П4.4. Электрохимическая коррозия металлов

Наиболее распространенной является электрохимическая (гальваническая) коррозия. Она возникает вследствие образования гальванических пар при соприкосновении (контакте) различных металлов в средах, проводящих электрический ток, т. е. в присутствии электролита (воды, водных растворов электропроводящих веществ и т. п.).

Наличие в окружающей атмосфере паров растворимых солей и кислот приводит к образованию на поверхности металла пленки электролита и возникновению электрохимической коррозии. При взаимодействии окислов металлов с водой образуются гидраты окислов, которые способствуют адсорбции влаги за счет химической конденсации.

Электрохимическая коррозия металлов характеризуется самопроизвольным разрушением металлических материалов вследствие электрохимического взаимодействия их с окружающей электрически проводящей средой (с жидкими электролитами - водой, водными растворами солей, кислот, щелочей и т. д.).

В данном случае соприкосновение двух электропроводящих фаз (металл - металл, металл - раствор и т. д.) приводит к возникновению разности электродных потенциалов, образующих двойной электрический слой, в котором заряженные частицы переходят из одной фазы в другую, т. е. имеет место гетерогенная электрохимическая реакция электролитов с металлами.

Явление электрохимической коррозии может наблюдаться и в сплавах при соприкосновении микроскопически маленьких кристаллов двух разных металлов. На поверхности сплава возникает множество микроскопических гальванических пар микроэлементов, в которых один из компонентов сплава растворяется, что приводит к постепенному разрушению поверхностных слоев материала. Поскольку структурная неоднородность в сплавах имеет место достаточно часто, то и микрокоррозия не является редкостью. Высокая однородность сплава повышает его стойкость к микрокоррозии.

Своеобразным видом электрохимической коррозии является коррозия металлов в почве. Почвенная коррозия зависит от состава почвы, ее влажности и других условий. Песчаные почвы менее коррозионны; наоборот, в кислых, болотных, засоленных почвах коррозионные процессы протекают более интенсивно.

Электрокоррозия часто наблюдается на подземных сооружениях, на кабельной проводке и вызывается блуждающими подземными токами, создающимися в результате работы различного рода электрических устройств.

Чтобы оценить скачок потенциала между двумя фазами, необходимо составить элемент из исследуемого электрода (металл в электролите) и электрода, потенциал которого условно принят за нуль. Такой электрод получил название стандартного водородного электрода. Определить теоретически или экспериментально абсолютные значения стандартных потенциалов до сих пор не удалось, поэтому принято определять их по отношению к стандартному водородному электроду, потенциал которого условно принят равным нулю при любых температурах и в любых растворах:

где - изобарно-изотермический потенциал; F – эквивалентная постоянная Фарадея; — стандартный водородный потенциал.

ЭДС элемента Е_МЕТ состоящего из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода, принято называть электродным потенциалом (таблица П4.2.). Так как изменение активности водородных ионов может быть весьма значительным, пользуются логарифмом активности. Поскольку отрицательными числами пользоваться неудобно, то принято брать отрицательный логарифм активности, который обозначают символом рН и называют водородным показателем

где а_Н - активность ионов водорода в растворе; m_Н - концентрация ионов водорода врастворе; ν ^± – средний коэффициент активности электролита.

Активности водородных и гидроксильных ионов в водных растворах связаны

Соотношением

где - постоянная, зависящая от температуры и называемая ионным произведением воды; а_ОН - активность гидроксильных ионов в растворе.

Установлено, что в нейтральном водном растворе рН = 7. Если рН < 7, то данный раствор обладает кислотными свойствами, а если рН > 7, то щелочными (рисунок П4.1.).

 

Скорость и характер процесса электрохимической коррозии металла зависят от внутренних факторов, связанных с природой металла, его составом, структурой, состоянием поверхности, механическими напряжениями и т. д., а также от внешних факторов, связанных с составом коррозионной среды и условиями коррозии (температурой, давлением, скоростью, движением среды, внешней поляризацией и т. д.).

Большое влияние на скорость процесса электрохимической коррозии оказывает состояние поверхности металла. Тонкая шлифовка и полировка, как правило, повышают коррозионную стойкость металлов, что особенно заметно на начальной стадии коррозии и в случаях мягких условий атмосферной коррозии. Грубая обработка, увеличивая истинную поверхность металла, способствует коррозии. Весьма активна свежеобработанная поверхность металла, способствующая образованию очагов коррозии.

Практически любой вид коррозии соединительных элементов электрической цепи приводит к возрастанию их переходного сопротивления. Это может быть причиной нарушения нормального режима работы потребителя электроэнергии, например, ограничения его тока вследствие большого падения напряжения на слое продуктов коррозии, либо полного нарушения контакта и, вследствие этого, полного отключения потребителя электроэнергии.

 

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться: