5 0,1

20. Рассчитать равновесный потенциал водородного электрода, при

25°С и указанных условиях коррозии с водородной деполяризацией:

Вариант

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

pH 0 7 10 14 0 7 10 14 0 7

Н2

5∙10

-7

5∙10

-7

5∙10

-7

5∙10

-7

1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5

21. Вычислить электродные потенциалы меди в 0,001м; 0,01м и 0,1м

растворах СuSO

. (Е°

/Cu

= + 0,34 В).

22. При какой концентрации ионов Fe

электродный потенциал

жeлеза равен нулю? (E°

Fe/Fe2+

=-0,44 В).

23.Электродный потенциал марганца в растворе его соли равен -1,22 В.

Вычислить концентрацию ионов Мn

в этом растворе. (Е°

Мn2+/Мn

= -1,19 В).

24. Будут ли растворяться в 0,001м и в 1м растворах HCI следующие

металлы: a) Мn; б) Cr; в) Fe; г) Cd; д) Рb; е)Zn; ж) Mg? Составить уравнения

реакций.

25. Вычислить, при какой концентрации ионов меди (II) в растворе

электродный потенциал Е°

Сu2+/Cu

примет более отрицательное значение, чем

- 0,41В, т.е. медь сможет вытеснить водород из воды. Насколько реально дос-

тижение такой концентрации?

26.Рассчитать концентрационную поляризацию анодных участков, если

концентрация ионов железа (II) у поверхности в 2 раза выше, чем в объеме

раствора?

27.На какой пластинке (железной или серебряной) появится красный

налёт меди при помещении их в раствор сульфата меди (II)?

28. Можно ли, не опасаясь коррозии, использовать платиновые элек-

троды при электролизе водных растворов: a) H

; б) NaCl;?

29. Возможна ли коррозия цинка в растворе: а) щелочи; б) аммиака;

в) хлорида аммония? Ответ пояснить, составив уравнения реакций и рассчи-

тав электродвижущую силу процесса (∆Е°).

30. Железная и никелевая пластинки, погруженные в 1м раствор хло-

роводородной кислоты, растворяются с выделением водорода. Как осуществ-

ляется процесс, если пластинки соединить проводником?

31. Олово спаяно с медью. Какой из металлов будет окисляться при

коррозии, если эта пара металлов попадет в щелочную среду? Ответ дать на

основании вычисления ∆Е° и ∆G°, образующегося гальванического элемента.

Написать уравнения анодного и катодного процессов, суммарное уравнение

коррозии.

32. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергать-

ся коррозии, если эти металлы попадут в кислотную среду? Составить схему

гальванического элемента, образующегося при этом. Рассчитать ∆Е° и ∆G°

этого элемента для стандартных условий. Написать уравнения анодного и ка-

тодного процессов, суммарное уравнение коррозии.

33. Склепаны два металла. Указать, какой из металлов будет подвер-

гаться коррозии, если эту пару металлов опустить в подкисленный раствор?

Что будет деполяризатором (окислителем)? Описать процессы, происходя-

щие на аноде и катоде. Составить суммарное уравнение коррозии. Рассчитать

∆G° и ∆Е° реакции. 1)Zn/Fe; 2)Cu/Cd; 3) Al/Fe; 4)Fe/Cd; 5)Zn./Ag;

6)Au/Fe;

7)/Mn/Al; Zn/Mn; 9)Pb/Fe; 10)Sn/Fe, 11)Sn/Zn; 12)Au/Al.

34. Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет окисляться при

коррозии, если эта пара металлов попадет в щелочную среду? Ответ дать на

основании вычисления ∆Е° и ∆G° реакции коррозии. Написать уравнения

анодного и катодного процессов, суммарное уравнение коррозии.

35. В присутствии какой добавки в металле (массовая доля -0,03%)

растворение цинка в соляной кислоте характеризуется большей скоростью:

I)Сu; 2)Са; 3)Аg; 4) Вa? Написать уравнения анодного и катодного процессов,

суммарное уравнение коррозии.. В каком из случаев цинк более сильно под-

вергается коррозии?

33. В присутствии какой добавки в металле (массовая доля 0,002%)

растворение цинка в соляной кислоте характеризуется наибольшей скоро-

стью? Ответ обосновать. 1) Мg; 2). Со; 3) Рb; 4) Bi.

34. Усилится ли коррозия цинка, опущенного в раствор кислоты, если

прикоснуться к цинку медной проволокой? Ответ обосновать и описать про-

цессы, происходящие на катоде и аноде. Написать уравнения анодного и ка-

тодного процессов, суммарное уравнение коррозии.

35. В каком случае коррозия железа будет происходить быстрее: в

случае луженного или оцинкованного? Ответ мотивировать реакциями элек-

трохимических процессов и расчетами.

36. В присутствии какой добавки в металле (массовая доля - 0,1%)

растворение хрома в соляной кислоте характеризуется наибольшей скоро-

стью: 1) Al; 2). Tl (таллий); 3). Sb (сурьма); 4).Zn? Ответ обосновать расчета-

ми.

37. В присутствии какой добавки в металле (массовая доля 0,02%)

растворение цинка в соляной кислоте характеризуется наибольшей скоро-

стью: 1) Fе; 2) С; 3) Sn; 4), Cd? Ответ обосновать.

41. При коррозии алюминия, который находится в контакте с хромом

возникает гальванический элемент: ΘAl|Al

, H

O, OH

│O

(Сr).



За 1мин

20с - его работы на хромовом катоде восстановилось 0,034 л кислорода. Оп-

ределить, насколько уменьшилась при этом масса алюминиевого электрода и

чему равна сила тока, протекшего во внешней цепи гальванического элемен-

та?

42. Гальванический элемент



Сг|Сг

, Н

|Н

(Pb)



образовав-

шийся при коррозии хрома, спаянного со свинцом, дает ток силой 6А. Какая

масса хрома, окислится и сколько литров водорода выделится за 55с работы

этого элемента?

43. Медь покрыта оловом. При нарушении оловянного покрытия ра-

ботает гальванический элемент



Sn|SnСl

, НCl|Н

(Cu)



, который дает ток

силой 7,5 А. Какая масса олова растворяется и сколько литров водорода вы-

делится на медном катоде за 25 мин?

44. При работе коррозионного гальванического элемента



Fe|Fе

O, OН

(Cu)



в течение 90с образовалось 0,125 г. Fe(OH)

Вычислить объем кислорода, израсходованного на получение Fe(ОН)

Сколько электричества протекло во внешней цепи гальванического элемента

за это время?

45. При нарушении поверхностного слоя цинкового покрытия на же-

лезе идет процесс коррозии вследствие работы гальванического элемента



Zn|ZnSO

,Н

(Fe)



. За 48 с работы этой гальванопары через внеш-

нюю цепь протекло 550 Кл электричества. Какая масса цинка растворилась

при этом, и какой объем водорода выделился на железном катоде?

46. При коррозии железа, покрытого кадмием, в кислой среде работа-

ет гальванический элемент



Fe|0,1м FeCl

lм НСl|Н

(Cd)



. Определить, как

изменится ∆Е элемента из-за концентрационной поляризации железного ано-

да и перенапряжения водорода (Е

пер

. = 0,8 В), если концентрация иона Fе

возросла до 0,15 моль/л?

47. Никель находится в контакте с золотом во влажном воздухе, на-

сыщенном сероводородом. Коррозия никеля происходит вследствие работы

гальванического элемента



Ni│Ni

, Н

0, 0,1мН

S (α = 0,07%)│Н

(Au)



ЭДС (∆E) возникающего коррозионного гальванического элемента равна

0,285В. Определить, как изменится ЭДС гальванического элемента при его

работе, если концентрация ионов N1

возрастает до 0,25 м/л, а перенапряже-

ние выделения водорода на золоте равно 0,15В?

48. Железо покрыто хромом. Какой из металлов будет корродировать в

случае нарушения поверхностного слоя покрытия в атмосфере промышлен-

ного района (влажный воздух содержит СO

, H

S, SO

и др.)? Составить схе-

му процессов, происходящих на электродах образующегося гальванического

элемента.

49. Железо покрыто никелем. Какой из металлов будет корродировать

в случае разрушения поверхности покрытия? Коррозия происходит в кислот-

ной среде. Что является деполяризатором? Составить схему коррозионного

гальванического элемента и уравнения анодного и катодного процессов.

50. Какие из металлов являются анодными по отношению к покры-

ваемому металлу: 1) Fe покрыто Си; 2). Fe покрыто Сr; 3) Сu покрыта Ni;

51. 4) Ni покрыт Аg? Написать уравнения анодного и катодного про-

цессов, суммарное уравнение коррозии металлов во влажном воздухе. В ка-

ком из случаев покрытие будет сильно корродировать? Ответ дать на основа-

нии расчета ∆Е°, ∆G°.

52. Какие из антикоррозионных покрытий для железных предметов

являются катодными: 1) Sn; 2) Zn; 3). Сu; 4) Cd? Написать уравнения анодно-

го и катодного процессов, суммарное уравнение коррозии железа. Найти зна-

чение ∆Е°, ∆G° и сделать вывод, в каком из случаев железо более сильно

подвергается коррозии, если покрытие будет нарушено.

51. Объяснить причину устойчивости хрома: а) в азотной кислоте; б)

при анодном окислении; в) под действием кислорода при комнатной темпе-

ратуре.

52. Какой металл разрушается первым при коррозии, протекающей на

поврежденной поверхности железа: а) оцинкованного; б) луженого; в) нике-

лированого? Составить уравнение реакций, протекающих при атмосферной

коррозии.

53. Каково отношение железа к водороду? Какие процессы протекают

при растворении водорода в чугуне при повышенных температурах? Соста-

вить уравнения реакций.

54. Для указанных металлов представьте графическую зависимость

скорости электрохимической коррозии от рН водного раствора. Написать

уравнения анодного и катодного процессов, суммарное уравнение коррозии.

1).Fe; 2).Сu; 3)Zn; 4) Sn; 5) Рb; 6) Ni; 7) Аg; 8) Аu; 9) Al; 10) Мg 11) Cr.

55. Предположить, как будет влиять на коррозию указанного металла

присутствие аммиака в растворе электролита? Объяснить.

1) Сu; 2) Zn; 3) Fe; 4) Sn; 5) Pb; б) Ni; 7) Со; 8) AI.

57. В растворе какой соли коррозия Al протекает с наибольшей ско-

ростью: 1). KF; 2) KCl; 3). КВг; 4) КI? Дать объяснение, привести уравнения

реакций.

58. B растворе какой соли коррозия Fe протекает с наибольшей скоро-

стью: 1) КF; 2) KCl; 3) КВг; 4) КI? Дать объяснение, привести уравнения ре-

акций.

59. Объяснить, почему при коррозии железа под каплей воды ржавчина

появляется в центре капли?

60. Предположить, как будет влиять на коррозию указанного металла

присутствие сероводорода в растворе электролита: a) Fe; б) Сu; в) Zn.

61. Применение свинца и его сплавов с Sb, Sn, Сu для оболочек кабелей

обусловлено высокой пластичностью и коррозионной стойкостью против

воздействия окружающей среды. На коррозию свинцовых кабелей влияют: 1)

кислород во влажной среде; 2) соли азотной кислоты в кислой среде; 3) ще-

лочи; 4) уксусная кислота; 5) соли кремниевой кислоты и угольной кислоты;

6) соли серной кислоты. Дать объяснение, привести уравнения реакций с пе-

речисленными реагентами.

62. Действие, каких факторов может уменьшить коррозию алюминия:

1) амальгамирование; 2) анодирование; 3) обработка концентрированной

азотной кислотой; 4) обработка содой? Дать объяснение, привести уравнения

реакций.

63. Действие, каких факторов может усилить электрохимическую кор-

розию железа: 1) понижение рН среды; 2) повышение рН среды; 3) повыше-

ние содержания в воздухе углекислого газа; 4) увеличение содержания ки-

слорода в растворе? Дать объяснение, привести уравнения реакций.

64. Почему практически не растворимый в воде алюминий может рас-

творяться в водных растворах: a) NH

CI; б) Na

СO

? Дать объяснение, при-

вести уравнения реакций.

65. Объяснить, почему магний не взаимодействует с водой при ком-

натной температуре, но реагирует с ней при нагревании. Почему магний мо-

жет растворяться в водном растворе NH

CI?

11. Варианты домашних заданий (ДЗ)

№ ва-

риан-

та

Номера задач и упражнений

1 1(a,в) 5 10 18 25 30 36 38

2 2(1,2) 40 61 20(I) 19(I) 24 34 39

3 2(3,4) 11 20(9) 33(8) 41 19(8) 55(10) 40

4 2(5,6) 12 20(10) 33(7) 42 19(9) 56 55(6)

5 2(7,8) 13(I) 19(2) 33(6) 43 19(10) 57 62

6 2(9,10) 14 13(2) 33(5) 44 36 58 28

7 2(11,12) 15 13(3) 33(4) 45 55(I) 59 31

8 2(13,14) 16 13(4) 33(2) 46 55(2) 60 13(I)

9 3 17 13(5) 33(I) 47 55(3) 61 18

10 4 20(2) 13(6) 32 48 55(4) 62 33(4)

11 5 20(3) 13(7) 31 49 55(6) 63 19(2)

12 6 20(4) 13(8) 29 50 33(9) 64 33(10)

13 7 20(5) 19(3) 28 51 33(10) 65 41

14 8 20(6) 19(4) 27 52 55(7) 22 44

15 9 20(7) 19(5) 26 53 55(8) 21 33(6)

16 10 20(8) 19(6) 23 54 55(94) 37 19(3)

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Жук Н.П. Курс теории коррозии защиты металлов.- М.: Металлургия,

1976.-472 с.

2. Кеше Г. Коррозия металлов. -М.: Металлургия, 1984.- 400 с.

3. Саакиян Л.С, Ефремов А.П. Защита нефтегазопромыслового оборудо-

вания от коррозии. - М.; Недра, 1982.- 228 с.

4. Абдуллин И.Г., Давыдов С.Н., Худяков М.А., Кузнецов М.В. Коррозия

нефтегазопромыслового оборудования: Учебное пособие Уфа ,1990.- 72 с.

5. Зиневич A.M., Глазков В.И. и др. Защита трубопроводов и резервуаров

от коррозии. - М.: Недра, 1975. -287 с.

6. Фролов В.В. Химия. -М.: Высшая шк., 1986. - 543 с.

7. Малахова А.И., Тютина К.М., Цунак Т.Е. Коррозия и основы гальва-

ностегии. - М.: Химия, 1987.

8.Кузнецов B.IL Прогнозирование и механизм углекислотной коррозии

газопромыслового оборудования // Коррозия и защита в нефтегазовой

промышленности.-1978 .-№2, с.3-6.

8. Коррозия и защита химической аппаратуры. Справочное руководство.

Т.9, - Л.: Химия, 1974.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Классификация коррозионных процессов 3

2 Химическая коррозия 4

2.1 Взаимодействие с кислородом 5

2.2 Факторы, влияющие на скорость химической коррозии. Пленки на

металлах

2.3 Влияние состава газовой среды 12

2.4 Коррозия металлов в жидких неэлектролитах 14

3 Электрохимическая коррозия 16

3.1 Термодинамические аспекты электрохимической коррозии 17

3.2 Диаграммы Пурбэ 20

3.3 Двойной электрический слой 22

3.4 Потенциал коррозии и ток коррозии 23

3.5 Потенциал нулевого заряда 25

3.6 Коррозионный гальванический элемент 26

3.7 Поляризация электродов 28

3.8 Причины анодной поляризации 29

3.9 Причины катодной поляризации 31

3.10

Поляризационные кривые 32

3.11

Пассивное состояние металлов 34

3.12

Факторы, влияющие на электрохимическую коррозию 35

4 Коррозия нефтегазопромыслового оборудования 41

4.1 Коррозионноактивные среды нефтяной и газовой промышленности 41

4.2 Коррозия в пластовых водах 41

4.3 Коррозия в многофазных расслаивающихся системах 42

4.4 Углекислотная коррозия 45

4.5 Коррозионное растрескивание металла катоднозащищённых тру-

бопроводов в карбонат-бикарбонатных средах

4.6 Сероводородная коррозия 49

4.7 Влияние бактерий на сероводородную коррозию 51

4.8 Водородное охрупчивание металла 52

5 Защита металлов от коррозии 53

5.1 Легирование 54

5.2 Защитные покрытия 55

5.3 Металлические защитные покрытия 56

5.4 Электрохимическая защита 58

5.5 Изменение свойств коррозионной среды 59

5.6 Методы защиты металлов от различных типов коррозии 63

5.7 Ингибиторы коррозии нефтегазопромыслового оборудования 65

6 О методах исследования коррозии 68

7 Показатели скорости коррозии 73

8 Лабораторные работы 76

9 Контрольные вопросы 85

10 Задачи и упражнения 89

11 Варианты домашних заданий 96

Библиографический список 97

Содержание 98

100

Молявко М.А., Чалова О.Б.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Учебное пособие

Редактор Маркешина Л.А.

Лицензия ЛР № 020267 от 22. 11.96.

Подписано к печати 11.06.97. Формат бумаги 60x84 1/16.

Бумага оберточная. Печать офсетная.

Уч.-изд листов 6,6. Печ. листов 7,4. Тираж 500 экз. Заказ 487.

Артикул С 109.

Ротапринт Уфимского государственного нефтяного

технического университета

Адрес университета и полиграфпредприятия:

450062, Уфа, Космонавтов, 1