Из за чего образуется коррозия на май. Изучение понятия «ржавчина»
Зловещее коричневое пятно на крыле, пузырь на краске в нижней части двери, внезапно намокшие после проезда большой лужи - все это явные признаки того, что вашу машину начала подтачивать такая медленная убийца, как ржавчина.
Ржавчина. Многие ее недооценивают. Многие не знают, что именно эта несерьёзная на первый взгляд беда регулярно отправляет на свалку десятки тысяч автомобилей. Но проблема предотвратима, и с ней можно и нужно бороться!
С металлами на основе железа борьба с окислением может быть Сизифовым трудом, ведь даже несмотря на передовые покрытия и сплавы, разработанные профессиональными химиками и инженерами, нестабильный химический состав стали в своей изначальной форме означает, что она всегда будет подвергаться ржавлению в естественной среде. Впрочем, это вовсе не означает, что ваша машина обречена. Понимая процесс окисления металла и зная проблемные участки на кузове вашего автомобиля, вы сможете продлить жизнь своему автомобилю.
Можно ли избежать встречи с ржавчиной?
Термин неспециалиста для электрохимического разрушения металла, основанного на железе, называемого окислением. В этом процессе молекулы на поверхности вступают в реакцию с кислородом воздуха и производят новую молекулу Fe2O3, известную также как оксид железа. Железо и большинство сталей рано или поздно полностью распадутся на оксид железа и составные элементы, дайте им достаточно времени.
Примеров использования в автопромышленности сталей разного качества можно привести массу. Это не только набившие оскомину автолюбителям 90-х годов и «Москвичи», которые, кажется, ржавели еще на сборочной линии. Схожие проблемы были у автопроизводителей США 70-х годов, когда ржавчина начинала распространяться по автомобилям, которые еще не успели выехать за ворота дилерского центра. Или проблемы с ЛКП и металлом на совсем современных моделях. Например, . Помните? ().
В то же время необработанная сырая листовая сталь может очень долго сопротивляться ржавлению, не рассыпаясь на составные части в течение нескольких лет.
Отсюда мы можем сделать первый вывод: если вы покупаете автомобиль (даже если это новая модель и машину забираете из салона), обязательно пробегитесь по форумам и поищите, ржавеют ли данные модели автомобилей конкретного года выпуска. Иначе вам может очень не повезти и вы попадете на какую-нибудь партию машин, в которой, по неизвестной причине, была применена сталь ненадлежащего качества. Как вы понимаете, такие автомобили будут гнить. Такие случаи редки, но бывают. Поэтому будьте бдительны.
Вот вы стали обладателем или давно являлись владельцем автомобиля. Если вы приобрели новую машину и рассчитываете использовать ее на протяжении долгого периода времени - от пяти лет и выше, поздравляем, у вас есть шанс увидеть все этапы развития разрушения кузова.
Рассмотрим три основных вида ржавчины, а затем обсудим, как ее можно избежать или «вылечить».
Поверхностная ржавчина (первая стадия)
Первые признаки проблемы появляются в трещинах и царапинах на краске. Уровень сложности: легко исправить .
Ржавчина «охотится» на структурные и химические примеси в металлических сплавах на микроскопическом и молекулярном уровнях. Чистое железо не окисляется так агрессивно, как более дешевый материал с большим количеством примесей. Это легко понять, если взглянуть на старые детали от премиальных немецких автомобилей 70-х, 80-х годов. Даже неокрашенные элементы, находясь на открытом воздухе, под дождем и снегом, хоть со временем и покроются ржавчиной, но проникновение окисления будет не настолько глубоким, как в случае с машинами 90-х и нулевых годов XXI века.
Дело в том, как вы понимаете, что использовались более качественные сплавы, что помогало заложить большую износостойкость во все детали автомобиля, в том числе и кузов.
К сожалению, железо не особенно хороший материал для создания автомобилей. Добавление небольшого количества углерода в железо создает сталь, которая предлагает значительное улучшение гибкости, прочности на растяжение и формуемости при прессовании панелей. Но по определению это добавляет примеси - примеси, которые ускоряют процесс ржавления.
Вторая стадия (начинается проникновение в структуру металла)
Химический процесс разрушает поверхность и уменьшает прочность металла.
Распространение ржавчины вглубь стали зависит от множества разнообразных факторов:
сплава, толщины детали, окружающей среды (наличие снега, реагентов, ускоряющих процесс разложения, перепадов температуры) и типа термообработки детали.
Легирующие элементы, такие как никель и хром, могут добавляться для предотвращения ржавчины, но ничто не способно на 100% защитить деталь — все в конечном итоге корродирует.
Реагент - это вообще отдельная тема. Эффект ржавления ускоряется наличием любого вида соли. Соли с дороги и другие загрязняющие элементы, растворенные в воде, действуют как электролиты. Попадая на незащищенное место, где происходит химическая реакция, они значительно ускоряют обмен молекулярных компонентов.
На практике можно сказать следующее: грязный автомобиль ржавеет быстрее чистого. Это также объясняет давно отмеченный факт, почему автомобили в странах с северным климатом, где соли и реагенты используется зимой, склонны к гниению.
Проникающая ржавчина (третья стадия)
После длительного воздействия процесса окисления сталь превращается в хрупкий оксид железа. Образуются сквозные отверстия.
Автопроизводители много делают, чтобы попытаться предотвратить коррозию. Огромное количество испытаний и целые разделы материаловедения посвящены сохранению кузова вашего автомобиля. Компоненты из алюминия и магния очень помогают в борьбе с ржавчиной. Они практически не подвержены окислению, а их запаса прочности хватит на десятилетия вперед. Однако эти металлы достаточно дороги, чтобы их можно было использовать для такой большой детали, как кузов.
Современная листовая сталь еще на этапе ее производства на сталелитейном заводе выходит с разнообразными защитными покрытиями. На автомобильном заводе к этому добавляются дополнительные защитные покрытия, в том числе оцинковка и толстый слой поверхностной защиты днища автомобиля, который в буквальном смысле запечатывает кузов от воздействия элементов кислорода и разрушительной внешней среды.
Увы, со временем любая стирается, истончается и в некоторых местах полностью уходит. Металл оголяется, начинается процесс разрушения.
Совет: немногие так делают, но важно минимум раз в год, после зимы, обследовать чисто вымытый (в идеале вымыть нужно и днище) автомобиль на наличие повреждений защитного слоя. В том случае если обнаружен скол или глубокая царапина, дошедшая до металла, потребуется нейтрализовать повреждение, прекратив доступ воздуха к поврежденной части поверхности.
В зависимости от глубины и места повреждения для этих целей возможно использование грунтовки с последующим нанесением краски (при небольшом повреждении), преобразователя ржавчины, с герметизацией очага от доступа кислорода, нанесение антикора на днище, если защитный слой внизу был поврежден в нескольких местах. При среднестатистической эксплуатации его повреждение происходит через три года.
Бдительность и уход за автомобилем - вот залог длительной работы кузова.
Профилактика
Лучший совет самый очевидный: регулярно мойте автомобиль, чтобы очистить кузов и днище (хотя бы раз в год, после зимы) от грязи и солей, которые приводят к коррозии. Не столь очевидный совет - в нижней части дверей и порогах. Если там будет застаиваться вода, это приведет к неминуемому ржавлению.
Но если ржавчина все же появилась, это не такая уже великая проблема. Дело в том, что ржавление можно остановить на любом этапе.
Поверхностная ржавчина
В большинстве случаев поверхностная ржавчина образуется на месте слома краски из-за механического или ультрафиолетового повреждения. Первая стадия ржавления не принесет больших проблем кузову вашего автомобиля. В зависимости от толщины металла и качества сплава до третьей стадии может пройти не один год.
Несмотря на это, лучше всего избавиться от поверхностной ржавчины, как только вы ее обнаружите. Исправление не отличается от общего ремонта ЛКП. О том, как заделывать и другие повреждения, мы много писали.
Вторая стадия
Вы не зачистили ржавчину на первой стадии, и теперь на кузове красуется ржавый пузырь под краской. Молекулы ржавчины физически больше, чем молекулы железа или стали. В результате ржавчина самораспространяется путем расширения, затрагивая и разрушая свежий металл. Если ее полностью не убрать, процесс гниения не остановится.
При ремонте детали нужно использовать преобразователь ржавчины, а также щетку с жесткой металлической щетиной, наждачку или абразивный диск. Зачищаем очаг до ровной поверхности, затем наносим грунтовку и краску.
Проникающая ржа
В конце концов основной металл отслаивается и на его месте образуется отверстие. Теперь у вас есть большая проблема, и у вас есть два варианта. Вы можете заменить панель (если есть такая возможность), или придется вырезать сгнившие части и просить вварить заплатки из нормального металла.
Полезно сравнить (немецкий опыт):
А вот если проржавела рама, это означает, что структурная целостность автомобиля может быть нарушена. Раму своими силами не починить. Либо менять на новую, либо обращаться за советом к профессионалам.
Материал из Википедии - свободной энциклопедии
Ржа́вчина является общим термином для определения оксидов железа . В разговорной речи этот термин применяется к красным окислам, образующимся в результате реакции железа с кислородом в присутствии воды или влажного воздуха. Есть и другие формы ржавчины, например, продукт, образующийся в результате реакции железа с хлором при отсутствии кислорода. Такое вещество образуется, в частности, в арматуре , используемой в подводных бетонных столбах, и называют его зелёной ржавчиной . Несколько видов коррозии различимы визуально или с помощью спектроскопии , они формируются при разных внешних условиях. Ржавчина состоит из гидратированного оксида железа(III) Fe 2 O 3 ·nH 2 O и метагидроксида железа (FeO(OH), Fe(OH) 3). При наличии кислорода и воды и достаточном времени любая масса железа в конечном итоге преобразуется полностью в ржавчину и разрушается. Поверхность ржавчины не создаёт защиту для нижележащего железа, в отличие от образования патины на медной поверхности.
Ржавчиной как правило называют продукт коррозии только железа и его сплавов, таких как сталь. Многие другие металлы тоже подвергаются коррозии, но именно оксиды железа обычно называют ржавчиной.
Химические реакции
Причины ржавления
Если железо, содержащее какие-либо добавки и примеси (например, углерод), находится в контакте с водой, кислородом или другим сильным окислителем и/или кислотой, то оно начинает ржаветь. Если при этом присутствует соль, например, имеется контакт с солёной водой, коррозия происходит быстрее в результате электрохимических реакций. Чистое железо относительно устойчиво к воздействию чистой воды и сухого кислорода. Как и у других металлов, например, у алюминия, плотно приставшее оксидное покрытие на железе (слой пассивации) защищает основную массу железа от дальнейшего окисления. Превращение же пассивирующего слоя оксида железа в ржавчину является результатом комбинированного действия двух агентов, как правило, кислорода и воды. Другими разрушающими факторами являются диоксид серы и углекислый газ в воде. В этих агрессивных условиях образуются различные виды гидроксида железа. В отличие от оксидов железа, гидроксиды не защищают основную массу металла. Поскольку гидроксид формируется и отслаивается от поверхности, воздействию подвергается следующий слой железа, и процесс коррозии продолжается до тех пор, пока всё железо не будет уничтожено, или в системе закончится весь кислород, вода, диоксид углерода или диоксид серы.
Происходящие реакции
Ржавление железа - это электрохимический процесс, который начинается с переноса электронов от железа к кислороду. Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды, и ускоряется электролитами , о чём свидетельствуют последствия применения дорожной соли на коррозию автомобилей. Ключевой реакцией является восстановление кислорода:
O 2 + 4 e - + 2 H 2 O → 4 OH -
Поскольку при этом образуются ионы гидроксидов , этот процесс сильно зависит от присутствия кислоты. Действительно, коррозия большинства металлов кислородом ускоряется при понижении . Обеспечение электронов для вышеприведённой реакции происходит при окисления железа, которое может быть описано следующим образом:
Fe → Fe 2+ + 2 e −
Следующая окислительно-восстановительная реакция происходит в присутствии воды и имеет решающее значение для формирования ржавчины:
4 Fe 2+ + O 2 → 4 Fe 3+ + 2 O 2−
Кроме того, следующие многоступенчатые кислотно-щелочные реакции влияют на ход формирования ржавчины:
Fe 2+ + 2 H 2 O ⇌ Fe(OH) 2 + 2 H + Fe 3+ + 3 H 2 O ⇌ Fe(OH) 3 + 3 H +
что приводит к следующим реакциям поддержания баланса дегидратации:
Fe(OH) 2 ⇌ FeO + H 2 O Fe(OH) 3 ⇌ FeO(OH) + H 2 O 2 FeO(OH) ⇌ Fe 2 O 3 + H 2 O
Из приведённых выше уравнений видно, что формирование продуктов коррозии обусловлено наличием воды и кислорода. С ограничением растворённого кислорода на передний план выдвигаются железо(II)-содержащие материалы, в том числе FeO и чёрный магнит (Fe 3 O 4). Высокая концентрация кислорода благоприятна для материалов с трёхвалентным железом, с номинальной формулой Fe(OH) 3-x O x/2 . Характер коррозии меняется со временем, отражая медленные скорости реакций твёрдых тел.
Кроме того, эти сложные процессы зависят от присутствия других ионов, таких как Ca 2+ , которые служат в качестве электролита, и таким образом, ускоряют образование ржавчины, или в сочетании с гидроксидами и оксидами железа образуют различные осадки вида Ca-Fe-O-OH.
Более того, цвет ржавчины можно использовать для проверки наличия ионов Fe2+, которые меняют цвет ржавчины с жёлтого на синий.
Предотвращение ржавления
Ржавчина является проницаемой для воздуха и воды, поэтому внутрилежащее железо продолжает разъедаться. Предотвращение ржавчины, следовательно, требует покрытия, которое исключает образование ржавчины. На поверхности нержавеющей стали формируется пассивирующий слой оксида хрома(III) . Подобное проявление пассивации происходит с магнием , титаном , цинком , оксидом цинка , алюминием , полианилином и другими электропроводящими полимерами.
Гальванизация
Хорошим подходом к предотвращению ржавчины является метод гальванизации , который обычно заключается в нанесении на защищаемый объект слоя цинка либо методом горячего цинкования , либо методом гальванотехники . Цинк традиционно используется, потому что он достаточно дёшев, обладает хорошей адгезией к стали и обеспечивает катодную защиту на стальную поверхность в случае повреждения цинкового слоя. В более агрессивных средах (таких, как солёная вода), предпочтительнее кадмий . Гальванизация часто не попадает на швы, отверстия и стыки, через которые наносилось покрытие. В этих случаях покрытие обеспечивает катодную защиту металла, где оно выступает в роли гальванического анода, на который прежде всего и воздействует коррозия. В более современные покрытия добавляют алюминий, новый материал называется цинк-алюм . Алюминий в покрытии мигрирует, покрывая царапины и, таким образом, обеспечивая более длительную защиту. Этот метод основан на применении оксидов алюминия и цинка, защищающих царапины на поверхности, в отличие от процесса оксидизации, как в случае применения гальванического анода. В некоторых случаях при очень агрессивных средах или длительных сроках эксплуатации применяются одновременно и гальванизация цинком, и другие защитные покрытия , чтобы обеспечить надёжную защиту от коррозии.
Катодная защита
Катодная защита является методом, используемым для предотвращения коррозии в скрытых под землёй или под водой структурах путём подачи электрического заряда, который подавляет электрохимические реакции. Если её правильно применять, коррозия может быть остановлена полностью. В своей простейшей форме это достигается путём соединения защищаемого объекта с протекторным анодом, в результате чего на поверхности железа или стали происходит только катодный процесс. Протекторный анод должен быть сделан из металла с более отрицательным электродным потенциалом , чем железо или сталь, обычно это цинк, алюминий или магний.
Лакокрасочные и другие защитные покрытия
От ржавчины можно предохранять с помощью лакокрасочных и других защитных покрытий, которые изолируют железо из окружающей среды. История красок для нанесения на ржавчину насчитывает 50 лет, когда в Англии была изобретена краска Hammerite . Большие поверхности, поделённые на секции, как например, корпуса судов и современных автомобилей, часто покрывают продуктами на основе воска. Такие средства обработки содержат также ингибиторы от коррозии. Покрытие стальной арматуры бетоном (железобетон) обеспечивает некоторую защиту стали в среде с высоким рН. Однако коррозия стали в бетоне всё ещё является проблемой.
Покрытие слоем металла
- Оцинковка (оцинкованное железо/сталь): железо или сталь покрываются слоем цинка. Может использоваться метод горячего цинкования или метод цинкового дутья.
- Лужение : мягкая листовая сталь покрывается слоем олова.
- Хромирование : тонкий слой хрома наносится электролитическим способом на сталь, обеспечивая как защиту от коррозии, так и яркий, полированный внешний вид. Часто используется в блестящих компонентах велосипедов, мотоциклов и автомобилей.
Воронение
Ингибиторы
См. также
Напишите отзыв о статье "Ржавчина"
Примечания
Ссылки
- Сайт, посвященный изучению экономических последствий коррозии
- Анализ коррозии
- Статьи по коррозии
- Что такое ржавчина
Отрывок, характеризующий Ржавчина
– Отчего слишком?.. Ну, как вы думаете, как вы чувствуете по душе, по всей душе, буду я жив? Как вам кажется?– Я уверена, я уверена! – почти вскрикнула Наташа, страстным движением взяв его за обе руки.
Он помолчал.
– Как бы хорошо! – И, взяв ее руку, он поцеловал ее.
Наташа была счастлива и взволнована; и тотчас же она вспомнила, что этого нельзя, что ему нужно спокойствие.
– Однако вы не спали, – сказала она, подавляя свою радость. – Постарайтесь заснуть… пожалуйста.
Он выпустил, пожав ее, ее руку, она перешла к свече и опять села в прежнее положение. Два раза она оглянулась на него, глаза его светились ей навстречу. Она задала себе урок на чулке и сказала себе, что до тех пор она не оглянется, пока не кончит его.
Действительно, скоро после этого он закрыл глаза и заснул. Он спал недолго и вдруг в холодном поту тревожно проснулся.
Засыпая, он думал все о том же, о чем он думал все ото время, – о жизни и смерти. И больше о смерти. Он чувствовал себя ближе к ней.
«Любовь? Что такое любовь? – думал он. – Любовь мешает смерти. Любовь есть жизнь. Все, все, что я понимаю, я понимаю только потому, что люблю. Все есть, все существует только потому, что я люблю. Все связано одною ею. Любовь есть бог, и умереть – значит мне, частице любви, вернуться к общему и вечному источнику». Мысли эти показались ему утешительны. Но это были только мысли. Чего то недоставало в них, что то было односторонне личное, умственное – не было очевидности. И было то же беспокойство и неясность. Он заснул.
Он видел во сне, что он лежит в той же комнате, в которой он лежал в действительности, но что он не ранен, а здоров. Много разных лиц, ничтожных, равнодушных, являются перед князем Андреем. Он говорит с ними, спорит о чем то ненужном. Они сбираются ехать куда то. Князь Андрей смутно припоминает, что все это ничтожно и что у него есть другие, важнейшие заботы, но продолжает говорить, удивляя их, какие то пустые, остроумные слова. Понемногу, незаметно все эти лица начинают исчезать, и все заменяется одним вопросом о затворенной двери. Он встает и идет к двери, чтобы задвинуть задвижку и запереть ее. Оттого, что он успеет или не успеет запереть ее, зависит все. Он идет, спешит, ноги его не двигаются, и он знает, что не успеет запереть дверь, но все таки болезненно напрягает все свои силы. И мучительный страх охватывает его. И этот страх есть страх смерти: за дверью стоит оно. Но в то же время как он бессильно неловко подползает к двери, это что то ужасное, с другой стороны уже, надавливая, ломится в нее. Что то не человеческое – смерть – ломится в дверь, и надо удержать ее. Он ухватывается за дверь, напрягает последние усилия – запереть уже нельзя – хоть удержать ее; но силы его слабы, неловки, и, надавливаемая ужасным, дверь отворяется и опять затворяется.
Еще раз оно надавило оттуда. Последние, сверхъестественные усилия тщетны, и обе половинки отворились беззвучно. Оно вошло, и оно есть смерть. И князь Андрей умер.
Но в то же мгновение, как он умер, князь Андрей вспомнил, что он спит, и в то же мгновение, как он умер, он, сделав над собою усилие, проснулся.
«Да, это была смерть. Я умер – я проснулся. Да, смерть – пробуждение!» – вдруг просветлело в его душе, и завеса, скрывавшая до сих пор неведомое, была приподнята перед его душевным взором. Он почувствовал как бы освобождение прежде связанной в нем силы и ту странную легкость, которая с тех пор не оставляла его.
Когда он, очнувшись в холодном поту, зашевелился на диване, Наташа подошла к нему и спросила, что с ним. Он не ответил ей и, не понимая ее, посмотрел на нее странным взглядом.
Это то было то, что случилось с ним за два дня до приезда княжны Марьи. С этого же дня, как говорил доктор, изнурительная лихорадка приняла дурной характер, но Наташа не интересовалась тем, что говорил доктор: она видела эти страшные, более для нее несомненные, нравственные признаки.
С этого дня началось для князя Андрея вместе с пробуждением от сна – пробуждение от жизни. И относительно продолжительности жизни оно не казалось ему более медленно, чем пробуждение от сна относительно продолжительности сновидения.
Ничего не было страшного и резкого в этом, относительно медленном, пробуждении.
Последние дни и часы его прошли обыкновенно и просто. И княжна Марья и Наташа, не отходившие от него, чувствовали это. Они не плакали, не содрогались и последнее время, сами чувствуя это, ходили уже не за ним (его уже не было, он ушел от них), а за самым близким воспоминанием о нем – за его телом. Чувства обеих были так сильны, что на них не действовала внешняя, страшная сторона смерти, и они не находили нужным растравлять свое горе. Они не плакали ни при нем, ни без него, но и никогда не говорили про него между собой. Они чувствовали, что не могли выразить словами того, что они понимали.
Они обе видели, как он глубже и глубже, медленно и спокойно, опускался от них куда то туда, и обе знали, что это так должно быть и что это хорошо.
Его исповедовали, причастили; все приходили к нему прощаться. Когда ему привели сына, он приложил к нему свои губы и отвернулся, не потому, чтобы ему было тяжело или жалко (княжна Марья и Наташа понимали это), но только потому, что он полагал, что это все, что от него требовали; но когда ему сказали, чтобы он благословил его, он исполнил требуемое и оглянулся, как будто спрашивая, не нужно ли еще что нибудь сделать.
Когда происходили последние содрогания тела, оставляемого духом, княжна Марья и Наташа были тут.
– Кончилось?! – сказала княжна Марья, после того как тело его уже несколько минут неподвижно, холодея, лежало перед ними. Наташа подошла, взглянула в мертвые глаза и поспешила закрыть их. Она закрыла их и не поцеловала их, а приложилась к тому, что было ближайшим воспоминанием о нем.
«Куда он ушел? Где он теперь?..»
Когда одетое, обмытое тело лежало в гробу на столе, все подходили к нему прощаться, и все плакали.
Николушка плакал от страдальческого недоумения, разрывавшего его сердце. Графиня и Соня плакали от жалости к Наташе и о том, что его нет больше. Старый граф плакал о том, что скоро, он чувствовал, и ему предстояло сделать тот же страшный шаг.
Наташа и княжна Марья плакали тоже теперь, но они плакали не от своего личного горя; они плакали от благоговейного умиления, охватившего их души перед сознанием простого и торжественного таинства смерти, совершившегося перед ними.
Для человеческого ума недоступна совокупность причин явлений. Но потребность отыскивать причины вложена в душу человека. И человеческий ум, не вникнувши в бесчисленность и сложность условий явлений, из которых каждое отдельно может представляться причиною, хватается за первое, самое понятное сближение и говорит: вот причина. В исторических событиях (где предметом наблюдения суть действия людей) самым первобытным сближением представляется воля богов, потом воля тех людей, которые стоят на самом видном историческом месте, – исторических героев. Но стоит только вникнуть в сущность каждого исторического события, то есть в деятельность всей массы людей, участвовавших в событии, чтобы убедиться, что воля исторического героя не только не руководит действиями масс, но сама постоянно руководима. Казалось бы, все равно понимать значение исторического события так или иначе. Но между человеком, который говорит, что народы Запада пошли на Восток, потому что Наполеон захотел этого, и человеком, который говорит, что это совершилось, потому что должно было совершиться, существует то же различие, которое существовало между людьми, утверждавшими, что земля стоит твердо и планеты движутся вокруг нее, и теми, которые говорили, что они не знают, на чем держится земля, но знают, что есть законы, управляющие движением и ее, и других планет. Причин исторического события – нет и не может быть, кроме единственной причины всех причин. Но есть законы, управляющие событиями, отчасти неизвестные, отчасти нащупываемые нами. Открытие этих законов возможно только тогда, когда мы вполне отрешимся от отыскиванья причин в воле одного человека, точно так же, как открытие законов движения планет стало возможно только тогда, когда люди отрешились от представления утвержденности земли.
После Бородинского сражения, занятия неприятелем Москвы и сожжения ее, важнейшим эпизодом войны 1812 года историки признают движение русской армии с Рязанской на Калужскую дорогу и к Тарутинскому лагерю – так называемый фланговый марш за Красной Пахрой. Историки приписывают славу этого гениального подвига различным лицам и спорят о том, кому, собственно, она принадлежит. Даже иностранные, даже французские историки признают гениальность русских полководцев, говоря об этом фланговом марше. Но почему военные писатели, а за ними и все, полагают, что этот фланговый марш есть весьма глубокомысленное изобретение какого нибудь одного лица, спасшее Россию и погубившее Наполеона, – весьма трудно понять. Во первых, трудно понять, в чем состоит глубокомыслие и гениальность этого движения; ибо для того, чтобы догадаться, что самое лучшее положение армии (когда ее не атакуют) находиться там, где больше продовольствия, – не нужно большого умственного напряжения. И каждый, даже глупый тринадцатилетний мальчик, без труда мог догадаться, что в 1812 году самое выгодное положение армии, после отступления от Москвы, было на Калужской дороге. Итак, нельзя понять, во первых, какими умозаключениями доходят историки до того, чтобы видеть что то глубокомысленное в этом маневре. Во вторых, еще труднее понять, в чем именно историки видят спасительность этого маневра для русских и пагубность его для французов; ибо фланговый марш этот, при других, предшествующих, сопутствовавших и последовавших обстоятельствах, мог быть пагубным для русского и спасительным для французского войска. Если с того времени, как совершилось это движение, положение русского войска стало улучшаться, то из этого никак не следует, чтобы это движение было тому причиною.
Этот фланговый марш не только не мог бы принести какие нибудь выгоды, но мог бы погубить русскую армию, ежели бы при том не было совпадения других условий. Что бы было, если бы не сгорела Москва? Если бы Мюрат не потерял из виду русских? Если бы Наполеон не находился в бездействии? Если бы под Красной Пахрой русская армия, по совету Бенигсена и Барклая, дала бы сражение? Что бы было, если бы французы атаковали русских, когда они шли за Пахрой? Что бы было, если бы впоследствии Наполеон, подойдя к Тарутину, атаковал бы русских хотя бы с одной десятой долей той энергии, с которой он атаковал в Смоленске? Что бы было, если бы французы пошли на Петербург?.. При всех этих предположениях спасительность флангового марша могла перейти в пагубность.
В третьих, и самое непонятное, состоит в том, что люди, изучающие историю, умышленно не хотят видеть того, что фланговый марш нельзя приписывать никакому одному человеку, что никто никогда его не предвидел, что маневр этот, точно так же как и отступление в Филях, в настоящем никогда никому не представлялся в его цельности, а шаг за шагом, событие за событием, мгновение за мгновением вытекал из бесчисленного количества самых разнообразных условий, и только тогда представился во всей своей цельности, когда он совершился и стал прошедшим.
На совете в Филях у русского начальства преобладающею мыслью было само собой разумевшееся отступление по прямому направлению назад, то есть по Нижегородской дороге. Доказательствами тому служит то, что большинство голосов на совете было подано в этом смысле, и, главное, известный разговор после совета главнокомандующего с Ланским, заведовавшим провиантскою частью. Ланской донес главнокомандующему, что продовольствие для армии собрано преимущественно по Оке, в Тульской и Калужской губерниях и что в случае отступления на Нижний запасы провианта будут отделены от армии большою рекою Окой, через которую перевоз в первозимье бывает невозможен. Это был первый признак необходимости уклонения от прежде представлявшегося самым естественным прямого направления на Нижний. Армия подержалась южнее, по Рязанской дороге, и ближе к запасам. Впоследствии бездействие французов, потерявших даже из виду русскую армию, заботы о защите Тульского завода и, главное, выгоды приближения к своим запасам заставили армию отклониться еще южнее, на Тульскую дорогу. Перейдя отчаянным движением за Пахрой на Тульскую дорогу, военачальники русской армии думали оставаться у Подольска, и не было мысли о Тарутинской позиции; но бесчисленное количество обстоятельств и появление опять французских войск, прежде потерявших из виду русских, и проекты сражения, и, главное, обилие провианта в Калуге заставили нашу армию еще более отклониться к югу и перейти в середину путей своего продовольствия, с Тульской на Калужскую дорогу, к Тарутину. Точно так же, как нельзя отвечать на тот вопрос, когда оставлена была Москва, нельзя отвечать и на то, когда именно и кем решено было перейти к Тарутину. Только тогда, когда войска пришли уже к Тарутину вследствие бесчисленных дифференциальных сил, тогда только стали люди уверять себя, что они этого хотели и давно предвидели.
Словосочетания «коррозия металла» заключает в себе намного больше, чем название популярной рок-группы. Коррозия безвозвратно разрушает металл , превращая его в труху: из всего, произведенного в мире железа, 10% полностью разрушится в этот же год. Ситуация с российским металлом выглядит примерно так — весь металл, выплавленный за год в каждой шестой доменной печи нашей страны, становится ржавой трухой еще до конца года.
Выражение «обходится в копеечку» в отношении коррозии металла более чем верно — ежегодный ущерб, приносимый коррозией, составляет не менее 4% годового дохода любой развитой страны, а в России сумма ущерба исчисляется десятизначной цифрой. Так что же вызывает коррозийные процессы металлов и как с ними бороться?
Что такое коррозия металлов
Разрушение металлов в результате электрохимического (растворение во влагосодержащей воздушной или водной среде — электролите) или химического (образование соединений металлов с химическими агентами высокой агрессии) взаимодействия с внешней средой. Коррозийный процесс в металлах может развиться лишь в некоторых участках поверхности (местная коррозия), охватить всю поверхность (равномерная коррозия), или же разрушать металл по границам зерен (межкристаллитная коррозия).
Металл под воздействием кислорода и воды становится рыхлым светло-коричневым порошком, больше известным как ржавчина (Fе 2 O 3 ·H 2 О).
Химическая коррозия
Этот процесс происходит в средах, не являющихся проводниками электрического тока (сухие газы, органические жидкости — нефтепродукты, спирты и др.), причем интенсивность коррозии возрастает с повышением температуры — в результате на поверхности металлов образуется оксидная пленка.
Химической коррозии подвержены абсолютно все металлы — и черные, и цветные. Активные цветные металлы (например — алюминий) под воздействием коррозии покрываются оксидной пленкой, препятствующей глубокому окислению и защищающей металл. А такой мало активный металл, как медь, под воздействием влаги воздуха приобретает зеленоватый налет — патину. Причем оксидная пленка защищает металл от коррозии не во всех случаях — только если кристаллохимическая структура образовавшейся пленки сообразна строению металла, в противном случае — пленка ничем не поможет.
Сплавы подвержены другому типу коррозии: некоторые элементы сплавов не окисляются, а восстанавливаются (например, в сочетании высокой температуры и давления в сталях происходит восстановление водородом карбидов), при этом сплавы полностью утрачивают необходимые характеристики.
Электрохимическая коррозия
Процесс электрохимической коррозии не нуждается в обязательном погружении металла в электролит — достаточно тонкой электролитической пленки на его поверхности (часто электролитические растворы пропитывают среду, окружающую металл (бетон, почву и т.д.)). Наиболее распространенной причиной электрохимической коррозии является повсеместное применение бытовой и технической солей (хлориды натрия и калия) для устранения льда и снега на дорогах в зимний период — особенно страдают автомашины и подземные коммуникации (по статистике, ежегодные потери в США от использования солей в зимний период составляют 2,5 млрд. долларов).
Происходит следующее: металлы (сплавы) утрачивают часть атомов (они переходят в электролитический раствор в виде ионов), электроны, замещающие утраченные атомы, заряжают металл отрицательным зарядом, в то время как электролит имеет положительный заряд. Образуется гальваническая пара: металл разрушается, постепенно все его частицы становятся частью раствора. Электрохимическую коррозию могут вызывать блуждающие токи, возникающие при утечке из электрической цепи части тока в водные растворы или в почву и оттуда — в конструкции из металла. В тех местах, где блуждающие токи выходят из металлоконструкций обратно в воду или в почву, происходит разрушение металлов. Особенно часто блуждающие токи возникают в местах движения наземного электротранспорта (например, трамваев и ж/д локомотивов на электрической тяге). Всего за год блуждающие токи силой в 1А способны растворить железа — 9,1 кг, цинка — 10,7 кг, свинца — 33,4 кг.
Другие причины коррозии металла
Развитию коррозийных процессов способствуют радиация, продукты жизнедеятельности микроорганизмов и бактерий. Коррозия, вызываемая морскими микроорганизмами, наносит ущерб днищам морских судов, а коррозийные процессы, вызванные бактериями, даже имеют собственное название — биокоррозия.
Совокупность воздействия механических напряжений и внешней среды многократно ускоряет коррозию металлов — снижается их термоустойчивость, повреждаются поверхностные оксидные пленки, а в тех местах, где появляются неоднородности и трещины, активируется электрохимическая коррозия.
Меры защиты металлов от коррозии
Неизбежными последствиями технического прогресса является загрязнение нашей среды обитания — процесс, ускоряющий коррозию металлов, поскольку внешняя окружающая среда проявляет к ним все большую агрессию. Каких-либо способов полностью исключить коррозийное разрушение металлов не существует, все, что можно сделать, это максимально замедлить этот процесс.
Для минимизации разрушения металлов можно сделать следующее: снизить агрессию среды, окружающей металлическое изделие; повысить устойчивость металла к коррозии; исключить взаимодействие между металлом и веществами из внешней среды, проявляющими агрессию.
Человечеством за тысячи лет испробованы многие способы защиты металлических изделий от химической коррозии, некоторые из них применяются по сей день: покрытие жиром или маслом, другими металлами, коррозирующими в меньшей степени (самый древний метод, которому уже более 2 тыс. лет — лужение (покрытие оловом)).
Антикоррозийная защита неметаллическими покрытиями
Неметаллические покрытия — краски (алкидные, масляные и эмали), лаки (синтетические, битумные и дегтевые) и полимеры образуют защитную пленку на поверхности металлов, исключающую (при своей целостности) контакт с внешней средой и влагой.
Применение красок и лаков выгодно тем, что наносить эти защитные покрытия можно непосредственно на монтажной и строительной площадке. Методы нанесения лакокрасочных материалов просты и поддаются механизации, восстановить поврежденные покрытия можно «на месте» — во время эксплуатации, эти материалы имеют сравнительно низкую стоимость и их расход на единицу площади невелик. Однако их эффективность зависит от соблюдения нескольких условий: соответствие климатическим условиям, в которых будет эксплуатироваться металлическая конструкция; необходимость применения исключительно качественных лакокрасочных материалов ; неукоснительное следование технологии нанесения на металлические поверхности. Лакокрасочные материалы лучше всего наносить несколькими слоями — их количество обеспечит лучшую защиту от атмосферного воздействия на металлическую поверхность.
В роли защитных покрытий от коррозии могут выступать полимеры — эпоксидные смолы и полистирол, поливинилхлорид и полиэтилен. В строительных работах закладные детали из железобетона покрываются обмазками из смеси цемента и перхлорвинила, цемента и полистирола.
Защита железа от коррозии покрытиями из других металлов
Существует два типа металлических покрытий-ингибиторов — протекторные (покрытия цинком, алюминием и кадмием) и коррозионностойкие (покрытия серебром, медью, никелем, хромом и свинцом). Ингибиторы наносятся химическим способом: первая группа металлов имеет большую электроотрицательность по отношению к железу, вторая — большую электроположительность. Наибольшее распространение в нашем обиходе получили металлические покрытия железа оловом (белая жесть, из нее производят консервные банки) и цинком (оцинкованное железо — кровельное покрытие), получаемые путем протягивания листового железа через расплав одного из этих металлов.
Часто цинкованию подвергаются чугунная и стальная арматура, а также водопроводные трубы — эта операция существенно повышает их стойкость к коррозии, но только в холодной воде (при проводе горячей воды оцинкованные трубы изнашиваются быстрее неоцинкованных). Несмотря на эффективность цинкования, оно не дает идеальной защиты — цинковое покрытие часто содержит трещины, для устранения которых требуется предварительное никелерование металлических поверхностей (покрытие никелем). Цинковые покрытия не позволяют наносить на них лакокрасочные материалы — нет устойчивого покрытия.
Лучшее решение для антикоррозийной защиты — алюминиевое покрытие. Этот металл имеет меньший удельный вес, а значит — меньше расходуется, алюминированные поверхности можно окрашивать и слой лакокрасочного покрытия будет устойчив. Кроме того, алюминиевое покрытие по сравнению с оцинкованным покрытием обладает большей стойкостью в агрессивных средах. Алюминирование слабо распространено из-за сложности нанесения этого покрытия на металлический лист — алюминий в расплавленном состоянии проявляет высокую агрессию к другим металлам (по этой причине расплав алюминия нельзя содержать в стальной ванне). Возможно, эта проблема будет полностью решена в самое ближайшее время — оригинальный способ выполнения алюминирования найден российскими учеными. Суть разработки заключается в том, чтобы не погружать стальной лист в расплав алюминия, а поднять жидкий алюминий к стальному листу.
Повышение коррозийной стойкости путем добавления в стальные сплавы легирующих добавок
Введение в стальной сплав хрома, титана, марганца, никеля и меди позволяет получить легированную сталь с высокими антикоррозийными свойствами. Особенную стойкость стальному сплаву придает большая доля хрома, благодаря которому на поверхности конструкций образуется оксидная пленка большой плотности. Введение в состав низколегированных и углеродистых сталей меди (от 0,2% до 0,5%) позволяет повысить их коррозийную устойчивость в 1,5-2 раза. Легирующие добавки вводятся в состав стали с соблюдением правила Таммана: высокая коррозийная устойчивость достигается, когда на восемь атомов железа приходится один атом легирующего металла.
Меры противодействия электрохимической коррозии
Для ее снижения необходимо понизить коррозийную активность среды посредством введения неметаллических ингибиторов и уменьшить количество компонентов, способных начать электрохимическую реакцию. Таким способом будет понижение кислотности почв и водных растворов, контактирующих с металлами. Для снижения коррозии железа (его сплавов), а также латуни, меди, свинца и цинка из водных растворов необходимо удалить диоксид углерода и кислород. В электроэнергетической отрасли проводится удаление из воды хлоридов, способных повлиять на локальную коррозию. С помощью известкования почвы можно снизить ее кислотность.
Защита от блуждающих токов
Снизить электрокоррозию подземных коммуникаций и заглубленных металлоконструкций возможно при соблюдении нескольких правил:
- участок конструкции, служащий источником блуждающего тока, необходимо соединить металлическим проводником с рельсом трамвайной дороги;
- трассы теплосетей должны размещаться на максимальном удалении от рельсовых дорог, по которым передвигается электротранспорт, свести к минимуму число их пересечений;
- применение электроизоляционных трубных опор для повышения переходного сопротивления между грунтом и трубопроводами;
- на вводах к объектам (потенциальным источникам блуждающих токов) необходима установка изолирующих фланцев;
- на фланцевой арматуре и сальниковых компенсаторах устанавливать токопроводящие продольные перемычки — для наращивания продольной электропроводимости на защищаемом отрезке трубопроводов;
- чтобы выровнять потенциалы трубопроводов, расположенных параллельно, необходимо установить поперечные электроперемычки на смежных участках.
Защита металлических объектов, снабженных изоляцией, а также стальных конструкций небольшого размера выполняется с помощью протектора, выполняющего функцию анода. Материалом для протектора служит один из активных металлов (цинк, магний, алюминий и их сплавы) — он принимает на себя большую часть электрохимической коррозии, разрушаясь и сохраняя главную конструкцию. Один анод из магния, к примеру, обеспечивает защиту 8 км трубопровода.
Абдюжанов Рустам, специально для рмнт.ру
XV Городская научно-практическая конференция школьников
«Юность. Наука. Творчество»,
Секция начальной школы
Исследовательская работа
« Что такое ржавчина и её роль в экологии»
Выполнила:
ученица 4 «З» класса
МБОУ СОШ №3
Консультант:
педагог дополнительного
образования Центра
внешкольной работы
ЗАТО г. Межгорье
ВВЕДЕНИЕ. 3
РОЛЬ МЕТАЛЛОВ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА.. 6
МЕТАЛЛЫ И РЖАВЧИНА.. 7
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 9
ЖЕЛЕЗО И ЭКОЛОГИЯ.. 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 15
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 19
ПРИЛОЖЕНИЕ. 20
ВВЕДЕНИЕ
5) водопроводная вода.
Поместив железные гвозди в различные среды на длительный срок (4 месяца) и наблюдая за ними, получил такие результаты:
1. В щелочной среде гвоздь остался без изменений.
2. В кислой среде гвоздь изъеден уксусной кислотой.
3. В дистиллированной воде гвоздь покрылся тонким слоем рыхлой ржавчины.
4. В водопроводной воде гвоздь покрылся толстым плотным слоем ржавчины.
5. В водопроводной воде окрашенный гвоздь остался без изменения.
Вывод:
· водопроводная вода - самая благоприятная среда для возникновения ржавчины , так как в ней содержится много примесей;
· самая благоприятная среда предохранения железа от ржавчины – щелочная, так как добавление соды к воде, ослабило коррозию металла;
· окрашенный гвоздь, покрытый эмалью, не ржавеет, так как слой эмали является защитным покрытием.
Проблема защиты металлов от коррозии возникла очень давно, почти сразу же как человек начал их использовать. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел или покрытием другими металлами. В трудах древнегреческого историка Геродота (V век до н. э.) уже упоминается о применении олова для защиты железа от коррозии.
А какие ещё металлы могут защитить железо от разложения?
Для этого я решила узнать, как различные металлы противостоят коррозии и провести следующий опыт.
ОПЫТ 2. «Как различные металлы противостоят коррозии»
Цель опыта: выяснить, какой металл и при каких условиях подвергается коррозии быстрее всего.
Материалы и оборудование: для проведения эксперимента понадобилось 5 гвоздей, 5 пробирок, 5 стаканов с различными растворами:
1) соль + сода + железный гвоздь;
2) соль + железный гвоздь;
3) соль + железный гвоздь, обмотанный медной проволокой;
4) соль + железный гвоздь, обмотанный алюминиевой проволокой;
5) простая водопроводная вода + железный гвоздь.
В каждом растворе находится гвоздь, закрытый пробиркой. Внутри пробирки остается пространство с воздухом.
Через некоторое время мои наблюдения привели к следующим результатам :
1. Сравним стаканы № 2 и № 3. В обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, только в стакане № 3 оно соприкасалось с медью. В обоих случаях произошла коррозия, и появился бурый осадок ржавчины. Только в стакане № 3 ржавчины получилось много, а в стакане № 2 - мало. Поэтому и расход кислорода в № 3 большой, вода в пробирке поднялась высоко, во 2-ом расход кислорода мал, поэтому вода поднялась немного.
2. Сравним стакан № 1 с раствором соли и соды со стаканом № 2 с раствором соли. В обоих случаях произошла коррозия, но добавление соды к раствору соли, ослабило коррозию. Из-за создания щелочной среды, ржавчины образовалось мало, кислорода в пробирке использовалось меньше, вода вверх не поднялась.
3. Сравним стаканы № 2 и № 4. Оба гвоздя находились в одном растворе, только теперь гвоздь соприкасался с алюминиевой проволокой. В обоих случаях произошла коррозия, только осадки получились разного цвета. Следовательно, в опыте № 4 коррозировало не железо, а алюминий.
Вывод: большое количество ржавчины образовалось в стаканах № 2, 3, 5, незначительное количество ржавчины – в стакане № 1, а в стакане № 4 ржавчина не образовалась.
Разобраться с данным результатом помогла учитель химии. Она показала электрохимический ряд активности металлов и объяснила, что чем левее находится металл в этом ряду, тем он активнее.
Алюминий Al находится левее, чем железо Fe , поэтому его активность больше. В стакане № 4 ржавчины нет, произошла коррозия - образовался оксид алюминия.
Медь Cu находится правее от железа Fe и менее активен, в стакане № 3 произошла коррозия железа и образовался оксид меди.
Вывод:
1. Коррозия металлов (разрушение) не имеет положительных эффектов, и поэтому весь научный мир усиленно ищет способы защиты металлических конструкций от любых видов коррозии.
2. Коррозия металла резко усиливается , если железо соприкасается с менее активным металлом, расположенным правее, чем железо.
3. Коррозия замедляется , если железо соприкасается с более активным металлом, расположенным левее, чем железо.
4. Скорость коррозии металла зависит от состава омывающей металл среды. Одни из сред усиливают коррозию, а другие - ослабляют.
 |
4. Чем больше в железе примесей , тем легче оно покрывается ржавчиной и постепенно разрушается.
5. Легче предупредить ржавчину , чем остановить её, когда она появилась.
ЖЕЛЕЗО И ЭКОЛОГИЯ
Человечество в процессе жизнедеятельности влияет на различные экологические системы. Примером отрицательных воздействий являются несанкционированные свалки металлолома. В процессе своей эксплуатации изделия из металла покрываются различными химическими составами: красителями, растворителями, машинными маслами, моющими средствами , антикоррозийными покрытиями и выбрасываются в окружающую среду (см. Приложение).
Они наносят вред естественным местам обитания животных и растений, изменяют природные ландшафты, вызывают осложнение экологической и санитарной обстановки в населенных пунктах.
Изменения, происходящие в природе, в результате образования свалки влекут за собой следующие последствия:
1) опасные вещества с поверхности металла просачиваются в почву и подземные воды и являются угрозой заражения почвы, питьевой воды ;
2) изменяется микроклимат вокруг свалки, который отрицательно влияет на растительный и животный мир (куски металлов травмируют животных).
Время, затраченное для разложения железа, составляет: на землелет, в пресной воде – около 3 – 5 лет, в солёной воде – 1 - 2 года.
Наиболее эффективным способом решения проблемы является вторичная переработка (переплавка) металла. Для этого нужно возобновлять сборы металлолома, макулатуры, стеклопосуды. В решении этой проблемы активно могут участвовать и школьники и взрослые. Каждый человек с детских лет должен уважительно относиться к окружающей его природе, земле, почве.
Вывод:
1. Современное состояние почвенного покрова нашей страны неудовлетворительное и продолжает ухудшаться.
2. Человек разрушает сложившиеся связи в природной экосистеме. Это может привести к экологической катастрофе.
3. Возобновление сбора металлолома для вторичной переработки сохранит окружающую экосистему.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исходя из выводов, можно перечислить следующие способы предупреждения и борьбы с коррозией на практике.
Способы предупреждения и борьбы с коррозией на практике:
l взаимодействие с более активными металлами (например, к трубопроводам и корпусам судов при длительной стоянке присоединяют слитки из магния или цинка);
l покрытие лаками, красками, смазками, защитными слоями из других металлов (установлено, что идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых лакокрасочных материалов и способом их нанесения);
l добавление специальных веществ (ингибиторов), которые замедляют коррозию.
Например:
1. Знаменитая Эйфелева башня, покрыта защитной краской. Общий вес краски превышает несколько тонн.
2. Ядро планеты Земля состоит на 35% из железа и никеля.
3. Около города Дели в Индии стоит железная колонна, которая не ржавеет, хотя её возраст почти 2800 лет. Это знаменитая Кутубская колонна высотой около семи метров и массой 6,5 тонн. Надпись на колонне говорит о том, что она была поставлена в IX веке до нашей эры. Колонна была изготовлена из очень чистого металла: железа в колонне оказалось 99,72%. Этим и объясняется её долговечность.
Изучая и рассматривая литературу, я узнала, что железо не причисляют к «благородным» металлам. Но благодаря свойству ржаветь железо и есть самый «благородный» металл, самый настоящий из всех. Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то есть не окислялось, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Все краски, какими обладает наша Земля, все цвета, которыми блещет рубин, зависят от присутствия в нем окисленного железа.
Растворенная в воде ржавчина составляет часть пищи растений и придает им зеленый цвет. Из-за недостатка ионов железа растения бледнеют. Та же «ржавчина» (ионы железа) снабжает нашу кровь и придает ей красный цвет.
Подбирая информацию о ржавчине, я узнала, что у растений существует болезнь, вызываемая ржавчинными грибами. Она поражает многие сельскохозяйственные, лесные и декоративные культуры. На растениях образуются споры гриба, из которых высыпается ржавый порошок. Урожайность резко снижается.
Существуют также ржавчинные грибы. Насчитывается свыше 5 000 видов. Некоторые из них являются возбудителями ржавчины растений. Например, споры хлебной ржавчины. Грибок зимует в виде черной гнили. Зимние споры прорастают весной на барбарисе, откуда болезнь переносится на злаки.
Споры хлебной ржавчины (вид под микроскопом)
Лист, пораженный ржавчинным грибом
А это - золотистая ржавчина хвои ели. Развивается на листьях багульника, затем переходит на ель. Пораженная отмирающая хвоя ярко-оранжевой окраски четко выделяется на темно-зеленом фоне здоровой кроны.
https://pandia.ru/text/77/498/images/image022_2.jpg" alt="John Ruskin.jpg" width="233" height="231">
Исходя из выше сказанного, я могу утверждать, что, несмотря на все потери и ущерб, которые наносит ржавчина деятельности человека, без нее мы не смогли бы существовать. Значит, моя гипотеза нашла свое подтверждение: если железо ржавеет, то есть разлагается, значит, это необходимое явление для всего живого в природе. Но это не говорит о том, что человек должен бесконечно добывать из недр земли все её богатства и расточительно их использовать. Мы должны научиться беречь природу и её богатства, она не прощает ошибок.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ненси К. О"Лири, Сьюзен Шелли. Увлекательные опыты. Перевод с английского А. Галыгина, В. Герцика, Н. Харламовой.– М.: АСТ», «Издательство Астель», 2009
2. Большая энциклопедия «Почемучек».- М.: «РОСМЭН», 2006
3. Я познаю мир. АСТ», 1999
4. Познавательный журнал «Детская энциклопедия» № 12-97: «Металлы от А до Я». Москва, 1996
5. За страницами учебника географии. Просвещение, 1988
6. Интернет – сайт «Википедия»
7. Интернет – сайт «Почемучки. ru»
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ РЖАВЧИНЫ
https://pandia.ru/text/77/498/images/image024_3.jpg" alt="http:///rwx/crust02.jpe" width="257" height="270">
1 этап 2 этап
Приложение
РЕЗУЛЬТАТ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Загрязнение природы отходами жизнедеятельности человека
https://pandia.ru/text/77/498/images/image028_1.png" alt="G:\Грамота\свалка1.jpg" align="left" width="592 height=380" height="380" style="margin-top: 1px;margin-bottom:2px">Отечественный автомобиль «Победа»
Легендарная подводная лодка «Курск»
Думаете, что ржавчина - это проблема владельцев 15-летних "Жигулей"? Увы, рыжими пятнами покрываются и гарантийные авто, даже если кузов оцинкован. Разбираемся, как правильно ухаживать за металлом и можно ли защитить его от коррозии раз и навсегда.
Что такое кузов? Конструкция из тонкого листового металла, причем разных сплавов и со множеством сварных соединений. И еще не нужно забывать о том, что кузов используется как «минус» для бортовой сети, то есть постоянно проводит ток. Да он просто обязан ржаветь! Попробуем разобраться, что же происходит с кузовом машины и как с этим бороться.
Что такое ржавчина?
Коррозия железа или стали - процесс окисления металла кислородом в присутствии воды. На выходе получается гидратированный оксид железа - рыхлый порошок, который мы все называем ржавчиной.
Разрушения автомобильного кузова относят к классическим примерам электрохимической коррозии. Но вода и воздух - это лишь часть проблемы. Помимо обычных химических процессов важную роль в нем играют гальванические пары, возникающие между электрохимически неоднородными парами поверхностей.
Уже вижу, как на лицах читателей-гуманитариев возникает скучающее выражение. Не пугайтесь термина «гальваническая пара» - мы не на лекции по химии и сложных формул приводить не будем. Эта самая пара в частном случае - всего лишь соединение двух металлов.
Металлы, они почти как люди. Не любят, когда к ним прижимается кто-то чужой. Представьте себя в автобусе. К вам прижался помятый мужчина, вчера отмечавший с друзьями какой-нибудь День монтажника-высотника. Вот это в химии называется недопустимой гальванической парой. Алюминий и медь, никель и серебро, магний и сталь… Это «заклятые враги», которые в тесном электрическом соединении очень быстро «сожрут» друг друга.
Вообще-то, ни один металл долго не выдерживает близкого контакта с чужаком. Сами подумайте: даже если к вам прижалась фигуристая блондинка (или стройная шатенка, по вкусу), то первое время будет приятно… Но не будешь же так стоять всю жизнь. Особенно под дождем. Причем тут дождь? Сейчас все станет понятно.
В автомобиле очень много мест, где образуются гальванические пары. Не недопустимые, а «обычные». Точки сварки, кузовные панели из разного металла, различные крепежные элементы и агрегаты, даже разные точки одной пластины с разной механической обработкой поверхности. Между ними всеми постоянно есть разность потенциалов, а значит, в присутствии электролита будет и коррозия.
Стоп, а что такое электролит? Пытливый автомобилист вспомнит, что это некая едкая жидкость, которую заливают в аккумуляторы. И будет прав лишь отчасти. Электролит - это вообще любая субстанция, проводящая ток. В аккумулятор заливают слабый раствор кислоты, но не обязательно поливать машину кислотой, чтобы ускорить коррозию. С функциями электролита прекрасно справляется обычная вода. В чистом (дистиллированном) виде она электролитом не является, но в природе чистой воды не встречается…
Таким образом, в каждой образовавшейся гальванической паре под воздействием воды начинается разрушение металла на стороне анода - положительно заряженной стороны. Как победить этот процесс? Запретить металлам корродировать друг от друга мы не можем, но зато можем исключить из этой системы электролит. Без него «допустимые» гальванические пары могут существовать долго. Дольше, чем служит автомобиль.
Как с ржавчиной борются производители?
Самый простой способ защиты - покрыть поверхность металла пленкой, через которую электролит не проникнет. А если еще и металл будет хорошим, с низким содержанием примесей, способствующим коррозии (например серы), то результат получится вполне достойным.
Но не воспринимайте слова буквально. Пленка - это необязательно полиэтилен. Самый распространенный вид защитной пленки - краска и грунт. Также ее можно создать из фосфатов металла, обработав поверхность фосфатирующим раствором. Входящие в его состав фосфоросодержащие кислоты окислят верхний слой металла, создав очень прочную и тонкую пленку.
Прикрыв фосфатную пленку слоями грунта и краски можно защитить кузов машины на долгие годы, именно по такому «рецепту» готовили кузова на протяжении десятков лет, и, как видите, довольно успешно - многие машины производства пятидесятых-шестидесятых годов смогли сохраниться до наших времен.
Но далеко не все, ведь со временем краска склонна к растрескиванию. Сначала не выдерживают внешние слои, потом трещины добираются до металла и фосфатной пленки. А при авариях и последующем ремонте покрытия часто наносят, не соблюдая абсолютной чистоты поверхности, оставляя на ней маленькие точки коррозии, которые всегда содержат в себе немного влаги. И под пленкой краски начинает появляться новый очаг разрушения.
Можно улучшать качество покрытия, применять все более эластичные краски, слой которых может быть чуть надежнее. Можно покрыть пластиковой пленкой. Но есть лучшая технология. Покрытие стали тонким слоем металла, имеющего более стойкую оксидную пленку, использовалось давно. Так называемая белая жесть - листовая сталь, покрытая тонким слоем олова, знакома всем, кто хоть раз в жизни видел консервную банку.
Олово для покрытия кузовов машин уже давно не применяют, хотя байки про луженые кузова ходят. Это отголосок технологии выправления брака при штамповке горячими припоями, когда часть поверхности вручную покрывали толстым слоем олова, и иногда самые сложные и важные части кузова машины и правда оказывались неплохо защищены.
Современные покрытия для предотвращения коррозии наносятся в заводских условиях до штамповки кузовных панелей, и в качестве «спасателей» используется цинк или алюминий. Оба этих металла, помимо наличия прочной оксидной пленки, обладают еще одним ценным качеством - меньшей электроотрицательностью. В уже упомянутой гальванической паре, которая образуется после разрушения внешней пленки краски, они, а не сталь будут играть роль анода, и, пока на панели остается немного алюминия или цинка, разрушаться будут именно они. Этим их свойством можно воспользоваться иначе, просто добавив немного порошка таких металлов в грунт, которым покрывают металл, что даст кузовной панели дополнительный шанс на долгую жизнь.
В некоторых отраслях промышленности, когда стоит задача защитить металл, применяют и другие технологии. Серьезные металлоконструкции могут быть оборудованы и специальными пластинами-протекторами из алюминия и цинка, которые можно менять со временем, и даже системами электрохимической защиты. С помощью источника напряжения такая система переносит анод на какие-то части конструкции, не являющиеся несущими. На автомобилях подобные вещи не встречаются.
Многослойный бутерброд, состоящий из слоя фосфатов на поверхности стали или цинка, слоя цинка или алюминия, антикоррозийного грунта с цинком и нескольких слоев краски и лака, даже в очень агрессивной внешней среде вроде обычного городского воздуха с влагой, грязью и солью позволяет сохранить кузовные панели на десяток-другой лет.
В местах, где слой краски легко повреждается (например на днище) используют толстые слои герметиков и мастики, которые дополнительно защищают поверхность краски. Мы привыкли называть это «антикором». Дополнительно во внутренние полости закачивают составы на основе парафина и масел, их задача вытеснять влагу с поверхностей, тем самым еще улучшая защиту.
Ни один из способов по одиночке не дает стопроцентной защиты, но все вместе они позволяют производителям давать восьми-десятилетнюю гарантию на отсутствие сквозной коррозии кузова. Однако нужно помнить, что коррозия подобна смерти. Ее приход можно замедлить или отложить, но нельзя исключить совсем. В общем, что мы говорим ржавчине? Правильно: «Не сегодня». Или, перефразируя современного классика, «не в этом году».
<a href=»http://polldaddy.com/poll/8389175/»>Приходилось ли бороться с ржавчиной на кузове?</a>
