Коррозия
еханический показатель коррозии.
Изменение какого-либо свойства металла за время коррозии .
Сравнительно часто пользуются изменением предела прочности.
Прочностной показатель при этом выражается:
Кo= ([pic]в/[pic]во) 100% за время t
где [pic]o изменение предела прочности при растяжении после
коррозии образца в течении времени ; [pic]во предел прочности до
коррозии.
5) Глубинный показатель коррозии.
К - глубина разрушения металла П в единицу времени
(например, мм/год)
КП = п/[pic]
Глубина коррозионного разрушения П может быть средней или
максимальной. Глубинный показатель коррозии можно использовать для
характеристики как равномерной., так и неравномерной коррозии (в том
числе и местной) металлов. Он удобен для сравнения скорости коррозии
металла с различными плотностями. Переход от массового, токового и
объемного к глубинному возможен при равномерной коррозии.
2. Электрохимическая коррозия.
Электрохимическая коррозия является наиболее
распространенным типом коррозии металлов. По электрохимическому
механизму коррозируют металлы в контакте с растворами
электролитов (морская вода, растворы кислот, щелочей, солей) . В обычных
атмосферных условиях и в земле металлы коррозируют 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.
Учение о электрохимической коррозии ставит главный вопрос -
вопрос о скорости коррозии и тех факторов, которые влияют на нее. С
электрохимической точки зрения коррозия металла это не просто
процесс окисления металла, т.к. этот переход должен
сопровождаться сопряженно идущим восстановительным процессом. В
результате ионизации освобождаются электроны и роль второго
восстановительного процесса состоит в их ассимиляции подходящим
окислителем (Д), образующим устойчивое соединение.
Ионизация и процесс ассимиляции электронов каким либо
элементом среды (обычно Н ионы или О )представляет собой В
отличии химического, электрохимические процессы контролируются
(зависят) не только от концентрации реагирующих веществ, но и,
главным образом, зависят от потенциала поверхности металла.
Потенциал.
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; но
рассмотрим только те, которые приводят к коррозии металлов, а точнее
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.
По известным причинам, абсолютное значение межфазовой
разности потенциалов измерить нельзя, эту величину можно
измерить относительно другой величины и за точку отсчета
принимается стандартный водородный потенциал.
Наличие на межфазовой границе металл-раствор электролита
двойного электрического слоя оказывает существенное влияние на
процесс, а , 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 их этих соображений
электродный потенциал является одной из важнейших характеристик,
определяющих скорость коррозии металла.
2.1 Термодинамика электрохимической коррозии металлов.
Стремлением металлов переходить из металлического состояния в
ионное для различных металлов различно. Вероятность такого перехода
зависит также от природы коррозионной среды . Такую вероятность
можно выразить уменьшением свободной энергии при протекании реакции
перехода в заданной среде при определенных условиях.
Но прямой связи между термодинамическим рядом и коррозией
металлов нет. Это объясняется тем, что термодинамические данные
получены для идеально чистой поверхности металла, в то время как в
реальных условиях коррозирующий металл покрыт слоем (пленкой) продуктов
взаимодействия металла со средой.
Для расчетов изменения свободной энергии реакции при
электрохимической коррозии металла используют величины
электродных потенциалов. В соответствии с неравенством процесс
электрохимической коррозии возможен, если
[pic]GT = - n ET F < 0
где - э.д.с. гальванического элемента, в котором обратимо
осуществляется данный коррозионный процесс, В
- обратный потенциал катодной реакции, В
- обратный потенциал металла в данных условиях.
Следовательно, для электрохимического растворения металла
необходимо присутствие в растворе окислителя (деполяризатора, который
бы осуществлял катодную реакцию ассимиляции электронов), обратимый
окислительно-восстановительный потенциал которого положительнее
обратимого потенциала металла в данных условиях.
Катодные процессы при электрохимической коррозии могут
осуществляться различными веществами.
1) ионами
2) молекулами
3) оксидами и гидрооксидами (как правило малорастворимыми
продуктами коррозии, образованными на поверхности металлов)
4) органическими соединениями
Обратимые окислительно-восстановительные потенциалы катодных
процессов можно рассчитать по уравнениям:
(Vk)обр = (Vk)0обр + (RT/nF) 2,303 lg (apok/agв) [pic]
где (Vk)обр = (Vk)0обр стандартный окислительно-восстановительный
потенциал при apok/agв=1,
аu, а - активность (приближенно концентрация окислителя и
восстановителя)
pu, q - стехиометрические коэффициенты окислителя и
восстановителя в реакции
В коррозионной практике в качестве
окислителей-деполяризаторов, осуществляющих коррозию, выступают ионы
водорода и молекулы растворенного в электролите кислорода.
Электродная реакция анодного растворения металла
(собственно коррозионные потери металла) в общем случае протекают по
схеме Me -> Me + ne
При увеличении активности ионов металла (повышение
концентрации ионов металла в растворе), потенциал анода
возрастает, что приводит к торможению растворения металла.
Понижение активности металла, напротив, способствует растворению
металла. В ходе коррозионного процесса изменяются не только свойства
металлической поверхности, но и контактирующего раствора (изменение
концентрации отдельных его компонентов). При уменьшении,
например, концентрации деполяризатора, у катодной зоны может
оказаться, что катодная реакция деполяризации термодинамически
невозможна.
2.2 Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии.
Причину коррозии металлов в растворах, не содержащих
одноименных ионов, объясняет теория необратимых потенциалов. Эта теория
рассматривает поверхность металлов как однородную, гомогенную.
Основной и единственной причиной растворения (коррозии) таких
металлов является термодинамическая возможность протекания анодного и
катодного актов. Скорость растворения (коррозии) будет определяться
кинетическими факторами. Но гомогенную поверхность металлов
можно рассматривать как предельный случай, который может быть
реализован, например, в жидких металлах. (ртуть и амальгамы
металлов). Для твердых металлов такое допущение будет ошибочным, хотя
бы потому что различные атомы сплава (и чистого металла) занимают
различное положение в кристаллической решетке. Наиболее сильное
отклонение от гомогенной конструкции будет наблюдаться при наличии в
металле инородных включений, интерметаллидов, границ зерен и т.д. В этом
случае, разумеется, поверхность является гетерогенной.
Установлено, что даже при наличии на поверхности металла
неоднородностей в целом поверхность остается эквипотенциальной.
Таким образом неоднородность поверхностей сплава не может
являться основной причиной общей коррозии металла. Наиболее
существенной в подобных случаях является ионизация растворения анодной
составляющей вблизи катодной составляющей, это возможно, если на
поверхности металлической конструкции возникают г
| |  скачать работу |
Коррозия |
