Korrózióvédelem kommunikációs dosszié KORRÓZIÓVÉDELEM KÖRNYEZETMÉRNÖK NAPPALI KREDITES KÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Átírás

1 KORRÓZIÓVÉDELEM KÖRNYEZETMÉRNÖK NAPPALI KREDITES KÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI TANSZÉK Miskolc, 2008.

2 Tartalom jegyzék 1. Tantárgyleírás, tárgyjegyző, óraszám, kreditérték 2. Tantárgytematika (órára lebontva) 3. Minta zárthelyi 4. Vizsgakérdések, vizsgáztatás módja 5. Egyéb követelmények

3 1. TANTÁRGYLEÍRÁS A tantárgy/kurzus címe: A tantárgy/kurzus száma: Félév: KORRÓZIÓVÉDELEM Környezetmérnök GEKATT A kurzus típusa: Óraszám/hét: Kreditek száma Előadás + gyakorlat GY 4 Tárgyjegyző és előadó tanár: Dr. Bánhidi Olivér egyetemi docens Intézet/tanszék: Műszaki Anyagtudományi Kar Kémiai Tanszék A kurzus státusza a tanulmányi programon belül: A nappali kredites képzés törzsanyagának része. A kurzus célja: A korrózió fogalmának, fajtáinak, mechanizmusának, a korrózió elleni védelem aktív és passzív módszerek elvi alapjainak megismerése. A kurzus leírása: A korrózió fogalma, fajtái (kémiai korrózió, elektrokémiai korrózió, kontaktkorrózió, talajkorrózió, nemfémes szerkezeti anyagok korróziója, stb.). Az elektrokémiai korróziónál lejátszódó folyamatok, és az azokat befolyásoló paraméterek. Korrózió a légkörben, talajban, vizes oldatokban. A szerkezeti anyagok kiválasztása a várható korróziós hatások figyelembevételével. Passzív korrózió védelmi módszerek szervetlen nemfémes bevonatokkal, fémes bevonatokkal és szerves bevonatokkal. Inhibitorok és szerepük a korrózió elleni védelemben. Az aktív korrózióvédelem korrózióvédelmi módszerek alapelve. Elektrokémiai védelem mártíranód alkalmazásával és külső áramforrás segítségével. A kóbor-áram okozta korrózió elleni védelem. Részben, vagy teljes egészében földbe helyezett objektumok korrózió elleni védelme. Korrózióvédelem a vegyiparban. A kreditpontok megszerzésének követelményei: A félév során írandó nagy zárthelyi, valamint a laborgyakorlatokon írt zárthelyik és az osztályozott gyakorlatok átlaga minimum elégséges legyen. Oktatási módszer: Előadás számítógépes vetítő (Powerpoint alapú bemutató) segítségével, a laboratóriumi gyakorlaton mérések elvégzése. Előfeltételek: Sikeres vizsga Fizikai Kémia I. és Fizikai Kémia II. kurzusokból. Oktatási segédeszközök: Dr. Dévay József: Fémek korróziója és korrózióvédelme, MK. 1979, Erdey Grúz. T. - Schay G. : Elméleti fizikai kémia III. Akadémiai kiadó. Vizsgáztatási módszer: Írásbeli az ún. minimumkérdésekből, gyakorlati jegy, a laboratóriumi gyakorlatokon írt zh-k és mérési jegyzőkönyvekre adott jegyek (1 5) átlagából. Kell-e jelentkezni a kurzusra: Igen, a félév kezdeti előtti regisztrációs héten, a NEPTUN rendszeren.

4 2. TANTÁRGYTEMATIKA Tantárgytematika (ütemterv) Korrózióvédelem Környezetmérnök, nappali képzés 4. évf. 2. félév, 2 e + 2 gy. hét dátum előadás gyakorlat 1. A korrózió fogalma, fajtái, a korrózió sebessége Elektrokémiai alapfogalmak, ismétlés 2. Kémiai korrózió (száraz oxidáció) A korrózió-sebesség meghatározására alkalmas módszerek 3. Az elektrokémiai korrózió fogalma, a fontosabb folyamatok ismertetése 4. A Pourbaix diagramok szerepe, az Fe, Zn, Al részletes Pourbaix diagramjai 5. Az elektródfolyamatok kinetikájának alapjai, a polarizáció, a túlfeszültség Az elektródpotenciál mérése nem egyensúlyi rendszerekben. Egyensúlyi számítások, számolási gyakorlat Forgószínpad elv szerinti laboratóriumi gyakorlatok: 7. csoportban 1. mérés: Alumínium korróziósebességének meghatározása lúgos közegben. 6. Aktiválási polarizáció, a Tafel egyenlet 2. Az elektródpotenciál koncentrációfüggésének vizsgálata, fémion konc. meghatározása direkt potenciometriával. 7. A diffúziós polarizáció, a passzivitás 3. Betonba ágyazott próbatest elektródpotenciáljának mérése katódos polarizáció esetén, a katódos védelem alapjainak megismerése. 8. A kontaktkorrózió és a differenciális szellőzésű elemek. 9. A korrózió általános sajátosságai vizes oldatokban 10. A lyukkorrózió, a feszültségkorrózió és korróziós kifáradás. 4. A korrózió sebesség meghatározása az oldatbament fémion koncentrációjának mérése alapján. 5. Fémbevonatok vastagságának meghatározása roncsolásmentes módszerrel. 6. Fémbevonatok rétegvastagságának meghatározása coulombmetriás módszerrel. 11. Atmoszférikus korrózió. 7. Korróziósebesség meghatározása a korróziós áram mérése alapján. 12. A megfelelő szerkezeti anyag kiválasztásának szabályai. 13. Inhibitorok szerepe a korrózió elleni védelemben. 14. Korrózióvédelem fémes, nemfémes és szerves bevonatokkal. Pót-gyakorlat Zárthelyi a minimum kérdésekből Pót-zárthelyi a minimum kérdésekből. A tantárgy lezárásának módja: gyakorlati jegy (sikeres minimum zh esetén- min. 50 %). A zárthelyiken íróeszközön kívül semmilyen más segédeszköz nem használható! Dr. Bánhidi Olivér Dr. Kovács Károlyné dr. egyetemi docens, előadó egyetemi docens, tanszékvezető

5 3. Minta zárthelyi Minta Zh feladatsor (a feladatsor megoldására rendelkezésre álló idő 50 perc) 1. Mikor beszélünk kémiai korrózióról?. 2. Milyen típusú görbék szerint megy végbe az oxidréteg vastagodása száraz oxidációnál?. 3. Mi a csereáram-sűrűség?. 4. Mi a Flade potenciál, és hogyan függ a ph-tól vason, krómon? (egyenlettel!) 3 p. 5. Mi történik a nemes, és kevésbé nemes fémmel kontaktkorrózió esetén?. 6. Milyen hőmérséklet-tartományban szenzibilizálódnak (válnak hajlamossá kristályközi korrózióra) az ausztenites saválló acélok?. 7. Mi a koncentrációs elem lényege?. 8. Milyen összefüggés van a kritikus pitting-potenciál és a fém pittingesedési hajlama között? 9. Mi a kavitációs korrózió?. 10. Milyen környezetben végzik anyagcseréjüket a szulfátredukáló baktériumok, és milyen reakcióegyenlet szerint redukálják szulfiddá a szulfátot? 3 p. 11. Milyen átmeneti korrózióvédő módszereket ismer?. 12. Függ-e a közeg, - vizes oldat, - hőmérsékletétől hogy a vas/cink korróziós cellában melyik fém lesz az anód és melyik a katód?. 13. Rajzolja fel az anódosan vezérelt folyamat Evans diagramját!. 14. Mit nevezünk differenciális szellőzésű elemeknek, vagy celláknak?. 15. Milyen célra szolgálnak a Pourbaix diagramok??. 16. Írja fel a túlfeszültség és az áramsűrűség közötti kapcsolatot diffúziós polarizáció esetén! 17. Mi a küszöbfeszültség?. 18. Mikor beszélünk diffúziós polarizációról?. 19. Mi a különbség a feszültségkorróziós törés és a korróziós kifáradás között?. 20. Milyen atmoszférát különböztetünk meg a levegő hőmérséklete, nedvességtartalma és szennyezőanyag-tartalma alapján?.. 3 p.

6 A Minta zárthelyi megoldása és értékelése 1. Mikor beszélünk kémiai korrózióról? A helyes válasz: Kémiai korrózióról akkor beszélünk, ha az oxidációs és redukciós folyamat térben nem különül el, illetve, ha ez az elkülönülés nem haladja meg az egy atom átmérőjének megfelelő távolságot. 2. Milyen típusú görbék szerint megy végbe az oxidréteg vastagodása száraz oxidációnál? A helyes válasz: Száraz oxidációnál az oxidréteg időbeli vastagodása 3 típusú görbe szerint mehet végbe: logaritmikus görbe szerint (ez a legkedvezőbb), parabolikus görbe szerint és lineáris görbe szerint. 3. Mi a csereáram-sűrűség? A helyes válasz: A csereáram-sűrűség az elektrokémiai egyensúly esetén mind anódos, mind katódos irányban folyó áramsűrűség, a két irányban folyó áramsűrűség abszolút értékben egyenlő, így makroszkopikus szinten nem történik változás. 4. Mi a Flade potenciál, és hogyan függ a ph-tól vason, krómon? (egyenlettel!) A helyes válasz: Ha külső potenciál alkalmazásával kialakított passzív állapotban a polarizáló áramot hirtelen megszakítjuk, a passzív állapotban lévő elektród potenciálja először meredeken csökken, majd a csökkenés meredeksége fokozatosan csökken, egy ponttól azonban újra meredeken fog csökkenni. Ez a pont az ún. Flade potenciál. Értéke anyagi minőségtől és a közeg ph-jától is függ. Vason krómon az Flade potenciál az alábbiak szerint függ a ph-tól: EF = E 0 F 0,059*pH, ahol E 0 F a ph =0-hoz tartozó ún. standard Flade potenciál. 3 p 5. Mi történik a nemes, és kevésbé nemes fémmel kontaktkorrózió esetén? A helyes válasz: Kontaktkorrózió esetén a nemesebb fém korróziója lecsökken, esetleg meg is szűnhet, a kevésbé nemes fém korróziója pedig felgyorsul. 6. Milyen hőmérséklet-tartományban szenzibilizálódnak (válnak hajlamossá kristályközi korrózióra) az ausztenites saválló acélok? A helyes válasz: Az ausztenizes szövetszerkezetű saválló acélok a o C

7 tartományban válnak hajlamossá a kristályközi korrózióra. 7. Mi a koncentrációs elem lényege? A helyes válasz: Koncentrációs elem jön létre amikor pl. egy fém saját ionjainak két, eltérő koncentrációjú oldatába merül. Ilyen esetben ha a potenciálkülönbség a 2 oldatban lévő ionkoncentráció függvénye, és ha rövidre zárjuk a koncentrációs elemet, akkor a koncentrációs kiegyenlítődnek, miközben áram folyik át a rendszeren. 8. Milyen összefüggés van a kritikus pitting-potenciál és a fém pittingesedési hajlama között? A helyes válasz: A fémek és ötvözetek lyukkorrózióra való hajlamát sokan a kritikus pittingpotenciálok alapján ítélik meg. Minél pozitívabb EL értéke, annál kevésbé hajlamos a fém lyukkorrózióra. 9. Mi a kavitációs korrózió? A helyes válasz: Áramló folyadékokat tartalmazó rendszerekben a hirtelen nyomáscsökkenés hatására a folyadékban gőzbuborékok képződhetnek, majd a rendszer más részein ugyancsak hirtelen fellépő nyomásnövekedés hatására ezek a buborékok hirtelen, ütés-szerű igénybevételt okozva megszűnnek. A jelenséghez kapcsolódó korrózió a kavitációs korrózió. 10. Milyen környezetben végzik anyagcseréjüket a szulfátredukáló baktériumok, és milyen reakcióegyenlet szerint redukálják szulfiddá a szulfátot? A helyes válasz: A szulfátredukáló baktériumok közel semleges közegben (ph= 5,5 8,5) és redukáló környezetben (- 200 mv redoxipotenciál alatt) életképesek, és az alábbi egyenlet szerint redukálják szulfiddá a szulfátot: 4Fe + 2 H 2 O + Na 2 SO H 2 CO 3 = 3 Fe(OH) 2 + FeS + 2NaHCO 3 3 p 11. Milyen átmeneti korrózióvédő módszereket ismer? A helyes válasz: A raktározási tér rel. nedvességtartalmának 50 % alá történő csökkentése, illékony inhibitorok alkalmazása, Cl-ion mentes csomagolópapír alkalmazása, átmeneti korrózió-védő anyagok alkalmazása. 12. Függ-e a közeg, - vizes oldat, - hőmérsékletétől hogy a vas/cink korróziós cellában melyik fém lesz az anód és melyik a katód?

8 A helyes válasz: Igen függ, szobahőmérsékleten a vas a katód és a cink az anód, míg a víz forráspontja közelében ez megfordul, és a cink lesz a katód, a vas pedig az anód! 13. Rajzolja fel az anódosan vezérelt folyamat Evans diagramját! A helyes válasz: 14. Mit nevezünk differenciális szellőzésű elemeknek, vagy celláknak? A helyes válasz: A korrózió szempontjából nagyon fontosak az azonos fémen az oldott oxigén különböző helyi koncentrációja miatt keletkező elemek, melyeket differenciális levegőzésű, illetve differenciális szellőzésű elemeknek nevezünk. A cellákban az oxigénnel jobban ellátott felületek rendelkeznek pozitívabb potenciállal. 15. Milyen célra szolgálnak a Pourbaix diagramok? A helyes válasz: A Pourbaix diagramok segítségével információt kapunk arra vonatkozóan, hogy adott fém és korróziós közeg esetén a ph és az elektródpotenciál függvényében milyen folyamatok mehetnek végbe. 16. Írja fel a túlfeszültség és az áramsűrűség közötti kapcsolatot diffúziós polarizáció esetén! A helyes válasz: η = (R*T/(z*F))*ln(C x=0 / C o ) = (R*T/(z*F))ln(1 j/j H ) 3 p 17. Mi a küszöbfeszültség? A helyes válasz: Feszültségkorróziónál létezik egy minimális feszültség, mely alatti

9 igénybevétel esetén feszültségkorróziós törés még igen hosszú idő alatt sem következik be. Ez a küszöbfeszültség. 18. Mikor beszélünk diffúziós polarizációról? A helyes válasz: Abban az esetben amikor elektrokémiai korróziónál valamely komponensnek a felületre való eljutásának a sebessége, illetve a felületről történő eltávozásának a sebessége a leglassúbb folyamat, és így ez a sebességmeghatározó folyamat diffúziós polarizációról, illetve túlfeszültség kialakulása esetén diffúziós túlfeszültségről beszélünk. 19. Mi a különbség a feszültségkorróziós törés és a korróziós kifáradás között? A helyes válasz: Feszültségkorróziós törésre nem minden fém hajlamos, míg korróziós kifáradás minden fém esetén kialakulhat, valamint feszültségkorróziós törés esetén időben állandó igénybevétel terheli az anyagot, a korróziós kifáradásnál pedig időben változó, periodikus igénybevételről van szó. 20. Milyen atmoszférát különböztetünk meg a levegő hőmérséklete, nedvességtartalma és szennyezőanyag-tartalma alapján? A helyes válasz: Az említett paraméterek alapján trópusi, tengeri, sivatagi, vidéki, városi, ipari, mezei atmoszférát különböztetünk meg. 4. Számonkérés: Az aláírás megszerzéséért írandó minimum kérdéseket tartalmazó zárthelyi (melynél az összpontszám 50 %-a jelenti a megfelelt minősítést, és az aláírás megszerzését) mellet, a gyakorlati jegy a mérések előtt írt kis zárthelyikre adott jegyek, és a gyakorlatokon elvégzett mérések alapján készített jegyzőkönyvekre adott gyakorlati jegyek átlagából adódik. 5. Egyéb követelmények