Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

С.А. Балезин
Отчего и как разрушаются металлы

Введение. Часть 2

<< Предыдущая страница <<

Итак, коррозионная стойкость металлов в значительной мере зависит и от условий, в которых они находятся. Вы часто видите, как на улицах города роют глубокие траншеи, в которые закладывают металлические трубы для проводки газа, воды или стока канализационных вод. Присмотритесь внимательно, как и в каком виде укладываются эти трубы. Перед укладкой в землю их тщательно очищают от ржавчины, затем покрывают толстым слоем особых смол, а сверху этот слой обертывают специальной бумагой.

Зачем это делают? Ведь трубы бетонные, асбестовые, керамические, т. е. сделанные из глины, закладывают в почву без всякой предварительной обработки. На этот вопрос ответить просто: если мы в ту же почву рядом с металлическими трубами, хорошо обработанными, зароем трубы необработанные, то через несколько месяцев необработанные трубы проржавеют и потребуют замены, в то время как хорошо подготовленные будут долго служить.

Особенно сильно разрушаются металлы при контакте с кислыми растворами. На рисунке показана газопроводная труба. Здесь в вогнутом участке трубы (в соответствии с рельефом местности) в результате охлаждения пара скапливается вода. В воде растворяются сопутствующие газы - сероводород, углекислый газ и др. - и создается кислый раствор, который быстро разрушает металл.

Следовательно, металлические изделия, чтобы они дольше служили, и мы могли ими пользоваться, нуждаются в определенном уходе. Если трубы, проложенные в почве, требуют одного ухода, то металлические фермы железнодорожного моста, железные крыши домов и другие изделия, которые подвергаются систематическому воздействию воздуха, воды, снега, - другого. Вы хорошо знаете, что металл покрывают красками, лаками, которые защищают его от воздействия внешней среды. Однако даже при самом тщательном уходе крыша из железа может служить не более 3 - 5 лет. Прочный материал вследствие коррозии становится малопрочным, вплоть до того, что он рассыпается на мелкие части - продукты коррозии, т.е. соединений железа с кислородом воздуха, водой, углекислым газом. Чтобы сохранить металл, необходимо соблюдать меры, предохраняющие его от разрушения. Эта задача является делом не только специалистов, но и всех, кто в той или иной мере применяет изделия из металлов.

Человек не только должен знать, почему разрушается металл, но и как сберечь его от разрушения, ибо трудно себе представить сейчас нашу жизнь без металла, который в жизни человеческого общества играет первостепенную роль. Из него делают тысячи различных предметов: станки, автомобили, тракторы, сложные аппараты, самолеты, реактивные двигатели. Наши города и села связаны металлическими линиями проводов. С их помощью передают телеграммы, электрическую энергию, приводящую в движение машины на фабриках, заводах и освещающую наши жилища, ведутся телефонные разговоры. По металлическим трубам, проложенным под землей, протекают реки нефти из одних районов в другие. Так, из Баку по нефтепроводам течет нефть в Батуми, по магистральному нефтепроводу из Самотлора - в Альметьевск, по трубам подается газ из Саратова в Москву и т. д. По трубам же подается вода от центральной водопроводной станции города на фабрики, заводы и в наши квартиры. Но металл играет большую роль не только в промышленности, он окружает нас и в быту. Садясь обедать, мы едим металлическими ложками, вилками, ножами. Чтобы написать письмо своему другу, мы берем ручку, в которую вставлено металлическое перо. Всюду металл, без него нельзя представить себе современную жизнь.

Человечество знакомо с металлами тысячи лет. Первыми известными металлами были медь и золото - они встречаются в природе в самородном состоянии. Но она не обладают необходимыми для практики свойствами. Позднее выяснилось, что сплавы золота с медью или меди с оловом более твердые и прочные, нежели вещества, взятые в отдельности.

Долгое время человек употреблял для изготовления всякого рода изделий сплавы меди с оловом. Они получили общее название - бронза. В истории человечества этот период, когда бронза широко использовалась, называют бронзовым веком. Из бронзы изготовляли топоры, ножи, мечи и другие изделия. Однако бронза не была достаточно тверда и прочна. Позднее человек научился получать железо из его руд. Железных руд в земной коре очень много, а выплавлять их сравнительно легко. Поэтому железо и его сплавы стали за менять бронзу. В истории человеческого общества наступил, как говорят, железный век. Представьте себе, что бы произошло, если бы на Земле исчезло железо. Получилась бы фантастически страшная картина: рушащиеся дома, заводы, исчезающие автомобили и т.д. Одним словом, полный хаос разрушения.

Роль железа в истории развития человеческого общества очень красочно охарактеризовал Ф. Энгельс: «...Железо сделало возможным полеводство на более крупных площадях, расчистку под пашню широких лесных пространств; оно дало ремесленнику орудия такой твердости и остроты, которым не мог противостоять ни один камень, ни один из других известных тогда металлов».

Было обнаружено, что сплавы железа с углеродом гораздо тверже сплавов меди с оловом. Сплавы железа с углеродом получили название сталей, в них углерода находится до 2 %. Если углерода больше 2 %, то такие сплавы называются чугунами.

Раскопки, произведенные специалистами, показали, что железо на территории нашей страны было известно 2 тыс. лет назад. В России впервые возникло изготовление металлических изделий с помощью литья, т. е. металлы расплавляли, выливали в специальную форму и последующей обработкой превращали в готовые изделия. Промышленность, изготавливающая металл, а также его обрабатывающая, называется металлургической. Особенно быстро она начала развиваться в первой четверти XVIII в. при Петре I. Так, к началу XVIII в. выплавлялось около 150 тыс. пудов чугуна, в 5 раз меньше, чем в Англии, но уже во второй половине XVIII в. Россия опередила Англию по выплавке металла. В начале XIX в. выплавка металла составила уже около 10 млн. пудов.

Однако отсталость дореволюционной России, зависимость ее экономики от иностранного капитала мешали развитию русской промышленности и, в частности, развитию металлургии. Только после Великой Октябрьской социалистической революции, создавшей новую, социалистическую систему народного хозяйства, Россия из отсталой земледельческой страны превратилась в индустриальную державу. В 1973 г. выплавка чугуна увеличилась более чем в 20 раз по сравнению с тем количеством, которое выплавлялось в 1913 г. Однако то количество металла, которое производится в нашей стране, еще далеко не может удовлетворять все нужды различных отраслей народного хозяйства.

Одной из важнейших задач в настоящее время является не только увеличение производства металла, но и сохранение его от разрушения. Борьба со злейшим врагом металла - коррозией начинается со времени изготовления металлических изделий. За последнее время защита металлов от коррозии приобрела особое значение, так как в промышленности и в технике применяют высокие температуры, давления, большие скорости, а также среды, в которых они являются особенно неустойчивыми, например растворы кислот, щелочей, солей и т. д.

Чтобы представить, какое значение имеет борьба с коррозией металлов, рассмотрим, какой вред она приносит. Подсчеты, которые были сделаны в начале 20-х годов нашего века, показали, что за время с 1860 по 1920 г., т. е. за 60 лет, было выплавлено чугуна во всем мире 1860 млн. т, а в результате коррозионных разрушений погибло 660 млн. т, что составляет около 33 % от всего выплавленного металла. В 1969 г. подсчитали, что только в США коррозия нанесла ущерб, выражаемый суммой около 7 млрд. долларов в год. В Англии считают, что примерно около 10 % всей ежегодно выплавляемой стали идет на покрытие безвозвратных потерь металла от коррозии.

По далеко не полным подсчетам наша страна ежегодно теряет 5 - 6 млн. т металла, стоимость которого в изделиях измеряется сотнями миллионов рублей. Иначе говоря, буквально в пыль превращается годовая продукция крупного металлургического комбината. Это так называемый прямой ущерб, наносимый в результате коррозионных разрушений металла. Есть и косвенный: он связан с порчей и выходом из строя всевозможных машин, приборов, металлических конструкций, которые являются более ценными, чем сам металл, пошедший на их изготовление. Коррозия некоторых важных деталей, например поршней автомобильного двигателя, кузова, шасси, делает автомобиль непригодным для его эксплуатации. Металл автомобиля сохранился, но автомобиль в результате коррозионного разрушения отдельных его деталей потерял свое назначение. Необходимость замены водопроводных и канализационных труб, разрушенных коррозией, связана с расходом не только по замене старых труб новыми, но также и с затратами большого труда на извлечение из почвы старых и закладку новых труб.

Коррозия иногда приводит и к тяжелым последствиям. Так, например, в котельных установках, когда не приняты достаточные меры защиты металла от коррозии, происходят взрывы котлов.

Даже такой незначительный вид коррозии, как потускнение зеркальных поверхностей, приводит к замене сложных сооружений, например прожекторов, новыми или к очень значительному их ремонту, требующему больших затрат. Пожалуй, трудно перечислить громадный ущерб, который связан с коррозионными разрушениями металлических изделий.

Чтобы понять, как можно лучше защитить металл от коррозии, познакомимся с некоторыми свойствами и строением металлов.

<< Предыдущая страница <<

Сопутствующие публикации:
«Ржа ест железо»,
Железная колонна в Дели
Японский булат и колонна в Дели

Использована публикация:
Балезин С.А. Отчего и как разрушаются металлы. Пособие для учащихся. Изд. 3-е, перераб. М., «Просвещение», 1976. 160 с. Введение (стр. 3 - 12)

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)