Subiect: Fundamentele științei materialelor și lucrărilor generale
Pe tema: Metode de protejare a navelor împotriva coroziunii
1. Conceptul de coroziune
În condiții normale, metalele pot intra în reacții chimice cu substanțe conținute în mediu, oxigen și apă. Pe suprafața metalelor apar pete, metalul devine fragil și nu rezistă încărcăturilor. Aceasta duce la distrugerea produselor metalice, fabricarea cărora a fost cheltuită o mulțime de materii prime, energie și cantitatea de efort uman.
Corodarea este distrugerea spontană a metalelor și a aliajelor sub influența mediului.
Un exemplu viu de coroziune este rugina pe suprafata produselor din otel si fonta. Anual, datorită coroziunii, aproximativ un sfert din fierul lumii este pierdut. Costurile de reparare sau de înlocuire a navelor, mașinilor, aparatelor și comunicațiilor, conductele de apă sunt de multe ori mai mari decât costul metalului din care sunt fabricate. Produsele corozive poluează mediul și afectează negativ viața și sănătatea oamenilor.
Coroziunea chimică are loc în diferite industrii chimice. Într-o atmosferă de gaze reactive (hidrogen, hidrogen sulfurat, clor) într-un mediu de acizi, baze, săruri, precum și săruri topite, și alte substanțe reacții specifice, care să implice materiale metalice din care sunt realizate unitățile, în care procesul chimic. Coroziunea gazului are loc la temperaturi ridicate. Sub influența sa se încadrează fitingurile cuptoarelor, părților motoarelor cu combustie internă. Coroziunea electrochimică apare dacă metalul este conținut în orice soluție apoasă.
Cele mai active componente ale mediului care acționează asupra metalelor sunt oxigenul O2. vapori de apă H2O, oxid de carbon (IV) CO2. oxidul de sulf (IV) S02. oxidul de azot (IV) NO2. Procesul de coroziune este foarte accelerat prin contactul metalelor cu apă sărată. Din acest motiv, navele ruginesc în apă de mare mai repede decât în apă dulce.
Esența coroziunii este oxidarea metalelor. Produsele de coroziune pot fi oxizi, hidroxizi, săruri etc. De exemplu, coroziunea cu fier poate fi descrisă schematic prin următoarea ecuație:
Este imposibil să se oprească coroziunea, dar poate fi încetinită. Există mai multe modalități de a proteja împotriva coroziunii metalelor, dar metoda de bază este de a preveni contactul de fier cu aer. Pentru a face acest lucru, vopsite metalice, vopsite sau acoperite cu un strat de grăsime. În cele mai multe cazuri, acest lucru este suficient pentru a preveni deteriorarea metalului timp de câteva zeci sau chiar sute de ani. O altă metodă de protejare a metalelor de coroziune este acoperirea electrochimică a suprafeței metalice sau a aliajului cu alte metale rezistente la coroziune (placare cu nichel, cromare, galvanizare, argintare și aurire). Aliajele rezistente la coroziune sunt adesea folosite în inginerie.
2. Principiul funcționării protecției benzii de rulare
Metoda de protecție electrochimică a fost inventată și aplicată pentru prima dată în Anglia în 1824 pentru a proteja bombardarea navelor de coroziune.
Protecția electrochimică a metalelor împotriva coroziunii se bazează pe încetarea coroziunii metalelor sub influența unui curent electric constant. Galvanică orice nu suprafață metalică uniformă, care este principalul motiv pentru coroziune în soluții de electroliți, care includ apa de mare, tot rezervor și tot fundul apei. În prima pauză suprafața metalică cu cele mai negative potențiale (anozi), cu care curentul curge în mediul exterior, și secțiunile metalice cu un mai potențial pozitiv (catod), în care fluxurile actuale din mediul extern, nu a distrus. Mecanismul de acțiune al protecției benzii de rulare constă în transformarea întregii suprafețe a structurii metalice protejate într-un catod comun care nu se erodează. Anozii în acest caz vor fi legați de electrozi de structura protejată de mai mulți protectori metalici electronegativi. Curentul electric de protecție este obținut datorită funcționării perechii galvanice, o construcție protejată de protector. Când lucrarea se uzeze protectori (dizolvat anodic), în timp ce protejează metalul de bază, așa protectori în străinătate numite „anozi de sacrificiu“. Protecția electrochimică este la fel de eficientă atât pentru navele aflate în construcție, cât și pentru nave, cisterne și alte echipamente aflate în exploatare.
Protecția protectorului este folosită în mod obișnuit împreună cu vopseaua. Această combinație este pasiv, care este o vopsea și o protecție activă la care benzii de rulare, pentru a reduce consumul de rulare și, prin urmare, crește viața lor, asigură o distribuție mai uniformă a curentului de protecție prin suprafața structurilor protejate, și, în final, pentru a compensa toate defectele de acoperire asociate inevitabil distrugerea lui în timpul instalării, transportului și în timpul funcționării, inclusiv ca urmare a îmbătrânirii naturale (umflarea, pustule, cracare, peeling).
Trebuie remarcat faptul că, pe suprafața metalică expusă la polarizarea catodică în mare, și rezervor de apă produs se încadrează depozit de sare catod constând din săruri de calciu și magneziu insolubile, și joacă rolul unui strat suplimentar. În același timp, protecția protectorului este capabilă să ofere o protecție completă împotriva coroziunii structurilor sudate din oțel și fără colorarea acestora. În acest caz, trebuie să fie prevăzut un curent de înaltă densitate de ecranare pe o suprafață de oțel nevopsită, care ar necesita creșterea numărului de protecție și creșterea consumului acestora. Cu toate acestea, ținând seama de intensitatea ridicată a muncii de vopsea, în special pe nave și rezervoare aflate deja în funcțiune, această metodă de protecție împotriva coroziunii prin instalarea doar un singur benzi de rulare pare foarte promițătoare pentru ei.
Deoarece majoritatea structurilor metalice sunt realizate, de regulă, din oțel, metalele cu un potențial negativ al electrodului pot fi folosite ca protector. Printre principalele lor trei - zinc, aluminiu și magneziu. Nu este întotdeauna oportun să se folosească metale pure ca protectori. De exemplu, zinc pur se dizolvă neuniform datorită structurii dendrite grosier, o suprafață din aluminiu pur este acoperită cu o peliculă de oxid de dens, de magneziu are o rată ridicată de sine coroziune. Pentru a da proprietățile de performanță dorite treptelor, elementele de aliere sunt încorporate în compoziția lor.
3. Protectoare de magneziu
Datorită potențialului de rulare din aliaj de magneziu funcționare ridicată (minus 1,45 V pe electrodul de referință clorură de argint) este uzura rapidă a benzii de rulare și, prin urmare, nu este posibilă utilizarea acestor protectori implementeze protecție la o practică acceptabilă pentru o lungă perioadă de timp. Trebuie de asemenea remarcat faptul că magneziul și aliajele de magneziu, spre deosebire de zinc și aluminiu, nu au polarizare, însoțite de o scădere a randamentului curent.
Este de dorit să se folosească protecții de magneziu pentru a proteja suprafața rezervorului și rezervoare de alte rezervoare de depozitare, nămol sau transportul de petrol și ulei, astfel ca protectori de magneziu sunt extrem de exploziv interior (când coliziune de magneziu cu oțelul scânteii produs) și gazul de hidrogen când protectorii de magneziu eliberat, care ea însăși este capabilă să creeze un mediu periculos și exploziv.
Cel mai avantajos, utilizarea mijloacelor de protecție magneziu pentru protejarea conductelor, Fundul rezervoarelor exterioare metalice care lucrează în medii cu apă dulce, condițiile atmosferice, zonele alternante de umezire și soluri cu rezistivitate ridicată.
4. Protectoare de zinc
de protecție din aliaj de zinc sunt complet explozie și de foc, care le permite să se aplice obiectelor, care sunt supuse unor cerințe stricte de explozie și foc. În plus, în timpul dizolvării anodice nu se formează produse care să contamineze mediul de lucru.
Experiența arată că, în depozitele nisipoase-ceros pe fundul rezervoarelor datorită conductivității electrice a scăzut anod activ din aliaj de aluminiu insuficient. Prin urmare, având în vedere că mijloacele de protecție din aliaj de zinc au o tensiune de funcționare mai mare decât suprafața de rulare a unui aliaj de aluminiu pentru protecția împotriva coroziunii a suprafeței interioare a rezervorului de ulei, în primul rând, fundurile și zonele inferioare, cea mai eficientă utilizare a protectorilor din aliaj de zinc.
5. Protectoare din aluminiu
Scurtcircuitat anod protectori din aliaj cu activitate crescută sunt destinate să protejeze fundul rezervoarelor, acumularea de nisip predispuse depunerilor de parafină, conductivitatea este semnificativ mai mică decât cea a apelor rezervor. Un astfel de material se caracterizează prin magnitudinea potențialului negativ de lucru și staționar la electrodul de referință hidrogen de 850-900 mV. Utilizarea unor astfel de aliaje se pot proteja, de asemenea, structura în prezența unui mediu agresiv de bacterii reducătoare de sulfat prezente în uleiul practic întotdeauna. Protecția din aluminiu din bratare permite protejarea îmbinărilor de sudură sudate ale conductelor de câmp, care sunt cele mai vulnerabile la coroziune.
6. Metoda de calcul a protecției benzii de rulare
protecție împotriva coroziunii
6.1 Calcularea protecției benzii de rulare a fundului rezervoarelor din oțel împotriva coroziunii la sol
În cazul protecției anticorozive a fundului PBC cu instalații de protecție îngropate în sol, sarcina principală este de a determina numărul de protectori și durata lor de viață. rezistența la izolație a fundului și rezistența terenului.
Algoritmul de calcul al protecției benzii de rulare a fundului rezervoarelor de oțel împotriva coroziunii la sol este după cum urmează:
1. Rezistența tranzitorie a izolației fundului rezervorului este estimată pe baza rezistenței tranzitorii a sistemului de rezervor-sol, determinată de citirile instrumentului și de zona de fund a rezervorului;
2. Densitatea curentului de protecție este adoptată în funcție de rezistivitatea electrică a solului și este localizat curentul necesar pentru a proteja fundul rezervorului de coroziune;
3. Se verifică posibilitatea protecției totale a rezervorului împotriva coroziunii prin mijloace de protecție;
4. determinat numărul estimat de trepte pornind de la rezistența la răspândirea curent cu un fir de rezistență la rulare bonding, intensitatea curentului și valorile absolute ale potențialului rezervorului și suprafața de rulare a conexiunii;
5. după ajustarea numărului de protectori utilizând un factor de ecranare, se ia o cantitate finală;
6. în etapa finală de viață a benzii de rulare în vederea eficienței, masei, amperaj, rata sa de utilizare și echivalentul teoretic al materialului de rulare.
6.2 Calcularea protecției benzii de rulare a suprafeței interioare a fundului și a primei centuri a rezervoarelor de oțel
Ca și în cazul precedent, sarcina principală a calculului este de a determina numărul de trepte situate pe fundul rezervorului și durata de viață a acestuia.
Numărul de protectori poate fi determinat din raza rezervorului, acoperirea unui profil de rulare și nivelul apei de fund din rezervor.
Durata de viață este evaluată luând în considerare coeficient tehnologic care caracterizează condițiile de masă de rulare muncă rezervor și intensitatea curentului care, la rândul său, depinde de calea de rulare și electrolitice diametrele (rezervor), rezistența de polarizare a benzii de rulare, o diferență de potențial benzii de rulare inferioară cu circuit deschis și corecția coeficient, în funcție de nivelul apei de fund.
Găzduit pe Allbest.ru