Реферат: Коррозия металлов и методы защиты от неё
Содержание
Глава 1 Коррозия металла …………………………………………………....1
1.<span Times New Roman"">
Основы теориикоррозии …………………………………………….…...11,1классификация коррозийных процессов……………………….…….….1
1,2Показатель скорости коррозии ……………………………………..…....2
2 Электрохимическая коррозия………………………………………….…..4
2,1Термодинамика электрохимической коррозии металлов…………...….4
2,2Гомогенные и гетерогенные пути электрохимической коррозии……..5
2,3Анодные процессы при электрохимической коррозии металлов …….6
2,4Причины анодного растворения ………………………………….……..6
2,6Анодная пассивность металлов……………………………….…………7
3Депомеризация ……………………………………………….………..…..8
3,1Термодинамические возможности кислородной депомеризации……..8
3,2Перенапряжение ионизации кислорода ………………………….……10
Глава 2 Электрохимические методы защиты металлов откоррозии
1.<span Times New Roman"">
Методы защитыметаллов от коррозии ……………...…………………112.<span Times New Roman"">
Катодная защита …………………………………………………..…….123.<span Times New Roman"">
Явлениепассивности ……………………………………………..……..144.<span Times New Roman"">
Анодная защита.Использования пассивности в практике от коррозии……………………..……………………………………………155.<span Times New Roman"">
Покрытия, как методы защиты металлов откоррозии …………...….186.<span Times New Roman"">
Ингибиторы………………………………………………...……………20Глава 3 Обработка резанием .
1.<span Times New Roman"">
Сущность и схемы способов обработки…………………………………222.<span Times New Roman"">
Параметры технологического процесса ………………………..………25Глава 4 Коррозийное растрескивание.
1.<span Times New Roman"">
Явлениекоррозийного растрескивания …………………….…………...292.<span Times New Roman"">
Коррозионнаястрела…………………………………………..………….303.<span Times New Roman"">
Структура исостав …………………………………………..…………...304.<span Times New Roman"">
Напряжение………………………………………………….……………305.<span Times New Roman"">
Характер……………………………………………………….………….306.<span Times New Roman"">
Предотвращениекоррозионного растрескивания ……………..….……317.<span Times New Roman"">
Механизмкоррозийного растрескивания ……………………….….…..318.<span Times New Roman"">
Начальнаястадия локализованной коррозии………………….…....…..339.<span Times New Roman"">
Системасплавов, подверженных межкриталлитному растрескиванию…………………………………………………….....…..3410.<span Times New Roman"">
Системы сплавов, подвеженных внутрикристаллическомурастрескиванию……………………………………………………...……3511.<span Times New Roman"">
Развитие трещин…………………………………………………………..3512.<span Times New Roman"">
Общие закономерности <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>влени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозийного растрескивани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>………………………………………………………………………..…….38<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">
Глава 1
Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>металла
1. Основы теории коррозии
Термин коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> происходитот латинского «corrosio», что означает разъедать, разрушать. Этот термин характеризует как процесс разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>, так ирезультат.
Среда в которой металл подвергаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии (коррозирует) называетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозионной или агрессивной средой.
В случае с металлами, говор<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействи<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла со средой. Физико-химическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>окисление металла.
Любой коррозионный процесс <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> многостадийным:
1) Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентовк поверхности металла.
2) Взаимодействие среды с металлом.
3) Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объемжидкости, если среда жидка<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>).
Известно что большинство металлов ( кроме Ag,Pt,Cu,Au) встречаютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в природе в ионном состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>нии: оксиды, сульфиды, карбонаты и др.,называемые обычно руды металлов.
Ионное состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ниеболее выгодно, оно характеризуетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> более меньшей внутренней энергией. Это заметно при получение металлов из руд и их коррозии. Поглощенна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> энерги<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том , что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение.Это приводит к тому, что металл наход<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>щийс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в контакте с коррозионно-активной средой стремитс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> перейти в энергетически выгодное состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ние с меньшим запасом энергии.
Коррозионный процесс <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> самопроизвольным, следовательно G=G-G (G и G относ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> к начальному и конечному состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ниюсоответственно). Если G>G то G<0,т.е. коррозионный процесс возможен; G>0 коррозионный процесс невозможен; G=0 система металл-продуктнаходитс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в равновесии. То есть можно сказать, что первопричиной коррозии металла <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> термодинамическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>неустойчивость металлов в заданной среде.
1.1 Классификаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозионных процессов.
1. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металла.
Химическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при котором окисл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металл и восстанавливаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> окислительные компоненты коррозионной среды протекают в одном акте. Так протекает окисление большинства металлов в газовых средах содержащих окислитель (например, окисление в воздухепри повышении температуры)
<img src="/cache/referats/20045/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> <img src="/cache/referats/20045/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - этовзаимодействие металла с коррозионнойсредой, при котором ионизаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> атомов металла и восстановление окислительной компоненты среды происходит не водном акте, и их скорости завис<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т от электродного потенциала
металла. По такому процессу протекают, например, взаимодействие металла с кислотами:
<img src="/cache/referats/20045/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
эта суммарна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> состоит из двух актов:
<img src="/cache/referats/20045/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> <img src="/cache/referats/20045/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
2. По характеру коррозионногоразрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.
Обща<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>или сплошна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при которой коррозирует вс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> поверхность металла. Она соответственно делитс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>на равномерную (1а), неравномерную (1б) и избирательную (1в), при которой коррозионный процесс распростран<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> преимущественно по какой-либо структурной составл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ющейсплава.
Местна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при которой коррозируют определенные участки металла:
а) коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName><st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>звами — коррозионные разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>в виде отдельных средних и больших п<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тен (коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> латуни в морской воде)
б) межкристаллическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> при ней процесс коррозии распростран<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> по границе металл-сплав (алюминий сплавл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> с хромоникелем) и другие виды коррозии.
3.По услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м протекани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> процесса.
а) Газова<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> — это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в газовой среде при высоких температурах. (жидкий металл, при гор<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>чей прокатке, штамповке и др.)
б) Атмосферна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла в естественной атмосфере или атмосфере цеха (ржавление кровли, коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> обшивки самолета).
в) Жидкостна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> — это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в жидких средах: как в растворах электролитов,так и в растворах не электролитов.
г) Подземна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> — это коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла в почве
д) Структурна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> из-за структурной неоднородностиметалла.
е) Микробиологическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>- результат действи<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> бактерий
ж) Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>внешним током — воздействие внешнего источника тока (анодное или катодноезаземление)
з) Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> блуждающими токами - прохождение тока по непредусмотренным пут<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>мпо проекту.
и) Контактна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> - сопр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жение разнородных электрохимических металлов в электропровод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>щей среде.
к) Коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>под напр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жением - одновременное воздействие коррозионной среды и механического напр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.
1.2 Показатель скорости коррозии.
Дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>установлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> скорости коррозииметалла в данной среде обычно ведут наблюдени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> за изменением во времени какой-либо характеристики, объективно отражающей изменение свойства металла.
Чаще всего в коррозионной практике используют следующие показатели.
1) Показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>массы — изменение массы образца в результате коррозии отнесенный к единице поверхности металла S и к единице времени (например, г/м ч) в зависимости от условий коррозииразличают:
а) отрицательный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы
К-m=<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">m / S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"><img src="/cache/referats/20045/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
m=m/st
где m - убыль массы металла за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии после удалени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> продуктов коррозии.
б) положительный показатель изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> массы
К+m=<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1035">m / S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1037"><img src="/cache/referats/20045/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1038"><img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1039">
где m — увеличение массы металла за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вследствие роста пленки продуктов коррозии.
Если состав продуктов коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и наоборот
К-m=К+m (nokAMe / n Me Aok)
гдеА и М — атомна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и молекул<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>рна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>масса Ме и окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> соответственно; n и n валентность металла и окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в окислительной среде.
2) Объемный показатель коррозии
К — объем поглощенного иливыделившегос<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в процессе газа V отнесенный к единице поверхности металла и единице времени (например, см/см ч).
К= объ.<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1040">V/ S<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
объем газа обычно привод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т к нормальным услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м.
Применительно к электрохимической коррозии когда процесс катодной депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризации осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> за счет разр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>да ионов водорода, например, по схеме 2Н +2е = Н, или ионизаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> молекул кислорода О + 4е +2НО = 4ОН; ввод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>соответственно кислородный (К ) иводородный (К ) показатель соответственно.
Водородный показатель коррозии — этообъем выделившегос<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> Н впроцессе коррозии, отнесенный к Su .
Кислородный показатель коррозии — этообъем поглощенного в процессе О, отнесенный к Su .
3) Показатель сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.
Изменение электрического сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> образца металла за определенное врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> испытаний также может быть использован в качестве показани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии (К).
КR = (<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1042">/Ro)100%за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> t
где Ro и <img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> соответственно до и после коррозии.
У этого способа есть некоторыйнедостаток толщина металла во все врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> испытаний должна быть одинаковой и по этойпричине чаще всего определ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ют удельное сопротивление, т.е. изменение электрического сопротивлени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> на единицу площади образца (см, мм) при длине равной единице. Этот метод имеет ограничени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> применени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>листового металла не более 3мм). Наиболее точные данные получают дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> проволочных образцов. Этот метод не пригоден дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> сварных соединений.
4) Механический показатель коррозии.
Изменение какого-либо свойства металла за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррозии . Сравнительно часто пользуютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> изменением предела прочности. Прочностной показатель при этом выражаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>:
Кo= (<img src="/cache/referats/20045/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1044">в/<img src="/cache/referats/20045/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1045">во) 100% за врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>t
где <img src="/cache/referats/20045/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1046">oизменение предела прочности при раст<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>жении после коррозии образца в течении времени ; <img src="/cache/referats/20045/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1047">во предел прочности до коррозии.
5) Глубинный показатель коррозии.
К - глубина разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла П в единицу времени (например, мм/год)
КП = п/<img src="/cache/referats/20045/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1048">
Глубина коррозионного разрушени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>П может быть средней или максимальной. Глубинный показатель коррозии можно использовать дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>характеристики как равномерной., так и неравномерной коррозии (в том числе и местной) металлов. Он удобендл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> сравнени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>скорости коррозии металла с различнымиплотност<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ми. Переход от массового, токового и объемного к глубинному возможен при равномерной коррозии.
2. Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.
Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> наиболее распространенным типомкоррозии металлов. По электрохимическому механизмукоррозируют металлы в контакте с растворами электролитов (морска<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вода, растворы кислот, щелочей, солей).В обычных атмосферных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>хи в земле металлы коррозируют также поэлектрохимическому механизму , т.к. наих поверхности имеютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> капли влаги с растворенными компонентамивоздуха и земли. Электрохимическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> гетерогенным и
многостадийным процессом. Еепричиной <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> термодинамическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> неустойчивость металлов в даннойкоррозионной среде.
Учение о электрохимической коррозииставит главный вопрос - вопрос оскорости коррозии и тех факторов, которые вли<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ютна нее. С электрохимической точки зрени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> коррози<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла это не просто процесс окислени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла, т.к. этот переход должен
сопровождатьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> сопр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>женно идущимвосстановительным процессом. В результате ионизации освобождаютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> электроны и роль второго восстановительного процесса состоит в их ассимил<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ции подход<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>щим окислителем (Д), образующим устойчивое соединение.
Ионизаци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>и процесс ассимил<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ции электронов каким либо элементом среды (обычно Н ионы или О )представл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ет собой В отличии химического, электрохимические процессы контролируютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (завис<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т) не только от концентрации реагирующих веществ, но и, главным образом,завис<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>т от потенциалаповерхности металла.
Потенциал.
На границе раздела двух разнородныхфаз происходит переход зар<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>женныхчастиц — ионов или электронов из однойфазы в другую, следовательно,возникает разность электрических потенциалов, распределени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>упор<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>доченных электрических зар<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>дов, т.е.
образование двойного электрического сло<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>.Возникновение межфазового скачка потенциала можно объ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>снить следующими основными причинами; но рассмотрим только те, которые привод<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тк коррозии металлов, а точнее переходкатионов металла из электролита на металл (электродный потенциал) адсорбци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> анионов электролита на металле (адсорбционный потенциал) возникновениеионно-адсорбционного потенциала за счет одновременной адсорбции пол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризуемого атома кислорода и перехода
катионов из металла в электролит.
По известным причинам, абсолютное значение межфазовой разности потенциалов измерить нельз<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>, эту величину можно измерить относительно другой величины и за точку отсчета принимаетс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>стандартный водородный потенциал.
Наличие на межфазовой границе металл-раствор электролита двойного электрического сло<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> оказывает существенное вли<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ние на процесс, а , в частности, на скорость коррозии металлов. При изменении концентрации (плотности) положительных или отрицательных частиц в растворе или металле может изменитьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> скоростьпроцесса растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла. Именноих этих соображений электродныйпотенциал <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> одной из важнейших характеристик, определ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ющих скорость коррозии металла.
2.1 Термодинамика электрохимическойкоррозии металлов.
Стремлением металлов переходитьиз металлического состо<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ни<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> вионное дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> различных металлов различно. Веро<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тностьтакого перехода зависит также от природы коррозионной среды . Такую веро<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тностьможно выразить уменьшением свободной энергии при протекании реакции перехода в заданной среде при определенных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.
Но пр<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>мойсв<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>зи между термодинамическим р<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>дом и коррозией металлов нет. Это объ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>сн<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> тем, чтотермодинамические данные получены дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> идеально чистой поверхности металла, в то врем<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>как в реальных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х коррозирующий металл покрыт слоем(пленкой) продуктов взаимодействи<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла со средой.
Дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>расчетов изменени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> свободной энергии реакции при электрохимической коррозии металла используют величины электродных потенциалов. В соответствии с неравенством процесс электрохимической коррозии возможен,если
<img src="/cache/referats/20045/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1049">GT= — nETF< 0
где — э.д.с. гальванического элемента, в котором обратимо осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> данный коррозионный процесс, В
— обратный потенциал катоднойреакции, В
— обратный потенциал металла в данныхуслови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.
Следовательно, дл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> электрохимического растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла необходимо присутствие в растворе окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризатора, который бы осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>л катодную реакциюассимил<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ции электронов), обратимыйокислительно-восстановительный потенциал которого положительнее обратимого потенциала металлав данных услови<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>х.
Катодные процессы при электрохимической коррозии могут осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> различными веществами.
1) ионами
2) молекулами
3) оксидами и гидрооксидами (как правило малорастворимыми продуктами коррозии,образованными на поверхности металлов)
4) органическими соединени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ми
Обратимыеокислительно-восстановительные потенциалы катодных
процессов можно рассчитать по уравнени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>м:
(Vk)обр= (Vk)0обр+ (RT/nF)2,303 lg(apok/agв)<img src="/cache/referats/20045/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1050">
где (Vk)обр= (Vk)0обрстандартный окислительно-восстановительный потенциал при apok/agв=1,
аu, а - активность (приближенно концентраци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и
восстановител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>)
pu, q - стехиометрические коэффициенты окислител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> и восстановител<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> в реакции
В коррозионной практике в качестве окислителей-депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризаторов,осуществл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ющих коррозию, выступают ионы водорода и молекулы растворенного в электролите кислорода.
Электродна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> анодного растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> 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 растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> металла. Понижение активностиметалла, напротив, способствуетрастворению
металла. В ходе коррозионного процесса измен<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ютс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> не только свойства металлической поверхности, но и контактирующего раствора(изменение концентрации отдельных его компонентов). При уменьшении, например, концентрации депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризатора,у катодной зоны может оказатьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>, что катодна<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> реакци<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>депол<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ризации термодинамически невозможна.
2.2 Гомогенные игетерогенные пути электрохимической коррозии.
Причину коррозии металлов в растворах, не содержащих одноименныхионов, объ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>сн<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>ет теори<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>необратимых потенциалов. Эта теори<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> рассматривает поверхность металлов как однородную, гомогенную.Основной и единственной причиной растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (коррозии) таких металлов <st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>вл<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>етс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> термодинамическа<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> возможность протекани<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> анодного и катодного актов. Скорость растворени<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> (коррозии) будет определ<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName>тьс<st1:PersonName w:st=«on»>я</st1:PersonName> кинетическими факторами. Но гомогенную поверхность металлов можно рассматривать как предельный случай, который может быть реализован, например, в жидких металлах. (ртуть и амальгамы металлов). Дл<st1:Pers