Влияние_коррозии_на_окружающую_среду

Влияние_коррозии_на_окружающую_среду

Коррозией называется разрушение металлов, вызванное химическим или электрохимическим взаимодействием их с коррозионной средой. Коррозия представляет собой сложный процесс, зависящий от множества факторов, включающих в себя условия окружающей среды, ее концентрацию, температуру, структуру металла и др. Можно выделить следующие типы коррозии: непосредственно химическое взаимодействие, электрохимическую коррозию, щелевую коррозию, межкристаллитную коррозию, водородное повреждение, коррозионное растрескивание под напряжением и др. В зависимости от условий окружающей среды, нагружения и функционального назначения детали любой из видов коррозии может явиться причиной преждевременного разрушения.

Непосредственное химическое взаимодействие. Это наиболее распространенный вид коррозии, при котором поверхность детали корродирует более или менее равномерно, в результате чего происходит постепенное разрушение материала и уменьшение размеров неповрежденного воспринимающего нагрузку сечения. Скорость такой коррозии оценивается по результатам лабораторных испытаний образцов и измеряется в единицах мм/год. При испытании образцов тщательно определяют изменение их веса и размера. Неблагоприятные последствия непосредственного химического воздействия могут быть уменьшены следующим образом: подбором соответствующих окружающей среде материалов; применением гальванопокрытий, плакирования; нанесением покрытий или покраски для предохранения материала; изменением по возможности окружающей среды и т.д.

Электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия происходит, когда два разнородных металла образуют электрическую цепь, замыкаемую жидким или пленочным электролитом или коррозионной средой. В этих условиях разность потенциалов между разнородными металлами создает электрический ток, проходящий через электролит, который и приводит к коррозии в первую очередь анода или менее благородного металла пары. Чем больше ток, тем интенсивнее коррозия. Защита от электрохимической коррозии осуществляется путем подбора невзаимодействующих пар металлов, электрической изоляцией одного из разнородных металлов от другого, обеспечением малого отношения площади поверхности катода к площади поверхности анода, введением ингибиторов для уменьшения агрессивности коррозионной среды, другими методами.

Щелевая коррозия. Щелевая коррозия представляет собой существенно локализованный процесс ускоренной коррозии в щелях, трещинах и других дефектах малого объема, где корродирующий металл контактирует с неподвижным раствором. Для уменьшения интенсивности щелевой коррозии или для предотвращения ее необходимо ликвидировать трещины и щели.

Межкристаллитная коррозия. Локальные воздействия на уязвимые места у границ зерен называются межкристаллитной коррозией. Это может быть связано с концентрацией примесей по границам зерен. В частности, этому подвержены аустенитные стали после нагрева до 510-790 0 С. С целью минимизации восприимчивости аустенитных нержавеющих сталей к межкристаллитной коррозии возможно понижение содержания углерода менее, чем до 0,03%, либо могут быть добавлены стабилизаторы для получения более однородной структуры сплава. Восприимчивыми к межкристаллитной коррозии являются также алюминиевые, магниевые, медные и цинковые сплавы в неблагоприятных условиях.

Водородное охрупчивание. Водородным охрупчиванием называется проникновение водорода в металл, в результате чего образуется хрупкие гидриды. Механизм водородного охрупчивания до конца еще не выяснен. Водородному охрупчиванию подвержены в разной степени практически все металлы. Чувствительность к водородной хрупкости возрастает с увеличением прочности стали. Снижения водородного охрупчивания можно добиться удалением водорода с помощью «высушивания» при относительно низких температурах в течение нескольких часов.Охрупчивающее действие водорода при содержании его до 8-10 см 3 в большинстве случаев является обратимым процессом, т.е. после низкотемпературного отжига пластичность образцов восстанавливается вследствие десорбции водорода из металла.

Серьезную опасность в атомной энергетике представляет водородная хрупкость сплавов циркония, применяемых для изготовления оболочек твэлов и труб технологических каналов. Водородное охрупчивание циркониевых сплавов проявляется в существенном снижении ударной вязкости (в 4-6 раз при 20 0 С), хотя временное сопротивление и относительное удлинение мало зависят от содержания водорода до концентрации порядка 0,05%.

Коррозионное растрескивание под напряжением. Этот вид разрушения проявляется как образование множества трещин в металле под влиянием одновременно действующего растягивающего напряжения и коррозионной среды и характерен для различных сплавов. Уровни напряжений, при которых происходит коррозионное растрескивание, значительно ниже предела текучести материала, так что причиной разрушения могут быть и остаточные напряжения. На растрескивание под напряжением оказывают влияние величина напряжения, состав сплава, окружающая среда и температура. Трещины растут до критического размера, после чего наступает внезапное и катастрофическое разрушение в соответствии с законами механики разрушения. Скорость роста коррозионной трещины хорошо подчиняется уравнению Париса

, (23.1)

где — длина трещины, — время, — коэффициент интенсивности напряжений, зависящий от длины трещины и уровня напряжений, и — константы, зависящие от свойств материала и коррозионной среды. Очевидно, есть наибольшее значение коэффициента интенсивности напряжений в условиях плоской деформации в коррозионной среде, при котором трещина не растет — . Предотвратить коррозионное растрескивание под напряжением можно, понижая напряжение ниже предельного значения, выбирая наилучший сплав для данной среды, изменяя состав окружающей среды путем снижения ее агрессивности.

Читайте также:  Белые_розы_с_зелеными_краями

Почти все металлы, приходя в соприкосновение с окружающей их газообразной или жидкой средой, более или менее быстро подвергаются с поверхности разрушению. Причиной его является химическое взаимодействие металлов с находящимися в воздухе газами, а также водой и растворенными в ней веществами.

Всякий процесс химического разрушения металлов под действием окружающей среды называют коррозией.

Проще всего протекает коррозия при соприкосновении металлов с газами. На поверхности металла образуются соответствующие соединения: оксиды, сернистые соединения, основные соли угольной кислоты, которые нередко покрывают поверхность плотным слоем, защищающим металл от дальнейшего воздействия тех же газов.

Иначе обстоит дело при соприкосновении металла с жидкой средой — водой и растворенными в ней веществами. Образующиеся при этом соединения могут растворяться, благодаря чему коррозия распространяется дальше вглубь металла. Кроме того, вода, содержащая растворенные вещества, является проводником электрического тока, вследствие чего постоянно возникают электрохимические процессы, которые являются одним из главных факторов, обуславливающих и ускоряющих коррозию.

Чистые металлы в большинстве случаев почти не подвергаются коррозии. Даже такой металл, как железо, в совершенно чистом виде почти не ржавеет. Но обыкновенные технические металлы всегда содержат различные примеси, что создает благоприятные условия для коррозии.

Убытки, причиняемые коррозией металлов, огромны. Вычислено, например, что вследствие коррозии ежегодно гибнет такое количество стали, которое равно приблизительно четверти всей мировой добычи его за год. Поэтому изучению процессов коррозии и отысканию наилучших средств ее предотвращения уделяется очень много внимания.

Способы борьбы с коррозией чрезвычайно разнообразны. Наиболее простой из них заключается в защите поверхности металла от непосредственного соприкосновения с окружающей средой путем покрытия масляной краской, лаком, эмалью или, наконец, тонким слоем другого металла. Особый интерес с теоретической точки зрения представляет покрытие одного металла другим.

К ним относятся: катодное покрытие, когда защищающий металл стоит в ряду напряжений правее защищающего (типичным примером может служить луженая, то есть покрытая оловом, сталь); анодное покрытие, например, покрытие стали цинком.

Для защиты от коррозии целесообразно покрывать поверхность металла слоем более активного металла, чем слоем менее активного. Однако другие соображения нередко заставляют применять также покрытия из менее активных металлов.

На практике чаще всего приходится принимать меры к защите стали как металла, особенно подверженного коррозии. Кроме цинка, из более активных металлов для этой цели иногда применяют кадмий, действующий подобно цинку. Из менее активных металлов для покрытия стали чаще всего используют олово, медь, никель.

Покрытые никелем стальные изделия имеют красивый вид, чем объясняется широкое распространение никелирования. При повреждении слоя никеля коррозия проходит менее интенсивно, чем при повреждении слоя меди (или олова), так как разность потенциалов для пары никель-железо гораздо меньше, чем для пары медь-железо.

Из других способов борьбы с коррозией существует еще способ протекторов, заключающийся в том, что защищаемый металлический объект приводится в контакт с большой поверхностью более активного металла. Так, в паровые котлы вводят листы цинка, находящиеся в контакте со стенками котла и образующие с ними гальваническую пару.

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов под воздействием химического или физико-химического влияния окружающей среды. В широком понимании, коррозии подвергаются не только металлы, но и любые материалы, будь то бетон, пластмасса, резина или керамика.

Процессы разрушения материалов, вызванные действием на них различных химических веществ, называются коррозией. В процессе эксплуатации изделий, вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой происходит коррозия, что приводит к разрушению металлических конструкций, аппаратов, трубопроводов и др. Коррозия начинается с поверхности металла и, при дальнейшем развитии этого процесса, распространяется вглубь. Коррозия протекает в самых разных средах, но в основном, это газообразные и жидкостные (грунт, вода, окружающая атмосфера и т.д.).Термин «коррозия» походит от латинского слова «corrodere», что означает «разъедать» что либо Причиной возникновения и протекания процессов коррозии является термодинамическая неустойчивость материалов к определенным компонентам, находящихся в окружающей их среде. Результатом коррозии являются продукты коррозии (например, ржавчина), испорченное оборудование, разрушение конструкций.

Коррозионный процесс протекает на границе двух фаз: металл – окружающая среда, т. е. является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или газообразной среды с металлом. Широкое применение в химической промышленности находят сплавы железа, меди, алюминия, никеля, титана и др.

Читайте также:  Как_убрать_черные_квадратики_в_ворде

Ежегодно коррозия наносит огромнейший ущерб народному хозяйству каждой страны. В промышленно развитых странах убытки от коррозии за год составляют в среднем около 3 — 5% от внутреннего валового продукта. А потери металла достигают 20%. Ущерб от коррозии складывается не только от стоимости материалов, но и от затрат на изготовление пришедших в негодность конструкций, оборудования и различных изделий.Химические, физические и биологические загрязнения природной среды приводят к заметной интенсификации коррозионных процессов. Понятия о необходимости и достаточности противокоррозионной защиты должны корректироваться с учетом экологической обстановки. С другой стороны, коррозионные повреждения часто оказываются причиной крупномасштабных загрязнений окружающей среды. Лидерами здесь являются нефтедобыча, транспорт нефтепродуктов, нефтехимическая и химическая промышленности. Общие убытки, причиняемые народному хозяйству от коррозии металлов, огромны. Для правильной постановки практической работы по защите химических машин и аппаратов от коррозии необходимо знание теории процессов коррозии и методов борьбы с ней.

Коррозия, в зависимости от природы металла, агрессивности среды и других факторов, приводит к различным видам разрушений. По характеру коррозионного разрушения различают общую, или сплошную, местную и растрескивающую коррозию. Растрескивающая коррозия (ж) – это коррозия металла при одновременном воздействии на металл коррозионной среды и механических напряжений, при этом скорость коррозии металла резко возрастает, например, сезонное растрескивание холодно деформированных α- и β-латуней, содержащих более 10% цинка. Неравномерная коррозия более опасна, чем равномерная, так как вызывает в отдельных местах значительное уменьшение сечения.Коррозия наносит как прямые, так и косвенные убытки.

К косвенным относятся убытки, связанные с отказом оборудования, пришедшего в негодность из-за коррозионных процессов, его простоя, замены или ремонта, порчей продукции других производств в следствии загрязнения ее продуктами коррозии, высокими допусками на коррозию, стоимость дополнительно потраченной электроэнергии, воды, материалов и др.

К прямым — стоимость испорченных коррозией трубопроводов, оборудования, машин и др.Коррозию по механизму протекания принято разделять на химическую и электрохимическую. Более распространенный — второй вид.

Наука о коррозии и защите металлов изучает особенности и механизмы протекания коррозионных процессов в различных средах. Задачей науки о коррозии является не только изучение, но и разработка методов защиты различных материалов от коррозии.

Наука о коррозии подразумевает не только знание всех закономерностей протекания процессов коррозии. Нужно еще и хорошо знать свойства металлов, различных материалов. При изучении коррозии металлов и методов защиты от нее, научной базой является физическая химия и металловедение.Важно знать, что коррозия – это многостадийный сложный процесс, который необходимо изучать целостно. Только изучив саму суть коррозионного процесса, можно приступать к изучению и разработке методов защиты.Коррозия есть везде, где обрабатываются и эксплуатируются металлические изделия, конструкции. С коррозией нужно бороться! Лучше ее предотвращать, чем потом ликвидировать!

Резкое увеличение антропогенного давления на природу привело к нарушению экологического равновесия и вызвало деградацию не только среды обитания, но и здоровья людей. Полный жизни океан содержит множество искусственных предметов от плавающего мусора до гигантских танкеров, авианосцев, подводных лодок. Водные пространства пересекают трассы морских путей; дно океана усеяно останками кораблей. На континентальных водоемах — плотины, водохранилища и другие гидросооружения; бассейны рек испещрены каналами и оросительными системами. Одним словом, люди активно расширяют свою экологическую нишу, создавая техносферу. Глобальная совокупность продуктов технической цивилизации именуется техносферой.

Биосфера постепенно утратила свое господствующее значение и в населенных регионах стала превращаться в техносферу. Активная техногенная деятельность человека привела к разрушению биосферы во многих регионах планеты и созданию нового типа среды обитания — техносферы.

Техносфера — это регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми в технические и техногенные объекты, т. е. среда населенных мест, это планетарное пространство, находящееся под воздействием инструментальной и технической производственной деятельности людей и занятое продуктами этой деятельности.

Однако называть техносферу частью биосферы можно только в ограниченном смысле. Действительно, техносферу создал человек — порождение биосферы. Техносферой занято значительное пространство, принадлежавшее ранее биоте биосферы. Человек взял под контроль и, по существу, включил в состав техносферы несколько сотен видов растений и животных. Однако значительная часть современной техносферы — это совершенно новое надприродное образование, генетически не связанное с законами биосферы. В целом техносфера — грандиозный артефакт. Кроме такого деления в веществе техносферы можно выделить техническоевещество — активно функционирующую часть средств производства, т.е. совокупность действующих инструментов, станков, машин, механизмов, аппаратов, топок, реакторов и т.п. А всю остальную, неактивную массу техносферы — здания, сооружения, коммуникации, скопления извлеченных пород и отходов производства и потребления, техногенные эмиссии и т.д. — можно обозначить как техногенное вещество. Масса техногенного вещества к настоящему времени достигла колоссальной величины — 8,5·10 12 т, что почти в 1,5 раза больше массы биоты биосферы. Создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, обеспечению защиты от естественных негативных воздействий. Все это благоприятно отразилось на условиях жизни и в совокупности с другими факторами сказалось на качестве и продолжительности жизни. Однако созданная руками человека техносфера не оправдала во многом надежды людей.

Читайте также:  Как_сделать_ноутбук_красивым

К новым, техносферным относятся условия обитания человека в городах и промышленных центрах, производственные и бытовые условия жизнедеятельности. Практически все урбанизированное население проживает в техносфере, где условия обитания существенно отличаются от биосферных, прежде всего повышенным влиянием на человека техногенных негативных факторов. Соответственно изменяется соотношение между природными и техногенными опасностями, доля техногенных опасностей возрастает.

Одним из источников экологических бедствий являются техногенные аварии и катастрофы, так как при них, как правило, происходят наиболее значительные выбросы и разливы загрязняющих веществ. Зонами наиболее высокого риска загрязнения окружающей среды вследствие техногенных аварий и катастроф являются промышленные районы, а также крупные города и мегаполисы. Крупнейшие аварии и катастрофы, произошедшие в последние десятилетия в России и за рубежом, наряду с гибелью людей, огромным материальным ущербом, как правило, причиняли невосполнимый ущерб окружающей природной среде, экологическим системам ряда регионов и территорий. Экологические последствия техногенных аварий могут проявляться годами, десятками и даже сотнями лет. Они могут быть разнообразными и многогранными. Особенно опасными являются аварии на радиационно опасных объектах.

Техногенез – (от греч. techne — искусство, мастерство и genesis — возникновение, происхождение), процесс изменения природных комплексов и биогеоценозов под воздействием производственной деятельности человека (ГОСТ 17.5.1.01.-83). В 1936 г. академик А.Е. Ферсман назвал техногенезом процессы изменений поверхности Земли под влиянием производственной деятельности людей. Позднее более широкое определение предложил Р.К.Баландин: "Техногенез — обусловленный деятельностью человека процесс перестройки биосферы, земной коры и околоземного Космоса". Техносфера возникла в процессе нескольких тысячелетий техногенеза. К ней в равной мере относятся и первый костер, зажженный человеком, и Чернобыль, дротик первобытного охотника и баллистические ракеты, египетские пирамиды и небоскребы Манхэттена, оросительные каналы шумеров и Асуанская плотина, идолы острова Пасхи и статуя Свободы в Нью-Йорке.

27. Биосфера – особая оболочка планеты

Биосфера – особая оболочка планеты, объемлющая все формы активной жизни. В более развернутом плане под биосферой понимается нижняя часть атмосферы, гидросфера и верхняя часть литосферы, включающие совокупность всех живых организмов. Исторически сложившаяся многоуровневая, саморегулирующаяся система.

Биосфера — «область жизни», пространство на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа. Целостное учение о биосфере было создано в начале 20 века академиком В. И. Вернадским,согласно которому биосфера представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальную систему земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов – живого вещества.

Биосфера имеет определенные границы и охватывает относительно небольшой слой поверхностных оболочек нашей планеты. Каждая из геологических оболочек имеет свои специфические свойства, которые определяют не только набор форм живых организмов, обитающих в данной части биосферы, но и их основные морфофизиологические особенности. При этом атмосфера, гидросфера и литосфера предстают не только как емкости, заполненные жизнью, но как основные среды жизни, активно формирующие ее состав и биологические свойства.

Биосферу, как местообитание организмов, можно разделить на три подсферы:

— геобиосфера (верхняя часть литосферы, населенная геобионтами);

гидробиосфера(океаны, моря и континентальные пресные воды, населенные гидробионтами);

— аэробиосфера(нижняя часть атмосферы, населенная тропобионтами, до 22-24км, где располагается озоновый слой).

Биосфера как целое образует единую экологическую систему Земли, в которой сконцентрировано живое вещество планеты – биота.

Биота – совокупность взаимосвязанных и независимых биологических видов, объединенных общей областью распространения; исторически сложившийся комплекс живых организмов. Различают биоту Земли, государства, гидросферы и т.д.

Дата публикования: 2015-01-26 ; Прочитано: 2808 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Ссылка на основную публикацию
Виды_ремонтов_тепловых_сетей
Оборудование тепловых сетей, как и любое другое, периодически нуждается в ремонте. Основная задача ремонтных работ — выявление и устранение неполадок...
Вес_пенопласта_25_плотности
Согласно ГОСТ 15588-86 пенополистирол производится четырех марок. Это ПСБ – 15, ПСБ – 25, ПСБ – 35 и ПСБ –...
Виды_ремонтов_тепловых_сетей
Оборудование тепловых сетей, как и любое другое, периодически нуждается в ремонте. Основная задача ремонтных работ — выявление и устранение неполадок...
Виноград_в_брянской_области
Сорта Винограда Белый Кокл Рабочее название Белый КоКл (по фамилиям оригинаторов Кострикин - Ключиков) FVK-4-2 - новая перспективная столовая гибридная...
Adblock detector