 |
Механизмы процессов коррозии
|
|
|
|
По механизму протекания процесса окисления металла различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия. К этому виду коррозии относятся такие процессы окисления металла и восстановления коррозионного агента, при которых передача электронов металла осуществляется непосредственно атомам или ионам окислителя (коррозионного агента), которым наиболее часто является кислород воздуха.
2Ме + О2 -->2МеО (1)
В практике теплоснабжения наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии является газовая коррозия – коррозия металлов в сухих газах (воздух, продукты сгорания топлива) при высоких температурах. Основными факторами, влияющими на скорость газовой коррозии, являются:
- природа металла (сплава);
-состав газовой среды;
- механические свойства образующихся продуктов коррозии (оксидных пленок);
-температура.
Электрохимическая коррозия. Этот вид коррозии наиболее распространен и включает те случаи, когда процессы окисления металла и восстановления окислительного компонента протекают раздельно в среде жидкого электролита, т.е. в среде, проводящей электрический ток. Такими средами могут являться: природная вода, водные растворы солей, кислот, щелочей, а также воздух, почва и теплоизоляционные конструкции, содержащие электролит (влагу) в определенном количестве. Таким образом, процесс электрохимической коррозии представляет собой совокупность двух сопряженно протекающих реакций:
анодной (окисление) Ме → Ме z+ + ze- (2),
и катодной (восстановление) D + ze- → (Dze-) (3),
где D – деполяризатор (окислитель), присоединяющий к себе электроны металла. В качестве деполяризатора могут выступать: кислород, растворенный в электролите, ионы водорода (Н+) и некоторых металлов. Общая схема электрохимического коррозионного процесса металла приведена на рисунке 3, а частный случай ржавления железа описывается реакцией:
|
|
|
2Fe + 2H2O + O2 → 2Fe2+ + 4 OH- (4).
Вопрос
Электрохимическая коррозия
Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. Не следует путать с электрохимической коррозией коррозию однородного материала, например, ржавление железа или т.п. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды - либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т.п., электропроводность ее повышается, и скорость процесса увеличивается.
Коррозионный элемент
При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый коррозионный элемент. Он представляет собой не что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует. Этот вид коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами. Так, совсем небольшого количества примеси на поверхности металла с большим редокспотенциалом уже достаточно для возникновения коррозионного элемента. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами, например, сварочные швы или заклёпки.
|
|
|
Если растворяющийся электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана, например, защита железных изделий от коррозии путём оцинковки — цинк имеет более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой паре железо восстанавливается, а цинк должен корродировать. Однако в связи с образованием на поверхности цинка оксидной плёнки процесс коррозии сильно замедляется.
Электро-химическая коррозия – самопроизвольное разрушение Ме в среде электролита с возникновением в системе эл. Тока.
Механизм Эл\Химической коррозии сводится к работе микро или макро гальванических элемнтов.
Средой электролитов могут быть растворы кислот и солей, влажная почва.
-Среда кислая(рН=1-4)
Коррозия с водородом деполяризацией К(+)
Окисляются Ме от Li до Pb
-Среда нейтральная
-Среда нейтральная или щелочная (рН>6,5)
Коррозия с кислородной деполяризацией К(+)
Вопрос
Методы защиты металлов от коррозии.
Эл\химическая защита
Изменение свойств коррозионной среды
Защитные покрытия
Легирование сплавов
На поверхности конструкции легирующие компоненты образуют защитные элементы.
Металические Неметалические
(самазки,Эмаль…)
Металические
Анодные Катодные
Еконстр.>>Епокр. Еконстр.<<Епокр.
При нарушении целостности покрытия анодного покрытия продолжают защищать конструкцию до полного разрушения покрытия.
Изменение св-в коррозионной среды:
-Деаэрация
-подщелачивание
-введение ингибиторов
Ингибиторы
Органические неорганические
Ингибиторы абсорбция на поверхностях Ме конструкции
Эл\Хим защита основана на торможении анодных или катодных реакций коррозионного процесса:
-протекторная
-катодная
Протекторная защита
Епрот<<Еконстр
К конструкции со стороны коррозионной среды присоединяется протектор,при этом протектор-сплав Ме,элетродный потенциал которого во много раз <Еконстр.
Вопрос
Электролиз
Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.
|
|
|
Последовательность разрядки молекул и ионов на электроде
На процесс электролиза влияет:
-состав электролита
-наличие или отсутствие растворителя
-сила тока,протекающей по системе
-материал
При электролизе водных растворов электролитов полярные молекулы вода так же могут подвергаться электро химическому превращению.
На катоде и аноде будт протекать те процессы окисления или восстановления,которые требуют минимальной затраты энергии.
|
|
|
