Что такое электрохимическая и химическая коррозия: Коррозия химическое и электрохимическое – Справочник химика 21

alexxlab | 15.06.1995 | 0 | Разное

Содержание

Коррозия химическое и электрохимическое – Справочник химика 21

    Различают два вида коррозии химическую и электрохимическую. Химическая коррозия — это непосредственное взаимодействие металла с токонепроводящей внешней средой. Например, окисление металла кислородом воздуха при высокт” температуре (газовая коррозия) или разрушение, происходящее при низких температурах в органических растворителях, нефти и т. п. Некоторые оксидные пленки защищают металлы в той или иной степени от даль-нейш его разрушения (АиОз, ZnO, MgO, N 0, СггОз), другие, напротив, способствуют развитию процесса коррозии (оксиды железа, щелочных и щелоч оземельных металлов). Электрохимическая коррозия — процесс разрушения металла в растворе электролита. Взаимодействие металла с растворами, способными проводить электрический ток, происходит не только при непосредственном погружении металлического изделия в раствор электролита, но даже при хранении в атмосферных условиях, так как на его поверхности образуется тонкая пленка влаги, В этом тонком слое [c.90]

    Различают коррозию химическую и электрохимическую. [c.637]

    По характеру взаимодействия металла со средой различают два основных типа коррозии химическую и электрохимическую. [c.7]

    Разрушение металлов под воздействием внешней среды называется коррозией. Ржавление — частный случай коррозии, когда разрушению подвергаются черные металлы, т. е. железо и его сплавы. В зависимости от характера внешней среды, с которой взаимодействует металл, различают два вида коррозии — химическую и электрохимическую. = [c.131]

    Известно, что металлы и их сплавы разрушаются под воздействием воздуха, воды, различных других веществ Разрушение металлов (или их сплавов) под воздейст рием окружающих условий, при котором они теряют присущие им свойства, называется коррозией. Различают два основных типа коррозии химическую и электрохимическую. [c.322]

    Принято различать коррозию химическую и электрохимическую. При химической коррозии металлы подвергаются действию различных газов, паров воды (при высокой температуре), а также действию жидкостей, не проводящих электрического тока. Электрохимическая коррозия происходит под действием растворов различных электролитов. 

[c.180]

    Коррозия металла — разрушение его под воздействием окружающей среды — самопроизвольный и нежелательный процесс. Различают два вида коррозии химическую и электрохимическую. Химической коррозией называется разрушение металла окислением его в окружаюш,ей среде без возникновения электрического тока в системе. В этом случае происходит взаимодействие металла с составными частями среды — с газами и неэлектролитами. [c.177]

    Коррозией называется разрушение металлов или сплавов в результате воздействия внешней среды. По механизму протекания коррозионного процесса различают два вида коррозии химическую и электрохимическую. [c.14]

    Различают два вида коррозии — химическую и электрохимическую. Если окисление металла происходит как обычная химическая реакция (соединение железа с кислородом при высокой температуре с образованием окалины), то коррозию называют химической. 

[c.168]

    По механизму протекания коррозионного разрушения различают два типа коррозии химическую и электрохимическую. [c.160]

    Металлы подвергаются коррозии. Под коррозией понимают разрушение металла под воздействием окружающей среды. Это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс. По механизму протекания разрушения различают два типа коррозии химическую и электрохимическую. [c.233]


    Коррозией называют процессы разрушения металлов при их контакте с внешней средой. Возможны два вида коррозии химическая и электрохимическая. [c.275]

    Металлы подвергаются коррозии. Под коррозией понимают разрушение металла под воздействием окружающей среды. Различают два вида коррозии химическую и электрохимическую. 

[c.316]

    Различают два процесса коррозии — химический и электрохимический. Первый наблюдается при взаимодействии металла со средой путем химических реакций. Наиболее распространенным примером химической коррозии является газовая коррозия, имеющая место, в частности, при контакте металлов с сернистым газом, сероводородом, углекислым газом и другими газами при повышенных температурах, [c.6]

    По механизму протекания процесса различают два вида коррозии химическую и электрохимическую. [c.65]

    Ход процесса коррозии и его механизм в з ачительной мере зависят от среды, в которой она протекает. Различают два основных вида коррозии—химическую и электрохимическую. [c.12]

    Основной задачей в раскрытии механизма структурной коррозии, химической и электрохимической обработки металлов является дальнейшее совершенствование методики электрохимических исследований, которая должна обеспечить снятие потенциостатических кривых для отдельных структурных составляющих и физически неоднородных участков металла, т. е. методики, позволяющей поддержать заданный потенциал и одновременно определять дифференциальные токи (плотности анодных токов) на отдельных структурных составляющих и физически неоднородных участках металла, соответствующие данному потенциалу. 

[c.81]

    Применение такой методики позволит более успешно раскрывать особенности структурной коррозии, химической и электрохимической обработки различных сталей и сплавов. [c.81]

    Нижеописанные опыты мы распределили по видам коррозии — химической и электрохимической. [c.249]

    Далее рассмотрим отдельные типы коррозии химическую и электрохимическую.  [c.10]

    Вопросы внутренней коррозии нами в настоящей главе не-рассматриваются. Внешняя коррозия происходит по внешней поверхности трубопроводов, резервуаров, аппаратов и других конструкций и разделяется по механизму действия на коррозию химическую и электрохимическую. 

[c.335]

    Коррозия металлов представляет собой окислительно-восстановительный процесс. Металлы при этом окисляются, а вещества, с которыми они взаимодействуют, восстанавливаются. Различают коррозию химическую и электрохимическую. [c.239]

    Различают два основных вида коррозии — химическую и электрохимическую При химической коррозии, например в без водных жидких или газовых средах, происходит непосредствен ная реакция металла с неэлектролитом При наиболее распро страненной электрохимической коррозии, возникающей в рас творах электролитов, во влажных газах и пр, на поверхности металла протекают электрохимические процессы окислитель ный (растворение металла) и восстановительный (восстановле ние компонентов среды) [c.121]

    Класспфикация и механизм коррозионных процессов. По механизму коррозионного процесса различают дпа основных тппа коррозии химическую и. электрохимическую. 

[c.361]

    В зависимости от среды, с которой взаимодействует металл, различают два вида коррозии — химическую и электрохимическую. Химической называется коррозия, происходящая при действии на металл сухих газов или жидкостей, не проводящих тока, т. е. неэлектролитов. Электрохимической называется коррозия, вызываемая действием на металл электролитов, когда разрушение металла связано с переносом электричества, т. е. протеканием электрического тока. С Ш1Ность процесса электрохимической коррозии состоит в том, что вследствие неоднородности структуры металла или сплава на его поверхности, покрытой слоем электролита, возникает множество мельчайших гальванических элементов. Каждый из этих микроэлементов состоит из двух участков поверхности металла, имеющих несколько различный химический состав и вследствие этого различную способность переходить в раствор в виде положительно заряженных ионов (катионов). Один из этих участков играет роль катода, а второй — анода гальваш че-ского микроэлемента. Простейшим примером этого может служить коррозия цинка, загрязненного медью, выделившейся в виде отдельных микроскопических зерен — включений. Цинк, как более активный (электроотрицательный) металл, теряя электроны, переходит в раствор в виде катионов Zn . Освободившиеся электроны переходят по металлу на медь и присоединяются на ее поверхности к имеющимся в растворе ионам водорода Н. Образующиеся атомы водорода соединяются в молекулы, и с поверхности меди выделяются пузырьки водорода. 

[c.38]

    Различают коррозию химическую и электрохимическую [38]. Под химической коррозией понимают непосредственное взаимодействие металлов со средой (топливами, маслами, смазками, продуктами их окисления и т. п.), не сопровождающееся возникновением в металле электрического тока и электрохимических процессов. Применительно к химической коррозии говорят о коррозионных или противокоррозионных свойствах нефтепродуктов. Наиболее подвержены химической коррозии цветные металлы — медь, свинец, магний, всевозможные сплавы этих металлов и их окислы. К коррозионно-агрессивным по отношению к этим металлам веществам, часто содержащимся в смазках, относятся свободные жирные кислоты, серо-, фосфор- и хлорсодержащие продукты (противоизиосные и противозадирные присадки), амины и т. п. На практике чисто химическая коррозия встречается редко, исключение составляет коррозия в вакууме, в инертном газе и т. п. Как правило, химическая коррозия сопровождается электрохимическим разрушением металла, связанным с работой микрогальвани-ческих пар, наличием на поверхности металла и в смазке воды, продуктов окисления и разрушения самой смазки. Применительно к электрохимической коррозии принято говорить о защитных свойствах нефтепродуктов. 

[c.127]



Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия металлических изделий происходит в различных водных растворах, проводящих электрический ток. Это наиболее распространенный тип коррозии. Она совершается в атмосферных условиях, на море, в земле, в грунтовых водах, в растворах кислот и щелочей, в почве.

Сущность процесса электрохимической коррозии заключается в том, что атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки металла, при контакте с раствором электролита переходят в раствор в форме ионов, оставляя эквивалентное количество электронов в металле. Переход атомов металла в ионы и растворение их в жидком электролите определяется величиной нормального электродного потенциала Е0, (В). Он характеризует то напряжение электрического тока, которое надо приложить к границе раздела твердого металла с жидким электролитом, чтобы воспрепятствовать переходу иона металла в раствор. Чем отрицательнее нормальный электродный потенциал, тем более резко выражено стремление металла к растворению в электролитах. Так, свинец растворяется значительно медленнее, чем железо.

Значения электродного потенциала Е0 разных элементов приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Значения электродного потенциала разных элементов

Элемент Е0, (В) Элемент Е0, (В)
Mg – 2,37 Sn -0, 14
Al – 1,66 Pb – 0,13
Zn – 0,76 H
Cr – 0,74 Cu 0,34
Fe – 0,44 Hg 0,79
Co – 0,28 Ag 0,80
Ni – 0,25 Au 1,50

 

Разные фазовые составляющие, присутствующие в структуре сплава, находясь в электролите, приобретают разные по величине и знаку электродные потенциалы. Чем больше различие в электродных потенциалах отдельных фазовых составляющих, тем активнее будут протекать коррозионный процесс и коррозионное разрушение сплава. Электрохимическая гетерогенность поверхности металла является причиной коррозии. Более коррозионностойкими являются сплавы со структурой однородного твердого раствора.

Однако даже в случае однородной структуры коррозия может развиваться за счет образования анодных областей из-за наличия межкристаллитной пористости, остаточных напряжений в отдельных зернах и других факторов.

Особенно сильно электрохимическая коррозия развивается в случае контакта в конструкции разнородных материалов с разными потенциалами (например, коррозия стальных деталей в контакте с медными или магниевых сплавов в контакте со сталью).

При электрическом контакте двух металлов, обладающих разными электродными (электрохимическими) потенциалами и сходящихся в электролите, образуется гальванический элемент. Поведение металлов зависит от значения их электродного потенциала. Металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал (анод), отдает положительно заряженные ионы в раствор и растворяется. Избыточные электроны перетекают по внешней цепи в металл, имеющий более высокий электродный потенциал (катод). Катод при этом не разрушается, а электроны из него удаляются во внешнюю среду. Чем ниже электродный потенциал металла по отношению к стандартному водородному потенциалу, принятому за нулевой уровень, тем легче металл отдает ионы в раствор, тем ниже его коррозионная стойкость.

Иллюстрацией могут служить две стальные пластинки, одна из которых покрыта оловом, а другая цинком (рис. 1.).

 

 

Рис. 1. Схема коррозии защитных покрытий:

а – катодного; б – анодного

 

Нарушение образующихся пленок приводит к тому, что из-за разности электродных потенциалов железо в пластинке с оловом становится анодом, а в пластинке с цинком, наоборот, катодом. Цинк, разрушаясь, защищает железо от коррозии. Этим объясняется долговечность строительной жести, домашних ведер, оцинкованных кузовных листов и др.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Что такое коррозия?

2. В каких конструкционных материалах могут протекать процессы коррозии?

3. В чем особенность эксплуатации сельскохозяйственной техники, вызывающая ее коррозионное разрушение?

4. Какие затраты входят в прямой ущерб, причиняемый коррозией?

5. Какие затраты входят в косвенный ущерб, причиняемый коррозией?

6. Какие детали и узлы сельскохозяйственной техники корродируют только во время работы?

7. Какие конструкционные материалы и детали сельскохозяйственной техники разрушаются прежде всего при хранении техники на открытых площадках?

8. Назовите агрессивные среды, влияющие на коррозию сельскохозяйственной техники.

9. Какие противокоррозионные средства применяются в сельскохозяйственном производстве?

10. Перечислите методы воздействия на коррозионную среду (с целью уменьшения скорости коррозионных процессов), применяемые в сельском хозяйстве.

11. Перечислите методы воздействия на металл (с целью уменьшения скорости коррозионных процессов), применяемые в сельском хозяйстве.

12. На какие типы разделяют коррозию по механизму процесса?

13. Что такое химическая коррозия?

14. В каких средах может протекать химическая коррозия?

15. Назовите примеры газов и жидкостей, в которых может протекать химическая коррозия.

16. Что из себя представляют продукты химической коррозии?

17. В каком случае происходит пассивация металла при химической коррозии?

18. На каких металлах при протекании химической коррозии образуются плотные окисные пленки?

19. Что такое углеродистая сталь?

20. Что такое легированная сталь?

21. Что такое жаропрочность?

22. Что такое жаростойкость?

23. Какие стали относят к жаропрочным?

24. Какие стали относят к жаростойким?

25. В каких средах протекает электрохимическая коррозия металлических изделий?

26. Что такое нормальный электродный потенциал Е0?

27. Какой металл растворяется в электролите быстрее – алюминий или железо и почему?

28. Какой металл растворяется в электролите быстрее – цинк или медь и почему?

29. Как влияет на коррозионную стойкость количество фаз в сплаве?

30. Почему особенно сильно электрохимическая коррозия развивается в случае контакта в конструкции разнородных материалов с разными потенциалами?

31. Чем объясняется долговечность оцинкованных стальных изделий?

 


Коррозия в растворах неэлектролито – Энциклопедия по машиностроению XXL

По виду коррозионной среды, участвующей в коррозионном разрушении металла или сплава, различают коррозию в жидкостях — неэлектролитах, коррозию в растворах и расплавах электролитов, газовую, атмосферную, подземную (почвенную) коррозию, коррозию блуждающим током и др.  [c.9]

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В РАСТВОРАХ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ  [c.26]

Приведите примеры коррозии металлов в растворах неэлектролитов.  [c.35]

Коррозия в растворах жидких неэлектролитов  [c.63]

КОРРОЗИЯ в РАСТВОРАХ ЖИДКИХ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ  [c.63]

Неэлектролиты, коррозия в растворах 63. 64  [c.575]


Коррозия в растворах жидких неэлектролитов…….63  [c.584]

Качество поверхности влияет на коррозионную стойкость, когда изнашивание происходит без контактирования рабочих поверхностей. Различают два основных вида коррозии — химическую и электрохимическую. Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов или неэлектролитов (бензина, смолы и др.). При химической коррозии детали машин покрываются слоем окислов — окалиной. Электрохимическая коррозия происходит при действии на металл растворов электролитов (солей, кислот, щелочей и т. д.). К этому виду коррозии следует отнести коррозию в атмосферной среде (атмосферную коррозию).  [c.401]

Качество поверхности влияет на коррозионную стойкость, когда изнашивание происходит без контактирования рабочих поверхностей. Различают два основных вида коррозии — химическую и электрохимическую. Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов или неэлектролитов, электрохимическая — раствора электролитов. К последнему виду следует отнести коррозию в атмосферной среде (атмосферную коррозию).  [c.408]

Коррозия металлов и сплавов в безводных растворах неэлектролитов протекает с меньшей скоростью, чем в растворах электролитов, и преимущественно по химическому механизму. Однако все же приводит к значительным разрушениям металлической аппаратуры.  [c.32]

При соприкосновении металлических конструкций с растворами неэлектролитов и с сухими газами также может происходить разрушение — химическая коррозия. Химическую коррозию, происходящую при нагревании в газах и парах, называют газовой (высокотемпературной) коррозией.  [c.26]

Большинство органических жидкостей не являются электролитами, не обладают высокой химической активностью. К таким жидкостям относятся сернистая нефть и продукты ее переработки, безводные спирты, хлороформ, бензол, толуол, хлорированные углеводороды и др., а также некоторые жидкости неорганического происхождения, например расплавленная сера, жидкий бром и др. Коррозия металлов и сплавов в безводных растворах неэлектролитов протекает с меньшей скоростью, чем в растворах электролитов, однако происходит все же значительное разрушение  [c.26]

Химическая коррозия, помимо протекания в газах при высоких температурах, происходит также в жидких неэлектролитах, расплавах металлов, а в некоторых случаях и в растворах электролитов.  [c.30]

По характеру самого процесса коррозию разделяют на две основные группы химическую и электрохимическую. Химическая коррозия протекает в неэлектролитах— жидкостях, не проводящих электрического тока, и в сухих газах при высоких температурах электрохимическая коррозия — в электролитах и во влажных газах и характеризуется наличием двух параллельно идущих процессов окислительного (растворение металлов) и восстановительного (выделение металла из раствора). Этот вид коррозии сопровождается протеканием электрического тока.  [c.9]

Процессы на границе метал л—р аствор неэлектролита. Первичный процесс взаимодействия раствора неэлектролита с поверхностью металла состоит в адсорбции жидкости на поверхности металла (подробнее см. раздел о химической коррозии на стр. 78).  [c.25]


Коррозия металла. По характеру самого процесса коррозию разделяют на две основные группы химическую и электрохимическую. Химическая коррозия протекает в неэлектролитах — жидкостях, не проводящих электрический ток, и в сухих газах при высокой температуре. Электрохимическая коррозия — в электролитах и во влажных газах, характеризуется нал.ч-чием двух параллельно идущих процессов окислительного (растворение металлов) и восстановительного (выделение металла из раствора). Этот вид коррозии сопровождается протеканием электрического тока (рис. 1). Если привести в контакт два разнородных металла в присутствии разбавленных кислот, щелочей или растворов солей, то один из металлов (более активный) начнет разрушаться (рис. 2). Металлы и раствор образуют между собой электрическую цепь. По степени активности металлы располагаются в следующей последовательности бронза, медь, железо, никель, серебро, золото, платина.  [c.5]

Химическая коррозия возникает при воздействии на металл газов и паров, находящихся в атмосфере, а также неэлектролитов, например, минерального масла, смолы и др. В результате на поверхности металла образуются пленки окислов или солей. Электрохимическая коррозия возникает при воздействии на металл электролитов (растворов солей, кислот, щелочей), влажного воздуха и т. д. Процесс электрохимической коррозии можно объяснить следующим. При погружении металла в электролит положительные ионы, находящиеся на поверхности металла, переходят в раствор, при этом металл заряжается отрицательно. Л еталлы обладают различной активностью, поэтому металлы, помещенные в один и тот же электролит, имеют неодинаковые потенциалы и, соединяясь, образуют гальванические пары, в которых металл с более низким потенциалом является анодом и разрушается. Например, в гальванической паре медь — железо разрушается железо, в паре цинк — железо разрушается цинк до полного растворения пластинки. Технические сплавы в большинстве случаев неоднородны по структуре и состоят из двух фаз, например, феррита и цементита. Поэтому в электролите отдельные неоднородные кристаллы имеют различные потенциалы, и сплав представляет собой большое количество отдельных гальванических микропар.  [c.147]

По механизму процесса различают два типа коррозии химическую, происходящую в сухих газах (газовая коррозия), в расплавленных солях и металлах, в неэлектролитах (жидкое топливо, растворители) и электрохимическую — в электролитах водных растворах солей, кислот и щелочей, в пресной и морской воде. К этому типу относят также атмосферную коррозию — при воздействии атмосферы и других влажных газов почвенную — при воздействии на металл почвы. Коррозию расщепляющихся материалов (уран, торий, плутоний) и атомной аппаратуры, находящейся под воздействием охлаждающей среды металлический натрий, газы, вода, в зависимости от механизма относят к химической или электрохимической, осложненной процессами воздействия частиц расщепления атомов.  [c.1327]

Коррозию классифицируют по разным признакам механизму, условиям протекания, характеру коррозионных разрушений. По механизму происходящих процессов различают химическую и электрохимическую коррозию. Первый вид коррозии имеет. место в неэлектролитах и сухих газах и подчиняется законам химической кинетики гетерогенных процессов. Она не сопровождается образованием электрического тока. Электрохимическая коррозия протекает в растворах электролитов и во влажных газах и  [c.145]

Несмотря на то, что коррозионные разрушения металлов и сплавов известны с незапамятных времен, наука о коррозии сложилась в сравнительно недавнее время. Предмет этой науки — изучение закономерностей взаимодействия металлов и сплавов с атмосферой, водными растворами электролитов, включая пресные и соленые природные воды и разнообразные растворы, используемые в технических целях, различными неэлектролитами. Коррозионные разрушения наблюдаются также под воздействием горячий газов при повышенных температурах, в условиях эксплуатации металлоконструкций в почве.  [c.3]

Коррозия керамических материалов в неэлектролитах протекает в агрессивных средах, ие обладающих электропроводностью. В таких средах электрохимическая коррозия материалов принципиально невозможна. К этим средам относятся многие органические соединения. Присутствие в органических соединениях примесей воды делает, однако, эти растворы хотя и слабо, но электропроводными.  [c.212]

Химическое разрушение металлов под действием окружающей среды (кислорода воздуха, воды, сухих газов, спирта, бензина, керосина, масла и других неэлектролитов) называется химической коррозией. Коррозия может происходить и в агрессивных средах — кислотах, щелочах и растворах солей.  [c.22]

Коррозия металлов, протекающая в сухих газах и в неэлектролитах, является гетерогенной химической реакцией. Разрушение металлов, происходящее при воздействии на металлы и сплавы водных растворов электролитов и влажных газов, является гетерогенной электрохимической реакцией.  [c.3]

По виду агрессивной среды, нринпмающсй участие в процессе разрушения металлов, различают газовую, ат- мосферпую, в растворах электролитов, подземную, коррозию в жидкостях-неэлектролитах и др.  [c.72]


По механизму процесса коррозия разделяется на химическую и электрохимическую. Химическая коррозия заключается в самопроизвольном разрушении металлов вследствие химического взаимодействия с сухими газами или жидкими неэлектролитами нефтью, беизином, керо сином, жидким бромом и др. При химическом взаимодей ствии металла образуются соединения РеО, РеЗ и др Самым распространенным видом химической кoppoзи является газовая коррозия, т. е. коррозия металлов в га зах при высокой температуре. Этому виду коррозии под вергаются детали машин и конструкций, работающие пр1 повышенных температурах (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и др.). Электрохимическая коррозия заключается в разрушении металлов жидкими электролитами. Распространенным видом электрохимической коррозии является ржавление деталей и конструкции во влажном воздухе, трубопроводов в земле и т. п. Электрохимическая коррозия определяется теми же процессами, что и работа гальванических элементов. При погружении металла в электролит положительно заряженные ионы металла будут переходить в раствор. В результате металл, потеряв часть положительных зарядов, становится заряженным отрицательно, а электролит— положительно и на границе металл — электролит возникает скачок потенциала. Непосредственно этот скачок потенциала не может быть измерен, но можно определить электродвижущую силу между отрицательно заряженным металлом (один электрод) и стандартным водородным электродом, потенциал которого условно принимается за нуль. Эту э. д. с. принято называть электродным потенциалом металла. Водородный электрод представляет собой пластинку платины, погруженную в раствор с заданной концентрацией ионов водорода при определенном давлении газообразного водорода. Металлы могут иметь электродный потенциал как более высокий, так и более низкий, чем у водородного электрода  [c.151]

Жидкостная коррозия керамических материалов, протекающая в растворах электролитов и неэлектролитов, Б большинстве случаев носит химический характер, но в ряде случаев может относгггься и к электрохимиче-  [c.12]

Все металлы и сплавы, применяемые в качестве конструкционных материалов котлов, по своей природе способны взаимодействовать с коррозионной средой, подвергаться химической и электрохимической коррозии. Электрохимическая коррозия происходит при действии на металл водных растворов солей, кислот, щелочей и даже чистой воды химическая — при действии на металл паров, сухих газов и неэлектролитов (бензин, смола и др.). В условиях работы теплосилового оборудования электрохимическая коррозия наблюдается при соприкосновении его с химочищенной, питательной, котловой и другими водами энергетических установок химическая же коррозия протекает главным образом при воздействии на сталь перегретого пара и сухих газов. При этом следует отличать коррозионные разрушения от эрозионных.  [c.10]

Биокоррозия металлов обычно протекает совместно с атмосферной или почвенной, в водных растворах или в неэлектролитах, инициирует и интенсифицирует их. Биоповреждениям подвержены подземные сооружения, метро, оборудование нефтяной промышленности, топливные системы самолетов, трубопроводы при контакте с почвой и водными средами и др. Характерные признаки биоповреждений шероховатые, малозаметные углубления, иногда под шламом и тонким налетом продуктов коррозии, язвенные углубления кратерообразной формы, иногда сквозные с обильным налетом продуктов коррозии, черные сухие корки или пастообразные вещества с белыми или серыми включениями. Из табл. 7 видно, что проблема защиты металлоконструкций имеет межотраслевое значение.  [c.83]

Микробиологическая коррозия (далее биокоррозия) — это процесс коррозионного разрушения металла в условиях воздействия микроорганизмов. Часто инициирование процессов электрохимической коррозии металлов связано с жизнедеятельностью бактерий и грибов. Биокоррозию можно рассматривать как самостоятельный вид коррозии наряду с такими, как морская, атмосферная, грунтовая, контактная и т. п. Однако чаще она протекает совместно о атмосферной или почвенной, в водных растворах или в неэлектролитах, инициирует и интенсиф г цирует их [9]. Идентифицирование биокоррозии, осо-бейно на ранних стадиях ее развития, возможно при проведении целенаправленных биохимических исследований.  [c.296]

Химическая коррозия подчиняется основным законам чисто химической кинетики гетерогенных реакций и относится к случаям коррозии, не сопровождаюш,имся возникновением электрического тока, например, воздействие на металл жидких неэлектролитов (органических веществ, растворов неорганических веществ в органических растворителях, нефти и продуктов ее переработки и др.).  [c.52]

По характеру протекания коррозионного процесса разрушение металла может происходить по двум механизмам — химическому и электрохимическому. Коррозия металлов по химическому люха-низму обычно протекает в сухих газах и в неэлектролитах и является гетерогенной химической реакцией. Электрохимическое разрушение металлов имеет место при воздействии на металлы и сплавы водных растворов электролитов и влажных газов и является гетерогенной электрохимической реакцией.  [c.6]


Коррозия металлов

Окисление металлов при повышенных температурах с образованием на их поверхности окалины является типичным видом химической коррозии.

Электрохимическая коррозия является результатом воздействия на металлы различных электролитов — кислот, щелочей, растворов солей и воды с растворенными в ней газами и примесями. Все эти жидкости, являются хорошими проводниками тока.

Одним из наиболее распространенных видов электрохимической коррозии является атмосферная коррозия металлов, сущность которой заключается в следующем. Из физики известно, что пластинки, изготовленные из разнородных металлов и соединенные между собой, при погружении в электролит образуют гальванические пары. При этом металл, обладающий более высоким электрическим потенциалом, будет являться катодом, а металл с более низким потенциалом — анодом.

В промышленности наибольшее применение имеют сплавы, а не чистые металлы. Состав сплавов не является однородным. Например, перлитная сталь состоит из зерен феррита и цементита и других примесей, в результате чего получается множество гальванических пар, в которых зерна феррита являются катодом, а зерна цементита — анодом.

При соприкосновении с влажным воздухом на поверхности стали появляется влага в виде водяной пленки, которая является в данном случае электролитом. При. этом появляются токи, являющиеся основной причиной коррозии металла. Следовательно, электрохимическая коррозия отличается от химической тем, что при ней происходят электрохимические процессы вследствие возникновения токов.

Защита металлов от коррозии. Коррозия металлов причиняет огромные убытки народному хозяйству. Основными металлами в машиностроении и в других отраслях народного хозяйства являются черные, т. е. сталь и чугун. Они обладают слабой стойкостью против коррозии, вследствие чего выходит из строя большое количество деталей из черных металлов.

Металлические изделия защищают от коррозии различными способами: металлическим и неметаллическим покрытием, созданием на их поверхности окисных пленок и легированием металлов и сплавов.

Для защиты металлов и сплавов от коррозии неметаллическими покрытиями поверхность изделия окрашивают различными красками, покрывают лаками и пр.

Легирование металлов и сплавов осуществляют введением хрома, никеля, алюминия, кремния и других элементов, повышающих сопротивление коррозии.

Коррозией металлов называется их разрушение вследствие химического или электрохимического взаимодействия с коррозионной средой.

Виды коррозии. Коррозия металлов и сплавов начинается с их поверхности и постепенно распространяется в глубь материала. При этом внешний вид металлов изменяется: они теряют блеск, их поверхность становится неровной, изъеденной. Часто коррозия металлов сопровождается снижением их механической прочности, твердости и другими явлениями. Примером коррозии металлов может служить ржавление железа под воздействием влажного воздуха, в результате чего на поверхности металлов образуется бурый слой ржавчины.

В зависимости от состояния коррозионной среды, вида металла и условий их взаимодействия на поверхности металла образуются различные химические соединения, так называемые продукты коррозии. Они могут быть в виде пленок и наростов с плотной и рыхлой структурой, прочно приставших к поверхности металла или легко удаляемых с него.

Пленки, особенно если они плотные (беспористые), могут тормозить дальнейший процесс коррозии, а в некоторых случаях надежно защищать металл от разрушения. Например, пленка, образовавшаяся на алюминии при воздействии кислорода воздуха, защищает его от дальнейшей коррозии. При образовании защитной пленки металл теряет способность к химическим взаимодействиям с окружающей средой, т. е. переходит в пассивное состояние. Но достаточно удалить защитную пленку и коррозия металла начинается снова.

Рис. 1. Виды коррозии:
а — сплошная (равномерная) коррозия, б — местная, в — межкристал-лнтная; 1 — металл, 2, 3 — продукты коррозии, 4 — трещины

В зависимости от характера протекания коррозионного процесса, состояния коррозионной среды, природы металла и действующих на него напряжений (изгибающих, сжимающих, ударных, растягивающих) наиболее часто встречаются три вида коррозии: сплошная, местная и межкристаллитная.

Сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность металла, подразделяется на равномерную и неравномерную.

Равномерная коррозия протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, а неравномерная протекает с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла.

Равномерная коррозия происходит в большинстве случаев на открытом воздухе.

При коррозии этого вида металл разрушается равномерно по всей поверхности конструкции или аппарата. Если с поверхности металла удалить слой ржавчины, то можно увидеть, что его поверхность стала шероховатой. При более длительном воздействии воздуха углубления в металле увеличиваются.

Местная коррозия — это коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла. Такая коррозия подразделяется на подповерхностную, точечную, сквозную и коррозию пятнами.

Местная коррозия возникает при наличии в металле загрязнений (шлаков и др.), внутренних напряжений, вследствие вмятин, наклепа; при грубой структуре и неоднородности поверхности металла; неравномерном действии коррозионной среды; при неравномерной аэрации поверхности металла.

Коррозия вследствие неравномерной аэрации часто возникает на тех участках металла, которые менее доступны воздействию кислорода, чем остальная поверхность. Такими участками являются царапины, раковины, заклепочные швы конструкций и т. п.

Местная коррозия на отдельных участках металла резко снижает его механическую прочность, что приводит к преждевременному разрушению оборудования и металлических конструкций, нарушению герметичности емкостей и трубопроводов.

Межкристаллитная коррозия распространяется по границам кристаллов-зерен, составляющих металл, и нарушает между ними связь. Это вызывает снижение механической прочности материала. Особенностью коррозионного разрушения этого вида является то, что коррозия распространяется глубоко внутрь металла, не изменяя внешнего вида металлической конструкции. Межкристаллитная коррозия чаще всего поражает конструкции, изготовленные из нержавеющей стали и алюминиевых сплавов. Разрушение конструкции происходит внезапно в результате резкого падения прочности металла или сплава.

Межкристаллитная коррозия обычно возникает в зоне сварных швов. Это объясняется тем, что при термической обработке нержавеющих сталей (высокохромистых) при высокой температуре — (1000—1110 °С) и последующем относительно быстром охлаждении происходят изменения состава металла по границам кристаллов за счет образования карбидов, т. е. соединений железа с углеродом, обладающих меньшей устойчивостью к коррозионным средам по сравнению с хромом.

Склонность алюминиевых сплавов к межкристаллитной коррозии объясняется образованием по границам зерен соединений менее коррозионностойких, чем основная часть зерен металла.

Часто можно наблюдать, что металл одновременно подвергнут нескольким видам коррозии. Равномерная коррозия, например, сопровождается местной и т. д.

Типы коррозии. В зависимости от вида коррозионной среды коррозия металла может происходить химическим или электрохимическим путем.

Химическая коррозия возникает при действии на металлы сухих газов при высоких температурах или жидких неэлектролитов (жидкостей, не проводящих электрический ток). К химической коррозии относится также разрушение металла кислородом сухого воздуха и другими газами (углекислым, сернистым) при отсутствии паров воды.

При химической коррозии происходит взаимодействие коррозионной среды с поверхностью металла, в результате которого продукты коррозии (пленки, окислы, окалина) образуются непосредственно на том участке поверхности металла, где происходит его разрушение.

Электрохимическая коррозия возникает при взаимодействии металла с жидкой коррозионной средой (растворами электролитов, т. е. жидкостями, проводящими электрический ток), влажными газами, расплавленными солями и щелочами. Электролитами служат растворы кислот, солей или щелочей. При электрохимической коррозии разрушение металла связано с возникновением и перетеканием электрического тока с одних участков металла на другие.

Чтобы понять сущность электрохимической коррозии, рассмотрим некоторые явления, лежащие в основе этого процесса. Если в сосуд с разбавленной серной кислотой опустить два разнородных металла, например медь и цинк, и соединить их проводником, то по нему потечет электрический ток. Полученный источник тока называется гальваническим элементом.

Возникновение электрического тока в гальваническом элементе объясняется следующим. В растворе серной кислоты (электролите) молекулы вещества распадаются на части, которые называются ионами. Ионы каждого химического вещества несут определенный химический заряд: положительный (катион) или отрицательный (анион).

При погружении цинковой пластинки в электролит между кислотой и металлом возникает взаимодействие, в результате которого цинк постепенно-переходит в раствор. При этом каждый атом цинка оставляет-на металлической пластинке два электрона, а сам становится в растворе положительным ионом.

Цинковая пластинка, обогащаясь электронами, приобретает отрицательный электрический заряд. Слой электролита, непосредственно прилегающий к пластинке, заряжается при этом положительно. Между пластинкой и раствором кислоты возникает разность потенциалов (электрических зарядов).

Освободившиеся на цинковой пластинке (аноде) электроны текут по внешнему проводнику к медной пластинке (катоду). Электрическая цепь’ замыкается через электролит, в котором ионы переносят ток. В результате работы гальванического элемента цинковая пластинка (анод) постепенно разрушается.

Электрохимическая коррозия металла напоминает постепенное растворение анода гальванического элемента.

При эксплуатации химического оборудования под действием электролита происходит разрушение металла в результате образования гальванических элементов. Например, в химическом аппарате, изготовленном из нескольких различных металлов, при действии электролита у мест сопряжения этих металлов создаются условия для возникновения гальванического элемента, в результате работы которого металл разрушается и переходит в раствор.

В отличие от обычного гальванического элемента, где электроды соединены проводником, в гальваническом элементе, возникающем при коррозии химической аппаратуры, электроды соединены между собой непосредственно.

При изготовлении металлических аппаратов и строи, тельных конструкций всегда учитывают возможность возникновения электрохимической коррозии от соединения различных металлов.

Недопустимо, например, соединять без изолирующих прокладок алюминий с медными сплавами или с нержавеющими сталями.

Причиной возникновения электрохимической коррозии в металлическом аппарате или конструкции может служить также физическая неоднородность металла. Например, коррозия часто возникает в местах расположения сварных и заклепочных швов. Это объясняется тем, что при сварке металла в результате его нагревания на сравнительно небольшом участке происходит изменение структуры металла. При действии коррозионной среды этот участок по отношению к основному металлу конструкции становится анодом и начинает разрушаться. Такой же процесс возникает, если в конструкции есть заклепочные швы: заклепки становятся анодами по отношению к основному металлу и образуют с ним гальванический элемент.

Очень часто металл разрушается в результате возникновения на его поверхности микрогальваноэлементов, что происходит из-за его химической или физической неоднородности. Например, цинк, применяемый для различных технических целей, в своем составе содержит ряд примесей различных металлов и в том числе медь. Так как-растворимость меди в цинке ограничена, то при содержании ее в цинке выше определенной нормы медь выделяется в виде отдельных мелких включений. В результате этого на поверхности цинка возникают мельчайшие, невидимые глазу гальваноэлементы, в которых катодами являются частицы меди, а анодами — цинк. При работе микроэлемента цинк переходит в электролит, что в конечном счете приводит к полному разрушению цинковой пластинки.

Обычно конструкционная сталь, из которой изготовляют химическую аппаратуру, технологические и строительные конструкции, также отличается химической неоднородностью. Эта неоднородность обусловливает низкую коррозионную стойкость стали в коррозионных средах и вызывает необходимость в осуществлении мероприятий по защите оборудования и конструкций от коррозии.

Коррозионная стойкость. Не все металлы и сплавы в одинаковой степени разрушаются коррозионными средами. Одни разрушаются быстрей, другие в тех же условиях оказываются устойчивыми к действию коррозии в течение длительного времени. Однако нет металлов совершенно не подвергающихся коррозии. Например, одним из наиболее устойчивых металлов является платина, но и она при погружении в смесь азотной и соляной кислот разрушается. Алюминий устойчив к воздействию крепкой азотной кислоты (поэтому его используют для изготовления цистерн и хранилищ под азотную кислоту), но если в алюминиевые аппараты залить соляную кислоту или щелочные растворы, то они очень быстро разрушат этот металл.

Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды, называется коррозионной стойкостью. Она определяется качественно и количественно (скоростью коррозии в данных условиях, группой или баллом >по принятой шкале).

Одним из основных методов испытания металла на коррозионную стойкость является массовый метод. При испытании этим методом определяют разность массы образца металла до и после коррозии. Результаты испытаний относят к единице поверхности металла (м2, см2) и единице времени (час, сутки, год и т. д.). Таким образом, коррозионные потери могут быть выражены в г/см2-ч\ г/м2-день и т. д. Однако массовый метод не учитывает плотности металла. В результате этого при одной и той же потере массы для разных металлов уменьшение сечения металла будет (различным.

При коррозии, сосредоточенной на небольших участках металла, массовый метод неприменим. В этом случае глубину проникновения коррозии определяют с помощью специальных методов.

Для более точного определения коррозионной стойкости металла полученные данные массового метода приводят к показателю, который характеризует уменьшение толщины металла (проникновение коррозии в глубину металла), например в мм/год.

Химическая коррозия металлов – методы борьбы

Химическая коррозия металлов — что делать? Советы специалистов.

Металлы у людей ассоциируются с прочностью и надежностью. Немалую силу нужно приложить, чтобы сломать, например, железную вещь. Однако чтобы разрушить металл, грубая физическая сила не обязательна. Нужно лишь немного сырости, и материал начнет разваливаться сам по себе. Этот процесс называется коррозией.

Существуют два основных вида коррозии: химическая и электрохимическая.

  • Химическая коррозия металлов начинается вследствие взаимодействия воздуха с металлической поверхностью. Для данного вида ржавления характерно образование оксидной пленки. Она может быть прочной и мешать распространению коррозии (характерно для цинка и алюминия), а может быть рыхлой и только лишь портить внешний вид изделия. Химическая коррозия металлов подразумевает окислительно-восстановительные процессы, осуществляемые за счет перемещения электронов на окислитель. Взаимодействие металла с хлором, оксидами серы, кислородом – все это химическая коррозия в чистом виде.
  • Электрохимическая коррозия осуществляется в среде, пригодной для проведения электрического тока (в морской воде, в растворах щелочей и солей). В атмосферных условиях, а так же в земле коррозия протекает тоже по электрохимическому принципу, т.к. на поверхности есть капельки влаги, в которых растворены компоненты земли и воздуха. Коррозия днища корабля и трубопровода – характерные примеры электрохимического ржавления.

Существуют еще деления коррозии по типу протекания и по причине появления. Хорошей новостью является то, что вам не нужно разбираться во всех тонкостях коррозийных процессов, чтобы справиться с ними в быту. Если нужный вам металлический предмет начал покрываться слоем ржавчины, к нему просто нужно применить преобразователь ржавчины.

Качественные преобразователи являются наиболее современными химическими средствами для борьбы с коррозией. Но как определить, что выбранный вами продукт не является дешевкой? Руководствуйтесь 2-мя принципами – внешний вид упаковки и запах средства. Любой качественный продук должен быть упакован соответственно, поэтому ненадежная и хлипкая упаковка просто кричит о низкопробности преобразователя. Плюс к этому хороший преобразователь должен иметь характерный кислый запах. В любом случае разумно будет опробовать только что купленное средство на каком-нибудь старом и ненужном предмете. Если преобразователь сделан с умом, то ржавые пятна должны почти полностью исчезнуть.

Не игнорируйте инструкцию. Использовать преобразователь легко, но разные производители могут указывать разное время, на которое преобразователь необходимо оставить на предмете до смывки водой. Если этого не учитывать, можно просто не додержать средство и получить неудовлетворительный результат.

Компания Докер Кемикал ГмбХ Рус предлагает большой выбор средств для борьбы с коррозией.

Коррозия металлов | Статья в журнале «Молодой ученый»

 

В статье рассмотрены основные вопросы процесса коррозионного повреждения металла, виды коррозии и коррозионных разрушений, способы защиты от коррозии.

Ключевые слова: остаточный ресурс, коррозия металлов, защита от коррозии.

 

Основным критерием оценки остаточного ресурса технического устройства (далее ТУ) являются прочностные характеристики, определяемые расчётами. Расчёт прочностных характеристик зависит от марки материала, геометрических параметров, толщины элементов ТУ. При проектировании ТУ учитываются все эти параметры с учётом допусков, проектной скорости коррозии, сроков и условий эксплуатации. Однако в процессе эксплуатации ключевым фактором, влияющим на пригодность ТУ является коррозионное повреждение металла, скорость которого может отличаться от проектной в несколько раз. Для определения прогнозируемых сроков эксплуатации ТУ необходима оценка скорости коррозии в конкретных условиях эксплуатации, а так же возможность влиять на неё с целью увеличения этих сроков. Для решения этих вопросов необходимо понимание самих процессов протекания коррозии, природы и сути процесса.

Коррозия — это разрушение металла под действием окружающей среды. По механизму протекания различают два типа коррозии — химическую и электрохимическую. Химическая коррозия начинает влиять на металл сначала его происхождения. Окалина ее продукт. Взаимодействие металла и окружающей среды протекает постоянно, химические процессы, проходящие при этом взаимодействии можно назвать борьбой за выживание, наша задача свести потери металла в этой борьбе к минимуму.

По характеру агрессивной среды различают атмосферную коррозию, подземную и подводную.

Виды коррозионных разрушений разнообразны — равномерная коррозия, неравномерная, коррозия пятнами, коррозия язвами, подповерхностная коррозия, точечная или питтинговая, структурно-избирательная коррозия, межкристаллитная коррозия (этот самый опасный вид коррозии, обусловленный сложностью выявления). Последствия скрытно протекающих коррозионных процессов зачастую приводят к авариям, которых могло бы и не быть.

Химическая коррозия — это процесс разрушения металла под действием внешней среды, не сопровождаемая образованием электрического тока. Ее разновидность газовая коррозия, представляет собой процесс взаимодействия газов при высокой температуре с металлом. При таком взаимодействии образуется оксидная пленка, на железе она рыхлая, легко отскакивает и не защищает от разрушения.

В отличии от химической — электрохимическая коррозия протекает при контакте металла с раствором электролита. При этом электролитом может являться любая жидкость или газ. Примером электрохимической коррозии может быть атмосферная коррозия. Электрохимическая коррозия, более трудно прогнозируемая, чем химическая, ввиду необходимости учёта множества факторов, зачастую изменяющихся в процессе эксплуатации ТУ. При этом скорость протекания процессов электрохимической коррозии на порядок больше чем при химической коррозии.

В одних случаях на поверхности металла может образоваться плотная оксидная пленка, выполняющая роль защитного слоя. Образовавшаяся оксидная пленка предохраняет металл от разрушения. Это явление широко используется в современной технике, как способ защиты от коррозионных процессов.

Существует немало способов защиты от коррозии. Самый лучший из них создание такого металла, который бы вообще не корродировал. Один из путей создания коррозионностойкого металла — получение особых сплавов, в которые добавляют хром, никель, молибден, титан и другие компоненты. Так называемое легирование. Технология создания таких сплавов трудоемка, и связана с повышенными экономическими затратами. Цена таких материалов выше и не всегда целесообразно применение их в конкретных условиях.

Ингибирование — способ, при котором скорость коррозии снижается, если в агрессивную среду ввести соединения, значительно замедляющие коррозионный процесс. Одним из механизмов ингибирования является адсорбция ингибитора на поверхности защищаемого изделия. Ингибируемые бумаги и пленки применяются при долговременном хранении.

Различают металлические и неметаллические защитные покрытия, изолирующие металл от агрессивной среды. Большие детали или трубы защищают методом металлизации. Плакирование — метод защиты металла от коррозии другим металлом, который устойчив к агрессивной среде.

Трубы газо- и нефтепроводов защищаются комбинированным способом, мазутно-битумное покрытие, ингибированная бумага и одновременно с этим катодная защита. Сущность электрозащиты состоит в том что, на катод, которым является сам трубопровод, накачиваются электроны от внешнего источника тока, и это тормозит коррозию. Анодом в этом случае может служить любой ненужный металл. Так же широко сейчас применяются различные плёнки на основе полиэтилена, внутренняя поверхность так же защищается различными покрытиями на основе керамики. Сварные стыки также защищаются от взаимодействия с перекачиваемой средой различными способами.

При защите ТУ применяется метод протекторной защиты. Протектор — активный металл, с более отрицательным потенциалом, например цинк, который разрушаясь сам, защищает объект.

Надежным способом зашиты от коррозии, являются гальванические покрытия, которые получают электролизом в водных растворах.

Неметаллические покрытия — это покрытия лаками, красками, различными силикатными эмалями и полимерными материалами. Покрытие силикатными эмалями широко применяется в химической промышленности. Кислотостойкие эмали применяют для покрытия вакуумных аппаратов, резервуаров, реакторов.

Затраты на защиту металла от коррозии оправданы и дают хороший экономический эффект, с учётом снижения затрат на замену непригодного ТУ. Где то, например подземные трубопроводы с агрессивной средой, она просто необходима для безопасной эксплуатации.

При проведении экспертизы промышленной безопасности технических устройств, применяемых на опасных производственных объектах, одной из важнейших задач является определение скорости коррозии и прогнозирование этой скорости на планируемый период эксплуатации. Мероприятия по антикоррозионной защите могут значительно увеличить срок эксплуатации и, как следствие, снизить затраты на замену ТУ.

 

Литература:

 

  1.                Материаловедение и технология металлов. / Ф. Гарифуллин, Г. Фетисов. — Издательство: Оникс. 2009. 624 с.
  2.                Коррозия и защита от коррозии. / Семенова И. В., Флорианович Г. М., Хорошилов А. В. — Издательство: М.: Физматлит. 2002. 335 с.

Коррозия металлов. Термины – РТС-тендер

А

Активация

94

Активатор

95

Атмосфера защитная

145

Б

Балл коррозионный

154

Биокоррозия

24

Бумага ингибитированная

143

В

Вещество активирующее

95

Вещество пассивирующее

93

Влажность критическая

13

Г

Графитизация чугуна

43

Грунт

127

Д

Деаэрация

146

Депассивация Ндп

94

Деполяризация

77

Деполяризация водородная

78

Деполяризация кислородная

80

Деполяризация окислительная

79

Диаграмма поляризационная коррозионная

70

Дифференц-эффект Ндп

81

Ж

Жаростойкость

53

З

Защита анодная

122

Защита катодная

120

Защита противокоррозионная

112

Защита электрохимическая

118

И

Ингибирование

112а

Ингибитор анодный

108

Ингибитор анодно-катодный

110

Ингибитор атмосферной коррозии

104

Ингибитор катодный

109

Ингибитор кислотной коррозии

101

Ингибитор контактный

105

Ингибитор коррозии

100

Ингибитор коррозии в нейтральных средах

103

Ингибитор летучий

106

Ингибитор универсальный

107

Ингибитор щелочной коррозии

102

Испытания коррозионные

146а

Испытания лабораторные

147

Испытания в природных условиях

148

Испытания полевые

148

Испытания ускоренные

150

Испытания эксплуатационные

149

К

Контроль анодный

66

Контроль диффузионный

69

Контроль катодный

67

Контроль омический

68

Контроль поляризационный

65

Коррозия атмосферная

17

Коррозия блуждающим током

26

Коррозия внешним током

25

Коррозия газовая

16

Коррозия избирательная

42

Коррозия интеркристаллитная Ндп

41

Коррозия контактная

27

Коррозия межкристаллитная

41

Коррозия местная

33

Коррозия металлов

1

Коррозия неравномерная

32

Коррозия нитевидная

39

Коррозия ножевая

46

Коррозия подводная

21

Коррозия под напряжением

49

Коррозия подземная

23

Коррозия подповерхностная

34

Коррозия по ватерлинии

19

Коррозия при неполном погружении

18

Коррозия при переменном погружении

22

Коррозия при полном погружении

20

Коррозия при трении

28

Коррозия послойная

38

Коррозия пятнами

36

Коррозия равномерная

31

Коррозия селективная Ндп

42

Коррозия сквозная

37

Коррозия сплошная

30

Коррозия структурная

40

Коррозия точечная

35

Коррозия химическая

15

Коррозия электрохимическая

14

Коррозия щелевая

45

Кривая поляризационная

74

Кривая поляризационная идеальная

75

Кривая поляризационная реальная

76

М

Макроэлемент коррозионный

57

Металл корродирующий

3

Металл коррозионностойкий

9

Микроэлемент коррозионный

58

О

Обесцинкование

44

Окалина

54

Очаг коррозионный

12

Оценка визуальная

154а

Оценка коррозионной стойкости визуальная

154а

П

Пассиватор

93

Пассивация

84

Пассивность

85

Пассивность анодная

88

Перепассивация

96

Питтинг

35

Пленка защитная

114

Пленка окисная

116

Плотность тока пассивации

90

Плотность тока полной пассивации

92

Показатель коррозии водородный

151

Показатель коррозии кислородный

152

Покрытие защитное

117

Покрытие защитное полимерное

126а

Покрытие неметаллическое изолирующее

126

Поляризация

63

Потенциал активации

97

Потенциал защитный

118а

Потенциал коррозии

73

Потенциал начала пассивации

89

Потенциал перепассивации

98

Потенциал питтингообразования

97а

Потенциал полной пассивации

91

Потери коррозионные

4

Предел коррозионной усталости

51

Продукты коррозии

5

Протектор

119

Протектор анодный

121

Протектор катодный

123

Процесс коррозионный

1*

Процесс контролирующий

64

Р

Разрушение коррозионное

1*

Растрескивание коррозионное

48

Ржавчина

99

С

Скорость коррозии

6

Скорость проникновения коррозии

7

Слой адсорбционный

115

Слой покрытия внешний

128

Слой обезуглероженный

55

Смазка защитная

144

Состояние пассивное

85

Среда газовая инертная

Среда газовая окислительная

Среда коррозионная

2

Среда коррозионная газообразная

Среда коррозионная жидкая

Стимулятор коррозии

111

Стойкость коррозионная

8

Субмикроэлемент коррозионный

59

Степень защиты

113

Т

Ток коррозионный

71

Ток максимальный коррозионный

72

Ток саморастворения Ндп

71

У

Условия пассивации

86

Усталость коррозионная

50

Устойчивость пассивного состояния

87

Ф

Факторы коррозии внешние

11

Факторы коррозии внутренние

10

Фреттинг-коррозия

29

Х

Хрупкость коррозионная

52

Ш

Шкала коррозионной стойкости

153

Э

Элемент аэрационный

62

Элемент концентрационный

61

Элемент коррозионный

56

Элемент многоэлектродный

60

Эффект отрицательный разностный

83

Эффект положительный разностный

82

Эффект разностный

81

Эффект щелевой Ндп

45

Я

Язва коррозионная

47

Энциклопедия электрохимии. Электрохимия коррозии

Вернуться к: Домашняя страница энциклопедии – Содержание – Авторский указатель – Предметный указатель – Поиск – Словарь – Домашняя страница ESTIR – Домашняя страница ЭКС

ЭЛЕКТРОХИМИЯ КОРРОЗИИ

Джером Крюгер
Университет Джона Хопкинса
Балтимор, штат Мэриленд 21218, США

(апрель 2001 г.)

 

Улик Р. Эванс, британский ученый, которого считают «отцом науки о коррозии», сказал, что «коррозия в значительной степени представляет собой электрохимическое явление, [которое] можно определить как разрушение электрохимическими или химическими агентами…». Коррозия в водной среде и в атмосферной среде (которая также включает тонкие водные слои) является электрохимическим процессом, поскольку коррозия включает перенос электронов между поверхностью металла и водным раствором электролита. металлы электрохимически реагируют с кислородом, водой и др. веществами в водной среде.К счастью, большинство полезных металлов реагируют с окружающей средой, образуя более или менее защитные пленки продуктов коррозионной реакции, которые препятствуют переходу металлов в раствор в виде ионов.

Хотя в последние годы термин «коррозия» применяется ко всем видам материалов во всех средах, в этой статье будет рассматриваться только электрохимия коррозии металлов и сплавов в водных растворах при температуре окружающей среды. Протекающая в таких условиях электрохимическая коррозия является крупным разрушительным процессом, приводящим к таким дорогостоящим, неприглядным и разрушительным последствиям, как образование ржавчины и других продуктов коррозии, образование зияющих дыр или трещин в самолетах, автомобилях, лодках, водосточных желобах, экранах. , сантехника и многие другие предметы, сделанные из любого металла, кроме золота.

Такие системы, как ядерные реакторы с кипящей водой, использующие водные растворы, также являются примерами электрохимической коррозии, но не будут рассматриваться. В этой статье также не будет рассматриваться неэлектрохимический процесс, называемый высокотемпературным окислением, деструктивный процесс, представляющий собой воздействие на металл или сплав высоких температур в газовой среде (обычно включая кислород или газы с серосодержащими соединениями), где более толстые слои образуются продукты коррозии.Однако следует отметить, что если процесс высокотемпературного окисления приводит к образованию солевых слоев, плавящихся при используемых высоких температурах, то разница в электродном потенциале между фазами или неоднородности в сплаве могут привести к горячей коррозии, имеющей электрохимические особенности. аналогично пленкам конденсированной воды, участвующим в атмосферной коррозии. Этот технологически важный коррозионный процесс приводит к выходу из строя таких устройств, как газовые турбины, теплообменники и многих других, работающих при высоких температурах.

Последствия коррозии

Коррозия имеет много серьезных последствий для экономики, здоровья, безопасности, технологий и культуры для нашего общества.

Экономические эффекты Исследования в ряде стран пытались определить национальную стоимость коррозии. Самым обширным из этих исследований было исследование, проведенное в Соединенных Штатах в 1976 году, которое показало, что общие ежегодные затраты на коррозию металлов для экономики США составляют 70 миллиардов долларов, или 4,2% валового национального продукта.Чтобы почувствовать серьезность этой потери, мы можем сравнить ее с другим экономическим воздействием, которое всех беспокоит, — импортом иностранной сырой нефти, который стоил 45 миллиардов долларов в 1977 году.

Влияние на здоровье В последние годы все чаще используются металлические протезы в организме, такие как штифты, пластины, тазобедренные суставы, кардиостимуляторы и другие имплантаты. Были разработаны новые сплавы и улучшенные методы имплантации, но коррозия продолжает создавать проблемы.Примеры включают отказы из-за разорванных соединений в кардиостимуляторах, воспаление, вызванное продуктами коррозии в тканях вокруг имплантатов, и разрушение протезов, несущих нагрузку. Примером последнего является использование металлических тазобедренных суставов, которые могут облегчить некоторые проблемы артрита тазобедренного сустава. В последние годы ситуация улучшилась, так что тазобедренные суставы, которые сначала использовались только у людей старше 60 лет, теперь используются у более молодых людей, потому что они служат дольше.

Защитные эффекты Еще более серьезной проблемой является коррозия конструкций, которая может привести к тяжелым травмам или даже гибели людей.На безопасность влияет коррозия, способствующая выходу из строя мостов, самолетов, автомобилей, газопроводов и т. д. — всего комплекса металлических конструкций и устройств, из которых состоит современный мир.

Технологические эффекты Экономические последствия коррозии сказываются на технологии. В значительной степени развитие новых технологий сдерживается проблемами коррозии, потому что материалы должны выдерживать, во многих случаях одновременно, более высокие температуры, более высокое давление и более агрессивные среды.Проблемы с коррозией, которые легче решить, затрагивают солнечные энергетические системы, для которых требуются сплавы, способные выдерживать воздействие горячих циркулирующих теплоносителей в течение длительных периодов времени, и геотермальные системы, для которых требуются материалы, устойчивые к высококонцентрированным растворам коррозионно-активных солей при высоких температурах и давлениях. Другой пример, бурение на нефть в море и на суше, включает в себя преодоление таких проблем коррозии, как сульфидная коррозия под напряжением, микробиологическая коррозия и широкий спектр трудностей, связанных с работой в высококоррозионной морской среде.Во многих из этих случаев коррозия является ограничивающим фактором, препятствующим разработке экономически или даже технологически работоспособных систем.

Культурные предметы Международную обеспокоенность вызвало сообщение о серьезном ухудшении художественно и культурно значимых позолоченных бронзовых статуй в Венеции, Италия. Коррозионные процессы ускорят износ драгоценных артефактов, таких как те, что находятся в Венеции, из-за сильно загрязненной окружающей среды, которая сейчас распространена в большинстве стран мира.Точно так же в музеях мира консерваторы и реставраторы трудятся, чтобы защитить культурные ценности от разрушительного действия коррозии или удалить ее следы с художественных или культурно важных артефактов.

Электрохимия коррозии

Одна и та же металлическая поверхность, подверженная воздействию водного электролита, обычно имеет места для окисления (или анодной химической реакции), в результате которого в металле образуются электроны, и для восстановления (или катодной реакции), при котором электроны, образующиеся в результате анодной реакции, потребляются.Эти «участки» вместе составляют «коррозионную ячейку». Анодная реакция представляет собой растворение металла с образованием либо растворимых ионных продуктов, либо нерастворимого соединения металла, обычно оксида. Возможны несколько катодных реакций в зависимости от того, какие восстанавливаемые частицы присутствуют в растворе. Типичными реакциями являются восстановление растворенного газообразного кислорода или восстановление растворителя (воды) с получением газообразного водорода. Примеры таких реакций приведены в Приложении. Поскольку эти анодная и катодная реакции происходят одновременно на поверхности металла, они создают электрохимическую ячейку типа, показанного на рисунке 1.
Рис. 1. Электрохимическая ячейка, расположенная между анодным и катодным участками на поверхности железа, подвергающегося коррозии.

Места, где протекают анодные и катодные реакции, аноды и катоды коррозионной ячейки, определяются многими факторами: (i) они не обязательно закреплены на месте; (ii) они могут быть смежными или далеко друг от друга, так что, например, если два металла находятся в контакте, один металл может быть анодом, а другой катодом, что приводит к гальванической коррозии более анодного металла; (iii) могут существовать поверхностные колебания концентрации кислорода в окружающей среде, что приводит к установлению анода на тех участках, которые подвергаются воздействию среды с более низким содержанием кислорода – дифференциальная аэрационная коррозия; (iv) или аналогичным образом, изменения концентрации ионов металлов или других веществ в окружающей среде, возникающие из-за пространственной ориентации корродирующего металла и гравитации; или, наконец, (v) вариации однородности поверхности металла из-за наличия включений, различных фаз, границ зерен, нарушения металла и других причин могут привести к образованию анодных и катодных участков.

Процесс, происходящий на анодных участках, представляет собой растворение металла в виде ионов металлов в электролите или превращение этих ионов в нерастворимые продукты коррозии, такие как ржавчина. Это разрушительный процесс, называемый коррозией. Поток электронов между корродирующими анодами и некорродирующими катодами образует коррозионный ток, величина которого определяется скоростью образования электронов анодной реакцией и их потребления катодной реакцией.Скорости производства и потребления электронов, конечно, должны быть равными, иначе произойдет накопление заряда.
 

Движущая сила, склонность к коррозии

Движущая сила необходима для движения электронов между анодами и катодами. Этой движущей силой является разница потенциалов между анодным и катодным участками. Это различие существует потому, что каждая реакция окисления или восстановления связана с потенциалом, определяемым тенденцией к самопроизвольному протеканию реакции.Потенциал является мерой этой тенденции.

Электрохимические равновесия: окисление и восстановление Поскольку большинство коррозионных реакций, протекающих в присутствии жидкости, такой как вода, являются не химическими, а электрохимическими, использование химических равновесий для изучения водной коррозии имеет минимальное значение. Полезным способом изучения связи потенциала с коррозией является использование диаграммы электрохимического равновесия, называемой «диаграммой Пурбэ», разработанной М.Pourbaix, (Доступно на WWW) отображает потенциал в зависимости от pH, параметра, который также имеет большое значение для процессов коррозии.
Рис. 2. Диаграмма равновесия потенциал – рН (Пурбе) для железа.
Упрощенная диаграмма Пурбе для железа показана на рисунке 2. На графике изображен потенциал железа, измеренный относительно стандартного водородного электрода сравнения. Диаграмма Пурбэ позволяет определить с помощью измерений потенциала и pH, находится ли металлическая поверхность в зоне невосприимчивости, где склонность к коррозии нулевая, (ii) в области, где склонность к коррозии высока, или (iii) в районе, где все еще может существовать тенденция к коррозии, но также существует тенденция к образованию защитной или пассивной пленки.Такая пленка может резко повлиять на скорость коррозии, а в некоторых случаях практически остановить ее (см. Пассивность и пробой). Линии (a) и (b) на рисунке 2 представляют восстановление кислорода (приложение, уравнения [2] или [3]) и выделение водорода (приложение, уравнение [4]) соответственно. Они являются мерой концентрации кислорода или водорода в растворе и показывают изменение потенциала в зависимости от pH для растворов, находящихся в равновесии с одной атмосферой кислорода или водорода. Линии, проведенные параллельно (а), но ниже, показывают изменение потенциала в зависимости от рН для раствора, содержащего меньшее количество кислорода, чем представлено (а).Таким образом, потенциал образца может дать некоторое представление о концентрации кислорода в окружающей среде. Различия в концентрации кислорода между различными участками металла приводят к упомянутой выше дифференциальной аэрационной коррозии . С помощью диаграммы Пурбе путем измерения потенциала и рН можно получить некоторое представление о склонности металла находиться в невосприимчивом, пассивном или коррозионном режиме, а также оценить влияние ограниченного или легкого доступа кислорода на его состояние. коррозионный процесс.


 

Кинетика, скорости коррозии

Хотя необходимо определить склонность к коррозии путем измерения потенциалов, недостаточно установить, будет ли данный металл или сплав подвергаться коррозии при заданном наборе условий окружающей среды. Потому что, хотя склонность к коррозии может быть высокой, скорость коррозии может быть очень низкой, и, таким образом, коррозия может не представлять проблемы.

Скорость коррозии определяется путем подачи тока для получения поляризационной кривой (степень изменения потенциала в зависимости от величины приложенного тока) для металлической поверхности, скорость коррозии которой определяется.Когда потенциал металлической поверхности поляризуется приложением тока в положительном направлении, говорят, что он анодно поляризован; отрицательное направление означает, что он катодно поляризован. Степень поляризации является мерой того, насколько скорости анодных и катодных реакций замедляются под действием различных факторов внешней среды (концентрация ионов металлов, растворенного кислорода и т. д. в растворе) и/или поверхностных процессов (адсорбция, пленкообразование, легкость нанесения). выброс электронов и т.д.) факторы. Первая называется концентрационной поляризацией, вторая — активационной поляризацией. Изменение потенциала в зависимости от тока (поляризационная кривая) позволяет изучить влияние процессов концентрации и активации на скорость, с которой анодные или катодные реакции могут отдавать или принимать электроны. Таким образом, измерения поляризации могут определять скорость реакций, участвующих в процессе коррозии, — скорость коррозии.

Рис.3 Схематическое изображение графиков зависимости потенциала «Е» от логарифма плотности тока «i» (поляризационные кривые), полученных при превращении исследуемой металлической поверхности в анод, а затем в катод. Показаны две катодные реакции, одна с более высокой плотностью катодного обмена “i 2o,c “, дающая более высокий ток коррозии “i 2corr “. Экстраполяция анодных и катодных кривых дает диаграммы Эванса (см. рис. 4).
Рис.4. Диаграммы Эванса (полученные из экстраполяции, показанной на рисунке 3, иллюстрирующие три основных способа, с помощью которых можно в основном контролировать скорость коррозии: (а) контроль за реакциями на аноде; (б) контроль за реакциями на катоде; и ( c) контроль смесью обоих
На рис. 3 показаны анодные и катодные поляризационные кривые, представляющие анодные реакции (например, растворение металла) или катодные реакции (например, восстановление кислорода или выделение водорода).На рисунке 3 потенциал «Е» изображен как функция логарифма плотности тока «i». Когда коррозионные реакции контролируются активационной поляризацией, как это часто наблюдается, поведение поляризации будет представлять собой прямую линию на этом графике, соответствующую уравнению Тафеля (см. также Приложение). На этом рисунке «Е о,а » и «Е о,с » — равновесные потенциалы рассматриваемых реакций (анодных или катодных). «Линии Тафеля» характеризуются «наклоном» линейной части поляризационной кривой и их «пересечением» при экстраполяции к равновесному потенциалу.«Пересечение» пропорционально логарифму плотности тока обмена «i 90 102 o 90 103» (то есть выражает собственную скорость электродной реакции). Значения этих характеристических констант в уравнении Тафеля зависят от рассматриваемого металла и окружающей среды. Анодный и катодный линейные участки поляризационных кривых можно экстраполировать на коррозионный потенциал «Е корр », где в идеальных условиях они должны пересекаться. Значение тока на их пересечении и будет скоростью коррозии «i corr », выраженной в плотности тока.Значения плотностей тока обмена для катодной и анодной реакций оказывают сильное влияние на скорость коррозии. Это проиллюстрировано на примере использования двух значений “i o,c ” (но в предположении для простоты, что “E o,c ” является константой): чем больше “i o,c » – больше скорость коррозии, «i корр » (см. рисунок 3).

Части экстраполяции, показанные на рисунке 3, дают диаграммы (диаграммы Эванса), показанные на рисунке 4.Относительные значения «наклонов» анодных или катодных поляризационных кривых определяют, контролируют ли анодная, катодная или обе реакции скорость процесса коррозии. Диаграммы Эванса широко используются учеными и инженерами-коррозионистами для оценки влияния различных факторов на скорость коррозии.
 

Пассивность и срыв пассивности Поскольку как движущая сила (склонность к коррозии), так и кинетические (скорость коррозии) соображения имеют решающее значение при определении степени коррозии поверхности металла, решающим фактором, контролирующим скорость, является существование явления пассивности для некоторых металлов и сплавов. таких как нержавеющая сталь и титан.До сих пор существуют серьезные разногласия по поводу того, какой процесс отвечает за существование феномена пассивности, хотя было проведено множество исследований, чтобы лучше понять его. Для целей данного обсуждения достаточно охарактеризовать пассивность как условия, существующие на поверхности металла из-за наличия защитной пленки, природа которой является источником разногласий, которая заметно снижает скорость коррозии, даже если активна. коррозии можно было бы ожидать из соображений движущей силы (склонности к коррозии).

Чтобы быть эффективной, пассивная пленка должна обеспечивать защитный барьер, который удерживает ток коррозии на металлической поверхности на достаточно низком уровне, чтобы свести к минимуму степень коррозионного повреждения. Эффективная пленка — это та, которая противостоит разрушению (называемому разрушением) пассивной пленки. Процессы разрушения приводят к формам локальной коррозии, которые являются одними из основных источников коррозионных разрушений, точечной, щелевой, межкристаллитной коррозии и коррозии под напряжением (см. ниже). Они вызывают разрушение пассивной пленки и, таким образом, подвергают дискретные оголенные участки поверхности металла воздействию окружающей среды, где вероятность атаки очень высока.Многие предложенные механизмы химического распада основаны на двух моделях, каждая из которых имеет множество вариаций. Это (i) модели вытеснения адсорбированных ионов и (ii) модели миграции или проникновения ионов. Существует два типа процессов разрушения: электрохимическое разрушение, при котором многие исследования показали, что разрушение происходит при потенциале выше определенного «потенциала пробоя», и механическое разрушение, которое происходит, когда пассивная пленка разрывается в результате напряжения или абразивного износа. Следует отметить, что во всех механизмах разрушения задействованы повреждающие виды.К сожалению, одним из основных видов, вызывающих нарушение пассивности, является ион хлорида, повреждающий вид, широко распространенный в природе.

С процессом разрушения пассивной пленки конкурирует процесс репассивации пассивной пленки. Таким образом, эффективным сплавом для сопротивления локальной коррозии будет сплав, поверхность которого не только образует пассивирующую пленку, которая противостоит процессу, ведущему к разрушению, но также способна репассивировать с достаточно высокой скоростью, так что, как только произойдет разрушение, воздействие коррозионного экология минимальна.

Типы коррозии

Только что описанный процесс разрушения и восстановления пассивности связан со многими, но не со всеми различными типами коррозии.

Точечная коррозия Возникновение ямки происходит, когда электрохимическое или химическое разрушение подвергает небольшой локальный участок на поверхности металла воздействию повреждающих частиц, таких как ионы хлорида. Места, где зарождаются ямки, до конца не изучены, но некоторые из них могут быть связаны с царапинами, неоднородностями состава поверхности (включениями) или местами, где существуют вариации окружающей среды.Ямка растет, если высокая плотность тока — площадь инициирования пробоя чрезвычайно мала — вовлеченная в процесс репассивации, не препятствует образованию большой локальной концентрации ионов металла, образующихся в результате растворения в точке инициирования. Если скорость репассивации недостаточна для подавления роста ямок, возникают два новых условия. Во-первых, ионы металлов, образующиеся в процессе разрушения, осаждаются в виде твердых продуктов коррозии (таких как Fe(OH) 2 , Приложение, уравнение [7]), которые обычно покрывают устье ямки.Это покрытие улавливает раствор в ямке и позволяет накапливать положительные ионы водорода в результате реакции гидролиза (Приложение, уравнение [5]). Затем хлорид или другие повреждающие отрицательные ионы диффундируют в яму, чтобы поддерживать нейтральность заряда. Следовательно, репассивация значительно затрудняется, поскольку раствор в яме очень кислый, содержит большую концентрацию повреждающих ионов и ионов металлов и низкую концентрацию кислорода. Тем самым скорость роста ямок ускоряется.

Ямка представляет собой анод электрохимической коррозионной ячейки, а катод ячейки представляет собой поверхность без изъязвлений. Поскольку площадь поверхности язвы составляет очень малую часть площади катодной поверхности, весь ток анодной коррозии течет на чрезвычайно малую площадь поверхности очага возникновения пробоя. Таким образом, плотность анодного тока становится очень высокой, и проникновение в металлическую конструкцию, имеющую лишь несколько ямок, может быть быстрым.

Щелевая коррозия
Рис.5. Идеализированная картина среды, которая развивается в щели коррозионной ячейкой, созданной на железе анодом в щели и катодом вне щели.
Щелевая коррозия возникает, когда часть металлической поверхности экранирована таким образом, что экранированная часть имеет ограниченный доступ к окружающей среде. Такие окружающие среды содержат вещества, вызывающие коррозию, обычно ионы хлора. Типичным примером щелевой коррозии является щель, образованная в области между двумя металлическими поверхностями, находящимися в тесном контакте с прокладкой или другой металлической поверхностью.Среда, которая в конечном итоге образуется в щели, аналогична среде, образующейся под осажденным продуктом коррозии, покрывающим ямку (рис. 5). Точно так же электрохимическая коррозионная ячейка образуется из пары между неэкранированной поверхностью и внутренней частью щели, подвергаемой воздействию среды с более низкой концентрацией кислорода по сравнению с окружающей средой. Эта комбинация анода коррозионной ячейки и существования в кислой среде с высоким содержанием хлоридов, где репассивация затруднена, делает внутреннюю часть щели подверженной коррозионному воздействию.


 

Коррозионное растрескивание под напряжением, водородное повреждение и коррозионная усталость Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) представляет собой форму локализованной коррозии, которая приводит к образованию трещин в металлах под одновременным действием корродирующего и растягивающего напряжения. Электрохимическая ячейка между внешней и внутренней средами трещины аналогична описанной выше для трещины. Из-за необходимости приложения напряжения разрушение пассивного слоя на поверхности металла в SCC обычно приписывают механическим причинам, но многие предполагают, что электрохимия является важным фактором, поскольку она контролирует скорость восстановления пассивного слоя, разрушенного SCC. механическое напряжение.

Коррозионная усталость в чем-то похожа на SCC. Он в основном отличается от SCC тем, что включает ситуации, когда напряжение применяется циклически, а не как статическое устойчивое растягивающее напряжение. Как при коррозионной усталости, так и при SCC вопросы механического разрушения пленки, репассивации, адсорбции повреждающих частиц, водородного охрупчивания и электрохимического растворения в большей или меньшей степени влияют на определение восприимчивости.

Межкристаллитная коррозия За исключением металлических стекол, металлы, используемые в практических устройствах, состоят из мелких кристаллов (зерен), поверхности которых соединяются с поверхностями других зерен, образуя границы зерен.Такие границы или небольшие области, примыкающие к этим границам, могут при определенных условиях быть значительно более реакционноспособными (будучи более анодными), чем внутренности зерен. Возникающая при этом коррозия называется межкристаллитной коррозией. Это может привести к потере прочности металлической детали или образованию мусора (выпавших зерен).

Равномерная коррозия Равномерная коррозия возникает из-за участков, не обязательно зафиксированных в определенном месте, которые распределены по поверхности металла, где происходят анодные и катодные реакции.Равномерное коррозионное повреждение, иногда называемое потерями, обычно проявляется в постепенном утончении металлической детали до тех пор, пока она практически не растворится или не станет тонкой кружевной структурой.

Гальваническая (и термогальваническая) коррозия Два металла, имеющие разные потенциалы в проводящем электролите, приводят к тому, что более анодный металл обычно подвергается гальванической коррозии. Из-за электрического контакта между двумя разными металлами гальваническая коррозия отличается от других форм коррозии, описанных ранее, тем, что анодный и катодный участки коррозионной ячейки находятся отдельно на двух связанных разных металлах, составляющих коррозионную ячейку, в то время как для других форм коррозии коррозии, катоды и аноды существуют на поверхности одного и того же металла.

Значение разности потенциалов между двумя разнородными металлами обычно получают из списка стандартных равновесных потенциалов для различных металлов (для реакций типа, приведенного в Приложении, уравнение [1]). Однако, поскольку стандартные потенциалы предполагают голые поверхности металлов в стандартном растворе, содержащем их ионы в единице концентрации (строго говоря, активности), а на практике металлы неизменно имеют пленки на своей поверхности и подвергаются воздействию нестандартных сред, эти потенциалы не всегда надежны. указывает на склонность к коррозии анодного элемента коррозионной ячейки, изготовленной из двух связанных разнородных металлов.Еще одним фактором, помимо соединения двух разных металлов, который может привести к гальванической коррозии, является разница температур в отдельных местах на одной и той же металлической поверхности. Такая ситуация приводит к термогальванической коррозии. Этот вид коррозии может встречаться в системах теплообменников, где часто встречаются перепады температур.

Селективное выщелачивание Когда один компонент сплава избирательно удаляется коррозией из-за различий потенциалов между различными составляющими сплава — ситуация аналогична гальванической коррозии связанных разнородных металлов.В результате увеличивается концентрация остальных компонентов и происходит селективное выщелачивание. Этот вид коррозии также называют отрывом и, по наиболее распространенному примеру, селективным выщелачиванием цинка из латуни, обесцинкованием.

Эрозионная коррозия Эрозионная коррозия возникает в результате разрушения защитно-пассивных пленок эрозионными или абразивными процессами. После удаления защитной или пассивной пленки в водном электролите происходят электрохимические процессы описанных выше типов коррозии.

Защита от коррозии

Только что описанные типы электрохимической коррозии можно предотвратить или контролировать, используя современное понимание принципов, лежащих в основе процессов коррозии. Это понимание стало основой для разработки ряда мер по предотвращению коррозии.
Рис. 6. Диаграмма Пурбэ для железа, показывающая, как можно добиться защиты от коррозии с помощью мер, переводящих корродирующую систему либо в зону невосприимчивости, либо в зону пассивности.
Три меры по борьбе с коррозией основаны на электрохимической движущей силе, как показано на диаграмме Пурбе, приведенной на рисунке 6: (i) Катодная защита – предложена Британскому Адмиралтейству для защиты от коррозии кораблей с медной обшивкой сэром Хамфри Дэви в 1824 г. (Доступно на WWW) – обеспечивает контроль коррозии, превращая защищаемую конструкцию в катод коррозионной ячейки, переводя потенциал конструкции в область невосприимчивости диаграммы Пурбе или близко к ней; (ii) Анодная защита превращает защищаемую конструкцию в анод, а приложенный ток переводит потенциал конструкции в пассивную область диаграммы Пурбе; и (iii) Модификация окружающей среды путем изменения pH, чтобы привести защищаемую структуру в область иммунитета или пассивации.

Другие меры, используемые для контроля процессов электрохимической коррозии, включают следующее: (i) Коррозионно-стойкие сплавы разработаны для обеспечения коррозионной стойкости и содержат такие компоненты, как хром, которые образуют более эффективные защитные пленки, устойчивые к разрушению и быстро восстанавливающие пассивацию. (ii) Покрытия представляют собой искусственный барьер для агрессивной среды на поверхности металла, в отличие от естественного барьера, который обеспечивает устойчивый к коррозии сплав.Наиболее широко используемыми органическими покрытиями являются краски. Другие органические покрытия включают лаки, воски и смазки. Некоторые металлические покрытия, такие как хромированные пластины, обеспечивают защитный барьер, поскольку они более устойчивы к коррозии, чем металлы, которые они защищают. Однако цинковые покрытия действуют противоположным образом. Это покрытие, поскольку оно имеет большую склонность к коррозии, чем металл, на который оно нанесено, катодно защищает его. Наконец, керамические покрытия, такие как фарфоровые эмали и стекло, используются для защиты металлических поверхностей, создавая химически стойкие барьеры, обычно оксиды, которые более стабильны, чем металлы.(iii) Ингибиторы коррозии добавляются в окружающую среду, в которой должен использоваться данный металл, чтобы сделать окружающую среду менее коррозионной. Ингибиторы действуют либо путем адсорбции на металлических поверхностях, создавая барьеры для окружающей среды, либо предотвращая повышение коррозионной активности окружающей среды, оказывая буферное действие.
 

Приложение

Реакции коррозии Ниже приведены некоторые примеры анодных и катодных реакций, протекающих одновременно на поверхности металла в «коррозионной ячейке».

Типичное анодное окисление, при котором образуется растворенный ионный продукт, например, для металлического железа, представляет собой:

[1] Fe ==> Fe 2+ + 2e

Примерами катодного восстановления, участвующего в процессе коррозии, являются:

[2] O 2 + 2H 2 O + 4e ==> 4OH

[3] O 2 + 4H + + 4e ==> 2H 2 O

[4] 2H + + 2e ==> H 2

Катодная реакция, представленная уравнением [2], иллюстрирует коррозию в естественных условиях, где коррозия происходит при почти нейтральных значениях рН.Уравнения [3] и [4] представляют коррозионные процессы, происходящие в кислых средах, встречающихся в промышленных процессах, или в замкнутых объемах (ямах, щелях), где рН может достигать кислых значений из-за реакций гидролиза, таких как:

[5] Fe 2+ + 2H 2 O ==> Fe(OH) 2 + 2H +

В результате этой реакции образуются ионы Н + , концентрация которых при определенных условиях может стать большой, если ионы Н + не могут легко выйти из ограниченного объема.Общая коррозионная реакция представляет собой, конечно, сумму катодной и анодной парциальных реакций. Например, для реакции с образованием растворенных ионов (сумма реакций [1] и [4]):

[6] Fe + 2H + ==> Fe 2+ + H 2

или для реакции с образованием нерастворимого гидроксида (сумма реакций [1] и [2]):

[7] 2Fe + O 2 + 2H 2 O ==> 2Fe(OH) 2

Уравнение Тафеля Уравнение Тафеля представляет собой раннее (1905 г.) эмпирическое соотношение между перенапряжением электрода и плотностью тока, проходящего через электрод:

«а» и «b» — характеристические константы электродной системы.График электродного потенциала в зависимости от логарифма плотности тока называется «графиком Тафеля», а полученная прямая линия – «линии Тафеля». «b» представляет собой «наклон Тафеля», который дает информацию о механизме реакции, а «a» точка пересечения дает информацию о константе скорости (и плотности тока обмена) реакции.

Связанные статьи

Анодирование
Археологическое использование электрохимии
Катодная/анодная защита от коррозии
Ингибирование коррозии

Библиография

  • Принципы и предотвращение коррозии (издание 2 и ), D.А. Джонс, Прентис-холл, Аппер-Сэдл-Ривер, штат Нью-Джерси, 1996.
  • Corrosion (два тома), Л. Л. Шрейр, Р. А. Джарман и Г. Т. Бурштейн (редакторы), Butterworth-Heinemann, Oxford, Boston, 1994.
  • Достижения в области локализованной коррозии: NACE-9, H. S. Isaacs, U. Bertocci, J. Kruger и S. Smialowska (редакторы), Национальная ассоциация инженеров по коррозии, Хьюстон, Техас, 1990.
  • Пассивность металлов – перспектива материаловедения, Дж. Крюгер, “Международные обзоры материалов” Vol.33, стр. 113-129, 1988.
  • Corrosion Engineering (издание 2 и ), MG Fontana, McGraw-Hill, New York, 1986.
  • Corrosion and Corrosion Control: An Introduction to Corrosion Science and Engineering (3 rd edition), HH Uhlig and RW Revie, Wiley, New York, 1985.
  • Основная коррозия и окисление, JM West, Ellis Horwood, Chichester UK, 1980.
  • Пассивность металлов, Р.П. Франкенталь и Дж. Крюгер (редакторы), Электрохимическое общество, Пеннингтон, штат Нью-Джерси, 1978.
  • Атлас электрохимических равновесий в водных растворах (издание 2 и ), М. Пурбе, Национальная ассоциация инженеров по коррозии, Хьюстон, Техас, 1974.

Списки книг по электрохимии, обзорные главы, тома трудов и полные тексты некоторых исторических публикаций также доступны в Информационном ресурсе по науке и технологиям электрохимии (ESTIR).(http://knowledge.electrochem.org/estir/)


Вернуться к: Топ – Домашняя страница энциклопедии – Содержание – Авторский указатель – Предметный указатель – Поиск – Словарь – Домашняя страница ESTIR – Домашняя страница ЭКС

Типы коррозии — ZfP — TUM Wiki

Анжелика Ретт, зимний семестр 2018/19

Введение

«Коррозия – это необратимая межфазная реакция материала (металла, керамики, полимера) с окружающей средой, в результате которой материал расходуется или растворяется в материале компонент окружающей среды.Часто, но не обязательно, коррозия приводит к последствиям, наносящим ущерб использованию рассматриваемого материала». [1]

Коррозия возникает на границе между материалом и окружающей средой. Материал необратимо растворяется. Часто этот процесс приводит к потере стабильности и других важных свойств, и материал становится непригодным для дальнейшего использования. В гражданском строительстве очень опасна коррозия железобетонных элементов. Для обнаружения коррозии в этих компонентах можно использовать различные методы неразрушающего контроля.

Физические принципы

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия представляет собой сумму нескольких химических реакций, называемых окислением и восстановлением. Сочетание этих двух процессов называется окислительно-восстановительной реакцией. Это происходит там, где металлические материалы встречаются с электролитами. Электролиты могут проводить заряды, примерами являются вода, кислоты, основания и атмосфера. [2] Место, где происходит окисление, называется анодом. Металл окисляется и становится положительно заряженным ионом.-

Окислительно-восстановительная реакция не может привести к накоплению заряда, все освободившиеся электроны должны быть израсходованы реакциями восстановления. [2]

Стандартная серия ЭДС

Различные возможные реакции для одного атома не равновероятны, что изображается стандартным рядом электродвижущей силы (рядом ЭДС). Различные реакции восстановления перечислены для разных материалов в зависимости от вероятности их протекания. Благородные материалы становятся все более инертными, тогда как менее благородные материалы становятся все более активными и, следовательно, находятся дальше в конце списка.- \rightleftharpoons Li

Химическая коррозия

Химическая коррозия происходит без электролитов, часто при высоких температурах. Должен иметь место прямой перенос электрона между партнерами по реакции. Следовательно, окисление и восстановление происходят в одном и том же месте. Свойства продуктов реакции могут влиять на скорость протекания коррозионных процессов. Например, гидрофильные продукты вызывают электрохимическую коррозию. [3] Химическая коррозия во многих случаях представляет собой реакцию между металлом и кислородом, в результате которой образуется оксид металла, например, [5]

2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO

Типы коррозии

Коррозия может происходить равномерно распределенной на открытой поверхности или только локально. Если разрушение материала происходит равномерно, то процесс называется равномерной коррозией. Если затронуты только определенные области, это называется локализованной коррозией. Наиболее известным случаем равномерной коррозии является ржавление стали, подвергающейся воздействию атмосферы.Эффект можно уменьшить, покрыв открытые участки менее реактивными материалами. [6] Разрывы таких покрытий приводят к локальной коррозии на открытых участках. [7]

Формы локальной коррозии будут описаны ниже.

Гальваническая коррозия

Если два различных металлических материала соединяются вместе в присутствии электролита и соединяются электрически, образуется элемент коррозии. Более благородный металл действует как катод, а менее благородный – как анод и, следовательно, подвергается коррозии.Освобожденные от окисления электроны распространяются к катоду, где реагируют с ионами, циркулирующими в электролите. Создается замкнутая цепь, которая используется для измерения потенциального поля. Этот процесс показан на рисунке 1. [2] [5]

Гальваническая коррозия также может использоваться для предотвращения коррозии. Компонент, который нуждается в защите, электрически соединен с менее благородным металлом, который будет действовать как анод в этом созданном таким образом коррозионном элементе и предотвратит коррозию компонента.Менее благородный металл называется жертвенным анодом. [2]

Рисунок 1: Гальваническая коррозия. Только менее благородный материал подвергается коррозии, благородная часть защищена. Пунктирная линия указывает первоначальный объем анода

Селективное выщелачивание

Также известное как: Селективная коррозия, Селективное травление

Селективное выщелачивание проявляется в сплавах, когда корродирует только один компонент сплава (изображено на рис. 2).Согласно ряду ЭДС, корродирует менее благородный компонент. Иногда поражается только поверхностный слой, а структурных повреждений не происходит. Но есть известные случаи, такие как графитизация чугуна или децинкификация латуни, когда затрагивается весь компонент и остается только пористая основа, что делает компонент менее стабильным. .

Точечная коррозия

Точечная коррозия — это форма локальной коррозии, которая часто вызывается трещинами или отверстиями в защитном покрытии.Питтинговая коррозия распространяется под поверхностью, что очень затрудняет ее обнаружение, поэтому эффект дефекта очень опасен, поскольку небольшой дефект приводит к значительной потере стабильности. Пример точетки показан на рисунке 3. [7] 9025

9 9002

3

Рисунок 3: Питание коррозии, распространяющиеся под защитным покрытием, начиная с отверстия в этом слое

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия Возникает в небольших щелях из-за различий в концентрации кислорода.Концентрация внутри щели меньше, чем снаружи, что делает щель анодной частью реакции. Это называется концентрационной ячейкой. Электроны, освобожденные в результате окисления, распространяются по материалу в соседние области, где происходит восстановление, и эти электроны связываются. Положительно заряженные ионы металлов реагируют с другими ионами, содержащимися в воздухе. Щели могут быть небольшими дефектами на поверхности, но часто они возникают из-за особенностей конструкции, например, в болтовых или заклепочных соединениях (как показано на рис. 4).. Также известен как: коррозия под напряжением

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) происходит только для определенных металлов или сплавов в коррозионной среде, если присутствуют статические растягивающие напряжения. Напряжения могут быть вызваны внешними нагрузками или внутренними напряженными состояниями.После образования на поверхности первых микротрещин, часто из-за механических нагрузок или питтинга, начинается распространение трещин перпендикулярно напряжениям. В зависимости от металла трещины растут либо внутрикристаллитно (по границам зерен), либо транскристаллитно (поперек зерен). Это показано на рис. 5. Распространение трещин представляет собой комбинацию процессов коррозии и растрескивания из-за приложенных напряжений. Как только размер трещины достигает критического предела, приложенные напряжения приводят к разрушению компонента. Опасность SCC заключается в величине напряжений, необходимых для возникновения и распространения.Они намного ниже критических напряжений самого компонента. Эта форма коррозии не дает никаких видимых продуктов коррозии и поэтому часто ошибочно принимается за хрупкое разрушение, но материалы, подверженные SCC, в основном пластичны. [2] [5] [6]

900: серый рисунок Слева: транскристаллитная трещина поперек зерен. Справа: межкристаллитная трещина по границам зерен.

Коррозия Усталость

Как показано на диаграммах Вёлера, если нагрузки применяются периодически, материалы будут страдать от усталостного повреждения после определенного количества циклов нагрузки. Будут образовываться трещины — в основном транскристаллитные — и компонент может разрушиться, даже если приложенные нагрузки не достигнут прочности на растяжение указанного материала. Коррозионная среда снизит количество циклов до отказа за счет сокращения времени до появления первых трещин. Скорость распространения этих трещин ускоряется из-за коррозионного воздействия.Этот процесс называется коррозионной усталостью и, в отличие от SCC, не зависит от типа материала. [6] [8]

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия возникает у некоторых сплавов с элементами хрома после термической обработки и сварки. Высокие температуры способствуют образованию карбида хрома Cr_{23}C_6 по границам зерен. Хром и углерод диффундируют из зерен, оставляя части зерен вблизи границ с меньшей концентрацией хрома.Эти приграничные области более чувствительны к коррозионным воздействиям, чем остальная часть сплава, и поэтому коррозионные процессы будут преимущественно происходить вдоль границ зерен. [2][8]

Водородное охрупчивание

Также известно как: водородное растрескивание, водородное растрескивание под напряжением

Водородное охрупчивание описывает явление, при котором пластичные металлы могут подвергаться хрупкому разрушению при диффузии атомарного водорода через кристаллическую решетку. Это может произойти только в том случае, если применяется растяжение ((Механическое напряжение | напряжения]] и материал находится в коррозионной среде, что делает явление очень похожим на коррозионное растрескивание под напряжением.Отличие состоит в том, что водородное охрупчивание может иметь место даже при отсутствии существующих трещин. Атомарный водород, образующийся в результате процессов восстановления, диффундирует через поверхность к участкам с дефектами и затем будет реагировать по-разному. Если два атома водорода соединятся вместе, они могут образовать молекулу водорода. Эта молекула будет примерно в 600 раз больше, чем два отдельных атома, и поэтому давление внутри металла резко возрастет. Это приведет к образованию преимущественно межкристаллитных трещин.Атомы водорода также могут реагировать с углеродом внутри металла и образовывать молекулы метана, которые собираются в пузыри. Эти пузыри приводят к потере прочности и образованию трещин. [2] [5] [6] [8]

Эрозия Коррозия и кавитация Коррозия

Коррозия может возникнуть в результате эрозии или кавитации, которые разрушают защитные слои. Поэтому ее называют соответственно эрозионной или кавитационной коррозией.

Эрозия — это механическое истирание поверхностных слоев из-за движения жидкости, которое изображено на рисунке 6.Это обычно можно найти в трубах на изгибах, где жидкость резко меняет свое направление или поток становится турбулентным. В зависимости от материала покрытия вихретоковый контроль может использоваться для определения остаточной толщины покрытия.

Кавитация – это лопание пузырьков газа, которые образуются в быстро движущихся жидкостях из-за разницы давлений. Когда эти пузырьки лопаются, на поверхность действуют высокие локальные силы, и защитные слои могут быть повреждены. . происходит, когда металлические поверхности трутся друг о друга с амплитудой порядка менее 1 мм.Обычно это вызвано вибрациями. Обычно при истирании происходит коррозия, и на поверхности скапливается порошок оксида металла. На примере стали этот оксидный порошок представляет собой красную ржавчину, которую легко увидеть при эндоскопическом исследовании. [5] [6] [8]

Высокотемпературная коррозия

Также известна как: Горячая коррозия

Высокотемпературная коррозия происходит только в присутствии горячих газов, обычно при температуре выше 400°C. Горячая коррозия — это химический процесс, он происходит без присутствия воды, но в присутствии горячих газов, таких как кислород.Другими менее реактивными горячими газами являются NH_3, HCl, SO_3, CO_2. Реакция с этими газами называется азотированием, хлорированием, сульфидированием и науглероживанием соответственно. После реакции с кислородом на поверхности образуется оксидный слой. Он может либо покрывать всю поверхность, либо быть пористым в зависимости от соотношения размеров молекулы оксида и атома окисленного металла. Если это отношение больше единицы, образуется защитный слой, который замедляет дальнейшую коррозию. Соотношение меньше единицы не защищает поверхность от коррозии. [6]

Литература

  1. Heusler, K.E., Landolt, D., Trasatti, S.: Номенклатура электрохимической коррозии (Рекомендации 1988 г.) . Чистая и прикладная химия (1989) 61 (1), с. 19–22.
  2. Callister, W.D., Rethwisch, D.G.: Материаловедение и инженерия . 8. издание, версия SI, Wiley, Hoboken, NJ (2011), p. 676-702.
  3. Меркель, М., Томас, К.-Х.: Taschenbuch der Werkstoffe. Мит 143 Табеллен . 6. verbesserte Auflage, Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, München (2003), p.641-642.
  4. Almer, J.: Formelsammlung Naturwissenschaften. Гимназия Баварии . 1. Auflage, 3. unveränderter Nachdruck, Eigenverlag StR Johannes Almer, Prien am Chiemsee (2012), p. 52-53.
  5. Bargel, H.-J., Schulze, G. (Hrsg.): Werkstoffkunde . 12. Bearbeitete Auflage, korrigierter Nachdruck, Springer Vieweg (Springer-Lehrbuch), Берлин (2018), с. 67-76.
  6. Pedeferri, P.: Corrosion Science and Engineering . Springer International Publishing (Инженерные материалы), Cham (2018), с.5, 247-264, 283-287, 307-321, 589-593.
  7. Зайдель, В. В.; Хан, Ф.: Werkstofftechnik. Werkstoffe – Eigenschaften – Prüfung – Anwendung . 10. aktualisierte Auflage, Hanser (Lernbücher der Technik), Мюнхен (2014), с. 284-285.
  8. Роос, Э., Майле, К., Зайденфус, М.: Werkstoffkunde für Ingenieure. Grundlagen, Anwendung, Prüfung . 6. ergänzte und bearbeitete Auflage, Springer Vieweg (Lehrbuch), Wiesbaden (2017), p. 368-375.

химический – определение электрохимического в бесплатном словаре

Федеральный технологический университет в Оверри был выбран Всемирным банком в качестве Африканского центра передового опыта в области энергетики будущего и электрохимических систем (ACE-FUELS) для реализации международных магистерских программ в области электрохимической технологии, энергии будущего, нанотехнологии и технологии коррозии.Объекты включают в себя завод, построенный государственным поставщиком электроэнергии Sarawak Energy Berhad, который производит водород с помощью электрохимического процесса, называемого электролизом, и заправочную станцию ​​​​для первых электрических автобусов Саравака на водородных топливных элементах, которые принадлежат и управляются Sarawak Economic Development Corporation (SEDC). .В 34 статьях рассматриваются такие темы, как полуконтролируемое обучение распознаванию испанской речи с использованием глубоких нейронных сетей, отслеживание перспективы от первого лица в реальном времени и система обратной связи для поддержки тренировок с оружием в фехтовании, создание карт запахов: сопоставление электрохимического датчика. информация с восприятием запаха человека, нейроиммунный алгоритм для встроенной системы управления в режиме реального времени в задачах транспортной безопасности и исследование вычислительной модели основанной на стимуляции парадигмы для обнаружения эпилептических систем.В 1986 году они продали компанию, и Том основал R/H Consulting, где он провел дальнейшие исследования в области светочувствительных покрытий и электрохимической зернистости алюминия, применимых к печатным формам. вольт, в то время как многие ранее изученные твердые электролиты повреждаются при том же напряжении», — сказал Арндт Ремхоф, руководитель проекта. лечения.Orbit Softwater представляет собой уникальную комбинацию металлов, которая вызывает электрохимическую каталитическую реакцию, нейтрализуя способность кальция образовывать известковый налет в вашей системе водоснабжения. Во время выставки компания 3M и ее дочерняя компания Dyneon продемонстрируют эффективное использование фторполимеров в топливные элементы, где они могут выдерживать уникальные и агрессивные химические и температурные условия и обеспечивать специальные электрохимические свойства, тем самым повышая их производительность и продлевая срок их службы.Компании, упомянутые в этом отчете: Industrial Resins (Malaysia) Sdn Bhd, Malayan Electro-Chemical Industry Co., Sdn.A: Анодирование — это электрохимический процесс, который трудно ремонтировать. Для экструзии класса A предлагаются чистые высокоструктурированные марки. отделка, а низкоструктурный сорт доступен для очень низкой проводимости, чтобы предотвратить электрохимическую деградацию и электрохимическую коррозию.

Электрохимическая теория коррозии

 


Коррозия определяется как «разрушение или износ и последующая потеря металлов или сплавов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды».

При простой коррозии и извлечении металлов может рассматриваться как

                           Металл                    Металлическая руда

 

Основными факторами, инициирующими коррозию металлов, являются атмосферный воздух, вода, а также токопроводящая поверхность металла.
Например: Ржавление железа, образование зеленой чешуи на медных сосудах

Коррозия металла происходит либо при прямом химическом воздействии, либо при электрохимическом воздействии на металл агрессивной средой.
Если коррозия происходит из-за прямого химического воздействия (в отсутствие влаги), этот тип коррозии известен как сухая коррозия.
Если коррозия металла происходит из-за электрохимического воздействия в присутствии влаги или проводящей среды, такая коррозия известна как мокрая коррозия или электрохимическая коррозия.

Электрохимическая теория коррозии:

Большая часть коррозии происходит на основе электрохимических реакций на поверхности металла, такой тип коррозии известен как мокрая коррозия.

Электрохимическая теория коррозии может быть взята в качестве примера железа.
Когда такой металл, как железо, подвергается воздействию окружающей среды, согласно электрохимической теории, коррозия металла происходит из-за образования анодных и катодных областей на одной и той же поверхности металла или когда два металла находятся в контакте друг с другом в агрессивной среде.

Эти аноды и катоды образуются из-за неоднородностей на границах раздела металла и окружающей среды.Неоднородности на поверхности металла могут развиваться из-за нескольких факторов, таких как
1. На металлической поверхности, если концентрация кислорода различна (если в металле область, подвергающаяся воздействию большего количества кислорода, действует как катод, область, подвергающаяся воздействию меньшей концентрации кислорода, действует как анод).
2. Из-за контакта двух разных металлов (например: если медь и железо находятся в контакте друг с другом, то Fe действует как анод, а медь действует как катод из-за изменения электродного потенциала).
3. Если металлическая поверхность подвергается напряжению (участок под напряжением действует как анод).

Таким образом образуются анодная и катодная зоны в присутствии коррозионной среды (например, влаги и т. д.)
При анодном окислении происходит так, что металл превращается в ионы металла с выделением электронов.

M                   Mn+ + пе-

Примеры: Fe             Fe2+ + 2e-

 

В катодной области происходит восстановление, так как металл в катодной области не может восстанавливаться дальше, поэтому в катодной реакции принимают участие некоторые составляющие коррозионной среды.Так как в катодной реакции в качестве компонентов коррозионной среды принимают участие, то они более сложны и зависят от характера окружающей среды. Наиболее распространенный тип катодной реакции: 1. Выделение водорода 2. Поглощение кислорода.

Катодные реакции:

  1. Высвобождение водорода типа
  2. Если среда кислая и при отсутствии O2

2H+ +2e-                   h3

  1. Если среда нейтральная или щелочная при отсутствии O2.

 

2h3O + 2e-           2OH- + h3

  1. Абсорбция кислородного типа

         

  1. Если среда кислая и в присутствии О.

4H+ + O2 + 4e-                          2h3O

  1. Если среда нейтральная или щелочная и в присутствии O2.

2h3O + O2 + 4e-              4OH-

Ионы металла (Fe2+), выделяющиеся на аноде, и некоторые анионы (OH-), образующиеся на катоде, диффундируют навстречу друг другу через проводящую среду и образуют продукт коррозии где-то между анодом и катодом, как

2Fe2+ + 4OH-           2Fe(OH)2

В окислительной среде нерастворимый Fe(OH)2 окисляется до оксида железа по следующей реакции.

                      4Fe (OH)2 + O2 + 2h3O                   2(Fe2O3 . 3h3O) + h3 
желтая ржавчина     

, если концентрация кислорода ограничена, то Fe(OH)2 превращается в магнитный оксид Fe и известен как черная ржавчина.

3Fe(OH)2 + ½ O2                    Fe3O4.3h3O
ЧЕРНАЯ РЖАВЧИНА

 

 

Виды коррозии: Коррозия на металлах протекает в зависимости от природы металлов и в зависимости от видов окружающей среды по разным механизмам, дающим разные виды коррозии.

  1. Гальваническая коррозия или дифференциальная коррозия металлов:

 

Это происходит, когда два разнородных металла соприкасаются друг с другом в агрессивной проводящей среде; возникает разность потенциалов, в результате чего возникает гальванический ток. Эти два металла отличаются своей склонностью к окислению. Металл с более низким электродным потенциалом или более активный металл действует как анод, а металл с более высоким электродным потенциалом действует как катод.Разность потенциалов является основным фактором возникновения коррозии. Анодный металл подвергается коррозии, тогда как катодный металл не подвергается воздействию.

Egs: Когда железо контактирует с медью, железо имеет более низкий электродный потенциал, действует как анод и подвергается окислению как,

           Fe               Fe2+ + 2e-  

В то время как медь, имеющая более высокий потенциал электрода, действует как катод, не подвергается воздействию. Скорость гальванической коррозии зависит от разности потенциалов между анодным и катодным металлами, соотношения площадей анода и катода, факторов окружающей среды, склонности металла к пассивации и т. д.

Другие, например: когда Fe контактирует с Sn, тогда Fe действует как анод, а Sn действует как катод, но когда Fe контактирует с Zn, Fe действует как катод, тогда как Zn действует как анод.

  1. Дифференциальная аэрационная коррозия:

                    Дифференциальная аэрационная коррозия возникает, когда металлическая поверхность подвергается воздействию разной концентрации воздуха или кислорода, что приводит к возникновению гальванического элемента и инициирует коррозию. Часть металла, подверженная воздействию более низкой концентрации кислорода, действует как анод, а часть металла, подвергающаяся воздействию более высокой концентрации, действует как катод, так что область с низким содержанием кислорода подвергается коррозии.
При частичном погружении металлической полоски железа в аэрированный раствор NaCl концентрация О2 выше на поверхности, чем внутри раствора. Поскольку для катодной реакции требуется кислород, катодная область имеет тенденцию концентрироваться вблизи ватерлинии, так что нижняя часть образца действует как анод, где начинается коррозия.
на аноде: Fe Fe2 + + 2E-
на катоде (около водопроводной линии): O2 + 2H30 + 4E- 4OH-

Коррозия воды 3: Это случай, что коррозия дифференциала, обычно наблюдаемая в стали резервуары для воды, океанские корабли и т. д.какая часть металла всегда находится под водой
Часть металла ниже уровня воды подвергается воздействию только растворенного кислорода, в то время как часть над водой подвергается воздействию более высокой концентрации кислорода.
Таким образом, металлическая часть ниже ватерлинии действует как анод, а выше ватерлинии действует как катод, и начинается процесс коррозии. Металл чуть ниже ватерлинии является более анодным, а ползучесть (мениск) более насыщена кислородом и действует как катод и не подвергается воздействию.Величина ползучести воды определяет скорость коррозии, а массовая интенсивная коррозия происходит у ватерлинии; там же образуется коричневая линия из-за отложения продуктов коррозии. Этот тип коррозии обычно наблюдается на судах, плавающих в морской воде в течение длительного периода времени.

ЯЗЫЧНАЯ КОРРОЗИЯ : Точечная коррозия представляет собой локальную и ускоренную коррозию. Когда мелкие частицы пыли или воды и т. д. оседают на металле (например, на стали).Часть, покрытая пылью, не будет хорошо вентилируемой по сравнению с открытой поверхностью, поэтому покрытая поверхность становится анодной по отношению к открытой поверхности. В присутствии проводящей среды (влаги) коррозия начинается ниже пылевой части с образованием язвы. После образования питтинга коэффициент коррозии увеличивается, так как из-за образования меньшей анодной и большей катодной площадей происходит интенсивная коррозия.
Питтинговая коррозия является одной из наиболее разрушительных форм коррозии.Это приводит к выходу из строя оборудования из-за перфорации с небольшой потерей веса всей конструкции. Из-за малых размеров ямок идентифицировать питтинговую коррозию очень сложно. Питтинговая коррозия является автокаталитическим процессом, и после образования продуктов коррозии создаются условия для дифференцированной аэрации под продуктом коррозии и окружающими металлическими частями. Яма растет и в конечном итоге может привести к разрушению металла.

КОРРОЗИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ : Коррозия металла под напряжением, образованная совместным воздействием растягивающего напряжения и специфической коррозионной среды на металл., при коррозии под напряжением металл или сплав практически не повреждаются на большей части своей поверхности, в то время как мелкие трещины развиваются по нему перпендикулярно направлению растягивающего напряжения.
Напряжение в металле может быть внутренним или внешним, и это напряжение связано с некоторыми механическими или эксплуатационными условиями. Атомы металла под напряжением всегда находятся на более высоком энергетическом уровне, поэтому действуют как анод, а свободные от напряжения части металла действуют как катод в определенных агрессивных условиях окружающей среды, начинается процесс коррозии.
Например: Латунь подвергается коррозии в присутствии аммиака.
Нержавеющая сталь в присутствии Cl- и щелочей.
Но лучшим примером коррозии под напряжением является щелочная хрупкость.

Едкое охрупчивание: Это форма коррозии под напряжением, возникающая в котлах, работающих при высокой температуре и давлении. Очаги едкого охрупчивания на нагруженных частях котлов, таких как трещины, заклепки, изгибы, стыки и т. д.
Вода, подаваемая в котел, обычно содержит некоторое количество остаточного карбоната натрия (используется для процесса умягчения).При высокой температуре и давлении он подвергается гидролизу с образованием гидроксида натрия.

               Na2CO3 + h3O             2NaOH + CO2                 

Щелочная вода проникает через мельчайшие трещины, щели между заклепками и соединениями за счет капиллярного действия. В трещинах вода испаряется, оставляя после себя NaOH. Концентрации NaOH на этих участках постепенно увеличиваются из-за плохой циркуляции воды. Когда концентрация NaOH достигает значения 10%, он воздействует на металл в области напряжения, растворяя его в форме ферроата натрия (Na2FeO2).Ферроат натрия подвергается гидролизу с осаждением магнетита следующим образом

     3Na2FeO2 + 4h3O              6NaOH + Fe3O4 + h3

       6Na2FeO2 + 6h3O + O2           12NaOH + 2Fe3O4

Таким образом, NaOH регенерируется в процессе, и его концентрация постоянно увеличивается, поддерживая требуемую среду. Таким образом, процесс коррозии приводит к образованию трещин и делает металл хрупким из-за отложения продукта.
Ячейку коррозии можно представить как

.

Fe (под нагрузкой) / конц.NaOH / разл. NaOH/ Fe (без стресса)
Анод                                                       Катод

Охрупчивание щелочью можно предотвратить путем добавления таких соединений, как сульфит натрия, таннин, лигнин, фосфаты и т. д., которые блокируют трещины, тем самым предотвращая проникновение щелочи.


Факторы, влияющие на скорость коррозии

Несколько факторов, влияющих на скорость коррозии, которые можно разделить на две части 

    1. Факторы, влияющие на металл (связанные с металлом)
    2. Факторы, влияющие на агрессивную среду.

 

Факторы, влияющие на металлы:

  1. Природа металла: Склонность металла к коррозии в основном зависит от природы металла. В целом, металл с более низким электродным потенциалом более реактивен и более подвержен коррозии, а металл с высоким электродным потенциалом менее реактивен и менее подвержен коррозии, например: такие металлы, как K, Na, Mg, Zn и т. д., имеют низкий электродный потенциал и подвергаются коррозии. очень легко, в то время как благородные металлы, такие как Ag, Au, Pt, имеют более высокий электродный потенциал, их скорость коррозии незначительна, но есть несколько исключений для этой общей тенденции, поскольку некоторые металлы проявляют свойство пассивности, такие как Al, Cr, Ti, Ta и т. д.
  2. Состояние поверхности металла или природа продукта коррозии (пассивность):

Продуктом коррозии обычно является оксид металла; характер продукта определяет скорость дальнейшего процесса коррозии.
Если оксидный слой, образующийся на поверхности, является стехиометрическим, очень нерастворимым и непористым по своей природе с низкой ионной и электронной проводимостью, то такой слой продуктов эффективно предотвращает дальнейшую коррозию, действуя как защитная пленка.Например: Al, Cr, Ti образуют такой слой на своей поверхности и становятся пассивными к коррозии, а некоторые металлы, такие как Ta, Zr и Mo, не только образуют такие защитные слои, но и способны к самовосстановлению оксидных пленок при повреждении. Следовательно, это чрезвычайно пассивные металлы.
Если оксидный слой, образующийся на поверхности металла, является нестехиометрическим, растворимым, нестабильным и пористым по своей природе и имеет заметную проводимость, они не могут контролировать коррозию на поверхности металла, например: оксидный слой, образованный на таких металлах, как Zn, Fe, Mg и т. д. .

  1. Анодная и катодная зоны:

На скорость коррозии большое влияние оказывают относительные размеры катодной и анодной областей.
Если металл имеет меньшую анодную площадь и большую катодную площадь, подверженную воздействию агрессивной атмосферы, то интенсивнее и быстрее протекает коррозия анодной области, поскольку при аноде происходит окисление и высвобождение электронов. На катоде эти электроны расходуются. Когда анод меньше, а катодная область больше, все освобождающиеся электроны на аноде быстро расходуются.Этот процесс заставляет анодную реакцию протекать с максимальной скоростью, что увеличивает скорость коррозии. Если катод меньше и происходит обратный процесс, скорость коррозии снижается.
Например: если олово (Sn) покрыто железом (Fe) и некоторые области не покрыты или оставлены некоторые точечные отверстия, образуется меньшая анодная площадь и большая катодная площадь, поскольку олово является катодным по отношению к железу, поэтому интенсивная локальная коррозия происходит. С другой стороны, если Zn покрывается Fe, то, если есть несколько точечных отверстий, создается большая анодная площадь и меньшая катодная площадь, потому что Fe является катодным по отношению к цинку, поэтому скорость коррозии очень меньше.

  1. Повышенное напряжение водорода :

Металл с низким перенапряжением водорода на поверхности более подвержен коррозии. Когда катодная реакция является типом выделения водорода с низким перенапряжением водорода, высвобождение газа h3 происходит легче, поэтому катодная реакция протекает очень быстро, что ускоряет анодную реакцию, следовательно, общий процесс коррозии протекает очень быстро. Если перенапряжение h3 высокое, катодная реакция протекает медленно, следовательно, и коррозионная реакция также замедляется.

 

Факторы, связанные с агрессивной средой:

  1. рН среды : Обычно более кислая природа (низкий рН) выше скорость коррозии. При рН больше 10 коррозия железа идет очень слабо из-за образования защитного покрытия из гидроокисей железа.

 Если pH находится в диапазоне от 10 до 3, то для коррозии железа необходимо присутствие кислорода. Если pH равен 3 или ниже 3, в отсутствие воздуха возникает сильная коррозия из-за непрерывного выделения h3 на катоде.Однако такие металлы, как Al, Zn и т. д., подвергаются быстрой коррозии в сильнощелочной среде.

  1. Температура : При повышении темп. Скорость коррозионного процесса также увеличивается, так как с повышением темп. Проводимость водной среды увеличивается, следовательно, увеличивается и скорость диффузии.

В некоторых случаях при повышении темп. Снижение пассивности, что опять же приводит к увеличению скорости коррозии.

  1. Поляризация в области анода и катода : Поляризация катода или анода снижает скорость коррозии.Если анодная поляризация происходит из-за какой-либо реакции, то склонность металла к окислению уменьшается, следовательно, растворение металлов по мере уменьшения иона металла. Обычно это связано с увеличением конц. Ионов растворенных металлов вблизи электрода или также из-за анодной пассивности. Катодная поляризация уменьшает катодную реакцию, тем самым препятствуя соединению катодного реагента и электрона. Для того, чтобы коррозия продолжалась, и анодная, и катодная реакции должны протекать одновременно, если какая-либо из реакций протекает медленнее, то скорость коррозии медленнее.Использование деполяризаторов снижает поляризационный эффект, следовательно, скорость коррозионной реакции увеличивается.

БОРЬБА С КОРРОЗИЕЙ: Коррозия металла – это естественный самопроизвольный процесс, при котором металл превращается в более стабильное соединение, так что борьба с коррозией является более реальной, чем предотвращение коррозии. В целом предотвращение образования гальванических элементов может контролировать коррозию.
Для борьбы с коррозией используются следующие методы


  1. Защитные покрытия :

Коррозию металлов можно контролировать, изолируя их от агрессивной атмосферы.Это можно сделать, покрыв металл (основной металл) слоем другого металла. Этот процесс известен как покрытие металлом.
Основным типом покрытий, наносимых на поверхность металла, являются
. 1. Металлическое покрытие. 2. Неорганическое покрытие. 3. Органическое покрытие.

 

Металлическое покрытие: Это покрытие представляет собой нанесение защитного металла на поверхность основного металла. Метод может применяться электроосаждением, газопламенным напылением, плакированием, горячим погружением и т. д.
По основанию покрытия различают два класса:

  1. Анодное покрытие : производится путем покрытия основного металла более активным металлом, который является более анодным по отношению к основному металлу, например: железо покрыто цинком, магнием, алюминием и т. д.,

Одним из важных свойств этого типа покрытия является то, что даже в случае разрыва покрытия основной металл не подвергается коррозии. Открытая часть основного металла является катодной по отношению к металлу покрытия, и металл покрытия подвергается коррозии только там, защищая основной металл.Защита есть, пока есть покрытие. Гальванизация является одним из лучших способов анодирования.

Гальванизация: Это процесс покрытия основного металла (железа) металлическим цинком (Zn). Этот процесс обычно осуществляется методом горячего погружения.
Процесс: сначала поверхность основного металла тщательно промывается органическими растворителями для удаления любых органических веществ (таких как масло, жир и т. д.) с поверхности, после чего она промывается разбавителем. h3SO4 для удаления любых неорганических веществ (например, ржавчины).Наконец, основной металл хорошо промывают водой и высушивают на воздухе. Затем основной металл погружали в ванну с расплавленным цинком при температуре 425-430°С и покрывали флюсом из Nh5Cl для предотвращения окисления расплавленного цинка. Затем избыток цинка на поверхности удаляют, пропуская через пару горячих валиков, так что получается надлежащее тонкое покрытие.
Применение: Оцинкованные изделия в основном используются в кровельных листах, проволоке для ограждения, ведрах, болтах, гайках, трубах и т.д., но оцинкованные изделия не используются для приготовления и хранения пищевых продуктов.Так как цинк растворяется в разб. кислоты и становятся токсичными.

  1. Катодное покрытие: Это покрытие, полученное путем покрытия основного металла более катодным (благородным металлом), например: железо покрыто оловом, никелем, Cr и Cu. Но эти покрытия обеспечивают защиту только тогда, когда оно не повреждено и абсолютно лишено зазоров, в противном случае происходит быстрая коррозия основного металла в результате образования большой катодной и малой анодной площади.

Лужение лучше всего объясняет катодное покрытие.

Лужение: Это процесс покрытия основного металла (железа) оловом (Sn). Это может быть осуществлено методом горячего погружения.
Лист железа (основной металл) сначала тщательно промывают органическими растворителями для удаления любых органических веществ. Затем обработали разбавителем. h3SO4, для удаления ржавчины и уплотняющих отложений, в завершение хорошо промывается водой и сушится на воздухе. Затем его пропускают через флюс ZnCl2 и Nh5Cl (расплавленный), так что расплавленная оловянная банка должным образом прилипает к поверхности металла, затем основной металл пропускают через резервуар, содержащий расплавленное олово.
Наконец, прошли через ряд роликов, погруженных в пальмовое масло. Так что происходит равномерное, неповрежденное, непрерывное осаждение олова. Лужение обеспечит полную защиту от коррозии, если оно полностью покроет поверхность.
Применение: луженые изделия широко используются при изготовлении тары для хранения пищевых продуктов, медная посуда покрывается оловом для предотвращения загрязнения пищевых продуктов медью.

Неорганическое покрытие или поверхностное конверсионное покрытие или химическое конверсионное покрытие:

Здесь поверхностный слой металла в результате химических или электрохимических реакций превращается в стабильное соединение, образующее барьер между основным металлом и коррозионной средой.Эти типы покрытий отличаются от металлических покрытий, поскольку они являются неотъемлемой частью самого металла и в дополнение к коррозионной стойкости обеспечивают повышенную электрическую изоляцию, а также физический вид металла. В поверхностном конверсионном покрытии важны два типа:

.

  1. Анодированное покрытие или анодирование :
Анодирование обычно проводят в цветных металлах, таких как Al, Mg, Cr, Ni и т. д., или их сплавах, в процессе анодного окисления, при котором основной металл изготавливается в качестве анода, в электролитической ванне подходящего состава и при пропускании постоянного тока.Однако коммерчески только Al и его сплав анодируют для защиты от коррозии.
Процесс: Анодируемое изделие должным образом обезжиривается и полируется. Затем делают анод, а медь или свинец делают катодом. Электролит состоит из 5-10% хромовой кислоты, температура около 350С. Напряжение запрограммировано на повышение от 0-50В (оптимально 40В)
Чтобы поддерживать анодную плотность тока на уровне 10-20 миллиампер/см2. В первые десять минут потенциал увеличивают от 0 до 40 В и при 40 В продолжают анодирование в течение примерно 20 минут, после чего повышают потенциал от 40 В до 50 В и поддерживают на уровне 50 В в течение 5 минут, получается непрозрачный оксидный слой толщиной 2-8 микрометров.Если требуется большая толщина, в качестве электролита используется 10% серная кислота при 220°С с плотностью тока около 160 миллиампер/см2 при 24 В, получается бесцветный слой толщиной 25 микрометров. После этого изделие должно быть должным образом окрашено и, наконец, обработано кипяченой водой, содержащей сульфат кобальта или никеля или ацетат для повышения коррозионной стойкости.

Фосфатирование : обычно получают на поверхности стали путем преобразования поверхностных атомов металла в их фосфат химическим или электрохимическим способом.
Ванна для фосфатирования, содержащая три основных компонента: 1. Свободную фосфорную кислоту. 2. Первичный фосфат, такой как фосфаты Fe, Mn или Mg. 3. Ускорители, такие как нитраты, нитриты, перекись водорода и рН обычно в диапазоне 1,8-3,2, если процесс иммерсионного типа. Если процесс типа распыления, то PH находится в пределах от 3,2 до 7,8, а температура поддерживается на уровне 35°C.

            Механизм фосфатирования включает следующие этапы.

      1. Первое растворение металла в виде ионов металла.
      2. Ионы металлов реагируют с ионами фосфата с образованием фосфата металла.
      3. Отложение фосфата металла на поверхности металла.

Фосфатирование всегда указывается как подчеркнутое (под покрытие) перед отделкой, т.к. фосфатирование наряду с коррозионной стойкостью также придает поверхности хорошую адгезию краски.

Применение: Грунтовка перед покраской автомобильных кузовов, холодильников, стиральных машин и т.д.
Одним из наиболее важных применений фосфатирования является оцинкованное железо, которое иначе трудно покрасить.

ОРГАНИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ:

            Покрытие инертными органическими материалами, такими как краски и лаки, на металлической поверхности для защиты металла, обычно толщина органического покрытия составляет менее 0,4 мм.

     Функции органического покрытия:

    1. Органическое покрытие служит барьером между поверхностью металла и агрессивной средой.
    2. Пигмент или высыхающие масла, присутствующие в краске, часто оказывают ингибирующее действие с помощью электрохимических и других средств.

                 Существуют определенные требования к хорошему органическому покрытию:

  1. Органическое покрытие должно прочно прилипать к металлической поверхности и улучшать ее внешний вид.
  2. Образующаяся пленка должна быть однородной, непрерывной и действовать как барьер для воздуха и воды.
  3. Он должен химически увеличиваться, чтобы не было загрязнения атмосферы.
  4. Должен иметь достаточно долгий срок службы.
  5. Должен быть легко доступным, недорогим и легко применимым.

               
Характеристики краски зависят от техники, используемой при нанесении.
       Нанесение органического покрытия включает следующие этапы

  1. Подготовка поверхности : включает обезжиривание поверхности и удаление с нее ржавчины и окалины.
  2. Грунтовка : Это первый слой грунтовки, такой как фосфатное покрытие, которое должно прочно прилипать к поверхности, чтобы можно было правильно выполнить покраску.
  3. Наполнитель : Наполнители, такие как эпоксиды нитроцеллюлозы и т. д., наносятся на хорошо высушенную поверхность для улучшения внешнего вида.
  4. Шлифовка:   Шероховатости и неровности на поверхности сглаживаются наждачной бумагой.
  5. Финишный финишный слой органических красок в два или три слоя.

                
Органическое покрытие обычно наносится кистью, распылением, окунанием и т. д. Разрушение органического покрытия вызывает сильную коррозию.

        ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ :

Использование определенных химических веществ, известных как ингибиторы, может снизить скорость коррозии. Ингибиторы замедляют анодные или катодные реакции, образуя защитную пленку на этих участках. Ингибиторы в основном используются для обеспечения защиты систем, в которых коррозионная среда рециркулирует или удерживается в течение длительного времени, таких как двигатель внутреннего сгорания, система рециркуляции воды и т. д.

      АНОДНЫЕ ИНГИБИТОРЫ :

К ним относятся окислители, такие как хроматы, молибдаты, вольфраматы и нитраты. Эти анионы реагируют с ионами металлов, образующимися на аноде в ходе реакции окисления, с образованием соответствующих труднорастворимых солей. Эти соединения осаждаются на анодных участках, образуя защитные пленки, что дополнительно предотвращает анодные реакции.
Установлено, что эти ингибиторы эффективны только при добавлении достаточного количества ингибиторов в коррозионную среду.Таким образом, вся анодированная поверхность может быть покрыта, в противном случае происходит интенсивная коррозия.

ii) КАТОДНЫЕ ИНГИБИТОРЫ:

Они могут действовать путем ингибирования катодной реакции, которая включает выделение водорода или поглощение кислорода.
Если катодная реакция представляет собой выделение типа h3, то при добавлении органических ингибиторов, таких как амины, мочевина, тиомочевина, гетероциклическое соединение. Они образуют защитный слой на катодной области, так что выделение водорода замедляется.Выделение h3 также можно предотвратить, увеличив перенапряжение водорода.
Этого можно добиться добавлением оксидов мышьяка или сурьмы.

Если катодная реакция является типом поглощения кислорода, то при добавлении определенного окислителя, такого как N2h5 (гидразин), сульфит натрия, эти соединения поглощают кислород как

       
        N2h5 + O2                       N2 + 2h3O

      2Na2SO3 + O2                               2Na2SO4

Таким образом, катодная реакция замедляется путем добавления неорганических ингибиторов, таких как сульфаты цинка, магния, марганца и т. д.Они реагируют с ионами ОН- (которые выделяются на катоде), образуя нерастворимые гидроксиды, которые образуют защитную пленку на катодной поверхности и, следовательно, скорость коррозии снижается. Ингибиторы коррозии имеют определенные ограничения
1. Они загрязняют окружающую среду
2. Многие ингибиторы токсичны по своей природе.
3. Может использоваться только в закрытых системах
. 4. Как правило, ингибиторы теряют свою эффективность при конц. И температура повышается.

Катодная защита:
Это метод защиты металла или сплава от коррозии, и никакая его часть не может выступать в качестве анода.
Метод обеспечения катодной защиты образца (металла) от коррозии путем подачи электронов из внешнего источника.
Есть два метода получения электронов для катодных реакций:

1. Метод расходуемого анода:
Метод включает использование более активных металлов в качестве расходуемого анода, контактирующего с образцом (таких как железо, медь или латунь). Активные металлы, такие как Zn, Mg, Al и их сплавы, действуют как вспомогательный анод и преимущественно подвергаются коррозии, защищая металлическую структуру.Здесь анодные металлы приносятся в жертву для защиты металла, этот метод известен как метод расходуемых анодов, изношенные аноды заменяются новыми по мере необходимости.
Например: 1. Блок Mg или Zn, соединенный с заглубленным масляным резервуаром
. 2. Магниевые стержни подключаются к океанским судам

Методы расходуемых анодов просты, имеют низкую стоимость установки и не требуют источника питания, но предполагают периодические затраты на замену израсходованных анодов.
2.Впечатленный текущий метод :
Это еще один метод обеспечения катодной защиты путем подачи электронов. Они могут быть обеспечены источником постоянного тока.
Защищаемая конструкция должна быть выполнена отрицательной (подключенной к отрицательной клемме источника постоянного тока). Связанный смолой графитовый стержень, платинированный Ti, Pb используется в качестве анода и подключается к положительной клемме. Основная конструкция, являющаяся катодом, не подвергается коррозии, а анод, являющийся инертным, остается нетронутым.

.

Этот метод используется для защиты морских сооружений, резервуаров для хранения воды и других газо- или нефтепроводов. Этот метод прост, может защитить большую площадь металла с низкими затратами на техническое обслуживание, но дорог, потому что требует высокого тока.

Анодная защита:
Некоторые металлы, такие как Ti и сплавы, такие как нержавеющая сталь, которые легко пассивируются, так что катодная защита не может быть предложена в таких случаях, процесс коррозии можно замедлить с помощью анодного тока.При прохождении анодного тока в этих металлах будет расти оксидный слой, и этот оксидный слой защитит металлы. Потенциал, необходимый для роста оксидной пленки и защиты металла, может быть получен из кривой потенциал-ток.

В заданном диапазоне приложенного потенциала изучаются наблюдаемые изменения потенциала и соответствующие изменения тока. На начальных стадиях (AB) ток увеличивается при увеличении потенциала, что указывает на растворение металла, поэтому имеет место коррозия.Когда ток достигает критической точки (Icrit), начинается пассивация, которая происходит из-за образования оксидного слоя, и этот потенциал (Ep) называется пассивирующим потенциалом (Ep). Выше Ep вдоль BC ток уменьшается до очень малого значения, называемого пассивирующим током (Ip). Это минимальная защитная плотность тока для поддержания пассивации. В этой точке (C) увеличение потенциала не вызовет коррозии металла, поскольку металл находится в очень пассивном состоянии. Небольшой ток (Ip) достаточен для поддержания пассивности и снижения скорости коррозии.
Анодная защита конструкции применяется с помощью устройства, называемого потенциостатом. Это электронное устройство, которое поддерживает постоянный потенциал металла относительно вспомогательного платинового электрода сравнения и каломельного электрода сравнения.

Металлическая конструкция, хранящаяся в подходящей окислительной атмосфере, действует как рабочий электрод (анод). Затем потенциал немного повышают до Ep (пассивирующий потенциал), чтобы началась первоначальная коррозия. Затем потенциал слегка увеличивают до тех пор, пока ток не уменьшится до очень малого значения (Tp), указывающего на пассивацию металла.Теперь потенциал поддерживается на постоянном уровне Ep, а ток поддерживается на уровне Ip.

            Преимущество этого метода заключается в том, что он требует очень малого тока, но этот метод можно применять только к пассивным металлам, таким как Ti, Ta, Al, Cr и т. д., а также с помощью этого метода скорость коррозии не может быть снижена до нуля.

            Этот метод обычно применяется при транспортировке кислоты.

 

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не согласны делиться своими знаниями в целях преподавания, исследований, стипендий (для добросовестного использования, как указано в законе об авторских правах США), отправьте нам электронное письмо, и мы удалим ваши текст быстро.Добросовестное использование — это ограничение и исключение исключительного права, предоставленного авторским правом автору творческого произведения. В законе США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, новостные репортажи, исследования, обучение, библиотечное архивирование и стипендию. Он предусматривает законное нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работу другого автора в соответствии с четырехфакторным тестом баланса.(источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте, носит общий характер и является чисто информативной и по этой причине не может заменить в любом случае совет врача или квалифицированного юридического лица на профессию.

Тексты являются собственностью их соответствующих авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться своими текстами со студентами, преподавателями и пользователями Интернета, которые будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Corr Science » Принципы коррозии

Принципы коррозии

2. ПРИНЦИПЫ КОРРОЗИИ

2.1 ПОЛУКЛЕТОЧНЫЕ РЕАКЦИИ

Коррозия — это электрохимический процесс, при котором металлы и сплавы претерпевают превращение преимущественно в оксиды, гидроксиды и водные соли.

В процессе коррозии протекают две реакции. В одной, анодной реакции, атомы металла ионизируются и переходят в раствор, оставляя свои электроны на исходной металлической поверхности.Во второй, катодной реакции, свободные электроны в металле поглощаются химическими частицами, такими как O2 и h3O, в реакциях восстановления.

Рассмотрим упрощенную версию реакции коррозии между железом и водой. Общая реакция протекает следующим образом:

Fe + 2h3O → Fe(OH)2 + h3   (1)

Общая реакция может быть разбита на окислительную АНОДНУЮ реакцию

  Fe  → Fe2+ + 2e-    (2)

и восстановительной КАТОДНОЙ реакции

  2h3O + 2e- → h3 + 2(OH)-    (3)

Рис. 2.1 изображен этот коррозионный процесс.

Реакции 2 и 3 называются реакциями «полуклеток». Реакция 2 является половиной процесса, ответственного за повреждение во время коррозии. Скорость, с которой протекает эта реакция, напрямую связана со скоростью коррозии.

2.2 ПОТЕНЦИАЛЫ ЭЛЕКТРОДОВ

Значения ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОДА связаны с каждой из реакций полуклеток и дают меру вероятности возникновения реакции. Фигура 2.2 показаны потенциалы стандартных электродов, измеренные по шкале стандартных водородных электродов для некоторых выбранных реакций полуэлементов. Эта шкала устанавливает в качестве точки отсчета значение нуля вольт для восстановления водорода.

Чем активнее металл, тем более отрицательным является его стандартный потенциал. В случае железа он составляет -0,440 В, тогда как для более инертных технических металлов, таких как платина, стандартный электродный потенциал составляет +1,20 В.

Эта информация позволяет нам определить, будет ли металл подвергаться коррозии в данной среде.

  РИСУНОК 2.1 – Схема процесса коррозии  

 

Полуячейка                  Стандартный электрод

  Реакции                Потенциал (В)

 Zn → Zn2+ + 2e-                  -0,76

 Fe → Fe2+ + 2e-                  -0,44

 2H+ + 2e- → h3                    0,00 

 2h3O + 2e- → h3 + 2(OH)-    0,40

 O2 + 4H+ + 4e- → 2h3O       1.23

 Cl2 + 2e- → 2Cl-                   1,36

   РИСУНОК 2.2 – Выбранный стандартный полуэлемент   Возможности

В стандартных условиях потенциал коррозионной ячейки представляет собой разницу между потенциалом катодной реакционной полуячейки и потенциалом анодной полуячейки. Для реакции 1 разность потенциалов между катодной и анодной реакциями полуэлемента составляет:

    E  =  +0,401  –  (-0,440)  =  +0,841 В

Положительное значение потенциала указывает на то, что реакция возможна и что в этих условиях будет происходить коррозия.Однако теория не позволяет рассчитать скорость коррозии; это должно быть измерено, предпочтительно на месте. Таким образом, расчет потенциала коррозионной ячейки не может предсказать величину повреждения, которое может произойти в результате реакции коррозии.

2.3 СКОРОСТИ КОРРОЗИИ И ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Наличие разности потенциалов между анодной и катодной полуэлементами создает ток. Это имеет эффект уменьшения разности потенциалов между полуячейками, явление, известное как поляризация.На форму поляризационной кривой влияет множество факторов, но в простейшем виде она изображена на рис. 2.3.

В точке пересечения двух поляризационных кривых металл будет свободно корродировать. Потенциал, при котором это происходит, называется потенциалом свободной коррозии (Ecorr), который генерирует ток коррозии (Icorr). По току коррозии можно рассчитать скорость коррозии.

 

Электрохимическое разложение – Служба транспортной информации


Металлические поверхности подвергаются электрохимической реакции (коррозии) при контакте с электролитами (разъедающие вещества).Коррозионными агентами могут быть атмосферные газы, такие как морской, городской и промышленный воздух (например, ди- и триоксид серы, хлористый водород и сероводород) или жидкие коррозионные вещества, такие как соли, щелочи, кислоты и морская вода, или те же вещества, растворенные в воде (например, потные следы рук).

При электрохимической реакции металла и коррозионного агента металл отдает свои электроны коррозионному агенту. Металл, так сказать, истирается, т.е. корродирует. Если два разных металла соединяются через электролит, между металлами происходит обмен электронами.Эта форма коррозии известна как биметаллическая коррозия. Фреттинг-коррозия возникает, когда поверхность металла становится шероховатой в результате трения о посторонние материалы; эти металлические частицы реагируют с окружающей средой. Можно провести различие между различными типами коррозии.

Интенсивность коррозии зависит от положения металла в электрохимическом ряду, последнее определяется уровнем отрицательного потенциала металла: чем выше отрицательный потенциал, тем ниже и более подвержен коррозии металл металл.

Электрохимический ряд металлов/неметаллов (не проводится различие между восстановленной и окисленной формами отдельных материалов):

Материал Потенциал в вольтах
[Römpp Chemie-Lexikon,
www.uni-ulm.de]
Металл (М)
Неметалл (НМ)
Литий (Li) -3.04 М
Калий (К) -2.92 М
Барий (Ba) -2,90 М
Кальций (Ca) -2,87 М
Натрий (Na) -2,71 М
Магний (Mg) -2,36 – -2,37 М
Алюминий (Al) -1.68 М
Марганец (Mn) -1,18 – -1,19 М
Цинк (Zn) -0,76 М
Хром (Cr) -0,74 М
Сера (S), твердая -0,48 – -0,51 НМ
Железо (Fe) -0.41 – -0,44 М
Кадмий (Cd) -0,40 М
Таллий (Tl) -0,34 М
Кобальт (Co) -0,28 М
Никель (Ni) -0,23 М
Олово (Sn) -0.14 М
Свинец (Pb) -0,13 М
Водород (2H) 0,00  
Медь (Cu) +0,15 М
Йод (I), твердый +0,54 НМ
Серебро (Ag) +0.80 М
Ртуть (Hg) +0,85 М
Бром (Br), жидкий +1.07 НМ
Платина (Pt) +1.20 М
Хлор (Cl), газообразный +1,36 НМ
Золото (золото) +1.50 М
Фтор (F), газообразный +2,87 НМ

Стальные корпуса судов, которые вступают в контакт с морской водой (электролитом) и, как следствие, подвергаются коррозии (ржавчине), для обеспечения защиты от коррозии непосредственно соединяются с недрагоценными металлами (например, цинком). За счет переноса электронов от цинка к атомам железа в стали коррозия подавляется до тех пор, пока цинк полностью не растворится в результате электрохимической реакции.Принесенные в жертву куски металла известны как «жертвенные аноды» (см. рис. 1).

Рис. 1. Проходные аноды на корпусе буксира.

Вернуться к началу

Влияние различных твердых отложений на коррозионное поведение чистого Fe в водяном паре при 500°C

Abstract

Всестороннее исследование коррозии чистого Fe в среде твердых отложений натриевой соли (т.е., NaCl или Na 2 SO 4 ) со смесями H 2 O и O 2 при 500°C проводили измерением прироста массы, рентгеновской дифракцией (XRD), сканирующим электронным микроскопом ( SEM), потенциодинамическая поляризация и спектроскопия электрохимического импеданса (EIS). Результаты показали, что скорости коррозии были ускорены с твердым отложением NaCl или Na 2 SO 4 за счет их реакции с образовавшейся защитной окалиной Fe 2 O 3 и в последующем приводили к ее разрушению.Скорость коррозии чистого Fe с твердым NaCl выше, чем с твердым Na 2 SO 4 из-за меньшей энергии активации ( E a ) химической реакции Fe в твердом NaCl+H 2 O+O 2 (т.е. 140,5 кДж/моль), чем в твердом Na 2 SO 4 +H 2 O+O 2 (т.е. 200,9 кДж/моль). Примечательно, что скорость электрохимической коррозии чистого Fe с твердым осадком NaCl, 1,16 × 10 -4  А/см 2 , была несколько ниже, чем с твердым осадком Na 2 SO 4 .

1. Введение

Коррозия металлических материалов является сильной в среде с твердыми отложениями солей и сухим или влажным O 2 при средних и высоких температурах [1–18], особенно для лопаток турбин в самолетах или кораблях и энергетических котлах . Благодаря отличным механическим свойствам, низкой стоимости и простоте обработки чистое железо и его сплавы являются популярными материалами, которые исследовались в твердом отложении хлоридов щелочных металлов в сухом или влажном состоянии O 2 [1–7]. Большинство исследователей [2, 5, 6] считали, что твердый NaCl может реагировать с Fe 2 O 3 с образованием Cl 2 по реакции 2NaCl + Fe 2 O 3 + 1/2O 2 = Na 2 Fe 2 O 4 + Cl 2 .Тогда Cl 2 может реагировать с Fe с образованием FeCl(т), т. е. Cl 2 + Fe = FeCl 2 (т). Таким образом, FeCl 2 (s) будет непрерывно испаряться при низком давлении паров при высокой температуре. Пары FeCl 2 будут диффундировать наружу через трещины и поры окалины. Наконец, пары FeCl 2 будут реагировать с O 2 с образованием Fe 3 O 4 и/или Fe 2 O 3 , когда они встречаются во время процесса.По-видимому, твердый NaCl мог вступать в реакцию с окалиной, образующейся в сухом или влажном воздухе при средних и высоких температурах, и приводить к разрушению защитной окалины, ускоряя скорость коррозии материалов. Фолкенсон и др. [7] предложили следующий новый механизм. Твердый KCl реагирует с O 2 и H 2 O с образованием ионов хлорида (т.е. 2KCl + 1/2O 2 + H 2 O + 2e ⟶2KOH) (адс) 1 -5 9025 + 2Cl 9025 (адс)) и впоследствии реагируют с ионами железа с образованием FeCl 2 (т).Цао и др. [3] постулировали гипотезу «динамической водной пленки», в которой молекулы H 2 O непрерывно поглощаются и испаряются с поверхности материала. Электрохимическая коррозия может происходить в динамической пленке воды, что ускоряет коррозию металла [3]. Шу и др. В работе [10] методом импедансной спектроскопии исследованы механизмы коррозии чистого Fe и чистого Cr с твердым осадком NaCl в водяном паре при 600°C. По анализу сопротивления и емкости коррозионной окалины доказано, что электрохимическая коррозия протекает в коррозионных средах.После этого Танг и соавт. В работе [1] исследовано взаимодействие между химическими реакциями и электрохимическими реакциями чистого железа в этой коррозионной среде. Химические реакции и электрохимические реакции следуют «механизму ce», в котором Fe и Fe 2 O 3 сначала химически реагируют с NaCl, водяным паром и кислородом с образованием HCl (ж). Затем HCl (ж) реагирует с чистым Fe электрохимически посредством одноэлектронного электрохимического восстановления с образованием H 2 .

По сравнению с хлоридами щелочных металлов механизмы коррозии металлов/сплавов с твердым сульфатом отсутствуют.Однако механизмы коррозии сосредоточены на расплавленном сульфате. В последнее время было проведено много исследований коррозионного поведения металлов/сплавов в расплавленной среде Na 2 SO 4 [19–25], и было предложено множество механизмов коррозии. Одним из известных механизмов является модель сульфидирования [19, 20], в которой образование сульфидов ускоряет коррозию. Другой – кислотно-основной механизм флюсования [19, 21–24], при котором причиной ускоренной коррозии считалось растворение защитных оксидных отложений за счет образования основного Na 2 O.Более того, исходя из электрохимического механизма [25], коррозию считали электрохимической реакцией, в которой перенос электронов ускоряет коррозию. Танг и др. В работе [26] исследовано коррозионное поведение чистого Fe под твердым осадком Na 2 SO 4 в токе влажного кислорода при 500°C. Результаты показали, что коррозия Fe включает химическую коррозию и электрохимическую коррозию. Химическая реакция и электрохимическая реакция следуют «механизму ce». Fe и Fe 2 O 3 сначала химически реагируют с Na 2 SO 4 , водяным паром и кислородом с образованием H 2 SO 4 (ж).Затем H 2 SO 4 (g) реагирует с чистым Fe электрохимически посредством одноэлектронного электрохимического восстановления с образованием H 2 . Коэф- фициент между осажденными твердыми Na 2 SO 4 и H 2 O+O 2 безусловно существует и значительно ускоряет коррозию чистого Fe.

NaCl и Na 2 SO 4 являются нормальными агрессивными средами. Коррозия материалов в твердой солевой среде зависит от аниона соли [18, 27].Однако влияние различных твердых отложений (NaCl и Na 2 SO 4 ) на коррозионное поведение чистого Fe в водяном паре до сих пор неясно. В этой статье коррозионные различия чистого Fe с твердым NaCl и твердым осадком Na 2 SO 4 в водяном паре были сравнительно изучены, чтобы глубже понять коррозионное поведение материалов при коррозии.

2. Экспериментальный

В качестве экспериментального образца использовали чистое Fe (99,9%).Металлография образца показана на . Микроструктура чистого Fe представляет собой феррит. Максимальный размер зерна составляет около 100  мкм мкм. Перед экспериментом образец шлифовали наждачной бумагой из карбида кремния до зернистости 1000, обезжиривали в ацетоне, затем в этаноле и сушили на воздухе перед использованием. NaCl и Na 2 SO 4 имеют аналитическую чистоту (≥99,5%). Твердая соль наносилась на предварительно нагретую поверхность образца Fe путем многократного натирания кистью и высушивания насыщенного солью раствора.Масса соли составляла около 4 мг/см 2 . Температуру печи поддерживали на уровне 500°С. H 2 O получен из водяной бани при 80°C. Чистый O 2 пропускали через стеклянный барботер с потоком 200 мл/мин.

Испытание на коррозию проводили на термических весах [2]. Для предотвращения конденсации H 2 O в верхней части тепловых весов через аппарат пропускали противоток N 2 со скоростью 150 мл/мин. После нагрева печи до заданной температуры и стабилизации газового потока образец быстро подвешивали в трубу печи и начинали испытание.Все измерения проводились при атмосферном давлении. После испытаний образцы были дополнительно исследованы с помощью XRD и SEM.

Для электрохимических измерений в данной среде была построена специальная трехэлектродная система [1]. Для уменьшения сопротивления раствора и получения однородного электрического поля электроды сравнения состояли из четырех платиновых проволок диаметром 0,4 мм каждая, а противоэлектрод представлял собой круглую полоску платиновой фольги шириной около 2 мм.Все значения потенциала в этой статье приведены относительно этого платинового электрода сравнения. Рабочий электрод Fe представлял собой стержень длиной 10 мм и диаметром 5 мм. Три электрода были помещены в кварцевые трубки, которые служили изоляторами. Все зазоры были заделаны высокотемпературным неорганическим клеем. Трехэлектродную систему после осаждения твердого NaCl и твердого Na 2 SO 4 помещали непосредственно в печь при заданной температуре и с водяным паром для электрохимических измерений.

Для всех электрохимических измерений использовалась система электрохимических измерений PAR2273 производства EG&G, которая также имеет функцию компенсации сопротивления между электродом сравнения и рабочим электродом. При измерении гальванической коррозии отношение площади анода к площади катода составляет 1: 2. При измерениях потенциодинамической поляризации измерения проводились после 1000 с в коррозионной среде для получения электрохимической стабильности, а скорость сканирования составляла 1 мВ/м. с.Сопротивление между электродом сравнения и рабочим электродом при измерениях компенсировалось в соответствии с конструкцией электрохимической системы и испытательного рабочего места. Все измерения повторяли более трех раз.

3. Результаты и обсуждение

показан прирост массы чистого Fe в зависимости от времени при 500°C в присутствии и в отсутствие твердого NaCl или Na 2 SO 4 [26] в O 2 , содержащем водяной пар. Как видно из , коррозия чистого Fe ускоряется твердым осадком NaCl или Na 2 SO 4 .По сравнению со случаем с твердым отложением Na 2 SO 4 скорость коррозии чистого Fe с твердым отложением NaCl несколько выше за все время.

Графики увеличения массы чистого Fe с твердым NaCl или Na и без них 2 SO 4 осаждение в O 2 , содержащее водяной пар, при 500°C.

В наших предыдущих исследованиях [1, 13] установлено, что коррозия чистого Fe в обеих коррозионных средах включает в себя процесс химической коррозии и процесс электрохимической коррозии, тогда как в общей коррозии преобладает процесс химической коррозии с долей более 90%.Здесь мы исследовали различия химической коррозии, на которую влияют NaCl и Na 2 SO 4 .

Чтобы повлиять на скорость химической коррозии, есть два аспекта: (а) защита от накипи на поверхности чистого железа. Компактная и интегрированная шкала может сдерживать коррозию подложки. (b) Активность реагентов коррозии. Как известно, скорость коррозии будет увеличиваться с уменьшением активной энергии. Детали эффектов обсуждаются следующим образом.

Накипь включает отложения твердых солей (NaCl или Na 2 SO 4 ) и коррозионную накипь на поверхности чистого Fe. Рисунки и показывают морфологию поверхности твердых NaCl и Na 2 SO 4 соответственно до испытания на коррозию. Результаты показали, что обе соляные чешуи рыхлые и пористые. Однако твердая пленка NaCl была гораздо более рыхлой и пористой, чем твердая пленка Na 2 SO 4 , что приводило к легкому транспорту H 2 O и O 2 к границе раздела чистого Fe и твердого NaCl. пленка, способствующая процессу химической коррозии чистого Fe.

Морфология поверхности твердых солевых отложений на чистом Fe до эксперимента: (a) твердый NaCl; (b) твердый Na 2 SO 4 .

Коррозия материалов с отложением твердых солей в водяном паре отличается от коррозии в водном растворе. Коррозионная окалина останется на поверхности подложки, что должно сдерживать коррозию подложки. показывает морфологию поперечного сечения чистого Fe после 10 ч коррозии при 500°C в NaCl + H 2 O + O 2 () и Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 () [26].Это указывало на то, что коррозионная окалина, образовавшаяся на поверхности чистого Fe, была рыхлой и пористой в обеих коррозионных средах. В процессе коррозии образуется ряд летучих веществ, которые могут способствовать образованию рыхлой и пористой коррозионной окалины [6]. На самом деле, после многочасовых экспериментов на внутренней поверхности трубы печи наблюдались некоторые зеленые отложения, подтверждающие образование летучих веществ. Однако окалина, образующаяся в твердом NaCl + H 2 O + O 2 , более рыхлая и более пористая, чем в твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 [26]. ].Это указывало на то, что реагенты (H 2 O и O 2 ) могут легче транспортироваться через коррозионную накипь, образующуюся в среде с NaCl. В конце концов, это способствует процессу химической коррозии чистого железа.

Морфология поперечного сечения чистого Fe с NaCl или Na 2 SO 4 осаждение в O 2 поток с водяным паром в течение 10 ч: (a) твердый NaCl и (b) твердый Na 2 SO 4 .

Компоненты коррозионной окалины, образующиеся на поверхности чистого Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 или Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 [ 26] после 10 ч коррозии показаны на рис.Компоненты шкалы в двух коррозионных средах существенно различаются. Составляющая накипи на поверхности чистого Fe, образующаяся в твердом NaCl + H 2 O + O 2 , представляет собой гематит, состоящий в основном из Fe 2 O 3 , а составляющая накипи на поверхности чистого Fe, образующегося в твердом состоянии Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 в основном состоит из Fe 3 O 4 с небольшим количеством Fe 2 0 3 O 3.Согласно опубликованным исследованиям [27], образование Fe 2 O 3 или Fe 3 O 4 тесно связано с давлением кислорода. Fe 2 O 3 будет генерироваться при относительно высоком давлении кислорода, тогда как Fe 3 O 4 будет генерироваться при относительно низком давлении кислорода. Из рисунков и видно, что окалина NaCl более рыхлая с более высокой пористостью, чем окалина Na 2 SO 4 ; в то же время коррозионная окалина, образующаяся в случае NaCl + H 2 O + O 2 , также была более рыхлой с большей пористостью, чем в случае Na 2 SO 4 + H 2 O + О 2 .Кислород может легко проникать внутрь через коррозионную окалину и твердую окалину NaCl. Давление кислорода в коррозионной окалине, образовавшейся в NaCl + H 2 O + O 2 , выше, чем в Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 . По этой причине компоненты коррозионной шкалы в двух коррозионных средах были разными.

Результаты XRD коррозионной окалины чистого Fe в водяном паре с твердыми отложениями NaCl или Na 2 SO 4 при 500°C.

Механизм коррозии чистого Fe в двух коррозионных средах можно понять на основе компонентов, морфологии коррозионных отложений и опубликованных исследований.

В случае твердого NaCl сначала NaCl реагирует с Fe 2 O 3 и H 2 O с образованием Na 2 Fe 2 O 4 и HCl [4].

2NaCls+Fe2O3+h3O=Na2Fe2O4+HCl.

(1)

Образующийся HCl может реагировать с Fe с образованием FeCl 2 [4], в то время как HCl также может реагировать с O 2 с образованием Cl 2 [27].

2HCl+Fe=FeCl2s+h34HCl+O2=2Cl2+2h3O

(2)

Cl 2 может реагировать с Fe с образованием FeCl 2 [28].

Давление пара для FeCl 2 (с) составляет 4 × 10 −5  Па при 500°C. Будет происходить непрерывное испарение [6].

FeCl 2 (g) диффундирует наружу через окалину и реагирует с O 2 и H 2 O с образованием рыхлой и пористой Fe 2 O 3 окалины (см.) [4].

2FECL2 + 1/2 O2 + 2H3O = FE2O3 + 4HCL

(5)

(5)

для случая твердого Na 2 SO 4 , во-первых, Na 2 SO 4 реагирует с Fe 2 O 3 и H 2 O с образованием Na 2 Fe 2 O 4 и H 2 SO 4 [26].

Na2SO4+Fe2O3+h3O=Na2Fe2O4+h3SO4

(6)

Образующийся H 2 SO 4 может реагировать с Fe с образованием FeSO 4 .

Согласно результатам РФА, FeSO 4 может реагировать с O 2 и H 2 O с образованием Fe 3 O 4 и Fe 2 O 3.

5FeSO4+5h3O+O2=Fe3O4+Fe2O3+5h3SO4

(8)

Образование H 2 SO 4 и H 2 привело к образованию множества отверстий и трещин в окалине (см. ).

В соответствии с морфологией, показанной на рисунках и , более пористая окалина NaCl и коррозионная окалина, образовавшиеся в NaCl + H 2 O + O 2 , способствовали процессу химической коррозии.Однако это не полностью объясняло, почему скорость коррозии чистого Fe в NaCl + H 2 O + O 2 была выше, чем в Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 . Энергия активации является ключевым параметром для оценки скорости химической реакции. Чем ниже энергия активации, тем больше атомов, ионов или молекул веществ переходит в переходное состояние. Следовательно, скорость химической реакции увеличивается с уменьшением энергии активации химической реакции.

Оба механизма коррозии чистого Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 и твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 1, 26]. Для механизма ce связь между фазовым углом и частотой может быть представлена ​​в виде уравнения (9) [28].

cotϕ=2ω1/2/λ+1/1+ei1/1+K1+g21/2+g/1+g21/2+K/1+K+ei1/1+ei1/1+K1+g21/ 2−g/1+g21/2+K/1+K+ei,

(9)

λ=khfD1/2e−αj+eβj,

(11)

, где Φ используется для представления для фазового угла, k 1 и k 2 для констант скорости химической реакции, ω для угловой частоты, D для коэффициента диффузии, k h для гетерогенной константы скорости , f для коэффициента активности, α для коэффициента переноса заряда, n для числа переданных электронов, E d.в. для применения d. в. потенциал, E 1/2 r для обратимого полуволнового потенциала и F , R и T для их обычных электрохимических значений. Значение k 1 можно рассчитать с помощью уравнения (9). показана зависимость частоты и фазовых углов чистого Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 при 500°C. Сюжеты имеют максимум. Это предполагает, что механизм коррозии чистого Fe в двух коррозионных средах включает взаимодействие химических и электрохимических реакций, что аналогично чистому Fe в твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 [26].Расчетные значения k 1 для чистого Fe в твердой NaCl + H 2 O + O 2 и твердой Na 2 SO 4 + H 2 O2 + O 29010с коррозионной среде составляют 0,230 с -1 и 0,031 с -1 соответственно. Следовательно, скорость химической коррозии чистого Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 выше, чем в твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 из-за его более высокая константа скорости химической реакции в случае твердого NaCl.

Частотная зависимость фазового угла Fe в парах воды с NaCl или Na 2 SO 4 отложения при 500°C при потенциале холостого хода.

Скорость химической реакции тесно связана с энергией активации. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость химической реакции. Согласно логарифмическому уравнению Аррениуса константа скорости ( k ) зависимость температуры ( T ) определяется соотношением ( g ) [29]:

ln k=ln A-EaRT,

(15)

где k используется для представления константы скорости, A для константы, не зависящей от температуры (часто называемой коэффициентом частоты), T для абсолютной температуры, R для универсальной газовой постоянной и E a для энергии активации.Согласно уравнению (15), график зависимости ln k от 1/ T дает прямую линию с наклоном -E a / R . Значения E a для Fe в твердой среде Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 могут быть получены из наклона рисунков. Значение составляет 200,9 кДж/моль. Значение E a для Fe в твердых средах NaCl + H 2 O + O 2 равно 140.5 кДж/моль [13]. Более низкая энергия активации Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 объясняет его более высокую химическую реакцию и более высокую общую скорость коррозии.

Температурная зависимость константы скорости химической реакции чистого Fe с твердым Na 2 SO 4 осаждение в O 2 поток с водяным паром.

Электрохимическая коррозия чистого Fe в твердых коррозионных средах Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 была показана в наших более ранних исследованиях [1, 26].На рис. Плотность анодного тока чистого железа в обеих коррозионных средах линейно возрастает с увеличением анодного потенциала в зоне активной поляризации, что можно объяснить активным растворением в водной среде, поскольку рыхлая и пористая коррозионная окалина не может ингибировать электрохимическую коррозию. Скорость катодной реакции чистого Fe в твердом Na 2 SO + H 2 O + O 2 выше, чем в NaCl + H 2 O + O 2 .Скорости электрохимической коррозии ( i корр ) рассчитывали путем подгонки потенциодинамических поляризационных кривых в активных зонах поляризации. Полученная плотность тока электрохимической коррозии ( i корр ) составила 1,16 × 10 −4  А/см 2 и 1,30 × 10 −4  А/см 1 2 9025 для твердого вещества HCl + Fe + 1 2 9025 . 2 O + O 2 и твердое Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 [26] соответственно.Количество железа, подвергшегося коррозии в результате электрохимической реакции, определяли по правилу Фарадея. После расчета скорости химической реакции чистого железа в двух коррозионных средах в течение 1 ч составляют 0,036 г/ч/см 2 и 0,041 г/ч/см 2 соответственно. Это должно проиллюстрировать, что расчетное время здесь составляет один час, потому что измерения потенциодинамической поляризации были выполнены в течение одного часа, и нет значительного изменения скорости электрохимической коррозии в течение одного часа.Это было доказано тем, что представленные авторы использовали электрохимический прибор CMB 1510B (на основе теории слабой поляризации) производства Государственной ключевой лаборатории коррозии и защиты для измерения скорости электрохимической коррозии каждые 4 минуты в течение всей реакции коррозии. Скорость электрохимической коррозии чистого Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 несколько ниже, чем в твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 .

Графики потенциодинамической поляризации чистого Fe в водяном паре с твердыми отложениями NaCl или Na 2 SO 4 при 500°C.

Как известно, перенос заряда является фундаментальной характеристикой электрохимической реакции [30, 31]. Отложения коррозии и отложения твердых солей являются ключевыми факторами, влияющими на скорость электрохимической реакции. Коррозионная окалина чистого Fe, образующаяся в твердом NaCl + H 2 O + O 2 , более рыхлая и пористая, чем в твердом NaCl 2 SO 4 + H 2 O + O 2 (см. ), а твердая окалина NaCl также более рыхлая и пористая, чем твердая окалина Na 2 SO 4 (см. ).HCl может легко улетучиваться и диффундировать через более рыхлую и пористую коррозионную коррозию и отложения NaCl. Так, скорость катодной реакции чистого Fe в твердом NaCl + H 2 O + O 2 выше, чем в твердом NaCl + H 2 O + O 2 . Как следствие, скорость электрохимической коррозии чистого Fe в твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 выше, чем в твердом NaCl + H 2 O + O 2 .

Вследствие этого скорость электрохимической коррозии чистого Fe в твердом Na 2 SO 4 + H 2 O + O 2 выше, чем его в твердом NaCl + H 2 O + О 2 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.