Аннотация Рабочая программа по дисциплине "Коррозия ... подготовки бакалавров на химико-технологическом факультете но специальности ...

Аннотация
Рабочая программа по дисциплине "Коррозия и защита металлов" предназначена для
подготовки бакалавров на химико-технологическом факультете но специальности 550800
«Химическая технология и биотехнология».
Рабочая программа составлена в соответствии Ъ образовательным стандартом ТПУ по
направлению 550800 «Химическая технология и биотехнология». Структура, содержание и
оформление программы соответствует СТП ТПУ 2.4.01 -02".
Рабочая программа определяет объем, содержание, порядок изучения и преподавания
дисциплины "Коррозия и защита металлов", а также способы контроля результатов ее
усвоения и включает основные понятия термодинамики и кинетики коррозионных
процессов, влияние внешних и внутренних факторов на скорость коррозии: способы защиты от
коррозии, коррозию отдельных металлов и их сплаЬов.
Annotation
The working program on discipline " Corrosion and protection of metals " is intended for preparation of
the bachelors at chemical-technological faculty but speciality 550800 " Chemical technology and
biotechnology ". The working program is made according to the educational standard TPU on a direction
550800 " Chemical technology and biotechnology ". The structure, contents and registration of the
program corresponds STP TPU 2.4.01 -02 ". The working program defines volume, contents, order of
study and teaching of discipline " Corrosion and protection of metals ", and also the ways of the
control of results of its mastering and are included the basic concepts of thermodynamics and kinetic of
corrosion processes, by influence of the external and internal factors on rate of corrosion: ways of
protection from corrosion, corrosion of separate metals and their alloys.
1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цели преподавания дисциплины
Целью изучения курса "Коррозия и зашита металлов" является формирование
современного научного мировоззрения и навыков самостоятельной работы, необходимых для
использования химических знании при изучении специальных дисциплин и дальнейшей
практической деятельности.
Задачей учебной дисциплины является ознакомление с теоретическими основами коррозии
металлов и неметаллических материалов, со способами зашиты от коррозии.
В результате изучения дисциплины "Коррозия и защита металлов" студент должен:
понимать и иметь представление
• о структуре металлов и ее связи с коррозией;
• о выборе материала конструкции в зависимости от технологических условий;
• о способах зашиты от коррозии;
• о рациональном конструировании аппаратов с учетом коррозионных процессов.
•
•
знать:
коррозионные свойства материалов и принципы выбора конструкционных материалов с
учетом их физических и химических свойств, а именно:
основы строения металлов и сплавов: типы и параметры кристаллической решетки, теорию
•
•
•
•
•
•
кристаллизации диаграммы состояния многокомпонентных сплавов:
механизмы разрушения металлов и сплавов, кинетика и термодинамика процессов; влияние
внешних и внутренних факторов на скорость коррозии
специфические виды коррозионного разрушения;
неметаллические материалы и их свойства: керамика, стекло, ситаллы, углеродные материалы;
полимерные материалы: термопласты и реактопласты;
способы защиты от коррозии,
методы теоретического и экспериментального исследования коррозионных процессов.
уметь использовать:
• основные понятия и законы коррозии металлов; механизмы коррозионных процессов в целях
защиты машин и аппаратов от коррозионного разрушения;
• современные методы исследования и приборы для изучения коррозионных процессов:
• полученные знания по химическому сопротивлению материалов при создании и
эксплуатации машин и аппаратов химических производств.
12. Задачи изложения и изучения дисциплины
Для овладения теоретическими знаниями по курсу "Коррозия и защита металлов"
студентам предлагается курс лекций. Малая группа слушателей позволяет при рассмотрении
наиболее сложных вопросов осуществлять индивидуальный подход к их обучению. Лекции
имеют информационный характер. Во время лекций используется демонстрационный
материал: различные физико-химические зависимости.
Практический раздел дисциплины "Коррозия и защита металлов" основан на проведении
лабораторных работ и практических занятий. Проведение лабораторных занятия служат
развитию творческих умений, коммуникативных качеств у студентов при коллективном и
индивидуальном решении проблем электрохимической технологии.
Самостоятельная познавательная деятельность заключается в проработке
лекционного материала по учебникам и учебным пособиям при подготовке к теоретическим
коллоквиумам, контрольной работе.
Текущий контроль осуществляется проведением теоретических коллоквиумов,
тестовым опросом во время лекций, контрольной работы.
Итоговым контролем результатов изучения дисциплины является зачет и экзамен. На
экзамен выносится основной материал лекционного курса.
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ (лекции)
2.1. Коррозия металлов и сплавов
Тема 1. Введение
Предмет, цели и задачи дисциплины. Краткие сведения об истории ее развития. Проблемы
разрушения металлов и неметаллических материалов. Защита от коррозии, и ее значение в технике
и технологии.
Тема 2. Строение металлов и сплавов
Особенности строения твердых тел. Основные типы кристаллических
решеток металлов. Параметры кристаллической решетки. Типы связей между частицами в
твердых телах.
Тема 3. Химическая и электрохимическая виды коррозии
Классификация коррозионных процессов. Газовая коррозия. Коррозия металлов в не
электролитах. Особые случаи коррозии: водородная, карбонильная, коррозия, вызываемая
сернистыми соединениями, хлором и хлористым водородом.
Механизм электрохимической коррозии. Электродные потенциалы. Типы коррозионных
элементов. Кинетика электродных процессов: Поляризация и деполяризация. Анодная и катодная
поляризация. Коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией. Коррозионные
диаграммы.
Тема 4. Влияние внешних факторов и конструкционных особенностей элементов
машин, аппаратов на коррозионный процесс.
Влияние внешних факторов на коррозионный процесс (рН среды, состава и концентрации
нейтральных растворов, кислорода, температуры, скорости движения раствора электролита,
давления)
Влияние конструкционных особенностей элементов машин, аппаратов и сооружений на
коррозионный процесс (характер обработки поверхности металла, контакт разнородных металлов и
неметаллических материалов,распределение температуры, напряжений, особенности сварки
и соединений деталей)
Тема 5. Специфические виды коррозии
Атмосферная, почвенная и биокоррозия. Коррозия блуждающими токами. Коррозионная
усталость, межкристаллитная коррозия, контактная коррозия металлов
Тема.6. Коррозия черных и цветных металлов
Коррозионная характеристика железа и его сплавов. Углеродистые, низко- и
среднелегированные стали и чугуны. Хромистые, хромоникелевые стали. Нержавеющие стали.
Условия и области применения сплавов на основе железа в химическом машиностроении.
Коррозионная характеристика цветных металлов; алюминия, меди, никеля, свинца, титана и их
сплавов.
22. Химическое сопротивление неметаллических материалов
Тема 1. Неорганические материалы
Классификация неметаллических материалов и перспективы
антикоррозионной технике. Основные закономерности
разрушения неметаллических материалов в агрессивных средах.
их
применения
в
Материалы природного происхождения. Силикатные материалы: керамика, стекло,
ситаллы, эмали. Углеродные материалы
Тема 2. Полимерные материалы
Термопласты и реактопласты: поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен,
фторопласты, эпоксидные, кремнийорганические и фуриловые смолы, Каучуки, резины и
эбониты. Стекло и углепластики. Композиционные материалы.
2.3 Способы защиты от коррозии
Тема 13ащитные покрытия
Классификация методов защиты от коррозии. Защитные покрытия: металлические и
неметаллические.
Способы
нанесения
защитных
покрытии:
плакирование,
термодиффузионный, гальванический, горячий способы и напыление и т.д..
Тема 2. Электрохимическая защита
Катодная и анодная протекторная
защита.
Защита
внешним
током.
Схема
электрохимической защиты. Защитный ток. Показатели степени защиты от коррозии.
ТемаЗ. Защита от коррозии обработкой мдооэионной среда
Ингибиторы коррозии: органические и неорганические: механизм их действия:
эффективность защиты. Применение ингибиторов коррозии. Инертные атмосферы.
Тема 4. Методы изучения коррозионных процессов
Объемный, массовый и глубинный показатели скорости коррозии. Плотность тока
коррозии. Весовой метод изучения коррозии. Электрохимический метод изучения
коррозионных процессов.
Распределение лекционных занятий по курсу "Коррозия и защита
металлов" по темам
З.СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
(лабораторные работы)
3.1. Тематика лабораторных работ
1. Влияние состава среды на скорость коррозии.
6 часов
2. Ингибиторы коррозии
5 часов
3. Определение скорости коррозии по объему выделившегося
водорода.
'
6 часов
4. Контактная коррозия металлов.
4 часа
5. Электрофоретические полимерные покрытия
бчасов
Перед лабораторной работой преподаватель беседует со студентом по
основным
теоретическим
вопросам
(которые
студент
проработал
самостоятельно) изучаемого физико -химического процесса и особенностям
лабораторной работы (теоретический коллоквиум) При выполнении лабораторных
работ каждый студент оформляет отчет, в котором указываются цели работы, ход
работы, дается рисунок и описание установки, таблица численных результатов,
вычисления и выводы.
3.2. Тематика практических занятий
№
Тематика практических занятий
Кол-во
часов
1. Термодинамика процессов коррозии. Электродные потенциалы. Расчет
2
равновесных электродных потенциалов. Оценка вероятности процессов
коррозии различных металла.
2 Электрохимическая коррозия. Расчет количества металла, перешедшего в
2
раствор в результате анодного процесса (з-н Фарадея). Расчет скорости
электрохимической коррозии.
3 Электрохимическая коррозия. Катодная защита протектором. Расчет
2
защитного эффекта и коэффициента защитного действия. Расчет
коэффициента полезного действия протектора
4
Основные поляризационные диаграммы коррозии
2
5 Показатели коррозии. Расчет массового показателя коррозии. Расчет
4
глубинного показателя коррозии. Расчет показателя неравномерности
коррозии. Оценка коррозии по 10-ти балльной шкале коррозионной
стойкости металлов.
6 Объемный показатель коррозии. Расчет объемного показателя коррозии.
2
Перерасчет объемного показателя коррозии в весовой показатель коррозии.
7 Уравнение Тафеля. Расчет скорости коррозии в кислых и нейтральных
средах.
8 Определение пористости и непроницаемости материалов неорганического
происхождения. Расчет открытой и закрытой пористости. Расчет
водопоглащения.
ИТОГО
2
2
18
4. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов состоит в проработке лекционного
материала, подготовке к лабораторным работам и в выполнении индивидуальных заданий.
Она составляет 54 часа и
включает следующие пункты:
1) проработка курса лекций и подготовка к теоретическим коллоквиумам по рекомендуемой
литературе перед лабораторными занятиями
(33 ч.)
2) подготовка к рубежной контрольной работе
(12ч)
3) подготовка к практическим занятиям
(9 ч.)
Подготовка к лабораторным работам контролируется теоретическими коллоквиумами.
Контрольная работа проводится в середине семестра по материалам прочитанных лекций и
самостоятельной работы.
Примерные варианты заданий для контрольной работы:
Вариант 1.
1. Кристаллическое и электронное строение металлов
2. Классификация коррозионных процессов
3.Предупреждение коррозии на стадии проектирования Вариант 2.
1.
Диаграмма состояния сплавов.
2.
Адсорбция кислорода на металлах
3.
Принципиальная схема катодной защиты
Вариант 3.
1.
Кислотостойкие стали и сплавы
2.
Пассивное состояние металлов
3.
Коррозионная усталость
5. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
При изучении курса "Коррозия и защита металлов" используется рейтинговая система
оценка знаний студентов.
Максимальная рейтинговая оценка (общий рейтинг ОР) дисциплины составляет 1000 баллов.
Примерный тип рейтинг - листа приводится ниже.
РЕЙТИНГ-ЛИСТ
но дисциплине "Коррозия и защита металлов" на 2002/2003 учебный год.
Плановый объем учебной нагрузки:
лекции
27 ч.
лабораторные занятия
27 ч.
практические занятия
18ч.
Итого аудиторных занятий:
72 ч.
Виды выполняемых работ и их значение в баллах
1. Лекции:
14 лекций х 5 баллов
2. Лабораторные работы: работа
5x30 баллов
отчет
5х 2 0 баллов
70 баллов
50 баллов
100 баллов
коллоквиум
3. Практические занятия: работа
3. Контрольная работа
5. Экзамен
5 х 20 баллов
9x10 баллов
1 х 100
100 баллов
90 баллов
100 баллов
390 баллов
Итого
1000 баллов
Контрольные точки, объемы и максимальное количество баллов к указанному сроку
Виды работ
12- неделя
1 8-неделя
Лекции
60
70
Лабораторные работы:
Работа
90
150
Обработка результатов
60
100
и оформление отчетов
коллоквиум
60
100
Практические занятия
70
90
Контрольная работа
100
ИТОГО
440
510
Общий рейтинг переводится в оценку по соотношению:
Более
900 баллов
ОТЛИЧНО
от
750 до 900 баллов
ХОРОШО
от
570 до 750 баллов
УДОВЛЕТВОРИТНЛЬНО
Рейтинг поощряет активных студентов дополнительными баллами за
участие в химических олимпиадах, написание рефератов, досрочную сдачу домашнего
задания, занятия на курсах дополнительной химической
6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Перечень основной литературы по курсу ''Коррозия и защита металлов"
№
Авторы
Название учебного пособия
, Год изд.
Кол.
1
Томашов Н.Д.
Теория коррозии и защиты металлов 1960
6
2
ЖукНЛ.
Курс коррозии и защиты металлов
1976
5
3
Клинов И.Я.
Коррозия химической
1976
6
аппаратуры коррозионно-стойкие материалы
4
Улич С.А.
Техника борьбы с коррозией
1980
5
5
Шлугер М.А.
Коррозия и защита металлов
1981
6
6.2. Перечень дополнительной литературы по курсу "Коррозия и защита металлов"
№ п.п. Авторы
Название учебного пособия
Год изд.
Кол. экз.
1
Уманский Я.С.
Физика металлов
1978
4
2
Дамаскин В.В., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику 1983 10
3
Мозберг Р.К.
Материаловедение
1991
5
4
Фокин Н.М.
Защитные покрытия в химической промышленности
1981 7
5
Бахвалов Г.Т.
Защита металлов от коррозии
1964
3