Корозійна інженерія
Корозійна інженерія — це інженерна спеціальність, яка застосовує наукові, технічні, інженерні навички та знання природних законів і фізичних ресурсів для розробки та впровадження матеріалів, конструкцій, пристроїв, систем і процедур для боротьби з корозією[1]. З цілісної точки зору корозія — це явище, коли метали повертаються до стану, в якому вони знаходяться в природі[2]. Рушійна сила, яка викликає корозію металів, є наслідком їх тимчасового існування в металевій формі. Для виробництва металів, починаючи з природних мінералів і руд, необхідно забезпечити певну кількість енергії, для плавдення залізної руди в доменній печі. Тому термодинамічно неминуче, що ці метали під впливом різних середовищ повернуться до свого природного стану[3]. Таким чином, корозія та корозійна інженерія включають вивчення хімічної кінетики, термодинаміки, електрохімії та матеріалознавства.
Загальний передумови[ред. | ред. код]
Загалом пов’язана з металургією чи матеріалознавством, корозійна інженерія також стосується неметалів, зокрема кераміки, цементу, композитних матеріалів та електропровідних матеріалів, таких як вуглець і графіт. Інженери з корозії часто керують іншими некоррозійними процесами, включаючи (але не обмежуючись цим) розтріскування, крихке руйнування, розтріскування, фретинг, ерозію та, як правило, класифіковані як управління інфраструктурними активами. У 1990-х роках Імперський коледж Лондона навіть пропонував ступінь магістра наук під назвою «Корозія конструкційних матеріалів»[4]. UMIST – Інститут науки і технологій Манчестерського університету, який тепер є частиною Манчестерського університету, також пропонує подібний курс. Магістерські курси з інженерії корозії доступні в усьому світі, а навчальні програми містять навчальний матеріал про контроль і розуміння корозії. Університет штату Огайо має центр корозії, названий на честь одного з найбільш відомих інженерів корозії Марса Дж. Фонтани[5].
Витрати на корозію[ред. | ред. код]
У 1995 році повідомлялося, що витрати на корозію по всій країні в США становили майже 300 мільярдів доларів на рік[6]. Це підтвердило попередні повідомлення про шкоду, завдану світовій економіці корозією.
Закі Ахмад у своїй книзі «Принципи корозійної техніки та боротьби з корозією» стверджує, що «Корозійна інженерія — це застосування принципів, розроблених з науки про корозію, для мінімізації або запобігання корозії»[7]. Шрейр та ін. пропонують те саме у своїй великій двотомній праці під назвою «Корозія»[8]. Корозійна інженерія передбачає розробку схем запобігання корозії та впровадження спеціальних кодексів і практик. Заходи проти корозії, включаючи катодний захист, проектування для запобігання корозії та покриття конструкцій підпадають під режим корозійної техніки. Однак наука про корозію та техніка йдуть рука об руку, і їх неможливо розділити: це постійний шлюб, який час від часу створює нові та кращі методи захисту. Це може включати використання інгібіторів корозії. У Довіднику з корозійної техніки автор П’єр Р. Роберж стверджує: «Корозія — це руйнівна атака матеріалу в результаті реакції з навколишнім середовищем. Серйозні наслідки процесу корозії стали проблемою світового значення»[9].
Товариства та асоціації корозійної техніки та корозії[ред. | ред. код]
Групи інженерів корозії створені по всьому світу для навчання, запобігання, уповільнення та управління корозією. До них належать Національна асоціація інженерів з корозії (NACE), Європейська федерація з корозії (EFC), Інститут корозії у Великобританії та Австралазійська асоціація з корозії. Основним завданням інженера з корозії є економічне та безпечне управління наслідками корозії матеріалів.
Відомі учасники цієї галузі[ред. | ред. код]
Деякі з найбільш помітних учасників дисципліни корозійної техніки включають, зокрема:
- Майкл Фарадей (1791–1867)
- Марсель Пурбе (1904–1998)
- Герберт Х. Уліг (1907–1993)
- Улік Річардсон Еванс (1889–1980)
- Марс Гай Фонтана (1910–1988)
- Мелвін Романофф (-1970)
Типи корозійних ситуацій[ред. | ред. код]
Інженери та консультанти з корозії, як правило, спеціалізуються на сценаріях внутрішньої або зовнішньої корозії. В обох випадках вони можуть надавати рекомендації по боротьбі з корозією, аналізувати несправності, продавати засоби боротьби з корозією або забезпечувати встановлення чи проектування систем контролю та моніторингу корозії[7][10][11][12][13]. Кожен матеріал має свої слабкі місця. Алюміній, оцинковане/цинкове покриття, латунь і мідь погано виживають у дуже лужному або дуже кислому середовищі pH. Мідь і латунь погано виживають у середовищі з високим вмістом нітратів або аміаку. Вуглецеві сталі та залізо погано виживають у середовищі з низьким питомим опором ґрунту та високим вмістом хлориду[14]. Середовища з високим вмістом хлориду можуть навіть подолати та атакувати сталь, укладену в зазвичай захисний бетон. Бетон погано виживає в середовищі з високим вмістом сульфатів і кислот. І ніщо не виживає добре в середовищах з високим вмістом сульфідів і низьким окислювально-відновним потенціалом з корозійними бактеріями. Це називається біогенною сульфідною корозією[15][16].
Звичайне визначення зони сплеску – це область трохи вище та трохи нижче середнього рівня води у водоймі. Сюди також входять зони, які можуть бути піддані бризкам води та туману[17][18][19].
Гальванічна корозія (також звана біметалевою корозією) — це електрохімічний процес, під час якого один метал (більш активний) переважно кородує, коли він знаходиться в електричному контакті з іншим різнорідним металом у присутності електроліту[20][21]. Подібна гальванічна реакція використовується в первинних елементах для генерування корисної електричної напруги для живлення портативних пристроїв – класичним прикладом є елемент із цинковими та мідними електродами. Гальванічна корозія також використовується, коли жертвувальний метал використовується для катодного захисту. Гальванічна корозія виникає, коли в присутності електроліту контактують активний метал і більш благородний метал[22].
Гарний дизайн для запобігання корозії[ред. | ред. код]
Корозійна техніка передбачає гарний дизайн[23][24][25]. Використання заокругленого краю замість гострого зменшує корозію[26]. Також не з’єднуйте зварюванням або іншим методом з’єднання двох різнорідних металів, щоб уникнути гальванічної корозії[27]. Уникати розміщення маленького анода (або анодного матеріалу) поруч із великим катодом (або катодним матеріалом) є хорошою практикою. Наприклад, зварювальний матеріал завжди повинен бути більш благородним, ніж навколишній матеріал. Корозія в баластних цистернах морських суден може бути проблемою, якщо не буде розроблено належний проект[28]. Інші приклади включають просту конструкцію, наприклад товщину матеріалу. У відомій ситуації корозії матеріал можна просто зробити товщим, тому для корозії знадобиться набагато більше часу[29].
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ Trethewey, Kenneth R.; Chamberlain, John (1988). Corrosion for students of science and engineering. Harlow, Essex, England: Longman Scientific & Technical. с. 2. ISBN 0582450896. OCLC 15083645.
- ↑ CoatingsTech - Waterborne Direct-to-Metal Coatings: Enduring Solutions in Corrosion Protection. www.coatingstech-digital.org (англ.). Процитовано 7 липня 2022.
- ↑ Van Muylder, Jean (1981). Thermodynamics of Corrosion. У Bockris, J. O’M.; Conway, Brian E.; Yeager, Ernest; White, Ralph E. (ред.). Electrochemical Materials Science. Comprehensive Treatise of Electrochemistry. Т. 4. Boston, MA: Springer US. с. 1—96. doi:10.1007/978-1-4757-4825-3_1. ISBN 978-1-4757-4825-3.
- ↑ Sidky and Hocking (May 1994). MSc Corrosion of Engineering Materials. Imperial College Lecture Notes.
- ↑ Welcome to the Fontana Corrosion Center. The Fontana Corrosion Center. 2 жовтня 2013. Процитовано 20 лютого 2021.
- ↑ Fontana, Mars G (2005). Corrosion engineering (вид. 3rd). New Delhi: Tata McGraw-Hill. с. 1. ISBN 0070607443. OCLC 225414435.
- ↑ а б Zaki., Ahmad (2006). Principles of corrosion engineering and corrosion control (вид. 1st). Boston, MA: Elsevier/BH. ISBN 9780080480336. OCLC 147962712.
- ↑ Shreir, L. L.; Burstein, G. T.; Jarman, R. A. (1994). Corrosion (вид. 3rd). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 159124501X. OCLC 53032654.
- ↑ Roberge, Pierre R. (2012). Handbook of corrosion engineering (вид. 2nd). New York: McGraw-Hill. ISBN 9780071750370. OCLC 801050825.
- ↑ Roberge, Pierre R. (2008). Corrosion engineering: principles and practice. New York: McGraw-Hill. ISBN 9780071640879. OCLC 228826475.
- ↑ Revie, R. Winston, ред. (2011). Uhlig's corrosion handbook (вид. 3rd). Hoboken, New Jersey. ISBN 9780470872857. OCLC 729724608.
- ↑ Revie, R. Winston (2008). Corrosion and corrosion control: an introduction to corrosion science and engineering (вид. 4th). Hoboken, New Jersey. ISBN 9780470277256. OCLC 228416767.
- ↑ Volkan, Cicek (April 2014). Corrosion engineering. Salem, Massachusetts. ISBN 9781118720752. OCLC 878554832.
- ↑ Landolt, Dieter (2007). Corrosion and surface chemistry of metals (вид. 1st). Lausanne, Switzerland: EPFL Press. ISBN 978-0-8493-8233-8. OCLC 141347756.
- ↑ US EPA. nepis.epa.gov. Процитовано 14 жовтня 2021.
- ↑ ((Office of Research & Development)). DESIGN MANUAL: ODOR AND CORROSION CONTROL IN SANITARY SEWERAGE SYSTEMS AND TREATMENT PLANTS. cfpub.epa.gov. Процитовано 14 жовтня 2021.
- ↑ What is the Splash Zone and How to Protect It?. Mark Tool & Rubber. 28 грудня 2012. Процитовано 15 жовтня 2021.
- ↑ Creamer E.V. "Splash Zone Protection of Marine Structures" Paper number 1274, Offshore Technology Conference, Houston TX, 1970
- ↑ Madkour, Loutfy H. INDUSTRIAL CORROSION AND CORROSION CONTROL TECHNOLOGY. с. 289—329.
- ↑ Sepulveda, Alexander. Inspector Knowledge Series 03-0. с. 65—73.
- ↑ Galvanic Corrosion. www.nace.org. Архів оригіналу за 22 грудня 2018. Процитовано 21 грудня 2018.
- ↑ Trethewey, Kenneth R.; Chamberlain, John (1988). Corrosion for students of science and engineering. Harlow, Essex, England: Longman Scientific & Technical. с. 107-111. ISBN 0582450896. OCLC 15083645.
- ↑ Ahmad, Zaki (2006). Principles of corrosion engineering and corrosion control (вид. 1st). Boston, MA: Elsevier/BH. с. 438—478. ISBN 978-0-08-048033-6. OCLC 147962712.
- ↑ Raymond, K. L. (1962). Principles of Design for Corrosion Prevention. SAE Technical Paper. SAE Technical Paper Series. 1. doi:10.4271/620229. 620229.
- ↑ Influence of design on corrosion. www.steelconstruction.info. Процитовано 13 жовтня 2021.
- ↑ Corrosion control by design (PDF). 2021. Архів (PDF) оригіналу за 17 травня 2017.
- ↑ Corrosion Prevention & Control (CPC) Design & Construction Issues | WBDG – Whole Building Design Guide. www.wbdg.org. Процитовано 13 жовтня 2021.
- ↑ Corrosion on the High Seas: How Ship Owners Battle Rust. www.materialsperformance.com. Процитовано 13 жовтня 2021.
- ↑ Fontana, Mars G (2005). Corrosion engineering (вид. 3rd). New Delhi: Tata McGraw-Hill. с. 158. ISBN 0070607443. OCLC 225414435.
Подальше читання[ред. | ред. код]
- Ahmad, Zaki (2006). Principles of corrosion engineering and corrosion control (вид. 1st). Boston, MA: Elsevier/BH. ISBN 978-0-08-048033-6. OCLC 147962712.
- Madkour, Loutfy H. INDUSTRIAL CORROSION AND CORROSION CONTROL TECHNOLOGY.
- Brett CMA, Brett AMO, ELECTROCHEMISTRY, Principles, methods, and applications, Oxford University Press, (1993) ISBN 0-19-855389-7
- Jones, Denny A. (1996). Principles and prevention of corrosion. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0-13-359993-0. OCLC 32664979.
- Fontana, Mars G (2005). Corrosion engineering (вид. 3rd). New Delhi: Tata McGraw-Hill. с. 278-280. ISBN 0070607443. OCLC 225414435.
- P. E., Philip A. Schweitzer (2009). Fundamentals of Corrosion. Corrosion Technology: 5.
- C. L. Page, ред. (1996). Corrosion of reinforcement in concrete construction. Cambridge: Royal Society of Chemistry, Information Services. ISBN 0-85404-731-X. OCLC 35233292. Papers presented at the Fourth International Symposium on 'Corrosion of Reinforcement in Concrete Construction', held at Robinson College, Cambridge, UK, 1-4 July 1996.
- Materials science (вид. 4th). London: Chapman and Hall. 1990. ISBN 0-412-34150-6. OCLC 22361400.
- Corrosion - 2nd Edition (elsevier.com) Volume 1and 2; Editor: L L Shreir ISBN 9781483164106
- A.W. Peabody, Peabody's Control of Pipeline Corrosion, 2nd Ed., 2001, NACE International. ISBN 1-57590-092-0
- Ashworth V., Corrosion Vol. 2, 3rd Ed., 1994, ISBN 0-7506-1077-8
- Baeckmann, Schwenck & Prinz, Handbook of Cathodic Corrosion Protection, 3rd Edition 1997. ISBN 0-88415-056-9
- Roberge, Pierre R, Handbook of Corrosion Engineering 1999 ISBN 0-07-076516-2
- Gummow, RA, Corrosion Control of Municipal Infrastructure Using Cathodic Protection. NACE Conference Oct 1999, NACE Materials Performance Feb 2000
- Schweitzer, Philip A. (2007). Corrosion engineering handbook. Fundamentals of metallic corrosion: atmospheric and media corrosion of metals (вид. 2nd). Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8244-4. OCLC 137248972.
- Schweitzer, Philip A. (2007). Corrosion engineering handbook. Corrosion of polymers and elastomers (вид. 2nd). Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8246-8. OCLC 137248977.
- Schweitzer, Philip A. (2007). Corrosion engineering handbook. Corrosion of linings and coatings: cathodic and inhibitor protection and corrosion monitoring (вид. 2nd). Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-8248-2. OCLC 137248981.
- Yongchang Huang; Jianqi Zhang (2018). Materials corrosion and protection. Shanghai. ISBN 978-3-11-038295-2. OCLC 1024052058.
|
