Способы снижения интенсивности и скорости коррозии металлических изделий

Определение скорости коррозии металла.

Иногда коррозионную стойкость определяют по количеству выделившегося водорода, например, при растворении металла в кислотах.

Для этой цели применяют простой прибор, схема которого изображена на рисунке 1

Образец металла, предварительно обработанный соответствующим образом, погружают в раствор электролита, например кислоты, накрывают воронкой, на которую одета бюретка. Бюретку наполняют тем же раствором кислоты. Выделяющийся газ (обычно водород) через воронку попадает в бюретку и вытесняет из нее раствор кислоты. По количеству выделившегося водорода, а также по скорости его выделения судят о коррозионной стойкости металла. Этот метод часто используют для определения скорости протекания химического взаимодействия металла с такими кислотами, как серная, соляная, а также иногда для определения характеристики растворения алюминия и цинка в растворах щелочей и кислот.

Рис. 1. Прибор для определения

скорости коррозии по количеству

выделяющегося водорода.


Слои могут наноситься лакокрасочным и гальваническим способами. Иногда их совмещают, получая покрытие, при котором коррозия стали снижается до минимума, что расширяет область применения материала.

1 Явление коррозии и расчет ее скорости

Ущерб, наносимый подобным процессом, огромен. Иногда стоимость принесенного им вреда во много раз превышает затраты на производство самого металла и на последующее использование деталей из него. По данным мировой статистики каждая шестая доменная печь в мире работает на то, чтобы покрыть последствия этого явления.

Коррозия – это процесс естественного разрушения металла под воздействием факторов среды, в которой он находится. Само название явления взято из латинского языка. “Коррозио” значит “разъедание”.

Вред, причиняемый коррозией, не сводится только к разрушению самих изделий или деталей из металлов. Кроме того, что при ее воздействии приходят в негодность уже изготовленные предметы, пропадают усилия и труд людей, потраченные на производство. Основная причина расходов – это замена или ремонт деталей, вышедших из строя под влиянием этого процесса.

От того, где и как используются изделия, и от нахождения металла в грунте, на воздухе, при создании подводных трубопроводов или судов, различают два вида воздействия этого процесса:

  1. Химическое. Коррозия, имеющая название “химическая”, наблюдается в сухих газах и веществах, не проводящих электричество. Она происходит в доменных печах, при прокате или ковке стали. К веществам при этом процессе относят сероуглероды, керосин, бензин. Химическая коррозия может наблюдаться в двигателях автомобилей и их бензиновых емкостях, нефтехимическом оборудовании, нефтепроводах.
  1. Электрохимическое. Электрохимическая коррозия сопровождается образованием электрических токов малого напряжения и протекает по принципу гальваники, когда металл и окружающая среда (морская, речная вода, сырая почва, влажная атмосфера, кислоты, основания) служат катодом и анодом.

В случае равномерной коррозии скорость может быть определена по формуле:

v=Δm / S•t, где

v — скорость коррозии, которую обычно выражают в таких единицах: г/(м 2 •ч) или мг/(см2•сут);

Δm — убыль (увеличение) массы;

S — площадь поверхности;



Снижение скорости и уменьшение глубины коррозии является главной целью защиты железа и его сплавов от разрушения, вызванного этим процессом. Уменьшение поражения ржавчиной металлических деталей и конструкций достигается несколькими способами:

Способы изменения конструкции устройства для снижения скорости коррозии

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 18.01.2017 2017-01-18

Статья просмотрена: 96 раз

Zn

Трибохимическая коррозия

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Данному виду подвержены металлообрабатывающие инструменты, которые работают в режимах повышенных температур и давлений. Антикоррозионное покрытие резцов, пуансонов, фильер и пр. невозможно, поскольку от детали требуется высокая поверхностная твёрдость. Между тем, при скоростном резании, холодном прессовании и других энергоёмких процессах обработки металлов начинают происходить механохимические реакции, интенсивность которых возрастает с увеличением температуры на контактной поверхности «инструмент-заготовка». Образующаяся при этом окись железа Fe2O3 отличается повышенной твёрдостью, и поэтому начинает интенсивно разрушать поверхность инструмента.

Определение быстроты процессов коррозии

Показатели коррозии помогают определить и интенсивность неблагоприятных изменений. Для этого используют понятие «скорость коррозии металла». Ее можно оценить двумя различными характеристиками, изменяющимися во времени.

Индикаторы коррозии можно установить по следующим количественным характеристикам:

  • по площади корродируемой поверхности;
  • по суммарной потере массы;
  • по изменениям в плотности;
  • по времени пребывания детали или конструкции в коррозионной среде (сутки);
  • по уменьшению толщины.

При этом количественными критериями для оценки характера коррозии стали в течение определенного периода времени могут быть:

  • абсолютные коррозионные потери по площади;
  • изменение линейных размеров изделия;
  • линейное коррозионное сопротивление;
  • скорость коррозии;
  • линейная скорость коррозии (миллиметров в год);
  • суммарная коррозионная стойкость или долговечность.

На практике применение того или иного критерия зависит от способа защиты металлической поверхности. Ее можно окрасить атмосферостойкими красками, а можно использовать металл с защитными покрытиями. Если коррозия протекает равномерно, тогда эффективность защиты может быть оценена более точно.

Если же интенсивность образования ржавчины в разных местах изделия различна, то выбрать наиболее целесообразный способ защиты можно только тогда, когда деталь нагружается внешними растягивающими напряжениями. Тогда со временем изменяется не только внешний вид поверхности, но и некоторые ее физические характеристики, в частности, теплопроводность и электросопротивление.

В качестве индикаторов коррозионной активности можно использовать количественные зависимости коррозии от времени:

Повышение коррозийной стойкости путем добавления в стальные сплавы легирующих добавок

Введение в стальной сплав хрома, титана, марганца, никеля и меди позволяет получить легированную сталь с высокими антикоррозийными свойствами. Особенную стойкость стальному сплаву придает большая доля хрома, благодаря которому на поверхности конструкций образуется оксидная пленка большой плотности. Введение в состав низколегированных и углеродистых сталей меди (от 0,2% до 0,5%) позволяет повысить их коррозийную устойчивость в 1,5-2 раза. Легирующие добавки вводятся в состав стали с соблюдением правила Таммана: высокая коррозийная устойчивость достигается, когда на восемь атомов железа приходится один атом легирующего металла.

Для ее снижения необходимо понизить коррозийную активность среды посредством введения неметаллических ингибиторов и уменьшить количество компонентов, способных начать электрохимическую реакцию. Таким способом будет понижение кислотности почв и водных растворов, контактирующих с металлами. Для снижения коррозии железа (его сплавов), а также латуни, меди, свинца и цинка из водных растворов необходимо удалить диоксид углерода и кислород. В электроэнергетической отрасли проводится удаление из воды хлоридов, способных повлиять на локальную коррозию. С помощью известкования почвы можно снизить ее кислотность.

В наличии кислот

Немного другой механизм образования ржавчины происходит в наличии кислот, кислых растворов либо жидких сред, которые не имеют кислорода. Тут происходит анодное растворение стали с образованием гидридов – соединений железа с водородом. Однако последние являются химически нестойкими веществами, быстро окисляются в воздушной и мокрой обстановке и также образовывают ржавчину, только более рыхлую. В особенности быстро распадаются гидриды железа тогда, когда в атмосфере или внешней среде присутствуют соединения серы.

  1. Интегральная коррозионная характеристика. Она рассчитывается как потеря массы изделия из стали за год, деленная на поверхностную площадь, на которой возникла коррозия. При этом подвергшейся коррозии поверхностью стали считается данная, на которой есть даже единичные повреждённые точки.
  2. Линейная ржавчина. Рассчитывается в зависимости от плотности детали и толщины корродировавшего за год слоя изделия.
Читайте также:  Защита беседки от внешней среды при помощи пропиток

Условия возникновения и распространения точечной коррозии

На распространение питтинга влияют:

  • Концентрация и природа ионов, присутствующих в растворе;
  • Характер катодного процесса.

Визуально вы можете видеть области без точек (катодные области), которые питают анодные реакции питтинга в процессе развития. После образования питтинг развивается с автостимолантным эффектом. Процесс аккреции может придать питтингу разные и непредсказуемые морфологические аспекты. Точечная коррозия может следовать направлению силы тяжести с вертикальным ростом или иметь тенденцию избегать механически очень устойчивых поверхностей (закаленных).

После появления точечной коррозии скорость коррозии достигает очень высоких значений, что приводит к ухудшению качества изделия за короткое время. Может случиться, что питтинг не продолжит свое проникающее действие: в случае, если нет необходимых условий для его роста, не образуется питтинг большей активности, который будет поглощать весь ток, подаваемый из области, окружающей катод. На скорость развития точечной коррозии очень сильно влияет восстановление ионов металлов по отношению к воздействию кислорода, которое ограничено растворимостью в растворе и диффузионными параметрами.

В основном, на процесс точечной коррозии очень влияют:

  • Температура;
  • Концентрация специфических ионов (Cl-) – чем выше концентрация этих ионов, тем интенсивность точечной коррозии становится более выраженной. Насыщенные растворы хлора определяют уменьшение процесса точечной коррозии, поскольку триггерные точки быстро размножаются, а затем коррозия приобретает общий вид с низкой скоростью проникновения. В этих условиях процесс точечной коррозии также останавливается после снижения растворимости кислорода, что недостаточно стимулирует анодное действие хлоридов, которые в этой ситуации имеют очень высокие скорости. Морская вода с процентным содержанием соли, равным 3%, представляет собой оптимальные условия для коррозии;
  • рН раствор;
  • Продукты коррозии – они нерастворимы и могут вызывать другие процессы локальной коррозии (щелевая коррозия);
  • Наличие ионов кислорода – их присутствие препятствует точечной коррозии;
  • Заусенцы, шероховатость поверхности, геометрические факторы;
  • Металлографические факторы – мартенситные и ферритные структуры более благоприятны для точечной коррозии, чем аустенитные структуры, которые содержат в себе такие вещества, как молибден, хром, никель, которые снижают подверженность коррозии.

Процесс распространения обусловлен созданием гальванической пары, представленной на рисунке ниже.

Учитывая активно-пассивное поведение металла в растворе хлорида натрия (NaCl, морская вода), катодная реакция протекает по всей поверхности металла с образованием ионов ОН-, которые образуют больше катодных поверхностей вне питтинга. Анодная реакция растворения металла происходит внутри точки с образованием ионов металла и развитием диффузионных явлений, которые приводят к постепенному обогащению ионов хлора. Действие ионов хлоридов и повышение кислотности (развитие ионов Н+) обеспечивают состояние активности металла внутри полости; одновременно, образование продуктов коррозии, которые благодаря их более высокому удельному весу способствуют процессу коррозии в вертикальном направлении, увеличивая проникающую способность процесса.

Процесс распространения обусловлен созданием гальванической пары, представленной на рисунке ниже.

Коррозия металлов и способы ее предотвращения 3.10.1. Виды коррозии

Коррозия — разрушение металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического воздействия внешней среды. Участки металла, подвергшиеся коррозионному разрушению, полностью теряют свои механические свойства.

Вследствие коррозии теряется большое количество сплавов на основе железа. Каждая пятая тонна из выплавленных черных металлов расходуется на восполнение потерь от коррозии.

Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия возникает в результате воздействия на металл сухих газов при повышенной температуре (газовая коррозия) и агрессивных жидкостей неэлектролитов (топливо, масло). При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем, находящимся в окружающей среде. Примером химической коррозии может служить окисление клапанов двигателя внутреннего сгорания, топливных баков, трубопроводов и деталей системы питания автомобильных двигателей.

В процессе газовой коррозии на поверхности металла образуется пленка оксида. У алюминия, хрома, никеля, свинца, олова эта пленка очень прочна и предохраняет металл от дальнейшей коррозии. Такие металлы называют пассивирующимися. Пленка оксида железа непрочна и не препятствует развитию коррозии вглубь. Образование окалины на деталях выпускной системы автомобиля наглядно демонстрирует распространение химической коррозии в глубь изделий. В неэлектролитах коррозия происходит вследствие наличия в них агрессивных соединений, разрушающих металл.

Электрохимическая коррозия является результатом воздействия таких электролитов, как водные растворы кислот, щелочей, различных солей, проводящих электрический ток. Электролитической коррозией является также атмосферная коррозия, при которой влага из воздуха, содержащая оксиды азота, серы и другие примеси, конденсируется на поверхности металла. Пыль и другие загрязнения на поверхности металла усиливают адсорбцию влаги и газов, образуется влажная пленка, являющаяся электролитом.

При наличии электролита на поверхности металлы и сплавы, обладающие разными потенциалами, образуют гальванические пары. Поскольку металлы и сплавы практически всегда физически и химически неоднородны (разные структурные и химические составляющие сплава, оксидные пленки), то при наличии на их поверхности электролита образуется множество микроскопических гальванических пар. При этом металл с более высоким потенциалом становится катодом, а с менее высоким — анодом. Это приводит к тому, что участки металла, представляющие аноды гальванических пар, начинают разрушаться, их атомы переходят в электролит в форме ионов, оставляя эквивалентное число электронов в аноде. Чем выше разность потенциалов металлов, образующих гальванические пары, степень неоднородности структур, температура и внутренние напряжения, тем интенсивнее коррозия. В гальванической паре разрушается тот металл, который выделяет большее число положительно зараженных ионов, и, следовательно, сам получает высокий отрицательный заряд.

Если металлы расположить в ряд: магний, алюминий, марганец, цинк, хром, железо, кадмий, кобальт, никель, олово, свинец, сурьма, висмут, медь, ртуть, серебро, золото, то каждый металл в паре с другим в электролитах образует гальванический элемент с разрушением металла, расположенного слева. Так, в паре железо—цинк будет разрушаться цинк, а в паре железо-никель разрушается железо. Разрушение будет происходить тем сильнее, чем дальше эти металлы находятся друг от друга в представленном ряду.

Чистые металлы коррозируют в меньшей степени, чем сплавы; однофазные сплавы сопротивляются коррозии сильнее, а многофазные слабее. Меньше коррозируют металлы, имеющие чистую поверхность изделий. Снижает интенсивность коррозии отсутствие внутренних напряжений. Повышение температуры ускоряет коррозию в 1,5—2 раза на каждые 10 °С.

В зависимости от характера разрушения коррозия может быть сплошной, местной, межкристаллитной (по границам зерен). При этом сплошная коррозия может быть равномерной и неравномерной, а местная — пятнами, язвенной, точечной, сквозной, ножевой, трещинами (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Виды коррозионных разрушений: а — равномерное; б — неравномерное; в — избирательное; г — пятнами; д — язвенное; е — точечное; ж — сквозное; з — ножевое; и — трещины; к — межкристаллитное; л — подповерхностное;

м — послойное

Сплошная и местная коррозия может быть подповерхностной и послойной. Оба вида обусловливаются химическим взаимодействием, а межкристаллитная коррозия имеет электрохимическую природу. Она наиболее опасна, так как сопровождается заметным снижением прочности сплава, а обнаружить ее по внешним признакам очень трудно.

Многие детали автомобилей подвергаются коррозионному изнашиванию, которое возникает под действием знакопеременной нагрузки и коррозионного воздействия окружающей среды.

Чистые металлы коррозируют в меньшей степени, чем сплавы; однофазные сплавы сопротивляются коррозии сильнее, а многофазные слабее. Меньше коррозируют металлы, имеющие чистую поверхность изделий. Снижает интенсивность коррозии отсутствие внутренних напряжений. Повышение температуры ускоряет коррозию в 1,5—2 раза на каждые 10 °С.

Читайте также:  Методы и средства для обработки кирпича

По характеру разрушений коррозия разделяется на сплошную и избирательную

Сплошная коррозия полностью покрывает поверхность металла. Если скорость разрушений на всей поверхности одинакова, то это равномерная коррозия. Если разрушение металла на различных его участках происходит с разной скоростью, то коррозия называется неравномерной.

Избирательная коррозия подразумевает разрушение одного из компонентов сплава или же одной структурной составляющей.

Местная коррозия, проявляющаяся в виде отдельно разбросанных по поверхности металла пятен, представляет собой углубления разной толщины. Разрушения могут представлять собой раковины или точки.

Подповерхностная коррозия образуется непосредственно на поверхности металла, после чего активно проникает вглубь. Данный вид коррозии сопровождается расслоением изделий из металла.

Межкристаллитная коррозия проявляется в разрушении металла по границам зерен. По внешнему виду металла ее достаточно сложно определить. Однако очень быстро меняются показатели прочности и пластичности металла. Изделия из него становятся хрупкими. Наиболее опасен этот вид коррозии для хромистых и хромоникелевых видов стали, а также для алюминиевых и никелевых сплавов.

Щелевая коррозия образуется на тех участках металлов и сплавов, которые находятся в резьбовых креплениях, различных зазорах и под всевозможными прокладками.

Коррозия под напряжением представляет собой коррозию металла, причиной появления которой является взаимодействие коррозийно-активной среды и напряжений механического типа. Данный вид коррозии представляет существенную опасность для конструкций из металла, которые подвергаются сильнейшим механическим нагрузкам.

Методы защиты от коррозии

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

Конструктивные факторы

Вам будет интересно: Копать или капать? Как правильно написать?

При конструировании элементов, работающих в агрессивных условиях, необходимо учитывать, что скорость коррозии возрастает в следующих случаях:

  • при контакте разнородных металлов (чем больше разница электродного потенциала между ними, тем выше сила тока электрохимического процесса разрушения);
  • при наличии концентраторов механических напряжений (канавки, пазы, отверстия и другие);
  • при низкой чистоте обработанной поверхности, так как при этом возникают локальные короткозамкнутые гальванические пары;
  • при значительной разнице температуры отдельных частей аппарата (образуются термогальванические элементы);
  • при наличии застойных зон (щели, зазоры);
  • при формировании остаточных напряжений, особенно в сварных соединениях (для их устранения необходимо предусмотреть термическую обработку – отжиг).

Вам будет интересно: Копать или капать? Как правильно написать?

Условия возникновения и распространения точечной коррозии

На распространение питтинга влияют:

  • Концентрация и природа ионов, присутствующих в растворе;
  • Характер катодного процесса.

Визуально вы можете видеть области без точек (катодные области), которые питают анодные реакции питтинга в процессе развития. После образования питтинг развивается с автостимолантным эффектом. Процесс аккреции может придать питтингу разные и непредсказуемые морфологические аспекты. Точечная коррозия может следовать направлению силы тяжести с вертикальным ростом или иметь тенденцию избегать механически очень устойчивых поверхностей (закаленных).

После появления точечной коррозии скорость коррозии достигает очень высоких значений, что приводит к ухудшению качества изделия за короткое время. Может случиться, что питтинг не продолжит свое проникающее действие: в случае, если нет необходимых условий для его роста, не образуется питтинг большей активности, который будет поглощать весь ток, подаваемый из области, окружающей катод. На скорость развития точечной коррозии очень сильно влияет восстановление ионов металлов по отношению к воздействию кислорода, которое ограничено растворимостью в растворе и диффузионными параметрами.

В основном, на процесс точечной коррозии очень влияют:

  • Температура;
  • Концентрация специфических ионов (Cl-) – чем выше концентрация этих ионов, тем интенсивность точечной коррозии становится более выраженной. Насыщенные растворы хлора определяют уменьшение процесса точечной коррозии, поскольку триггерные точки быстро размножаются, а затем коррозия приобретает общий вид с низкой скоростью проникновения. В этих условиях процесс точечной коррозии также останавливается после снижения растворимости кислорода, что недостаточно стимулирует анодное действие хлоридов, которые в этой ситуации имеют очень высокие скорости. Морская вода с процентным содержанием соли, равным 3%, представляет собой оптимальные условия для коррозии;
  • рН раствор;
  • Продукты коррозии – они нерастворимы и могут вызывать другие процессы локальной коррозии (щелевая коррозия);
  • Наличие ионов кислорода – их присутствие препятствует точечной коррозии;
  • Заусенцы, шероховатость поверхности, геометрические факторы;
  • Металлографические факторы – мартенситные и ферритные структуры более благоприятны для точечной коррозии, чем аустенитные структуры, которые содержат в себе такие вещества, как молибден, хром, никель, которые снижают подверженность коррозии.

Процесс распространения обусловлен созданием гальванической пары, представленной на рисунке ниже.

Учитывая активно-пассивное поведение металла в растворе хлорида натрия (NaCl, морская вода), катодная реакция протекает по всей поверхности металла с образованием ионов ОН-, которые образуют больше катодных поверхностей вне питтинга. Анодная реакция растворения металла происходит внутри точки с образованием ионов металла и развитием диффузионных явлений, которые приводят к постепенному обогащению ионов хлора. Действие ионов хлоридов и повышение кислотности (развитие ионов Н+) обеспечивают состояние активности металла внутри полости; одновременно, образование продуктов коррозии, которые благодаря их более высокому удельному весу способствуют процессу коррозии в вертикальном направлении, увеличивая проникающую способность процесса.

  • Температура;
  • Концентрация специфических ионов (Cl-) – чем выше концентрация этих ионов, тем интенсивность точечной коррозии становится более выраженной. Насыщенные растворы хлора определяют уменьшение процесса точечной коррозии, поскольку триггерные точки быстро размножаются, а затем коррозия приобретает общий вид с низкой скоростью проникновения. В этих условиях процесс точечной коррозии также останавливается после снижения растворимости кислорода, что недостаточно стимулирует анодное действие хлоридов, которые в этой ситуации имеют очень высокие скорости. Морская вода с процентным содержанием соли, равным 3%, представляет собой оптимальные условия для коррозии;
  • рН раствор;
  • Продукты коррозии – они нерастворимы и могут вызывать другие процессы локальной коррозии (щелевая коррозия);
  • Наличие ионов кислорода – их присутствие препятствует точечной коррозии;
  • Заусенцы, шероховатость поверхности, геометрические факторы;
  • Металлографические факторы – мартенситные и ферритные структуры более благоприятны для точечной коррозии, чем аустенитные структуры, которые содержат в себе такие вещества, как молибден, хром, никель, которые снижают подверженность коррозии.

Способы выражения скорости коррозии. Способы защиты металлов от коррозии

Лекция 2.

Скорость коррозии может быть выражена в различных единицах.

-по потере металла, отнесенной к единице поверхности и к единице времени, например, г (см 2 . ч) или г (м 2 . год);

-по глубинному показателю, т.е. по уменьшению толщины металла вследствие коррозии, выраженному в линейных единицах и отнесенному к единице времени, например, ммгод;

-по коррозии, связанной с разрушением кристаллической решетки металла, при этом учитывается механически показатель, т.е. относительное изменение прочности металла за определенный период, например, уменьшение временного сопротивления на разрыв, кг(см 2 . год).

Коррозионная стойкость металлов в настоящее время оценивается по десятибалльной шкале с учетом глубинного показателя.

Кроме массовых способов измерения потерь металла нередко используют объемные способы. Это возможно в тех случаях, когда окисление металла сопровождается расходом или выделением газа.

Так, при атмосферной коррозии расходуется кислород, а при кислотной – выделяется водород.

Объем израсходованного кислорода или выделившегося водорода пропорционален массе окислившегося металла.

Измерения объема менее точно, чем взвешивание, но при массовом методе необходимо прервать испытание, удалить продукты коррозии и лишь тогда определять уменьшение массы образца.

За изменением объема газа в некоторой замкнутой системе можно следить не прерывая испытания, что дает более содержательную информацию о кинетике процесса коррозии.

Читайте также:  Разбираемся, чем лучше обработать разделочную доску

Массовые потери металла (в г) в первом случае определяются по формуле:

;

;

где V, Vмол – объем израсходованного кислорода (объем выделившегося водорода) и их молярные объемы в условиях опыта;

А – атомная масса металла;

z- валентность металла в продуктах коррозии.

Массовый показатель скорости коррозии при этом определяется по формуле:

;

где поверхность корродированного участка;

Массовый показатель скорости коррозии можно определить также через плотность тока, используя, законы Фарадея:

;

где К- коэффициент, учитывающий в каких единицах выражена плотность тока (если j выражена в Асм 2 , то К=1)

j- плотность тока;

F- константа (число Фарадея).

Применение этих методов оценки массового показателя скорости иногда затруднительно из-за того, что неизвестна валентность (). Например, при коррозии железа в воде или на воздухе в ржавчине могут содержаться одновременно ионы двух и трехвалентного железа в разных соотношениях.

Однако эти методы нашли широкое применение в практике научно- исследовательских работ.

В связис тем, что коррозия – естественный процесс, обусловленный термодинамической нестойкостью металлов в эксплуатационных условиях, срок службы металлических изделий часто бывает относительно коротким. Продлитьего можно в основном четырьмя способами, которые широко используются в практике:

– изоляция поверхности металлических изделий от агрессивной среды;

– воздействие на металл с целью повышения его коррозионной устойчивости;

– воздействие на окружающую среду с целью снижения ее агрессивности;

– поддержание такого энергетического состояния металла, при котором окисление его термодинамически невозможно или сильно заторможено.

Первый способ носит название пассивной защиты. К нему относятся следующие методы:

1. Нанесение на поверхность металла слоя химически инертного относительно металла и агрессивной среды вещества с высокими диэлектрическими свойствами. Этот метод является наиболее распространенным. Он предполагает использование различного рода мастик, красок, лаков, эмалей и пластмасс, жидких в момент нанесения, а затем образующих твердую пленку, которая обладает прочным сцеплением (адгезией) с поверхностью металла. К этому методу следует отнести также и спе­циальные методы укладки, часто используемые для защиты подземных сооружений на территории городов и заводов (например, коллекторная прокладка, при которой подземные трубопроводы располагают в специальных каналах, изолирующим слоем в данном случае является воздушный зазор между стенкой трубопровода и каналом).

2. Обработка изделий специальными окислителями, в результате которой на поверхности металла образуется слой малорастворимых продуктов коррозии. Примером может служить образование нерастворимых фосфатов на поверхности стальных изделий (фосфатирование) или окиси алюминия на изделиях из алюминиевых сплавов.

3. Нанесение на изделия из малостойкого металла тонкого слоя другого металла, обладающего меньшей скоростью коррозии в данной среде (например, оцинкование, хромирование или никелирование стальных изделий).

4. Обработка металлических изделий растворами окислителей (пассиваторов) для перевода поверхностного слоя металла из активного состояния в пассивное, при котором резко уменьшается переход ионов металла в раствор и тем самым снижается интенсивность коррозионного процесса.

Второй способ защиты – введение в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях, или удаление вредных примесей, ускоряющих коррозию. Он применяется на стадии изготовления металла, а также при термической и механической обработке металлических деталей. Общую теорию коррозионного легирования предложил Н. Д. Томашов. Во многих случаях легирование металла, мало склонного к пассивации, металлом, легко пассивируемым в данной среде, приводит к образованию сплава, обладающего той же (или почти той же) пассивируемостью, что и легирующий металл. Таким путем получены многочисленные коррозионностойкие сплавы, например нержавеющие стали, легированные хромом и никелем.

Третий способ защиты предусматривает дезактивационную обработку агрессивной среды путем введения ингибиторов (замедлителей) коррозии. Действие ингибиторов сводится в основном к адсорбции на поверхности металла молекул или ионов ингибитора, тормозящих коррозию. К этому способу можно отнести и удаление агрессивных компонентов из состава коррозионной среды (деаэрации водных растворов, очистка воздуха от примесей и осушка его).

Обработкой коррозионной среды различными ядохимикатами достигается значительное снижение интенсивности деятельности микроорганизмов, что уменьшает опасность биокоррозии металлов.

При борьбе с подземной коррозией осуществляется обработка агрессивного грунта с целью его гидрофобизации (несмачиваемости водой), нейтрализации и ча­стичной замены на менее агрессивный грунт или специальную засыпку. Последнее мероприятие может быть квалифицировано также как изоляция металла от пря­мого воздействия среды.

Четвертый способ носит название активной защиты. К нему относятся следующие методы:

1. Постоянная катодная поляризация изделия, эксплуатирующегося в среде с достаточно большой электропроводностью. Такая поляризация, осуществляемая от внешнего источника электрической энергии, носит название катодной защиты. В некоторых случаях катодная поляризация может осуществляться не постоянно, а пе­риодически, что дает ощутимый экономический эффект. При катодной защите изделию сообщается настолько отрицательный электрический потенциал, что окисление металла становится термодинамически невозможным.

2. Катодная поляризация, вызванная электрическим контактом изделия с металлом, обладающим более отрицательным электродным потенциалом, например стального изделия с магниевой отливкой. Более электроотрицательный металл в среде с достаточно высокой электропроводностью подвергается окислению, а следовательно, разрушается. Его следует периодически заменять. Такой металл называется протектором, а метод – протекторной защитой.

К этому методу можно отнести мероприятия по борьбе с блуждающими токами, которые ведутся по двум основным направлениям: предупреждение или уменьшение возможности возникновения блуждающих токов на самом источнике тока и проведение специальных работ на защищаемом подземном сооружении. Мероприятия первого направления – обязательная, но только начальная мера. Независимо от их результатов следует проводить работы по защите самих подземных сооружений, к которым относятся использование высокоизолирующих совершенных покрытий, устройство электрических экранов, установка изолирующих соединений (фланцев) на трубопроводах, укладка трубопроводов в подземных коллекторах и каналах, электродренажная защита, катодная поляризация и др.

3. Анодная поляризация, которая в некоторых случаях способствует поддержанию пассивного состояния металла в средах, не пассивирующих металл и являющихся весьма агрессивными.

К способам защиты от коррозии часто относят использование неметаллических материалов, обладающих высокой химической стойкостью (асбоцемента, бетона, керамики, стекла, пластмассы и т. д.).

|следующая лекция ==>
Кофеина натрия бензоат|Сахарный диабет. Вопросы для самоподготовки

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 2614 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

К этому методу можно отнести мероприятия по борьбе с блуждающими токами, которые ведутся по двум основным направлениям: предупреждение или уменьшение возможности возникновения блуждающих токов на самом источнике тока и проведение специальных работ на защищаемом подземном сооружении. Мероприятия первого направления – обязательная, но только начальная мера. Независимо от их результатов следует проводить работы по защите самих подземных сооружений, к которым относятся использование высокоизолирующих совершенных покрытий, устройство электрических экранов, установка изолирующих соединений (фланцев) на трубопроводах, укладка трубопроводов в подземных коллекторах и каналах, электродренажная защита, катодная поляризация и др.

Разрушительные процессы на меди

Медь считается достаточно стабильным металлом. Ее стабильность замечена в следующих средах:

  1. Атмосфера.
  2. Морская и пресная вода.
  3. Галогеновые среды со специальными условиями.
  4. В кислотах-неокислителях.

При этом медные конструкции отличаются нестабильностью в следующих условиях:

  1. При контакте с соединениями серы, а также с самой серой в чистом виде.
  2. При погружении в растворы солей-окислителей.
  3. В агрессивной воде.

Также часто встречается и атмосферная коррозия меди.


Еще один популярный элемент, который часто подвергается действию ржавчины — железо. Чаще всего железо подвергается разрушительным процессам в результате контакта с воздухом или кислотным раствором.

Ссылка на основную публикацию