Влияние щелочной среды на металлы

Лотость и щелочность при температуре 310'С (5 Na2Fe02 + Н2

Для щелочной коррозии необходимы два важнейших условия. Первое — присутст вие гидроксида натрия илн солей, создающих щелочную среду (т. е. солей, раствор которых может образовать основание). Гидроксид натрня часто специально добавляют в котловую воду в количествах, не вызываю­щих коррозии. Он может также попадать в воду случайно, если в подпиточ — ную воду попадут химические реагенты из умягчитсля воды, восстанавли­ваемого путем добавки гидроксида натрия. Соли, создающие щелочную среду, могут также загрязнять конденсат в результате просачивания в кон­денсатор или попадания из технологических потоков. Плохо контролируе­мое или неисправно работающее оборудование для подачи химических ре­агентов также может стать причиной повышенной щелочности.
Второе условие — влияние механизма концен трирования. Поскольку ги­дроксид натрия и соли, создающие щелочную среду, редко присутствуют в количестве, достаточном для коррозии, должны существовать процессы, приводящие к их концентрированию. Существуют три основных механиз­ма такого концентрирования.
1. Кризис пузырькового кипения (КПК). Термин пузырьковое кипе­ние определяет условия, при которых на поверхности металла зарождаются

Испарение по краям уровня линии воды. Если уровень воды сущест­вует, при се испарении может происходит!, концентрирование агрессивных ве­ществ. что в результате приводит к коррозии металла по краям уровня воды.

В горизонтальных или наклонных трубах может происходить образование па­ры параллельных продольных канавок (Рис. 4.4).

Если труба почти заполнена водой, параллельные канавки сольются вместе в одну горизонтальную про­дольную выемку, расположенную в верхней части трубы (Рис. 4.5).

В верти­кально расположенных трубах сконцентрированные агрессивные вещест ва по краям уровня воды будут вызывать образование выемки по окружности тру-

Идентификация щелочной коррозии

Если к поврежденной поверхности возможен доступ, щелочная коррозия мо­жет быть обнаружена простым визуальным осмотром. Если доступа нет. то могут потребоваться неразрушающие методы испытаний, например ультра­звуковой метод. Для идентификации щелочной коррозии может быть так­же проведено исследование пара с применением водородного анализатора.

1. Предупреждение щелочной коррозии
2. ■ Уменьшение количества свободного гидроксида натрия. Это
3. Базовая концепция, которая служит основой для координированных про­грамм фосфатной очистки, применяемых в котлах высоког о давления.
4. ■ Предотвращение случайного попадания химических реаген­тов, обеспечивающих щелочную регенерацию, из деминерали — заторов подпиточной воды.
5. ■ Предотвращение попадания солей, создающих щелочную среду, в конденсаторы. Благодаря мощным концентрирующим меха­низмам, которые могут действовать в котле, попадание загрязнений в коли-
6. Достаточным, чтобы вызвать локализованную коррозию.
7. ■ Предотвращение загрязнения пара и
8. Приведенные выше меры помогут исключи ть коррозию, которая происхо­дит в присутствии гндроксида натрия или солей, создающих щелочную среду, однако предотвращение локализованного концентрирования счита­ется наиболее эффективным средством предотвращения щелочной корро­зии: в то же время его выполнение представляет наибольшие трудности. Ниже перечислены методы предотвращения локализованного концентрн-

■ Предотвращение кризиса пленочного кипения. Это обычно требует исключения участков локального перегрева, что достигается регу­лированием рабочих параметров котла-.

Образование участков перегрева происходит в результате чрезмерного пережога или недожога топлива, не­правильной регулировки горелок, перехода на другое топливо, образова­ния каналов при движении газов, чрезмерной продувки и т. п.

■ Предотвращение значительных отложений ня r. mnnuo вплы

Для измерения относительной толщины и количеств шихся на трубах, рекомендуют периодическое (обыч ннс пробоотбора труб. Практика отбора образцов да рте ASTM D887-82. Следует .обратиться к изготов

Предотвращение образования уровня воды в трубах. Наклон — е и горизонтальные трубы особенно подвержены образованию уровня 1ы. Работа котла при чрезвычайно низких уровнях водыWin чрезмерно

Высокие скорости продувки могут стать причиной образования уровня во­ды в трубах. Его образование может происходить также при чрезмерном снижении нагрузки, когда давление остается постоянным.

В данной си туа­ции скорость воды в котельных трубах иногда снижается до части скоро­сти. соответствующей полной нагрузке.

Если скорость становится доста­точно низкой, происходит расслоение пар — вода, что создает стабильные или метастабильиые уровни воды.

Меры предосторожности

С помощью простого визуального осмотра очень трудно отличить локали­зованное воздействие веществ с высоким значением рН от локализованно­го воздействия веществ с низким значением рН.

Может потребоваться фор­мальное металлографическое исследование.

При этом значительную по­мощь может оказать оценка разновидностей поддающихся концентрирова­нию агрессивных веществ, которые могут загрязнять котловую воду.

Поскольку продукты коррозии могут заполнять углубления, образовав­шиеся в результате щелочной коррозии, возможна ошибочная оценке сте­пени и глубины повреждения участка, и можно даже не заметить существу­ющие места коррозии.

Прощупывание подозреваемой зоны с помощью твердого остроконечного инструмента может помочь в этом, однако, по­скольку продукты коррозии часто имеют очень большую твердость, место Коррозии может остаться необнаруженным.

Наличие блестящего кристал­лического магнетита не обязательно указывает на результаты щелочной коррозия.

Сопутствующие проблемы

Ем. также Главу I («Отложения из воды и пара») и Главу 6 («Коррозия при низких значениях рН в эксплуатационный период»).

• ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ 4.4______________________
• Промышленность: Химическая промышленность,
• Аммиачная установка Местоположение образца: Котел-утилизатор

Низ пучка U-образных труб

Координированная фосфатная 1500 фунт/кв, дюйм (10,3 МПа) Наружный диаметр 0,75 дюйма (19 мм) Газ е реформинг-установки

Большое продольное отверстие было обнаружено в сел произошло в результате утончения а. . ря

Ли сосредоточены в верхней часта трубы, а. участок около 19 дюймов (483 мм) (Рис. 4.11).

06c. ii

П< трубьп ширина и глу

Верхностн вдоль верхней уменьшались по мерс того, как груба приобретала вертикальную форму. Корро вертикальных поверхностей не происходила. Поверхш Koii. слегка закругленной и была покрыта неравномер Леза. Поверхность но периметру ВОДусфернческнми раковинами, которые образова; вдоль сторон и у обоих кондов канавки ( Рис-. 4.12).

Визуальные обследования выяишш наличие продольной перхпости вдоль верхней части трубы (Рис. 4.1.4).

Скво»к однако до 60% стенки трубы оказались изъеденными koj По всей верхней части внут ренней поверхности ttpoi виде отчетливой полосы (Рис. 4.14), которая сужается и у ввода трубы и паровой коллектор.

В канавке и вокруг: ные кристаллы магнетита. В целом аналогичному возле Рядом расположенных труб.

Квитированное движении пара вдоль е Центрированию пшрокешда натрия. Такое каналнрованис может указывать наSКальиый шш общий чрезмерно высокий подвод тепла. Если соответствующее из» ненне рабочих параметров не позволит решить эту проблему, эффективным моя стать применение рифленых труб.

Котел с указанными нарушениями находился в непрерывной эксплуатации в — ченнс двух периодов но 100-150 дней в. голу: в промежутках между ними его экеш атацня прерывалась.

1. Места наиболее вероятных разрушений Разрушение сплавов, в отличие от серого чугуна (см, главу 22 «Корро­зия типа графитизации»), обычно представляет собой коррозию сплавов, содержащих медь. Коррозия главным образом происходит в системах …
2. Места преимущественной коррозии Коррозии данного вида подвергаются насосы питательной воды, трубо­проводы водоснабжения, клапаны и другие компоненты, изготовленные из чугуна (содержащего графит). Поскольку чугун в основном используют в зонах до котла, …
3. Места преимущественных повреждений Недостатки материалов, рассматриваемые в данной главе, стали результата­ми непродуманного применения непегированных сталей там, где рекомендо­ваны легированные стали. Основными зонами в котельной системе, страда­ющими от указанных причин, становятся …

ПОИСК

Коррозионная стойкость — сопротивление сплава действию агрессивных кислотных и щелочных сред.
 [c.10]

В щелочных средах для водородной деполяризации по реакции (530)
 [c.254]

Для свинца и алюминия опасными являются и катодные зоны, так как возможно возникновение так называемой катодной-коррозии из-за повышения щелочности среды около катодных участков.

Можно полагать, что в этом случае имеет место взаимодействие свинца и алюминия с образующейся щелочью.

Это явление имеет большое значение при применении электрохимических методов для защиты кабелей со свинцовой и алюминиевой броней.
 [c.188]

Химическая стойкость эмали в минеральных кислотах (кроме плавиковой) достигается увеличением содержания кремнезема, а в щелочных средах — увеличением содержания основных окислов.
 [c.374]

Х отя водородное перенапряжение различно в кислой и щелочной среде, в определенных границах его значения мало чувствительны к pH .  [c.57]

Увеличение щелочности среды (pH > 10) вызывает возрастание pH на поверхности железа. Скорость коррозии при этом уменьшается, так как железо все больше и больше пассивируется в присутствии щелочей и растворенного кислорода, что описано в разд. 6.1.1 ( Повышенное парциальное давление кислорода ).
 [c.105]

СОЛИ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ. В природных пресных водах содержатся растворенные соли кальция и магния, концентрация которых зависит от происхождения и расположения водоема. Вода с высокой концентрацией этих солей называется жесткой, с низкой — мягкой. Мягкая вода обладает большей коррозионной активностью, чем жесткая.

Это было обнаружено за много лет до того, как удалось выяснить причину данного явления. Например, оцинкованные баки для горячей воды в Чикаго служили 10—20 лет (в воде оз.

Мичиган содержится 34 мг/л Са , 157 мг/л растворенных веществ), в то время как в Бостоне (5 мг/л Са , 43 мг/л растворенных веществ) такие баки выходили из строя через 1—2 года.

В жесткой воде на поверхности металла естественным путем откладывается тонкий диффузионно-барьерный слой, состоящий в основном из карбоната кальция СаСОд. Эта пленка дополняет обычный коррозионный барьер из Ре(0Н)2, уже упоминавшийся в начале главы, и затрудняет диффузию растворенного кислорода к катодным участкам.

В мягкой воде защитная пленка из СаСОд не образуется. Однако жесткость воды не единственное условие возможности образования защитной пленки. Способность СаСОд осаждаться на поверхность металла зависит также от общей кислотности или щелочности среды, pH и концентрации растворенных в воде солей.
 [c.120]

Эпоксидные смолы также устойчивы в щелочах и щелочных средах. Их отличительным свойством является хорошая адгезия к металлической поверхности — из-за наличия в молекуле большого числа полярных групп.

Эти смолы служат основой пластичных смесей — компаундов, которые при добавлении соответствующего катализатора быстро затвердевают по месту нанесения.

Они удобны, например, при временной заделке сквозных дефектов в трубопроводах из стали и других металлов.
 [c.248]

Окружающая среда влияет не только на интенсивность, но и на спектральный состав люминесценции. Например, замена одного растворителя другим может переместить полосу флуоресценции на несколько сотен ангстрем.

Причина лежит, по-видимому, чаще всего в том, что при этом меняется степень диссоциации растворенного вещества, а флуоресценции молекулы и иона часто сильно разнятся между собой. Например, молекула акридина флуоресцирует лиловым светом, а ее ион — сине-зеленым.

В соответствии с этим акридин в органических растворителях или в щелочной среде светится фиолетовым светом, а в водном растворе или кислой среде — сине-зеленым. Указанные обстоятельства часто затрудняют применение метода люминесценции для целей количественного анализа.

Однако нередко это удается обойти путем тщательного предварительного исследования.
 [c.756]

Коррозия с водородной деполяризацией характерна для металлов. имеющих электродный потенциал отрицательнее, чем водород, и протекает, как правило, в кислых средах. Однако ряд активных металлов. например, магний и его сплавы, корродируют таким же образом в нейтральных и щелочных средах за счет восстановления водорода из молекул воды по реакции
 [c.35]

I действии щелочных сред. i
 [c.94]

Повышение защитных свойств полимерных покрытий на основе эпоксидно-фенольных композиций, эксплуатирующихся при перепаде температур 233—333 К в кислых и щелочных средах, достигается введением в качестве наполнителя графита.
 [c.132]

Для ряда металлов (Fe, Си, Аи, Pt) при 25° С постоянная = = 0,10-н0,13.

Это свидетельствует о том, что причиной перенапряжения ионизации кислорода является замедленность элементарной реакции ассимиляции одного электрона (м = 1).

Для кислых растворов такой реакцией является, по-видимому, образование молекулярного иона кислорода (489), а для щелочных сред — образование пергидроксил-иона (491).
 [c.235]

Уменьщение pH растворов не-окнелительных кислот обычно приводит также к увеличению растворимости продуктов коррозии, которые не создают защитных пленок на поверхности металла. Растворы с высокими значениями рЫ (щелочные среды) растворяют металлы, гидраты окислов которых амфотерны, т. е.

растворимы в кислотах и щелочах. Такими металлами являются алюминий, цинк, свинец, олово и некоторые другие. При этом в кислотах образуются ионы растворяющихся металлов, а в щелочных растворах — комп.тсксные ионы, в то время как самостоятельные катионы металлов в этих растворах отсутствуют.
 [c.

70]

На рис.

33 приведе1 1д основные типы кривых зависимости скорости коррозии металлов от pH среды 1 — металлы с полной коррозионной стойкостью как в кислых, так и в щелочных растворах (Р1, Ag, Аи) скорость коррозии этих металлов незначительна и не зависит от pH 2 — металлы, коррозиоиностой-кие в щелочной среде, но неус,тойчивые в кислых растворах (Сс1) 3 — металлы, коррозионностойкие в кислых средах, но неустойчивые в щелочных растворах (Та, Мо, W) 4 — металлы, коррозиошюстойкие в нейтральных растворах, по неустойчивые во многих кислых и в щелочных растворах (2п, А1, Зп, РЬ) 5 —
 [c.71]

Ранее было указано, что па скорость коррозии металлов оказывает влияние и характер обработки поверхности конструкции. Экспериментально было установлено, что гладкая поверхность металла по сравнению с rpy6oii, шероховатой, обладает большей стойкостью к коррозии.

Гладкая поверхность металла имеет меньше различных дефектов в виде зазоров, царапин и т. д., которые могут явиться причиной образования очагов коррозии. Так, например, поверхности, грубо обработанные резцом,.

могут подвергаться более сильной коррозии вследствие того, что к поверхности металла, лежащего в углублении рисок, будет поступать меньше кислорода, чем к участкам, лежащим на гребнях поэтому в случае 1ейтраль[юй или щелочной среды, когда процесс коррозии металла идет с кислородной деполяризацией, па участках с большей концентрацией кислорода (гребни) потенциал будет более положителен, чем на участках с меньшей концентрацией кислорода (углубление), и вследствие дифференциальной аэрации возникает коррозионный микроэлемент.
 [c.84]

В после.днне годы в сухих грунтах в качестве оболочек подземных кабелей широко применяется алюминий. Известно, что щелочная среда является опасной для алюминия и его сплавов,. т пс как разрушает защитные пленки, образуюитиеся на их поверхности. Однако уже при рЦ, равном 10—11, скорость коррозии алюминия резко уменьшается. Затем в широкой области, от
 [c.194]

Наиболее эффективными замедлителями коррозии металлов в нейтральных и щелочных средах являются неорганические вещества в кислых агрессивных средах предпочтение следует отдат(> органическим веществам.
 [c.314]

Катодные покрытия, имеющие более положительный электродный потенциал, чем потенциал углеродистой стали, защищаю сталь только механически, пока покрытие сплошное.

Из таких покрытiii i представляют интерес никелевые, хромовые и свинцовые покрытия. Никелевые покрытия обладают стойкостью в щелочных средах ц нашли применение для защиты ванн при элекгро шзе воды.

Никелевые и хромовые покрытия служат также хорошей защитой от атмосферной коррозии.
 [c.320]

При выборе огнеупоров обычно исходят из общих положений для реакций, протекающих в щелочной среде, применяют основные огнеупоры, а для кислых процессов — кислые. Однако необходимо иметь в виду, что бывают и исключения, так как при действии химических реагентов на футеровке могут обра.зо-ваться продукты взаимодействия, служащие защитоГ от кор ю-зии (действие кислых шлаков па магнезитовую футеровку). В зависимости от химико-минералогического состава огнеупоры могут быть стойкими к действию кислот и оспованип, В табл. 45 приведены данные о химической стойкости различных огнеупоров, Одним из основных показателе , характеризующих пригодность огнеупоров, является их термическая стойкость.
 [c.386]

Большое распространение нашли покрытия па основе эпоксидных смол типа Э-41, ЭД-5, ЭД-6 с гексаметилентетрамином и полнэтиленполиаминами в качестве отвердителей для защиты от коррозии оборудования, подвергающегося воздействию сильно щелочных сред.
 [c.408]

Кислотоупорные силикатные цементы ив основе жидкого (растворимого) стекла Стойкость в минеральных кислотах (кроме плавиковой), в растворах солей, многих органических соединениях. г а 8 ру-шаются при Действии щелочных сред, плавиковой кислоты я длительном воздействии воды
 [c.66]

Диаграммы указывают условия образования на поверхности электрода диффузионно-барьерных пленок, но не содержат данных об их защитных свойствах в присутствии специфических анионов, таких как SO4 или СГ.

Они не содержат также сведений о возможности образования пленок нестехиометрического состава (некоторые из этих пленок существенно влияют на скорость коррозии — см. гл.

5, однако отчетливо показывают природу стехиоме-трических соединений, в которые при достижении равновесия могут превратиться любые менее устойчивые соединения.

Учитывая вышеупомянутые ограничения, диаграммы весьма полезны для описания равновесных состояний системы металл—вода в кислых и щелочных средах как при наложении внешней поляризации, так и без нее. Диаграммы Пурбе для железа приведены и обсуждаются в приложении 3.
 [c.39]

Эмпирическое значение для свинца, оцененное лишь приблизительно [231, составляет примерно —0,78 В по насыщенному медносульфатному электроду, в то время как расчетное значение для пленки Pb(OH)j на свинце равно —0,59 В. В щелочных средах, где происходит образование плюмбитов, расчетное значение приближается к эмпирическому . Расчетные значения потенциалов для различных металлов представлены в табл. 12.1.
 [c.226]

Наиболее устойчивая форма оксида алюминия — а-корунд AI2O3 — амфотерный оксид, образующий соли как в )электродной проволоки. Субоксиды алюминия получаются при сплавлении AI2O3 с алюминием  [c.325]

Во-вторых, сварные соединения разрушались по механизмам коррозионного растрескивания (при наличии водосодержащей щелочной среды) и ножевой коррозии (масляная фракция в смеси N-метилпиралидоном) по металлам участков ЗТВ, получивших при сварке закалочные неравновесные структуры.
 [c.157]

Имеющиеся в научно-технической литературе данные свидетельствуют о том, что. .екоторые исследователи связывают заралденив КР наличием в металле труб неметаллических сульфидных включений (СВ).

При этом СВ рассматриваются как потенциальные генераторы водорода д.1же в нейтральных и щелочных средах.

, В08мо1шость генерации водорода, достаточного дл поддержания КР, получила экспериментальное подтверждение только для случая взаимодействия ста-
 [c.13]

Свечение в результате хемилюминесценции тоже является характерным для жидкостей. Голубое свечение, возникшее при окислении триаминофталиевого гидразида перекисью водорода в щелочной среде, является одним из таких примеров.
 [c.361]

При обработке сварного соединения ферроксилиндикатором катодные участки вследствие образования гидроксил-ионов при кислородной деполяризации по реакции (3.14) окрасятся в розовый. цвет (реакция фенолфталеина в щелочной среде). На анодных участках ионы железа, образующиеся по реакции (3.7). взаимодействуют с Kj[Fe( N)j ], образуя турнбуллеву синь
 [c.53]

Причина ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости. Свойства ситаллов изотропны. В них совершенно отсутствует пористость, обладают высокой водо-, газонепроницаемостью, стойкостью в среде агрессивных газов при высоких температурах (хлор, хлористый водород и т.п ) Химическая стойкость, как у стекла, но выше в щелочных средах.
 [c.136]

В последнее время расширяется применение пористых спеченных подшипников, пропитанных фторопластом.

Такие подшипники весьма перспективны для несмазываемых опор скольжения благодаря высоким антифрикционн1,1м свойствам фторопласта.

Коэффициент трения подшипников, пропитанных фторопластом, без смазки составляет примерно 0,05. Они надежно работают при температурах до 280°С в кислых и щелочных средах.
 [c.26]

В растворе должно быть минимальное содержание компонентов, которые могли бы связьшать образующиеся на поверхности металла анодно-активные частицы и переводить их в индивидуальные химические соединения.

Поэтому эффективность неорганических ингибиторов класса окислителей зависит от pH среды. Ингибирующие свойства окислителей возрастают в нейтральных и щелочных средах, где скорость реакции OH j. + НзО 2 Hj О становится очень малой.

 [c.142]

Фосфатирование воды с подачей раствора в барабан может осуществляться по щелочно-солевому режиму или режиму чисто фосфатной щелочности.

В первом случае для образования неприкипающего легкоподвижного шлама ввод фосфатов осуществляется в щелочную среду, а именно, в барабан.

Здесь ввиду многократной циркуляции щелочность воды значительно больше, чем в питательной воде. Образовавшиеся соединения уходят вместе с продувочной водой.
 [c.155]

Области применения. Сплав предназначается для отливки деталей неслож—ной конфигурации, различной арматуры, деталей приборов, требующих повышенной стойкости против коррозии № способности к сварке. Сплав может найти применение в химической прс>-мышленности для детален, работающих в щелочной среде.
 [c.143]

В. Л. Хейфец предлагает другое приготовление жслезнстосиие-родистого электролита кипячение в щелочной среде, где трехвалентный комплекс золота существовать не может. Автор предлагает следующую схему реакций.  [c.42]

Палладиевые покрытия находят все большее применение благодаря своей относительно невысокой стоимости и тому, что палладий менее дефицитен из всех остальных платиновых металлов. За последние годы возросло применение палладия для покрытий электрических контактов в радиотехнйчёской аппаратуре, в аппаратуре связи палладием покрывают контакты.

переилючрт лей, штепсельных разъемов печатных плат. Применяя палладий, надо,помнить, что он обладает большой каталитической активностью и появляющаяся пленка на поверхности слаботочных контактов может привести к заметному повышению переходного сопротивления, поэтому необходимо очень осторожно подходить к применению палладиевых покрытий в герметизированных системах.

Необходимо также учитывать, что палладий легко адсорбирует водород, а это оказывает неблагоприятное действие на прочность сцепления покрытия с основой. Если же контакты. покры,тые палладием, работают при большой силе тока, то образовавшиеся на поверхности детали, пленки не оказывают влияния на электрические характеристики..

Широкому распространению палладия способствуют также новые разработанные технологические процессы получения достаточно толстых покрытий. Палладированный титан в нейтральных и щелочных средах может использоваться в качестве нерастворимых анодов.

Толщина палладиевых осадков в зависимости от назначения может изменяться от 3—5 мкм до 20—50 мкм (для контактов и при защите от коррозии). На основе палладия могут быть получены многие сплавы, которые в ряде случаев могут заменять палладиевые покрытия.

Такие сплавы, как палладий — никель, палладий— кобальт, палладий — индий, палладий — медь, палладий — олово с успехом могут применяться для покрытия электрических контактов. Свойства палладия во многом зависят от условий получения и состава электролита, из которого он получен.
 [c.55]

Коррозия металлов. Виды коррозии металлов

• Материалы из металлов под химическим или электрохимическим воздействием окружающей среды подвергаются разрушению, которое называется коррозией.
• Коррозия металлов вызывается окислительно-восстановительными реакциями, в результате которых металлы переходят в окисленную форму и теряют свои свойства, что приводит в негодность металлические материалы.
• Можно выделить 3 признака, характеризующих коррозию:

• Коррозия – это с химической точки зрения процесс окислительно-восстановительный.
• Коррозия – это самопроизвольный процесс, возникающий по причине неустойчивости термодинамической системы металл – компоненты окружающей среды.
• Коррозия – это процесс, который развивается в основном на поверхности металла. Однако, не исключено, что коррозия может проникнуть и вглубь металла.

Наиболее часто встречаются следующие виды коррозии металлов:

1. Равномерная – охватывает всю поверхность равномерно
2. Неравномерная
3. Избирательная
4. Местная пятнами – корродируют отдельные участки поверхности
5. Язвенная (или питтинг)
6. Точечная
7. Межкристаллитная – распространяется вдоль границ кристалла металла
8. Растрескивающая
9. Подповерхностная

Основные виды коррозии металлов

С точки зрения механизма коррозионного процесса можно выделить  два основных типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия металлов  — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь.

Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить  электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты.

Виды химической коррозии

Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.

Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла.

Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены.

Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).

Жидкостная коррозия металлов– может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер.

При химической коррозии скорость разрушения металла пропорциональна скорости химической реакции и той скорости с которой окислитель проникает сквозь пленку оксида металла, покрывающую его поверхность. Оксидные пленки металлов могут проявлять или не проявлять защитные свойства, что определяется сплошностью.

Фактор Пиллинга-Бэдворса

1. Сплошность такой пленки оценивают величине фактора Пиллинга—Бэдвордса: (α = Vок/VМе) по отношению объема образовавшегося оксида или другого какого-либо соединения к объему израсходованного на образование этого оксида металла
2. α = Vок/VМе = Мок·ρМе/(n·AMe·ρок),
3. где Vок — объем образовавшегося оксида
4. VМе — объем металла, израсходованный на образование оксида
5. Мок – молярная масса образовавшегося оксида
6. ρМе – плотность металла
7. n – число атомов металла
8. AMe — атомная масса металла
9. ρок — плотность образовавшегося оксида

Оксидные пленки, у которых α < 1, не являются сплошными и сквозь них  кислород легко проникает к поверхности металла. Такие пленки не защищают металл от коррозии. Они образуются при окислении кислородом щелочных и щелочно-земельных металлов (исключая бериллий).

• Оксидные пленки, у которых  1 < α < 2,5 являются сплошными и способны защитить металл от коррозии.
• При значениях α > 2,5 условие сплошности уже не соблюдается, вследствие чего такие пленки не защищают металл от разрушения.
• Ниже представлены значения сплошности α для некоторых оксидов металлов

Электрохимическая коррозия металлов – это процесс  разрушения металлов в среде различных электролитов, который сопровождается возникновением внутри системы электрического тока.

При таком типе коррозии атом удаляется из кристаллической решетки  результате двух сопряженных процессов:

• Анодного – металл в виде ионов переходит в раствор.
• Катодного – образовавшиеся при анодном процессе электроны, связываются деполяризатором (вещество — окислитель).

1. Сам процесс отвода электронов с катодных участков называется деполяризацией, а вещества способствующие отводу – деполяризаторами.
2. Наибольшее распространение имеет коррозия металлов с водородной и кислородной деполяризацией.
3. Водородная деполяризация
4. Водородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в кислой среде:
5. 2H++2e— = H2 разряд водородных ионов
6. 2H3O++2e— = H2 + 2H2O
7. Кислородная деполяризация
8. Кислородная деполяризация осуществляется на катоде при электрохимической коррозии в нейтральной среде:
9. O2 + 4H++4e— = H2O восстановление растворенного кислорода
10. O2 + 2H2O + 4e— = 4OH—
11. Все металлы, по их отношению к электрохимической коррозии, можно разбить на 4 группы, которые определяются величинами их стандартных электродных потенциалов:

1. Активные металлы (высокая термодинамическая  нестабильность) – это все металлы, находящиеся в интервале щелочные металлы — кадмий (Е0 = -0,4 В). Их коррозия возможна даже в нейтральных водных средах, в которых отсутствуют кислород  или другие окислители.
2. Металлы средней активности (термодинамическая нестабильность)  – располагаются между кадмием и водородом (Е0 = 0,0 В). В нейтральных средах, в отсутствии кислорода, не корродируют, но подвергаются коррозии в кислых средах.
3. Малоактивные металлы (промежуточная термодинамическая  стабильность) – находятся между водородом  и родием (Е0 = +0,8 В). Они устойчивы к коррозии в нейтральных и кислых средах, в которых отсутствует кислород  или другие окислители.
4. Благородные металлы (высокая термодинамическая стабильность) – золото, платина, иридий, палладий. Могут подвергаться коррозии лишь в кислых средах при наличии в них сильных окислителей.

Виды электрохимической коррозии

Электрохимическая коррозия может протекать в различных средах. В зависимости от характера среды выделяют следующие виды электрохимической коррозии:

• Коррозия в растворах электролитов — в растворах кислот, оснований, солей, в природной воде.
• Атмосферная коррозия – в атмосферных условиях и в среде любого влажного газа. Это самый распространенный вид коррозии.

• Например, при взаимодействии железа с компонентами окружающей среды, некоторые его участки служат анодом, где происходит окисление железа, а другие – катодом, где происходит восстановление кислорода:
• А: Fe – 2e— = Fe2+
• K: O2 + 4H+ + 4e— = 2H2O
• Катодом является та поверхность, где больше приток кислорода.

• Почвенная коррозия – в зависимости от состава почв, а также ее аэрации, коррозия может протекать более или менее интенсивно. Кислые почвы наиболее агрессивны, а песчаные – наименее.
• Аэрационная коррозия — возникает при неравномерном доступе воздуха к различным частям материала.
• Морская коррозия – протекает в морской воде, в связи с наличием в ней растворенных солей, газов и органических веществ.
• Биокоррозия – возникает в результате жизнедеятельности бактерий и других организмов, вырабатывающих такие газы как CO2, H2S и др., способствующие коррозии металла.
• Электрокоррозия – происходит под действием блуждающих токов на подземных сооружениях, в результате работ электрических железных дорог, трамвайных линий и других агрегатов.

Основной способ защиты от коррозии металла – это создание защитных покрытий – металлических, неметаллических или химических.

Металлическое покрытие наносится на металл, который нужно защитить от коррозии, слоем другого металла, устойчивого к коррозии в тех же условиях.

Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более отрицательным потенциалом (более активный) , чем защищаемый, то оно называется анодным покрытием.

Если металлическое покрытие изготовлено из металла с более положительным  потенциалом (менее активный), чем защищаемый, то оно называется катодным покрытием.

Например, при нанесении слоя цинка на железо, при нарушении целостности покрытия, цинк выступает в качестве анода и будет разрушаться, а железо защищено до тех пор, пока не израсходуется весь цинк. Цинковое покрытие является в данном случае анодным.

Катодным покрытием для защиты железа, может, например, быть медь или никель. При нарушении целостности такого покрытия, разрушается защищаемый металл.

Такие покрытия могут быть неорганические (цементный раствор, стекловидная масса) и органические (высокомолекулярные соединения, лаки, краски, битум).

Химические покрытия

1. В этом случае защищаемый металл подвергают химической обработке с целью образования на поверхности пленки его соединения, устойчивой к коррозии. Сюда относятся:
2. оксидирование – получение устойчивых оксидных пленок (Al2O3, ZnO и др.

   );

3. фосфатирование – получение защитной пленки фосфатов (Fe3(PO4)2, Mn3(PO4)2);
4. азотирование – поверхность металла (стали) насыщают азотом;
5. воронение стали – поверхность металла взаимодействует с органическими веществами;
6. цементация – получение на поверхности металла его соединения с углеродом.

Изменение состава технического металла также способствует повышению стойкости металла к коррозии. В этом случае в металл вводят такие соединения, которые увеличивают его коррозионную стойкость.

Изменение состава коррозионной среды (введение ингибиторов коррозии или удаление примесей из окружающей среды) тоже является средством защиты металла от коррозии.

Электрохимическая защита

Электрохимическая защита основывается на присоединении защищаемого сооружения катоду внешнего источника постоянного тока, в результате чего оно становится катодом. Анодом служит металлический лом, который разрушаясь, защищает сооружение от коррозии.

Протекторная защита – один из видов электрохимической защиты – заключается в следующем.

К защищаемому сооружению присоединяют пластины более активного металла, который называется протектором. Протектор – металл с более отрицательным потенциалом – является анодом, а защищаемое сооружение – катодом. Соединение протектора и защищаемого сооружения проводником тока, приводит к разрушению протектора.

Примеры задач с решениями на определение защитных свойств оксидных пленок, определение коррозионной стойкости металлов, а также уравнения реакций, протекающих при электрохимической коррозии металлов приведены в разделе Задачи к разделу Коррозия металлов

Вам также может быть интересно

Металлы

Аппаратура для газопламенной обработки металла

Устройства для газовой резки представляют собой класс оборудования, обеспечивающего выполнение всего спектра задач по

Металлы

Арматура фундамента для заземления

Использование фундаментного заземлителя является экономичным решением, позволяющим получить хороший заземлитель с большим сроком службы.

Металлы

Аэрозольная резиновая краска для металла

Жидкая резина — это особенное покрытие из резины. Этот материал обладает стойкостью к механическим

Металлы

Виды покрытий металла от коррозии

Уникальной разновидностью неметаллических защитных покрытий являются антифрикционные материалы. По внешнему виду они напоминают краски,

Металлы

Для чего определяют вязкость металла

При создании высокопрочных деталей необходимо знать, как их ключевые свойства будут проявляться и изменяться

Металлы

Дымоход нержавеющая сталь 350

Сегодня на Российском рынке представлены три вида дымохода, которые популярны при монтаже и каждый