ВВЕДЕНИЕ 6
1 Обзор литературных источников и патентов 8
1.1 Коррозия стали 8
1.1.1 Виды коррозии металлов 14
1.1.2 Химическая и электрохимическая коррозия металлов 14
1.1.3 Оценка степени коррозионной стойкости металлов 15
1.1.4 Коррозия в воде 18
1.2 Электрохимическая защита 21
1.2.1 Суть электрохимической защиты 21
1.3 Катодная защита 23
1.4 Анодная защита 25
1.5 Электродренажная защита 27
1.6 Протекторная защита 29
1.6.1 Суть протекторной защиты 31
1.6.2 Эксплуатация протекторных установок 38
1.6.3 Алюминиевые протекторы 38
1.6.4 Повышение эффективности протектора 38
1.6.5 Протекторная защита за счёт «Жертвенного анода» 41
2 Исследование протекторных свойств сплавов в составе СКМ алюминий + сталь 47
2.1 Используемые материалы 47
2.1.1 Сплав АД1 47
2.1.2 Сплав Ст3 49
2.2 Сварка взрывом 50
2.3 Методика исследований 52
2.4 Результаты и их обсуждение 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
В современном мире одними из главных научно-технических и экономических проблем, с которыми сталкиваются промышленно-развитые страны, является разрушение металлов под действием коррозии и, соответственно, их коррозионная защита.
Всё более актуальна данная проблема в последнее время в связи с применением в промышленности высокопрочных материалов, особо агрессивных сред, высоких температур и давлений. В таких условиях увеличивается удельный вес потерь, за счёт коррозионного растрескивания, межкристаллитной коррозии и других форм повреждений.
Нужно учитывать и огромные затраты от коррозии металлов, они составляют от 2 до 4 % валового национального продукта в промышленно- развитых странах. При этом потери металла, в том числе и масса вышедших из строя металлоконструкций и оборудования, равны до 20 % годового
производства стали и сплавов.
Разрабатывая и используя продуктивные методы антикоррозионной защиты, можно уменьшить потери металла и средств, металлоёмкость конструкций, расходы топливо-энергетических ресурсов при строительстве, а также увеличить эксплуатационный период и грузоподъёмность.
Электрохимическая защита - это единственный эффективный метод против наиболее локальных видов коррозии металлов, предотвращающий дальнейшее развитие уже имеющихся коррозионных разрушений.
Разновидностью такой защиты считают - протекторную, поскольку основная масса металлоконструкций делается из стали, то в качестве протектора используют металлы с более отрицательным электродным потенциалом, чем у стали. Основные - цинк, алюминий и магний.
Выбирая их, нужно прежде всего, ориентироваться на условия среды, в которой они будут эксплуатироваться. Алюминиевые протекторы лучше подходят для работы в слабосоленой или пресной воде.
Исходя из этого, целью выпускной квалификационной работы является изучение эффективности применения биметалла алюминий - сталь, полученного сваркой взрывом, в качестве элементов протекторной защиты от коррозии стальных конструкций в условиях воздействия влажной приморской атмосферы.
В сталеалюминиевых конструкциях сочетаются высокая жаропрочность, твёрдость, износостойкость сталей с малой плотностью и высокой теплопроводностью алюминиевых сплавов. Все эти свойства могут быть обеспечены только в подобных композициях после их получения методами, гарантирующими качественное сварное, равнопрочное соединение. Одним из перспективных способов соединения разнородных металлов в твердой фазе, в том числе применительно к соединению алюминия со сталью, является сварка взрывом.
Согласно цели выпускной квалификационной работы для её достижения, был поставлен ряд задач:
1) изучить процесс коррозии стали и оценить его отрицательное влияние на стальные конструкции;
2) на основе литературных источников классифицировать виды
электрохимической защиты;
3) рассмотреть возможность использования алюминия в качестве
протекторов и варианты повышения их эффективности;
4) освоить соответствующие методы исследования, проведя эксперименты по определению влияния алюминиевой плакировки стали на её протекторные свойства, по отношению к воздействию условий, приближенных к агрессивной среде.
Разрушение металла под воздействием коррозии и, соответственно, его коррозионная защита - одна из актуальных задач в современном мире.
Протекторная защита является в последнее время перспективной, поскольку основная масса металлоконструкций изготовлена из стали, а в качестве протектора используют металлы с более отрицательным электродным потенциалом, чем у стали, как правило это - цинк, алюминий или магний. Однако, ввиду своей распространенности и относительно низкой стоимости, приоритетными считаются именно алюминиевые сплавы. Поэтому в бакалаврской работе исследована коррозионная стойкость полученного сваркой взрывом биметалла АД1 + Ст3, как без интерметаллидов на межслойных границах в структуре, так и с интерметаллидными прослойками, которые могут быть результатом длительных температурных воздействий на конструкции.
Установлено, что наиболее подвержены коррозионному разрушению границы соединения с участками оплавленного металла, образовавшиеся при сварке взрывом и состоящие из структурных элементов со значительной разницей электрохимических потенциалов, при этом общая скорость коррозии для переходного элемента составляет ~ 0,03 г/м2 сут.
Наличие на границе соединения алюминия и стали интерметаллидных прослоек замедляет коррозионные процессы, скорость разрушения снижается до 0,008 г/м2 сут.
Анализ экспериментальных данных позволил установить, что воздействие влажной морской атмосферы на сталеалюминиевые переходные элементы сопровождается активацией коррозионных процессов вне зависимости от состояния границы соединения и наличия неоднородности в виде оплавов или интерметаллидов. Однако, как впервые установлено, сплошные интерметаллидные включения, в отличие от включений оплавленного металла, не являются центрами коррозионного разрушение, а, напротив - незначительно замедляют коррозию.
