Программа экзамена по дисциплине «Коррозия металлов и защита от коррозии»
для направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и структура экзаменационных билетов
Примечания:
1. Экзамен проводится в письменно-устной форме. Студентам дается на подготовку ответа 30 мин, ответы могут быть изложены в письменной форме, после чего начинается устный опрос.
2. Экзаменационный билет включает 3 вопроса. Ниже приведено общее содержание каждого из них.
Содержание (варианты) 1-го (теоретического) вопроса экзамена. Ниже приведены включенные в экзамен теоретические вопросы по отдельным темам.
1. Сущность и определение процесса коррозии, какие виды материалов могут ему подвергаться. Основные последствия коррозионного разрушения металлических материалов и оборудования. Приведите соответствующие количественные статистические данные.
2. Прямые экономические потери промышленных отраслей от коррозии. Современное состояние нефтегазовой отрасли с точки зрения результатов воздействия коррозионных процессов на оборудование, трубопроводы и т.п. Приведите соответствующие количественные статистические данные.
3. Строение металлической решетки (с приведением схемы) и сущность металлической связи. Физические и физико-химические свойства металлов, обусловленные свойствами металлической связи (энергия ионизации, металличность, относительная электроотрицательность). Дайте определения этих свойств и укажите, какая взаимосвязь между ними существует.
4. Окислительно-восстановительные свойства атомов и катионов металлов. Основные типы окислителей металлов в коррозионных процессах (приведите примеры).
5. Основные аллотропические формы железа. Черные и цветные металлы. Объясните, по какому принципу сплавы железа делятся на стали и чугуны.
Объясните, почему электродные потенциалы железа (E0Fe2+/Fe0 и E0Fe2+/Fe0) на практике значительно отличается от стандартных значений.
6. Продукты коррозии железа, образующиеся при его взаимодействии с атмосферным кислородом, в т.ч. в присутствии воды (приведите химические формулы и реакции образования этих продуктов).
Какие химические элементы и с какой целью вводят в сплавы железа, какие химические вещества образуются в углеродистых сплавах.
7. Особенности процесса коррозии углеродистых сталей при воздействии на них растворов минеральных кислот (HCl, H2SO4, HNO3, HF), щелочей, углеводородов, органических растворителей и соединений серы.
8. Определение и сущность процессов химической и электрохимической коррозии. Укажите, в каких условиях может протекать каждый из этих процессов и почему (приведите соответствующие примеры).
9. Определение и сущность процессов химической и электрохимической коррозии. Укажите, в каких условиях может протекать каждый из этих процессов и почему (приведите соответствующие примеры).
10. Классификация коррозионных процессов по условиям их протекания; по типу и характеру агрессивной среды; по степени воздействия агрессивной среды на металлы. Дайте необходимые пояснения.
11. Классификация коррозионных процессов по типу разрушений металлических материалов. Приведите необходимые пояснения и соответствующие изображения.
12. Разновидности общей коррозии и местной коррозии. Приведите необходимые пояснения и соответствующие изображения.
13. Разновидности коррозионных процессов в условиях механического воздействия на металлы.
14. Внутренние факторы, влияющие на процессы коррозии. Химические типы (классы) защитных пленок, возникающих на поверхности металлов, их свойства и особенности их влияния на процессы коррозии.
15. Внешние факторы, влияющие на процессы коррозии. Показатели, используемые при определении скорости коррозии (приведите соответствующих математические формулы для их расчета).
16. Общие особенности процесса химической коррозии и основные стадии его механизма. Укажите, на какие две разновидности делится химическая коррозия по типу агрессивной среды и опишите их сущность (с приведением примеров).
17. Процесс газовой коррозии, в каких средах и условиях он протекает (с приведением примеров). Укажите газообразные вещества, которые наиболее часто выступают окислителями в процессах газовой коррозии, напишите уравнения соответствующих реакций, укажите типы образующихся продуктов.
18. Механизм газовой коррозии с участием кислорода в качестве окислителя (с приведением соответствующей схемы процесса и необходимыми пояснениями). Защитные свойства оксидных пленок, факторы и условия, от которых они зависят.
Особенности влияния примеси ванадия на химическую коррозию углеродистых сталей (приведите уравнения соответствующих реакций).
19. Коррозия в жидких неэлектролитах, в каких средах она протекает (приведите примеры промышленных жидких неэлектролитов, в т.ч. из нефтегазовой отрасли). Опишите стадии процесса коррозии в жидких неэлектролитах и факторы, на него влияющие.
20. Сущность и особенности процессов сероводородной, кислородной и углекислотной коррозии нефтяного оборудования и трубопроводов. Виды негативного действия сероводорода, органических серосодержащих соединений, кислорода и углекислого газа как коррозионно-активных сред.
21. Сущность и особенности процессов сероводородной, кислородной и углекислотной коррозии нефтяного оборудования и трубопроводов. Виды негативного действия сероводорода, органических серосодержащих соединений, кислорода и углекислого газа как коррозионно-активных сред.
22. Условия, необходимые для возникновения микрогальванических элементов в процессе электрохимической коррозии, опишите основные принципы действия МГЭ (с приведением необходимых пояснений и примеров). Факторы, влияющие на скорость ЭХК.
Содержание 2-го вопроса экзамена:
Приведите полную схему электрохимической коррозии в системе: (возможные варианты: а) условия неодинаковой аэрации; б) изделие из металла содержит определенную примесь (другого металла, углерода, карбида металла и т.п.) и контактирует с влажным воздухом или раствором заданного электролита; в) металл покрыт поврежденным слоем другого металла и контактирует с раствором электролита. Во всех заданиях дается уровень рН среды, содержащей электролит):
Напишите уравнения первичных и вторичных реакций, укажите реагенты и процессы.
Приведите уравнение реакции, лежащей в основе химической коррозии металла, присутствующего в данной системе. Объясните, как ее продукты могут влиять на рассматриваемую ЭХК.
Ответы сопроводите необходимыми пояснениями.
Содержание (варианты) 3-го вопроса экзамена. В 3-й вопрос включены материалы по теме «Методы защиты металлов от коррозии».
1. Общая классификация методов защиты металлов от коррозии (опишите сущность каждого метода и приведите необходимые примеры).
2. Сущность легирования металлов как способа защиты от коррозии. Как изменяется коррозионная стойкость железа в результате его легирования различными металлами.
3. Сущность, принцип действия и условия применения анодного и катодного покрытий для защиты металлов от электрохимической коррозии (приведите схемы ЭХК, проходящей при повреждении этих покрытий в средах с различным уровнем рН).
4. Классификация, сущность и назначение покрытий, используемых для защиты металлов от коррозии.
5. Легирование металлов как способ защиты от коррозии. Укажите, как изменяется коррозионная стойкость железа в результате его легирования различными металлами.
6. Основные требования к изоляционным покрытиям, применяемым на трубопроводах. Типы (классы) и характеристики полимерных материалов, используемых для изоляционного покрытия подземных трубопроводов.
7. Основные способы электрохимической защиты металлов от коррозии и опишите сущность каждого из них.
8. Сущность и принцип действия протекторной зашиты, ее преимущества и недостатки. Приведите и поясните схему установки для протекторной защиты трубопроводов.
9. Сущность и принцип действия анодной и катодной электрозащиты, ее преимущества и недостатки. Приведите и поясните принципиальную схему катодной защиты трубопроводов.
10. Сущность, назначение и области применения электродренажной защиты.
11. Определение ингибитора. Сущность и принципы защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов. Классификация ингибиторов коррозии.