Білім беру бағдарламасының білім алушыларына арналған Ақтөбе, 2021 Ф. 1-24
Кезбе тоқтармен металдардың коррозиясы
жүктеу/скачать 3,37 Mb.
|
umkd 2021 mgaz zhabd ktar n tottanudan korgau
- Бұл бет үшін навигация:
- Топырақ коррозиясының пайда болу механизмі
| Кезбе тоқтармен металдардың коррозиясы
Грунтта немесе теңіз суларында құралған металл құрылымдар арқылы өтетін электр тоғы металдан электролитке өту барысында коррозиялық зақымдалу жылдамдығына әсер етеді. Тоқтардың пайда болуы тоқ өткізгіш ретінде жерді пайдаланатын электрлік құрылғылардың жұмысымен тікелей байланысты. Онда электр тоғы, яғни күш пайда болады және олардың бағыттары уақытқа тәуелді өзгере алады. Бұл тоқтар кезбе тоқтар атауларына ие болған. Кезбе тоқтардың көзі болып электрленген темір жол линиялары, трамвайлар, метрополитен линиялары, «сым – жер» жүйесі бойынша жұмыс атқаратын тұрақты тоқ тасымалдау линиялары, жерасты металл құрылымдардың катодтық қорғаныс құрылғылары. Бұл электрленген теміржол, трамвай, метрополитендердің электрмен қамту құрылғылары бірдей, сондықтан да жердегі кезбе тоқтардың осы көздерден пайда болу үрдістері де ұқсас болады (5.6 сурет). сурет - Электрленген көліктің рельстік шынжырларынан болатын кезбе тоқтардың пайда болу сызба нұсқасы Қоректендіруші көздің оң полюсі түйіспелік сымға, ал терісі – рельстерге қосылады. Электрмен қамтудың мұндай сұлбасында оң шиналарының тартымдық тоқтары қоректендіруші фидерлер бойымен түйіспелік желі арқылы және тоқ қабылдаушы арқылы электровоз қозғалтқышына түседі, ал содан кейін доңғалақтар мен рельстер арқылы қосалқы станциялардың теріс шиналарына түседі. Рельстер жерден толығымен оқшауланбағандықтан, тартқыштық тоқтың бір бөлігі жерге кетеді. Тоқтың жерге кетуіне мүмкін шарттарда (рельстерде жіктік қосылыстардың болмауы, т.с.с.) жерге кететін кезбе тоқтың күші тартқыштық тоқтың жалпы күшінен 70-80 % құрайды, яғни ондаған және жүздеген ампер. 0,0015 мА/м2 асатын жылыстау тогының орташа тәуліктік тығыздығы, жерасты металл құрылымдары үшін өте қауіпті деп саналады. Электровоз орналасқан рельстік жол аумағы қоршаған жермен салыстырғанда оң потенциалға ие, ал сору фидері қосылған аудан аймақтары – теріс потенциалды болады. Екі тартқыштық қосалқы станциялардың арасында бірнеше электровоз орналаса алатындықтан, олардың орналасу жағдайына тартқыштық тоқтың күшіне байланысты рельстік жолдардың жекелеген аймақтардың потенциалдары мақсаты бойынша да, белгісі бойынша да өзгеріп отырады. Кезбе тоқтар жерге өтіп, өз жолында кездесетін жерасты металдық құрылымдарына (құбыр өткізгіштер, кабельдер және т.б) өтіп кетеді, себебі, металдың кедергісі жердің кедергісінен кіші болады. Тоқ металды құрылым бойында қосалқы станцияның минустық шинасына қайтуына қолайлы шартты кездестірмейінше қозғалып жүре береді. Кезбе тоқтардың әсер ету радиустары тоқ тасымалдау құрылымдарынан (трамвай, теміржол рельстік жолдары, электртасымалдау линиялар) бірнеше ондаған км-ге дейін жетеді. Кезбе тоқтардың құбырларға ену және олардан жерге шығу жолдарында электрохимиялық реакциялар жүріп өтеді. Тоқтардың жүріп өту аумақтарында катодтық үрдіс жүреді, ол грунттардың сілтіленуіне алып келеді, ал кей жағдайларда оттектің бөлінуіне алып келеді. Тоқтардың грунттарға шығу орындарында анодтық аймақтар түзіледі, мұнда тоқ күшіне тура пропорционал металдың күшейтілген еруі жүреді. Электрокоррозия үрдісінің қарқындылығын сипаттайтын негізгі шама тоқ күші болып табылады, яғни жылыстау тоғының тығыздығы. Бірақ мұнда жылыстау тоғының тек сызықтық тығыздығын өлшеу мүмкін болады, яғни жерасты құбырөткізгішінен келетін тоқ күшпен өлшенеді. Кезбе тоқтар тығыздықтарынан басқа потенциалдар мәнімен сипатталынады. Бірақ, потенциал мәні тек коррозиялық үрдістің мүмкіндігін ғана көрсете алады, яғни жерасты құрылымдарынан тоқтың келуін немесе кетуін ғана, бірақ зақымдалған металдың санын бағалау мүмкіндігін бермейді. Үлкен оң потенциалда, оқшаулаудың жоғары кедергісінде жылыстау тоғының тығыздығы үлкен емес және коррозиялық зақымдану да аз болады. Ең үлкен қауіптілікті болып тоқтың жерасты құрылымдары бетінде қалыпсыз таралуы, себебі жылыстаудың қалыпсыздығы металдың бірден зақымдалып бұзылуына алып келеді. Айнымалы кезбе тоқта қауіпті болып саналады, бірақ мұнда металдардың зақымдалу жылдамдықтары тұрақты тоқпен салыстырғанда әлдеқайда аз болады. Кезбе тоқтар қорғалмаған немесе нашар қорғаныстық жерасты металл құрылымдарының (құбыр өткізгіштер, желілер, резервуарлар) бірнеше ай ішінде істен шығып қалуын болдырады. Бақылау сұрақтары «Электрохимиялық коррозия» дегеніміз не? «Электрохимиялық механизм» ұғымын қалай түсіндіресіз? Коррозияның қандай түрлері электрохимиялық коррозияға жатады? «Электролит» дегеніміз не? Электрохимиялық коррозияның пайда болу себептерін түсіндіріңіз? Металдардың электрөткізгіштігі қалай анықталады? Қандай реакциалар электролиз үрдісі үшін тән? Фарадей заңы нені анықтайды? Атмосфералық коррозия, коррозияның кай түріне жатады? 6-ТАҚЫРЫП. Топырақ коррозиясы. Дәріс жоспары Топырақ коррозиясының пайда болу механизмі. Топырақтың меншікті электрлік кедергісі. Топырақтың коррозиялық активтілігін анықтау әдістері. Топырақтың меншікті электрлік кедергісін анықтаудың өрістік тәсілі. Топырақ коррозиясының активтілігін болат массасының жоғалуын зертханалық-өрістік әдіспен анықтау. Топырақ коррозиясының активтілігінің болатқа қатынасын поляризациялық қисықтар арқылы анықтаудың зертханалық әдісі. Коррозияны өлшеуге арналған аспаптар. Топырақ коррозиясының пайда болу механизмі Топырақтық коррозия жерасты металл құрылымдарына әсер ететін электрохимиялық коррозияның ең кең тараған түрі болып табылады. Топырақтар мен грунттар үлкен аудандар шегінде, тіпті кішігірім аймақтардың өзінде әртүрлі болады. Топырақ пен жердің ең жоғарғы қабаты, топырақ араларында нақты шекара болмайды. Жерлік – топырақты электролит ретінде жерлер мен топырақтардың коррозиялық сипаттамасына үлкен әсерін тигізетіндері топырақтағы ылғал мен газ құрамы тікелей байланысты болатын құрылымы болып табылады. Ылғалдылық топырақ пен жердің коррозиялық активтілігіне үлкен әсерін тигізеді. Ауа өтімділікті топырақ мен жерде болаттың коррозия жылдамдығы 30-50 % ылғалдылықта өте жоғары мәнді болады. Ылғалдылықтың одан әрі жоғарылауында коррозия жылдамдығы төмендейді және бірқалыпты болады. Мұндай құбылысты капиллярлы-кеуектілікті ортамен байланыстағы болаттың бетіндегі анодты және катодтық реакциялардың жүруімен түсіндіруге болады. Ылғалдық топырақтағы темірдің анодтық еру үрдісі топырақтық электролитке оң зарядты тасымалдаушы металдың ион-атомдарының енуімен басталады. Ары қарай ион-атомдардың судың полярлық молекулаларымен гидратталуы және оның бейтарап бөлшектерге айналдыру үрдісі жүзеге асады. Судың полярлық молекулаларының жетіспеуі жағдайында электродтық қабатта оң ион – атомдардың жинақталуы, яғни потенциал оң жаққа (анодтық поляризацияға) ығысуы орын алады. Топырақтық электролитке байланыста болатын барлық металл бұйымдардың беттерінде металл немесе электролит құрамының жергілікті біртекті болмауы себебінен көптеген коррозиялық элементтер саны пайда болады, бұлардың табиғаты гальваникалық элементтерге ұқсас келеді. Мұнда коррозиялық зақымдануларға оң потенциалға ие жақын орналасқан катодтық аймақтармен салыстырғанда терістік электрохимиялық потенциалға ие анодтық аймақтар ұшырайды. Электрохимиялық коррозия – гальваникалық элементтердің жұмыс нәтижесі. Ол келесідей жүреді: анодтық аймақтарда Fe2+ ион металдарды түзумен тотығу реакциялары жүреді, ал катодтық аймақтарда оттегінің әсерінен гидрототық түзіледі. Fe2+ және ОН- иондары бір-біріне қарай бағытталады және ерімейтін Fe(OH)2 шөгіндіні түзеді, ол темір тотығы мен суға ыдырай алады (Fe(OH)2 → Fe2O3 + H2O). Тотығу реакиясы барысында анодтық аймағының бос электрондары металл бұйым бойымен катодтық аймаққа ауысады және тотықсыздандыру реакциясына қатысады. Коррозиялық микроэлементтің үлгісі 6.1 суретте берілген. 6.1 сурет - Коррозиялық микроэлемент үлгісі Металдардың топырақтық коррозиясының пайда болуының басты шарттары: екі әртүрлі металл бұйымдардың немесе олардың бөлшектерінің потенциялдар айырмасының, сонымен қатар бір металдың жекелеген аймақтарының болуы; екі металдың немесе электролитті металдың екі аймақтарының болуы; анод және катодтың өткізгіштермен біріктірілуі, егер оның беттерінде анодтық және катодтық аймақтар пайда болған болса; диссоцирленген иондардың электролитте болуы. Мұндай жағдайлар топырақтық электролитпен байланыста болатын кез келген металдардың бетінде қадағаланады. жүктеу/скачать 3,37 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|