Korrózióvédelem kommunikációs dosszié
KORRÓZIÓVÉDELEM KÖRNYEZETMÉRNÖK NAPPALI KREDITES KÉPZÉS
TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ
MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI TANSZÉK
Miskolc, 2008.
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié
Tartalom jegyzék 1. 2. 3. 4. 5.
Tantárgyleírás, tárgyjegyző, óraszám, kreditérték Tantárgytematika (órára lebontva) Minta zárthelyi Vizsgakérdések, vizsgáztatás módja Egyéb követelmények
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié
1. TANTÁRGYLEÍRÁS A tantárgy/kurzus címe: KORRÓZIÓVÉDELEM
A tantárgy/kurzus száma: Környezetmérnök GEKATT 236
Félév: 8
A kurzus típusa:
Óraszám/hét:
Kreditek száma
Előadás + gyakorlat
2 + 2 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.
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié 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
Az elektródpotenciál mérése nem egyensúlyi rendszerekben.
4.
A Pourbaix diagramok szerepe, az Fe, Zn, Al részletes Pourbaix diagramjai
Egyensúlyi számítások, számolási gyakorlat
5.
Az elektródfolyamatok kinetikájának alapjai, a polarizáció, a túlfeszültség
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.
4. A korrózió sebesség meghatározása az oldatbament fémion koncentrációjának mérése alapján.
9.
A korrózió általános sajátosságai vizes oldatokban
5. Fémbevonatok vastagságának meghatározása roncsolásmentes módszerrel.
10.
A lyukkorrózió, a feszültségkorrózió és korróziós kifáradás.
6. Fémbevonatok rétegvastagságának meghatározása coulombmetriás módszerrel.
11.
Atmoszférikus korrózió.
7. Korróziósebesség meghatározása a korróziós áram mérése alapján.
12.
A megfelelő szerkezeti anyag kiválasztásának szabályai.
Pót-gyakorlat
13.
Inhibitorok szerepe a korrózió elleni védelemben.
Zárthelyi a minimum kérdésekből
14.
Korrózióvédelem fémes, nemfémes és szerves bevonatokkal.
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 egyetemi docens, előadó
Dr. Kovács Károlyné dr. egyetemi docens, tanszékvezető
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié 3. Minta zárthelyi
„Minta” Zh feladatsor
(a feladatsor megoldására rendelkezésre álló idő 50 perc) 1. Mikor beszélünk kémiai korrózióról? 2 p. 2. Milyen típusú görbék szerint megy végbe az oxidréteg vastagodása száraz oxidációnál? 2 p. 3. Mi a csereáram-sűrűség?
2 p.
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?
2 p.
6. Milyen hőmérséklet-tartományban szenzibilizálódnak (válnak hajlamossá kristályközi korrózióra) az ausztenites saválló acélok? 7. Mi a koncentrációs elem lényege?
2 p. 2 p.
8. Milyen összefüggés van a kritikus pitting-potenciál és a fém pittingesedési hajlama között? 2 p. 9. Mi a kavitációs korrózió?
2 p.
10. Milyen környezetben végzik anyagcseréjüket a szulfátredukáló baktériumok, és milyen reakcióegyenlet szerint redukálják szulfiddá a szulfátot? 11. Milyen átmeneti korrózióvédő módszereket ismer?
3 p. 2 p.
12. Függ-e a közeg, - vizes oldat, - hőmérsékletétől hogy a vas/cink korróziós cellában melyik fém lesz az anód és melyik a katód?
2 p.
13. Rajzolja fel az „anódosan” vezérelt folyamat Evans diagramját!
2 p.
14. Mit nevezünk differenciális szellőzésű elemeknek, vagy celláknak?
2 p.
15. Milyen célra szolgálnak a Pourbaix diagramok??
2 p.
16. Írja fel a túlfeszültség és az áramsűrűség közötti kapcsolatot diffúziós polarizáció esetén! 3 p. 17. Mi a küszöbfeszültség?
2 p.
18. Mikor beszélünk diffúziós polarizációról?
2 p.
19. Mi a különbség a feszültségkorróziós törés és a korróziós kifáradás között?
2 p.
20. Milyen atmoszférát különböztetünk meg a levegő hőmérséklete, nedvességtartalma és szennyezőanyag-tartalma alapján?
2 p.
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié
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.
2p 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.
2p 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.
2p 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 = E0F – 0,059*pH, ahol E0F a pH =0-hoz tartozó ún. standard Flade potenciál.
3p 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.
2p 6. Milyen hőmérséklet-tartományban szenzibilizálódnak (válnak hajlamossá kristályközi korrózióra) az ausztenites saválló acélok? A helyes válasz:
Az ausztenizes szövetszerkezetű saválló acélok a 400 – 850 oC
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié tartományban válnak hajlamossá a kristályközi korrózióra.
2p 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.
2p 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.
2p 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.
2p 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 H2O + Na2SO4 + 2 H2CO3 = 3 Fe(OH)2 + FeS + 2NaHCO3
3p 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.
2p 12. Függ-e a közeg, - vizes oldat, - hőmérsékletétől hogy a vas/cink korróziós cellában melyik fém lesz az anód és melyik a katód?
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié 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!
2p 13. Rajzolja fel az „anódosan” vezérelt folyamat Evans diagramját! A helyes válasz:
2p 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.
2p 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.
2p 16. Írja fel a túlfeszültség és az áramsűrűség közötti kapcsolatot diffúziós polarizáció esetén! A helyes válasz:
η = (R*T/(z*F))*ln(Cx=0 / Co) = (R*T/(z*F))ln(1 – j/jH)
3p 17. Mi a küszöbfeszültség? A helyes válasz:
Feszültségkorróziónál létezik egy minimális feszültség, mely alatti
Korrózióvédelem kommunikációs dosszié igénybevétel esetén feszültségkorróziós törés még igen hosszú idő alatt sem következik be. Ez a küszöbfeszültség.
2p 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.
2p 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.
2p 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.
2p 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
