П4.6. Влияние кислотности и температуры среды на характер процессов при коррозии.

Важными показателями, характеризующими воздействие внешних факторов и влияющими на скорость электрохимической коррозии, являютсяводородный показатель, состав и концентрация растворов.

Все металлы по зависимости скорости электрохимической коррозии отрН можно условно разбить на пять групп (рисунок П4.3.):

а) металлы, достаточно устойчивые как в кислых, так и в щелочных растворах -Аи, Pt, Аg (рисунок П4.3.а.);

б) металлы, малостойкие в кислых, недостаточно стойкие в нейтральных и коррозионно-стойкие в щелочных растворах, - Мg, Mn, Fe (рисунок П4.3.б);

в) металлы, неустойчивые в кислых, но коррозионно-стойкие в щелочных растворах

- Ni, Co, Cd (рисунок- П4.3.в);

г) металлы, коррозионно-стойкие в кислых, но неустойчивые в щелочных растворах

- Та, Мо, W (рисунок П4.3.г);

д) металлы, коррозионно-стойкие в нейтральных растворах, но неустойчивые как в кислых, так и в щелочных растворах -Zn, Al, Sn, Pb, Bi, Be, Си (рисунок П4.3.д).

Влияние состава и концентрации растворов существенно зависит от взаимодействующих компонентов и режимов коррозионного процесса. При непосредственном пребывании металлических деталей в электролите скорость электрохимической коррозии зависит от свойств электролита и находится в сложной зависимости от скорости движения электролита.

Значительноевлияние на скорость электрохимической коррозии оказывает температура, изменяющая скорость:

Ø диффузии,

Ø перераспределение электродных потенциалов,

Ø степень анодной пассивности,

Ø растворимость деполяризатора и вторичных продуктов коррозии.

Неодинаковая температура отдельных участков металла конструкции может приводить к образованиютермогальванических коррозионных пар, в которых более нагретый участок металла, являясь анодом, подвергается усиленной коррозии.

Следует иметь в виду, что если два металла, имеющие разные электродные потенциалы, находятся в контакте друг с другом, то в электролите они образуютгальванический элемент, определяющий скорость коррозии каждого из металлов. При этом коррозия более электроотрицательного металла обычно увеличивается, а более электроположительного ослабляется, а иногда полностью прекращается. Таким образом, если основной металл детали имеет катодные контакты, то это приводит к его коррозии, а наличие анодных контактов способствует его защите. Эффективность вредного влияния катодного контакта, ускоряющего процесс коррозии, определяется значениями электродных потенциалов металлов, а также соотношением площадей поверхностен контактов металлов, входящих в конструкцию.

П4.7. Атмосферная коррозия

Атмосферная коррозия является наиболее вероятным воздействием для различных изделий. Она может бытьмокрой, влажной и сухой в зависимости от механизма и скорости коррозии, определяемых степенью увлажненности поверхности коррозирующих металлов (рисунок П4.4.).Мокрая атмосферная коррозия (область III) характеризуется наличием на поверхности металла видимой пленки влаги (h = 1 мкм...1 мм), которая может образоваться при 100%-ной относительной влажности воздуха при капельной конденсации влаги на поверхности металла, а также, при непосредственном попадании влаги на металл.

Влажная атмосферная коррозия (область ІІ) характеризуется наличием на поверхности металла тончайшей, невидимой пленки влаги (h = 10...100 нм), образующейся в результате капиллярной, адсорбционной или химической конденсации при относительной влажности воздуха, меньшей 100%.

Сухая атмосферная коррозия (область I) характеризуется практически полным отсутствием пленки влаги (h= 1...10 нм) на поверхности металла.

Механизм сухой коррозии заключается в том, что молекулы газа ударяются о поверхность металла и, в зависимости от природы поверхностного слоя, адсорбируются им. При этом ионы газа вступают в химическую реакцию с ионами металла. Интенсивность процесса и, соответственно. Предельная толщина пленок зависят от вида металла конструкции, температуры поверхности и состава атмосферы.

При полном погружении в электролит (область IV) процесс коррозии протекает наиболее интенсивно (h > 1мм).

Скорость атмосферной коррозииметаллов определяется следующими основными факторами:

Ø влажностью воздуха,

Ø температурой воздуха,

Ø примесями в воздухе,

Ø географическими условиями и т. д.

Одним из главных факторов являетсяотносительная влажность воздуха, увеличение которой приводит к возрастанию скорости электрохимической коррозии. Скорость коррозии многих металлов резко увеличивается при достижении так называемойкритической относительной влажности, при которой в результате конденсации на поверхности металла появляется сплошная пленка влаги. Значение критической относительной влажности существенно зависит от состояния поверхности металла и состава атмосферы (таблица П4.3.).

Повышение температуры при постоянной абсолютной влажности воздуха (т. е. содержании водяных паров) приводит к уменьшению его относительной влажности и соответственно конденсации влаги на поверхности металла, а, следовательно, к уменьшению скорости атмосферной коррозии металлов.При понижении температуры облегчается конденсация влаги на поверхности, затрудняется испарение пленки и ускоряется процесс коррозии.

Для оборудования, расположенного на открытом воздухе, характерно, что дождь и ветер замедляют процесс коррозии, а туман и испарения ее ускоряют. Дождь очищает поверхность от загрязнений, а туман способствует осаждению загрязнений на поверхности металла. Ветер обеспечивает более быстрое удаление влаги, а испарения способствуют перемещению электролита, уменьшению диффузного слоя и ускорению кислородной деполяризации. Ускорение процесса коррозии может происходить и при таянии загрязненного снега.

На скорость атмосферной коррозии большое влияние оказывают газообразные примеси к составу воздуха (S0₂, S0₃, H₂S, NНз, Cl₂, HCI), попадающие в пленку влаги на поверхности коррозирующего металла. Они увеличивают ее электропроводность и гигроскопичность продуктов коррозии. Крометого, скорость атмосферной коррозии зависит от твердых частиц[коррозионных адсорбентов NaCI, NaS0₄, (NH₄)₂SO₄], попадающих на коррозирующую поверхность и вызывающих коррозию, а также облегчающих адсорбцию различных газов и влаги.Наличие инертных твердых частиц, например, песка, облегчает капиллярную конденсацию.

Следует отметить, чтодействие соли морского тумана распространяется до высоты 500 м на расстояние до 20 км внутрь материка.

В настоящее времяскорость атмосферной коррозии зависит не только от географических условий места, но иот индустриальных воздействий, приводящих к сильному загрязнению атмосферы. Возможно появлениесероводорода в атмосфере и за счет таких природных явлений, как выделение сероводорода при восстановлении бактериями сульфидов в растениях, почве, стоячей воде и останках животных. Окисляясь в атмосфере, он образуетдвуокись серы, которая попадает на землю вместе с дождем. В городских зонахдвуокись серы выделяется в атмосферу при сгорании твердых видов топлива, и ее содержание может быть в 10... 1000 раз больше, чем сероводорода. Однако, при равной концентрации этих двух веществсероводород болеекоррозионно-активен, особенно в отношении серебра и меди. Наряду с природными процессами, промышленные процессы, имеющие место на нефтеочистительных, химических и газовых предприятиях, приводят к концентрации сероводорода в атмосфере от 1 до 30 частей на миллиард частей (по объему) воздуха совместно с содержащимся в нем водяным паром.

Корабельная и некоторые другие виды аппаратуры специального назначения могут эксплуатироваться непосредственно в водной среде или подвергаться кратковременным погружениям в воду. Скорость коррозии в таких случаях зависит от вида металла конструкции, свойств и состава воды, от содержания в ней растительных и животным организмов, от ее температуры, от периодичности и длительности воздействия воды.

Коррозия в дождевой и в пресной воде рек и озер при нормальной температуре зависит главным образом от концентрации растворенного в ней кислорода. Процесс коррозии идет до тех пор, пока не будет израсходован весь содержащийся в воде кислород. Наличие в морской воде и в почвенных водах бактерий, восстанавливающих сернокислотные соли, приводит к коррозии металлов в отсутствие кислорода. Не смотря на то, что в различных морях и океанах Земли вода отличается по своему составу, т. е. по температуре, солености и микрофауне, коррозия металлов и сплавов проходит в среднем везде почти одинаковой.

⇐ Предыдущая17181920212223242526

Поделиться: