1. Czym różni się żeliwo od stali konstrukcyjnej (SK)?

Stal - stop żelaza z węglem (i dod. innych pierw.) plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%. W SK zawartość C jest jeszcze niższa. Wyróżnia się kilka gat. SK: ogólnego przezn.; do ulepsz. ciepln. 0,25-0,6 %C; spręż. 0,6-0,85; łożysk. 0,5-1,1; wyższej jak. 0,15-0,65; niskostop. (w ym do azotowania) do 0,22.

SK używana do budowy konstrukcji stalowych i części urządzeń i maszyn o typowym przeznaczeniu.

Żeliwo - stop odlewniczy żelaza z węglem (i in.) zawierający od 2% do 3,6% węgla. Żeliwo dzięki wysokiej zawartości węgla posiada wysoką odporność na korozję.

Jaki jest rodzaj korozji charakterystyczny dla żeliwa?

Korozja selektywna żeliwa szarego w wodzie lub glebie, prowadząca do przemiany Fe w rdzę, w której pozostaje rozrzucony grafit. Zachodzi tzw. grafityzacja żeliwa szarego - grafit pozostaje w nim chemicznie niezmieniony, a składniki aktywne (ferryt, eutektyka fosforowa) ulegają korozji.

2. Wymień sposoby ochrony metali przed korozją.

1. ochrona powłokowa - oddzielenie środowiska korozyjnego od mat. podlegającego ochronie; jest to ochrona uniwersalna i powszechna - 80% zabezpieczeń;

2. ochr. elektrochemiczna - w zanurzeniu;zwykle jest uzupełnieniem powłokowej; wyróżnia się anodową i katodową (dwa sposoby realizacji katodowej: polaryzacja z zewnętrznego źródła pr. stałego oraz podłączenie konstrukcji do roztwarzanych anod);

3. modyf. środowiska - przez ograniczenie wilgotności atmosfery, obniżenie zawartości tlenu, dodatek inhibitorów korozji, zmiana temperatury, korekcja pH głównie przez alkalizację, dodatek biocydów;

4. dobór materiałów - stopy metali, kompozyty, nanowarstwy;

5. odpowiednie proj. konstrukcji - projekt powinien ułatwiać przygotowanie powierzchni, jej malowanie, nadzór i renowację;

6. w celu kontroli procesów korozyjnych monitorowanie: czynników powodujących korozję i aktualnych wartości parametrów związanych z procesem korozyjnym.

3. Korozja galwaniczna - od czego zależy.

- od stosunku powierzchni anody do katody;

- od różnicy potencjałów między metalami;

- od oporu w tworzącym się ogniwie galwanicznym.

4. Opisz grawimetryczną metodę (MG) oznaczania szybkości korozji.

MG jest jedną z 4 metod oznaczania szybkości korozji (obok analitycznych, wolumetrycznych i elektrochemicznych).

MG to metoda wagowa, szybkość korozji najczęściej jest wyznaczana na podstawie zmiany masy wzorca wykonanego z danego materiału w środowisku korozyjnym. Ukazuje się absolutną miarę zniszczeń materiału. Ubytek masy liczy się wg wzoru: W = (mpoczątkowa - mkońcowa) Sˉ¹. Masa końcowa to masa po usunięciu produktów korozji zbierających się na powierzchni badanego materiału. Aby usunąć produkty korozji stosuje się:

- metody chemiczne: 20%NaOH + 200 g/dm³ Zn (5min), roztwór wrzący HCl (stęż.) + 50 g/dm³ SnCl2 + 20 g/dm³ SbO, temp. otoczenia;

- metody elchem. anodą jest C lub Pb, katodą - próbka stalowa z produktami korozji. Roztwór 50 g/dm³ H2SO4 + 2 cm³ inhibitora, gęstość prądu 20 A/cm³, temp. 74ºC, toczyszczania = 3 minuty.

Szybkość korozji oblicza się wg wzoru: Vkor = W * tˉ¹.

Poza ubytkiem można też wyznaczać przyrost masy.

6. Pręt stalowy o przekroju kwadratowym (bok 4mm) i długości 10 cm wrzucono do roztworu kwasu siarkowego. Po 2h okazało się, że w wyniku reakcji korozyjnej wydzieliło się 0,0448 dm³ gazowego wodoru. Obliczyć szybkość korozji pręta stalowego w naturalnym środowisku dla dFe = 7800 kg/m³. Przyjmując zasadę, że szybkość korozji poniżej 0,135 mm/rok kwalifikuje materiał do zastosowania w danych warunkach pracy wskazać, czy badana stal jest w środowisku kwasu siarkowego materiałem odpornym?

56g 22,4dm³

Fe + HCl --> FeCl2 + H2 ↑ x = (0,0448 x 56) / 22,4 = 0,112g (tyle Fe przereag.)

x 0,0448dm³

x = mpocz - mkońc = 0,112g

s = (0,4cm x 10cm) x 4 (ściany) + (0,4cm x 0,4cm) x 2 = 16,32cm²

t = 2h = 2/24 doba = 1/12 doba = 0,083 doba; 0,083/360rok = 2,305 rok

Vkor = W / t = (mpocz - mkońc) / st = 0,112g / (16,32cm² x 2,305 rok) = 0,112g/ 37,62 cm² x doba = 0,003

Vkor / dFe = 0,003 g/cm² x rok / 7,8 g/ cm³) = 3,85 cm/rok = 38,5 mm/rok.

1. Czynniki zewnętrzne związane ze środowiskiem wpływające na korozję.

rodzaj środowiska; skład środowiska; temperatura; ciśnienie atmosferyczne; (polaryzacja zewn.; prędkość przepływu).

2. Reakcje korozyjne zachodzące na stali w środ. o pH<4.

?

3. Wymień sposoby ochrony metali przed korozją.

7. ochrona powłokowa - oddzielenie środowiska korozyjnego od mat. podlegającego ochronie; jest to ochrona uniwersalna i powszechna - 80% zabezpieczeń;

8. ochr. elektrochemiczna - w zanurzeniu;zwykle jest uzupełnieniem powłokowej; wyróżnia się anodową i katodową (dwa sposoby realizacji katodowej: polaryzacja z zewnętrznego źródła pr. stałego oraz podłączenie konstrukcji do roztwarzanych anod);

9. modyf. środowiska - przez ograniczenie wilgotności atmosfery, obniżenie zawartości tlenu, dodatek inhibitorów korozji, zmiana temperatury, korekcja pH głównie przez alkalizację, dodatek biocydów;

10. dobór materiałów - stopy metali, kompozyty, nanowarstwy;

11. odpowiednie proj. konstrukcji - projekt powinien ułatwiać przygotowanie powierzchni, jej malowanie, nadzór i renowację;

w celu kontroli procesów korozyjnych monitorowanie: czynników powodujących korozję i aktualnych wartości parametrów związanych z procesem korozyjnym.

4. Od czego zależy prąd korozyjny płynący w ogniwie galwanicznym.

5. Metody określania szybkości korozji.

1. Metody grawimetryczne

MG to metoda wagowa, szybkość korozji najczęściej jest wyznaczana na podstawie zmiany masy wzorca wykonanego z danego materiału w środowisku korozyjnym. Ukazuje się absolutną miarę zniszczeń materiału. Ubytek masy liczy się wg wzoru: W = (mpoczątkowa - mkońcowa) / S. Masa końcowa to masa po usunięciu produktów korozji zbierających się na powierzchni badanego materiału. Aby usunąć produkty korozji stosuje się:

- metody chemiczne: 20%NaOH + 200 g/dm³ Zn (5min), roztwór wrzący HCl (stęż.) + 50 g/dm³ SnCl2 + 20 g/dm³ SbO, temp. otoczenia;

- metody elchem. anodą jest C lub Pb, katodą - próbka stalowa z produktami korozji. Roztwór 50 g/dm³ H2SO4 + 2 cm³ inhibitora, gęstość prądu 20 A/cm³, temp. 74ºC, toczyszczania = 3 minuty.

Szybkość korozji oblicza się wg wzoru: Vkor = W / t.

Poza ubytkiem można też wyznaczać przyrost masy.

2. Metody analityczne

Oznaczenie jonów korodującego metalu w środowisku, np.: Fe, Cr,Ni, Cu, Al.

3. Metody wolumetryczne

Pomiar ilości wydzielającego się w wyniku reakcji korozyjnej gazu:

Fe --> Fe2+ + 2eˉ; 2H+ + 2eˉ --> H2; Fe + 2H+ --> Fe2+ + H+↑

4. Metody elektrochemiczne

6. Jaką metodą można wyznaczyć grubość powłoki malarskiej na drewnie?

Za pomocą mierników ingerencyjnych. Można wyznaczyć grubość całkowitą powłoki, jak i poszczególnych warstw. Praktyczne zastosowanie ma metoda nacięć klinowych. Nacięcie powłoki pod określonym kątem ostrym do podłoża wykonuje się ostrym narzędziem i ocenia wyniki badań wg wzoru: s = b x tgα; b - szerokość rzutu nacięcia obserwowanego pod mikroskopem [μm], α - kąt u podstawy przyrządu tnącego [º].

7. Blaszkę o m = 12,4569g dokładnie wyszlifowano i odtłuszczono. Po ponownym jej zważeniu jej m = 12,1009g. Tak przygotowany wzorzec eksponowano przez 60 dni w solance o pH=5. Po tym czasie próbkę wytrawiono w kwasie solnym z dodatkiem inhibitora korozji. Masa próbki po wypłukaniu i wysuszeniu = 10,6009g. Wyznacz szybkość korozji stali w mm/rok. Wymiary próbki 30x50mm, dFe = 7500 kg/m³. Przyjmując zasadę, że szybkość korozji poniżej 0,135 mm/rok kwalifikuje materiał do zastosowania w danych warunkach pracy wskazać, czy badana stal jest w środowisku solanki ..?

mp = 12,1009g; mk = 10,6009g; mp - mk = 1,5g; s = 30x50 = 1500mm² x 2 = 3000mm² = 30 cm²;

t = 60 dni = 60/360 rok = 0,16 rok; W = (mpoczątkowa - mkońcowa) / s

Vkor = W / t = (mpoczątkowa - mkońcowa) / st = 1,5g / (30cm² x 0,16 rok) = 0,3125 g/cm² x rok

Vkor / dFe = (0,3125 g/cm² x rok) / (7,5 g/cm³) = 0,042 cm/rok = 0,4 mm/rok.

---