Сделай Сам Свою Работу на 5

По условиям протекания процесса.





 

а) Газовая коррозия - это коррозия в газовой среде при высоких температурах (жидкий металл, при горячей прокатке, штамповке и др.);

б) Атмосферная коррозия - это коррозия металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (далее будет рассмотрена более подробно);

в) Жидкостная коррозия - это коррозия в жидких средах: как в растворах электролитов, так и в растворах неэлектролитов;

г) Подземная коррозия - это коррозия металла в почве;

д) Структурная коррозия - коррозия из-за структурной неоднородности металла;

е) Микробиологическая коррозия - это коррозионное разрушение металлов при воздействии микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности;

ж) Коррозия внешним током - воздействие внешнего источника тока (анодное или катодное заземление);

з) Коррозия блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным путям по проекту;

и) Контактная коррозия - сопряжение разнородных электрохимических металлов в электропроводящей среде;

к) Коррозия под напряжением - одновременное воздействие коррозионной

среды и механического напряжения.;

Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия - это разрушение металлов во влажных средах при температуре окружающей среды. При этом преобладают электрохимические гетерогенные процессы на границе раздела фаз (поверхность металла - тонкий слой влаги, сконденсировавшейся на поверхности металла). Атмосферной коррозии подвергается примерно 80% металлических конструкций.



Процессы окисления металла и восстановления окислительного компонента среды могут быть пространственно разделены. Скорость коррозии в этом случае зависит от электродного потенциала корродирующего металла. Для неметаллических материалов закономерности коррозионных разрушений и их химическое сопротивление воздействию окружающей среды определяется природой и структурой материала, а также свойствами коррозионной среды.

Гетерогенный электрохимический процесс атмосферной коррозии часто сопровождается кислородной деполяризацией. На скорость процесса атмосферной коррозии влияют характер атмосферы, продолжительность воздействия, состав металла и состояние его поверхности. Влажность, температура и степень загрязнения атмосферы влияют на качество и состав образующихся на поверхности металла пленок влаги, причем в таких слоях становится возможным возникновение концентрационной поляризации.



Наиболее агрессивные среды, сильно загрязненные промышленными отходами -газами СО2, SO2, NO2, NH3, HCl, частицами солей, угольной пылью; менее активны чистые и сухие континентальные атмосферы.

В промышленных районах атмосферная коррозия может интенсифицироваться под действием так называемых кислотных дождей, агрессивные составляющие которых подвергаются фотохимической реакции в каплях под действием ультрафиолетового излучения с образованием сернокислотного тумана. Присутствующие в водяных каплях ионы марганца или железа служат катализаторами процесса. Образование сернокислотного тумана ускоряется в результате окислительного действия H2O2 и O3.

В зависимости от влажности атмосферы различают несколько видов атмосферной коррозии: мокрую, влажную и сухую коррозию.

Мокрая атмосферная коррозия наблюдается при капельной конденсации влаги на поверхности металла при относительной влажности воздуха, равной 100%. Так корродируют металлические конструкции под действием дождя, снега, тумана, т.е. прямого попадания влаги.

Влажная атмосферная коррозия возникает при влажности в атмосфере ниже 100% и сопровождается адсорбционной, капиллярной и химической конденсацией на поверхности металла. Адсорбционная конденсация - это процесс образования тончайшего слоя молекул воды, связанных с поверхностью металла адсорбционными силами. В зависимости от состояния металлической поверхности на ней при влажности немного ниже 100% может адсорбироваться слой влаги в несколько десятков молекулярных слоев. Основные этапы процесса конденсации:



а) образование пленки мономолекулярного адсорбционного слоя воды;

б) осаждение мельчайших капелек воды при понижении температуры;

в) образование сплошной пленки влаги по всей поверхности металла.

 

В случае шероховатой или запыленной поверхности образуется молекулярный слой воды. Химическая конденсация влаги (хемосорбция воды)- это процесс дальнейшего развития адсорбционной конденсации. Для этого процесса характерно образование гидроксидов. Капиллярная конденсация преимущественно проходит в зазорах, щелях и пр.

Сухая атмосферная коррозия проходит при относительной влажности ниже 60%, т.е. под действием кислорода воздуха. В этом случае наблюдается лишь потускнение поверхности металла вследствие образования пленки из продуктов коррозии. Процесс разрушения в случае сухой атмосферной коррозии подобен химическому процессу роста оксидных пленок на поверхности металла. Пленка на металле в случае сухой атмосферной коррозии растет очень медленно, и рост ее быстро прекращается. Однако сухая атмосферная коррозия при появлении на металлической поверхности тончайших пленок влаги переходит во влажную атмосферную коррозию, а при попадании брызг - в мокрую атмосферную коррозию.

На скорость атмосферной коррозии влияют свойства образующихся продуктов коррозии, в частности их гигроскопичность. Так, гигроскопичные продукты коррозии меди и никеля в атмосфере, загрязненные сернистыми газами, способствуют интенсивному поглощению влаги поверхностью металла и дальнейшему усилению коррозии. Негигроскопичные продукты коррозии алюминия хорошо предохраняют металл от дальнейшего разрушения даже при наличии в атмосфере диоксида серы.

На скорость атмосферной коррозии влияет контакт металлов, электродные потенциалы которых неодинаковы.

Меры по защите металлов от атмосферной коррозии зависят от конструктивных и эксплуатационных особенностей машин и аппаратов, но основное их назначение -затормозить анодный и катодный процессы. Традиционно применение сплавов устойчивых в атмосферных условиях и защитных покрытиях. Среди временных мер защиты: масла и смазки, осушители, инертные атмосферы, летучие ингибиторы коррозии.

Совместно с атмосферной коррозией протекает микробиологическая коррозия.

Микробиологическая коррозия - это коррозионное разрушение металлов при воздействии микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Часто инициирование электрохимической коррозии металлов вызвано микроорганизмами (бактериями и грибами). Микроорганизмы могут и подавлять действие ингибиторов коррозии. Бактерии могут вырабатывать серную, муравьиную, уксусную и другие карбоновые кислоты, деполяризовать катодные участки, окислять ионы металлов и ассимилировать электроны на поверхности металлов.

Воздействие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов на материал конструкции: (кислотное, щелочное, окислительное, ферментативное). Например, серобактерии - аэробы окисляют сероводород сначала в серу, затем в серную кислоту по следующей схеме:

2H2S + O2 2H2O + S2 ; S + 2H2O + 3O2 2H2SO4

Возможно действие окислительных ферментов с выделением пероксида водорода, а затем атомарного кислорода при разложении пероксида водорода:

nH2O2 20 + пО; mMe + nО МепОm

Продукты коррозии, в свою очередь, стимулируют разложение пероксида водорода.

Общие положения электрохимической теории коррозии

 

Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным типом коррозии металлов. По электрохимическому механизму корродируют металлы в контакте с растворами электролитов (морская вода, растворы кислот, щелочей, солей). В обычных атмосферных условиях и в земле металлы корродируют также по электрохимическому механизму, т.к. на их поверхности имеются капли влаги с растворенными компонентами воздуха и земли. Электрохимическая коррозия является гетерогенным и многостадийным процессом. Ее причиной является термодинамическая неустойчивость металлов в данной коррозионной среде. В отличие от химических, электрохимические процессы зависят не только от концентрации реагирующих веществ, но и, главным образом, зависят от потенциала поверхности металла.

На границе раздела двух разнородных фаз происходит переход заряженных частиц -ионов или электронов из одной фазы в другую. Следовательно, возникает разность электрических потенциалов, распределения упорядоченных электрических зарядов, т.е. образование двойного электрического слоя. Возникновение межфазового скачка потенциала можно объяснить следующими основными причинами. Рассмотрим только те, которые приводят к коррозии металлов: переход катионов металла из электролита на металл (электродный потенциал), адсорбция анионов электролита на металле (адсорбционный потенциал), возникновение ионно-адсорбционного потенциала за счет одновременной адсорбции поляризуемого атома кислорода и перехода катионов из металла в электролит.

Наличие на межфазовой границе металл-раствор электролита двойного электрического слоя оказывает существенное влияние на процесс, в частности, на скорость коррозии металлов. При изменении концентрации (плотности) положительных или отрицательных частиц в растворе или металле может измениться скорость процесса растворения металла. Именно из этих соображений электродный потенциал является одной из важнейших характеристик, определяющих скорость коррозии металла.

На одной и той же поверхности происходят одновременно два процесса, противоположные по своему химическому смыслу: окисление металла и восстановление окислителя. Оба процесса должны протекать сопряжено, чтобы сохранялось равенство числа электронов, отдаваемых металлом и присоединяющихся к окислителю в единицу времени. Только в этом случае может наступить стационарное состояние.

Электрохимический механизм протекания процесса предполагает, что окисление и восстановление подчиняются свойственным им зависимостям между потенциалом и током, где ток выражает скорость процесса. Кинетика коррозии определяется кинетикой окисления металла и восстановления окислителя. Необязательно, чтобы эти два процесса происходили на одной точке поверхности металла. Электрон, освобожденный металлом в одной точке, может переместиться в соседнюю и там присоединиться к окислителю. Перемещение электрона в пределах металла на малые расстояния происходит практически беспрепятственно, вследствие высокой электронной проводимости. Точки, где осуществляются элементарные акты окисления и восстановления, могут мигрировать на поверхности металла, меняться местами и т. д., подчиняясь законам случайности. Под влиянием различных причин они могут быть фиксированы на поверхности, вызывая местную коррозию.

Причиной протекания реакций окисления металла и восстановления окислителя является изменение термодинамического потенциала, или свободной энергии. - ∆G = EzF , где zF - количество электричества, связанное с реакцией на электродах и числом молей компонентов равных стехиометрическим коэффициентам. При стационарном потенциале φс скорость анодного процесса (окисления) (1) равна скорости катодного процесса (восстановления) (2). Равенство скоростей реакций (1) и (2) выражено на рис.1 равенством ординат (сила тока), отвечающих φс. Для рассматриваемого случая условие стационарности можно выразить через 1а = 1к или через ia = ik, если принять, что обе реакции протекают на поверхности одной и той же величины w.

Рис. 1. Простейшая коррозионная диаграмма: а - анодная кривая; к - катодная кривая;

равновесные потенциалы металла и окислителя; φс - стационарный потенциал корродирующего металла.

 

На рис.1 изображены анодная аи катодная к поляризационные кривые для данного металла в растворе определенного состава и для данного окислителя на поверхности того же металла. Наклон кривых аик определяет кинетику процесса. Таким образом, рисунок содержит сведения о термодинамической возможности коррозии данного металла некоторым окислителем и о скорости этого процесса, определяемой кинетикой реакций (1) и (2), т.е. зависимостью их скоростей от смещения соответствующих потенциалов от равновесного значения. Коррозия возможна только в том случае, если - ∆G > О (E > 0) . Если E<0 и < 0 или , то окисление металла невозможно (рис.2).

Рис. 2. Поляризационные кривые, отвечающие случаю, когда ; при этом E < 0 и коррозия металла данным окислителем невозможна.

Если поляризационные кривые а и к идут с различными наклонами, то та кривая, которая отвечает более высокому перенапряжению (идет более полого), будет определять в основном скорость процесса. Так, при большом перенапряжении реакции (2) получим случай так называемого катодного контроля, тогда кинетика определяется скоростью катодной реакции; при этом φс близок к . При большом перенапряжении реакции (1) получим анодный контроль; при этом φс близок к (рис.3).

 

Рис. 3. Коррозионные диаграммы, отвечающие катодному контролю (А) и анодному контролю (Б).

Рассматривая рис.1 и 3, мы видим, что окислитель, восстанавливаясь, заставляет потенциал металла сдвинуться от равновесного в сторону более положительных значений. Коррозию в кислотах, когда металл окисляется ионами H+, навязывающими ему потенциал более положительный, чем равновесный, называют «коррозией с водородной деполяризацией», коррозию при окислении металла кислородом - «коррозией с водородной деполяризацией».

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.