Металдарды коррозиядан қорғау әдістемелерін салыстырмалы бағытта талдап беріңіз

Темірдің сулы ортада өтетін оттекті коррозиясы:

4Fe + 2Н₂О + ЗО₂ = 2(Fe₂O₃+Н₂О)
Электрохимиялық коррозия механизмі

Металдың анодтық тотығуы (коррозия)

Тотықтырғыштың катодағы тотықсыздануы (деполяризатор D)

Гальваникалық элементтің схемасын келесі реакциялармен өрнектейміз:

Коррозияны орын алдыратын негізгі деполяризаторлар (жеңілдеткіштер D) еріген оттегі (O2) мен сутегі иондары (H⁺).
Электрохимиялық қорғау ол – металдарды электрохимиялық коррозиядан қорғаудың ең тиімді тәсілі болып табылады. Кейбір жағдайларда лакты жабындарды немесе қаптамалы материялдады жаңарту мүмкін емес, сондықтан біз электрохимиялық қорғауды қолданамыз.

МЕТАЛДАРДЫ КОРРОЗИЯДАН ҚОРҒАУ ЖОЛДАРЫ :

1)КОНСТРУКТИВТІ ШАРАЛАР

2) ОРТАНЫҢ ӘСЕРІН АЗАЙТУ

3) ҚОРҒАҒЫШ ҚАПТАМАЛАР

4) ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ӘДІСТЕМЕЛЕР

Катодты қорғау дегеніміз – сыртқы ток көзімен іске асатын катодты поляризация арқылы негізделген электрохимиялық қорғаудың бір түрі. Яғни, катодты қорғау кезінде жер асты және су астындағы металдарды (жабдықтарды) коррозиядын қорғаймыз.

Катодты қорғау мұнай-газ саласындағы ұңғыларды, кұбырларды, резервуарлар мен платформаларды коррозиядан қорғауды қамтамасыз етеді.

Яғни, құбырлар изоляциялау шарттары болған кезде - катодты қорғалынады. Анодты жайтартқыштар әлсіз легірленген шойын мен болаттан, магнетит, теміркремнийлі құймалардан, графитті материялдардан болғанда іске асады.

Катодты қорғаудың мақсаты – болатты (басқа да материалды) сол ортада коррозияға ұшырамайтындай күйге келтіру.

Болат теңіз суына батырған кезде коррозияға ұшырайды. Сонымен қатар, мырышта тоттанады. Яғни, болат мырышпен электрлі бірлескен болса, мырыш коррозияға ұшырайды.

Болатты теңіз суына батырған кезде оны потенциялы 0.60 - 0.65 В болады. Ол 0.60 -0.85 В болған кезде біртндеп қорғала бастайды. 0.85 В болат толық қорғалады.

Конструкционды материалдарды агрессивті орталарда коррозиядан қорғау келесі бағыттармен сипатталады:

1) материалдардың коррозияға беріктілігін жоғарылату;

2) ортаның агрессивтілігін төмендету;

3) айырушы қаптамалар негізінде материалдың ортамен жанасуын болдырмау;

4) агрессивті ортадағы қорғалатын заттың электродтық потенциалын реттеу.
Негізгі катодты қорғау жүйесінің кемшілігі – осы жүйені жобалап және орнатқан кезде қателік кетсе, көрші қорғалып жатқан металдарда жылдамдатылған элетрокоррозиясы(адасқан тоқтар) жүруі мүмкін.

. 41. δ= 15мкм i=2 А/дм2 =90% =7,14г/см3 τ -?

Шешуі: q(Zn)==1,22 г/А*сағ τ = =

42.Бер: S=1,2дм2 τ=10мин =7,14г/см3 g(Zn)=1.2г g(Cu)=2.2г Т/к: δ(к)-? j(к)-? ТБШ-?

Шешуі: δ= g(Zn)/ S*d(Zn)=1.2/120*7.14=1,4*10-3см=14мкм q(Zn) = =1,22 г/А*сағ ТБШ(Zn)=(gф/gт)*100; q(Cu)=1.185г/А*сағ Q=g(Cu)/q(Cu)=2.2/1.185=1.86А*сағ ТБШ=(g(Zn)/Q*q(Zn))*100=1,2*100/1,86*1,22=52,91% j(к)=Q/τ*S=1.86/10*1.2=0,155А/дм2

43. Бер: τ=32мин δ=18мкм Vқ.ж.(H2)=37.8мл Т/к: ТБШ(Cd)-?

Шешуі: S=1.4дм2 Q(H2)=37.8/418=0.09А*сағ q(Cd)=112.4/2*26.8=2.1г/А*сағ g(Cd)=δ*S*d(Cd)=18*140*104*8.65=2.18г Q(Cd)=g(Cd)/q(Cd)=(2.18/2.1)*100=1.04А*сағ ТБШ=(Q(Cd)/Qж)*100=(1,04/1,04+0,09)*100=92% Q=I*τ=>I=Q/τ=(60/32)*1.13=2.12A

44. Бер: δ=3,2мм j(к)=1,4А/дм2 =8,92г/см3 ТБШ=100% Т/к:τ-?

Шешуі: q(Cu)=1.185г/А*сағ τ = τ =(0,32*8,92/0,014*1,185*1)=172сағ

45. δ=25мкм=0.0025cм а)i=3,0A/дм2 =0.03A/см2 Вт=75% Ә)i=3,0A/дм2 =0,03А/см2 Вт=99% d= 8,9г/см3 τ-?

τ=; q(Cu+)==2.37г/А*саг q(Cu2+)==1.18г/А*саг 1)τ===25мин 2) τ===37,9=38мин

46.Бер.

Q=5 А* саг (5,6/5*1,185)*100=94,5%

ТБШ-?

49. Бер t=1сағ I=20000A ТБШ=85% T/k:(Al)-?

Шешуі: ТБШ= ==5.7кг

50. Бер V(Cl2)=1м3=1000дм3 Q = 2423 А*сағ T/k: ТБШ-?

Шешуі: ; υ= υ=; =υ=45,21*22,4=1012,7 л ТБШ ==*1000=98,7%

51. Бер t=0,5 сағ (Zn)=0.25 I=0.4 A T/k: ∆I - ?	Шешуі: ; I = I = ∆I= 0.41-0.4= 0.01A
52. Бер Q = 2 А*сағ m(S2-)=1.196 T/k: q-? Mэ-?	Шешуі: ; = Mэ= q = г/А*сағ
53. Бер Ni(NO3)2 t=2,45 сағ I=3,5 A T/k:	Шешуі: .4

54.S=100cm2 δ=0.38mm I=2.5A d=8.65г/см3 ТБШ=90% τ -?

q(Cd)==2.1г/А*саг τ====4,17мин

55. Бер S=100см2 h=0,3мм d=9.0г/см3 I=3A t-?

m=Shρ=100*0.03*9.0=27г Q= = = = 88800 Кл t= = = 29600c жоғалту мүмкін 10% t= = 32800c = 9сағ 8 мин

№56 Бер: ТБШ (Cl)=96% V=3,6 В g=1 кг т/к:W-?

Шешуі:

57. Бер I=200A t=5c Δm-?

PbO2 + SO42- +4H+ +2e= PbSO4 +2H2O Мэкв(PbO2)= m= Mэкв* I*t= 0.00124*5*200=1.24g 1.24 - x 239.2 - 303.2, x= 1.57g Δm= 1.57-1.24=0.332g

58.Бер. δ=3 мкм i=0.3 А/дм2 Вт=70% d=19.3 г/см3 S=1дм2 m1-?τ-?

q(Au)==7.35 г/А*сағ g=δ*S*dAu= 100*0.0003*19.3 = 0.579 г/дм2 τ = = = =22,5 мин

59.Бер S=32 cm2 τ = 35.5min Dk =2.0 A/дм2 m= 0.165г d=1.428г/см3 δ, Вт-?

τ= = =˃ Вт = q(In)= = 1.43г/А*сағ Bт= *100%=30,5%

60.Бер Дк=3 А/дм2 τ= 1сағ 10мин S=1.2дм2 g= 14.7g d(Pb)=11.3г/см3 Bт, δ, V(H2)-?

τ= = =˃ Вт = Вт=*100%= 90,6% δ= = = 108.4мкм

№	Сұрақтар
1	Электрохимиялық технологиялардың қолданылатын салаларына мысал келтіріңіз.
2	Электрохимиялық жүйелердің негізгі элементтерін атаңыз (Анодтар мен катодтардың түрлері, электролиттер, диафрагмалар, еріткіштер түрлері).
3	Электролиздің материалдық балансы. Кернеу балансы. Электролизердың жылу балансы. Энергия шығыны және пайдалы әсер коэффициенті ұғымдарын анықтап беріңіз.
4	Химиялық тоқ көздерінің жұмыс істеу принциптерін сипаттап, түсіндіріңіз және мысал келтіріңіз.
5	Әртүрлі электрохимиялық факторлардың электролиз процесіне келтіретін әсерін анықтап, көрсетіңіз.
6	Мысты электрорафинациялау процесін талдап, түсіндіріңіз, мысал келтіріңіз.
7	Тепе – теңдіксіз электродтық процестер. Фарадей заңдары. Тоқ бойынша шығым. Фарадей заңдарынан ауытқу себептерін түсіндіріңіз.
8	Химиялық потенциал, электрохимиялық потенциал анықтаулары мен олардың химиялық процестердегі алатын орнын талдап, баяндаңыз.
9	Электродтағы процестер және олардың қолданылуы. Сулы ортада катодтағы өтетін процестерге мысал келтіріңіз.
10	Балқымалар электролизінің ерекшеліктерін түсіндіріңіз.
11	Электролиттердің электрөткізгіштігін еріген заттардың табиғаты мен ортаның әсері тұрғысынан бағалаңыз.
12	Гидроэлектрометаллургия процесінің ерекшеліктерін талдап түсіндіріңіз.
13	Электрохимиялық технологиялардың артықшылықтары мен кемшіл тұстарына анықтама беріңіз.
14	Электрохимиялық процестердің қолданылу салалары. Қолданбалы электрохимиядағы үдерістер кинетикасының маңызына мысалдар негізінде анықтама беріңіз.
15	Электрохимиялық реакциялардың кинетикалық ерекшеліктері, электродтағы үдерістер сатыларына мысал негізінде түсініктеме беріңіз.
16	Электролиз барысындағы зарятардың тасымалдануы (Диффузия, миграция және конвекция) туралы түсініктердің ерекшеліктерін түсіндіріңіз.
17	Электролиз сипаттамалары. Электролиз үдерісінің негізгі заңдылығының байланысын талдаңыз.
18	Катодтық және анодтық үдерістерді болжаудың негізі неге байланыстылығын, ерекшеліктерін түсіндіріңіз.
19	Электролизерлер. Электролиздің өтуіне әсер ететін негізгі технологиялық факторларға анықтама беріп мысалдар келтіріңіз.
20	Сутегі мен оттегіні алу өндірісінің маңыздылығы, қолданылуын жан-жақты қарастырып баяндаңыз.
21	Сутегіні электрохимиялық жолмен алу әдістемесін интенсивтендіру жолдарын критикалық тұрғымен бағалаңыз.
22	Мырыш сульфаты ертіндісін электролизбен өңдеу парамертрлерін атап өтіп, өзара байланысын түсіндіріңіз.
23	Гидрометаллургиядағы металдарды рафинациялаудың физикалық негіздемесін түсіндіріңіз. Электроэкстрациялық процестер дегеніміз не, және оның ерекшеліктерін сипаттаңыз.
24	Сутегіні сілтілі ортада электролизбен өндіру кезінде ток шығымы 100% - ға жуық екендігін, және катодта қандай реакциялардың жүретіндігін түсідіріңіз.
25	Сутегіні алу барысында электролизердің меншікті қуаттылығының артуы, немесе жоғарғы ток тығыздықтарын пайдалану не себепті шектелетіндігін түсіндіріп беріңіз.
26	Гидроэлектрометаллургиялық процестердің мүмкіндіктерін атап өтіп, олардың ерекшеліктерін сипаттаңыз. Мысты электрорафинациялаудың келешегін тұжырымдаңыз.
27	Химиялық ток көздерінің түрлері. Аккумуляторлар мен олардың ерекшеліктерін сипаттап, салыстырулар жасаңыз.
28	Не себепті балқымалар электролизімен алынатын металдардың сапасы, сулы ортадан өндірілетін металдардан жоғары екенін критикалық бағалаңыз.
29	ХТК-інің сыйымдылығы, зарядталуы мен разрядталу сипаттамалары. Қорғасын аккумуляторы құрылымының ерекшеліктерін түсіндіріңіз.
30	Сутегі энергетикасының қазірі мен келешегіне, бұл саладағы электрохимиялық процестердің маңызына шолу жасаңыз.
31	Балқымалы электролиттер электролизінің практикалық қолданылуы . Балқыламалар электролизінің кейбір ерекшеліктеріне баға беріңіз.
32	Гальваникалық мыстау не үшін қолданылады.? Мыстау кезіндегі қолданылатын сульфатты және цианитті электролиттердің қолданылу ерекшеліктерін түсіндіріңіз.
33	Алюминий кенін (бокситті руда) өңдеу әдістемелерін салыстырмалы тұрғыда баяндап беріңіз.
34	Гальваникалық қаптамаларды алу технологиясының маңызы мен қолданылуын түсіндіріңіз.
35	Гальваникалық қаптамаларды классификациялау түрлерін тұжырымдаңыз.
36	Анодтық оксидтеумен қаптаманың пайда болуы мен оның өсу үдерістерінің механизмдеріннің ерекшеліктерін түсіндіріңіз.
37	Қаптамаларды алар алдындағы дайындық жұмыстары Электрохимиялық өңдеу туралы түсінік
38	Коррозияның орын алуымен классификациялануы Электрохимиялық коррозияның орын алу ерекшеліктері..
39	Электрохимиялық коррозияның өтуінің сызбасына талдау жасаңыз. Электрохимиялық коррозиянының өту жылдамдығына әсер ететін факторларды түсіндіріңіз.
40	Металдарды коррозиядан қорғау әдістемелерін салыстырмалы бағытта талдап беріңіз.
41	Қалыңдығы 15 мкм электрохимиялық жолмен алынған мырышты қаптаманың түзілуі сулфатты электролитте 2,0 A/дм2 катодты тоқ тығыздығында және ТБШ = 90% өтеді. d = 7,14 г/см3. Мырыштау процесінің ұзақтылығын табыңыз.
42	Ішіне цианитті электролит құйылған мырышталған лабороториялық ваннаға тізбектей мысты кулонометр қосылған. S = 1,2 дм2 жұмысшы бетімен мырышталу процесі 10 мин ішінде gZn = 1,2 г массаға үлкейді. Осы уақыт ішінде мысты кулометр катодында 2,2 г мыс қонды. d = 7,14 г/см3. Есептеу керек: а) мырыштың тоқ бойынша шығымын; б) мырыш қаптамасының орташа қалыңдығын; в) мырышталу ваннасындағы орташа катодтық ток тығыздығын.
43	Ауданы 1,4 дм2 бұйымды электролиздегенде, 32 мин ішінде қалыңдығы 18 мкм кадмий қаптамасы алынды. Сонымен бірге катодта 37,8 мл Н2 бөлінді (көлем қ. ж. келтірілген). d = 8,65 г/см3. Есептеңіз: а) кадмийдің тоқ бойынша шығымын; ә) бұйымға кадмий қаптамасын қондырғандағы тоқ күші.
44	Қалыңдығы 3,2 мм жапсарсыз мыс құбырларын гальванопластикалық тәсілмен дайындағанда, электролиз процесінің ұзақтығын табыңыз. Катодтық ток тығыздығы 1,4 A/дм2, күкірт қышқылды электролит, ток бойынша шығым 100%-ға жуық. d = 8,9 г/см3
45	Қалыңдығы 25 мкм мыс қаптамасын электрлиздік жолмен қаптау ұзақтығын анықтаңыз: а) мыс цианидті ваннада тоқ тығыздығы i = 3,0 A/дм2 және тоқ бойынша шығым ТБШ = 75%; ә) күкірт қышқылды мысты электролитте i = 3,0 A/дм2 және ТБШ = 99%. d = 8,9 г/см3.
46	Тотияйн ерітіндісінен 5 А*сағ, мөлшеріндей электр заряды өтеді. Катодта 5,6 г мыс бөлінді. Тоқ бойынша шығымы қандай?
47	Никель сульфатының ерітіндісінен тұрақты электр тоғын өткізгенде катодта никель мен сутегі бөлінеді. Егер 0,5 А*сағ электр зарядын ерітіндіден өткізгенде 17,4 см³ (қ.ж) сутегі бөлінетін болса, онда никельдің тоқ шығымы қандай?
48	Сұйытылған күкірт қышқылы ерітіндісінің бойынан тұрақты электр тоғын өткізгенде 5 мин ішінде 40 см³ сутегі бөлінген (Т=288К, р=748мм.сын.бағ.). Электролит бойынша өткен тоқ күшін анықтаңыз.
49	Егер Al2O3 балқымасының электролизі 1 сағатта 20000 А тоқ күшін өткізіп, тоқ бойынша шығыны 85% болса, онда алюминийдің қанша мөлшерін алуға болады?
50	Магний хлоридінің сулы ерітіндісінің электролизі кезінде 1 м³ хлор алу үшін ерітіндіден 2423 А*сағ электр мөлшерін жіберді. Тоқ бойынша шығымын анықтау қажет. Магний хлориді ерітіндісінің графитті электродпен электролизінің сызбасын жасау қажет.
51	Мырыш сульфаты ерітіндісі арқылы 30 минут бойы тоқ жіберіп отырғанда, 0,25 г мырыш бөлінді. Амперметр көрсеткіші 0,4 А көрсетіп отырды. Амперметр көрсеткішінің қателігін тап?
52	Электролит ерітіндісінен 0,2 А*сағ электр мөлшерін өткізгенде анодта 1,196 г сульфид ионы тотықты. Электрохимиялық эквивалентін және күкірттің эквивалентті молярлы массасын анықтау қажет.
53	Ni(NO3)2 тұзының ерітіндісінен 2,45 сағат 3,5 А тоқ күшін жіберген. Осы уақытта никель анодының массасы қаншалықты өзгергенін анықтау қажет.
54	Ауданы 100см2 болатын металл бетін қалыңдығы 0,38 мм болатын кадмий қабатымен қаптау керек. Егер кадмийдің ТБШ 90% құраса, 2,5А токпен электролизді қанша уақыт жүргізу қажет. Кадмий тығыздығы 8,65г/см3.
55	Бетінің ауданы 100 см3 құрайтын металдық бұйымды қалыңдығы 0,3 мм никель қабатымен қаптау қажет. Никельдің тығыздығы 9,0 г/см3-ге тең. Егер қондырғыда токтың 10%-ы жоғалатыны белгілі болса, кұші 3 А-ге тең токты қанша уақыт бойы өткізу қажет екенін болжаңыз.
56	Егер хлордың ток бойынша шығымы 96 % және электродтағы кернеу 3,6 В тең болса, онда 1 кг хлорды алуға қажет етілетін электр энергиясының шығынын бағалаңыз.
57	Қорғасын аккумуляторының разрядталуы кезінде оң электродта мынадай реакция жүреді: PbO2 +SO42- +4H++2e- = PbSO4 + 2H2O Егер аккумулятор 5 с ішінде 200А токпен разрядталса, оң электрод массасының өзгерісі қанша екенін бағалаңыз ?
58	Бұйымға қалыңдығы 3 мкм алтын қабатын отырғызу KAu(CN)2 негізінде цианды электролитте жүргізілді, катодты тығыздығы 0,3 А/дм², тоқ бойынша шығыны 70%, d=19,3 г/см³. Алтындау процесінің ұзақтығын және 1 дм² қаптауға кететін алтынның меншікті шығынын бағалаңыз (оның жоғалуын ескермей).
59	Индий In(BF4)3 түрінде болатын борфтористісутекті электролиттегі 32 см2 бетінде 35,5 мин процесс аралығында Dk =2,0 а/дм2 ток тығыздығы кезіндегі детальды индийлеу кезінде жалпы массасы 0,165 г болатын индий қаптамасы алынды. d = 1,428 г/см3. Индийдің ток бойынша шығымы қандай және оның детальда орташа қалыңдығын бағалаңыз.
60	Dk =3,0 а/дм2 ток тығыздығы кезінде борфторлы сутекті электролиттен ( қорғасын тұзының түрі Pb(BF4)2 ) қорғасынның катодтық тұнуының 1 сағ 10 мин кейін 1,2 дм2 бөлшек бетінде 14,7 г қорғасын қондырылды. d = 11,3 г/см3. Есептеу керек: а) ток бойынша шығымды; б) қалыпты жағдайда келтірілген бөлшек бетіне бөлінетін көлем; в) қорғасын қаптамасының орташа қалыңдығын бағалаңыз.