Что усиливает коррозию металлических деталей находящихся в воде

Обновлено: 18.05.2024

Коррозия большинства стойких алюминиевых сплавов в воде, так же как и в атмосфере, носит преимущественно питтинговый характер, но протекает заметно неравномернее в виде редких и довольно крупных поражений.

Такое различие связано с электропроводностью воды, практически всегда более высокой, чем электропроводность тонких пленок влаги, в которой обычно развивается коррозия в атмосферных условиях. Неравномерность распределения очагов коррозии часто затрудняет точную их оценку и поэтому результаты замеров питтинговой коррозии часто носят случайный характер, при котором надежное определение основных закономерностей коррозионного поведения алюминия и его сплавов в воде не всегда возможно. Тем не менее анализ результатов, накопленных к настоящему времени в мировой практике, показывает, что глубина питтинга в воде, так же как и в атмосферных условиях, растет в соответствии с формулой h=Rτ 1/3 . Коэффициент R в большинстве случаев при испытаниях в воде существенно выше, чем в атмосферных условиях.

Количество питтингов, их характер и глубина проникновения в значительной мере зависят от состава воды и условий эксплуатации сплавов. Наибольшее влияние на коррозию оказывают такие факторы, как жесткость воды (присутствие в воде комплексов солей карбонатов, сульфатов и хлоридов), рН, содержание примесей тяжелых металлов (особенно меди и ртути), насыщение кислородом и др. В этой связи важное значение в определении скорости коррозионного процесса имеют такие условия, как скорость движения воды и температура.

Кроме влияния на электропроводность, перечисленные факторы могут в значительной мере изменять защитные свойства естественной оксидной пленки алюминия и его сплавов, ускорять или замедлять катодные и анодные реакции и т.д. На практике многие перечисленные факторы могут действовать одновременно и значительно ускорять процесс коррозии на алюминиевых сплавах.

Небольшое отклонение значения рН от нейтральной среды в кислотную (рН до 4,0) или слабо щелочную увеличивает скорость питтинга в естественной свежей воде. Минимальная скорость развития питтинга наблюдается при рН от 6 до 7. Бикарбонат незначительно влияет на коррозию алюминия. Его роль может быть заметной в присутствии таких примесей, как медь и хлориды. Максимальные потери наблюдались при содержании карбонатов 90 мг/л. Присутствие в воде сульфатов может повышать сопротивление питтинговой коррозии.

Наиболее заметный эффект вызывает наличие в воде солей тяжелых металлов и особенно меди и ртути. Содержание в 1 л дистиллированной воды только 0,10 мг меди вполне достаточно, чтобы вызвать появление питтинга на алюминии. Однако влияние меди в значительной степени определяется наличием в среде других веществ, например хлоридов, карбонатов, при совместном присутствии которых увеличиваются коррозионные потери уже при содержании ионов меди 0,06 мг/л. В свою очередь отрицательное влияние меди связано с рН среды и проявляется в основном при значении рН ниже 8.

Железо обладает меньшей коррозионной активностью. Тем не менее присутствие в воде ржавчины усиливает коррозию алюминия и его сплавов, особенно при повышении температуры и изменении скорости потока. В этом случае прямые участки трубопроводов покрываются плотным защитным слоем ржавчины, а в местах турбулентного потока или изменения скорости ржавчина не удерживается, и они служат эффективными анодами.

Значительно более агрессивное действие на алюминий и его сплавы в воде может оказывать ртуть. Резкое снижение коррозионной стойкости наблюдается даже в присутствии следов металлической ртути.

Большое влияние на коррозионную активность воды оказывают хлориды. Некоторое заметное увеличение скорости коррозии наблюдается при увеличении их концентрации от 50 до 300 мг/л. Как уже отмечалось, влияние хлоридов резко возрастает в присутствии ионов меди и заметно в присутствии карбонатов.

Хлорированная вода при концентрации свободного хлора до 0,5 мг/л не оказывает заметного влияния на коррозию алюминия и его сплавов. В то же время содержание хлора в пределах от 10 до 50 мг/л приводит к значительному увеличению коррозии трубопроводов из алюминиевых сплавов. Кроме перечисленных факторов, на скорость питтинговой коррозии сложное влияние оказывают скорость движения потока воды и ее температура. При повышении температуры до 50 °С скорость коррозии алюминия и его сплавов в воде увеличивается, затем при более высоких температурах резко уменьшается, что, по-видимому, связано с уменьшением растворимости в воде кислорода и формированием при 70- 80 °С бемита. Как правило, при повышении скорости потока до 2-4 м/с коррозия алюминиевых сплавов уменьшается вследствие усиления пассивации. Дальнейшее повышение скорости может снижать сопротивление коррозии из-за абразивного воздействия и кавитации.

Таким образом, в зависимости от условий коррозионная стойкость алюминиевых сплавов в пресной воде изменяется в очень широких пределах: от стойкого состояния до состояния пониженной стойкости. Например, в дистиллированной или чистой конденсированной воде возможно применение алюминиевых сплавов в виде труб и других изделий в течение длительного времени без замены, что определяет их широкое использование для контейнеров дистиллированной и деионизированной воды, а также в системах парового обогрева. В жесткой воде (общая жесткость 300-500 мг/л) при содержании меди 0,08 мг/л алюминиевые трубы выходят из строя через 4-6 лет, а при увеличении температуры до 70- 90 °С - через 0,5-1,5 года.

На основе результатов, полученных с учетом развития питтинга в отсутствии защиты, толщину стенки больших резервуаров для хранения воды выбирают не менее 6 мм, что позволяет эксплуатировать их длительное время. Толщина стенок труб, по которым течет жесткая агрессивная вода должна быть не менее 4,5 мм, а неагрессивная мягкая вода - не менее 1,5 мм.

Для применения в пресной воде с температурой до 100 °С обычно используют различные марки алюминия, низколегированные сплавы различных систем - АМц, Д12, АД31, АДЗЗ, АМг2. В слабоагресснвной движущейся воде можно использовать сплавы 1935 и 1915. При высоких температурах (от 100 до 250 °С) в чистой воде находят применение алюминий и его сплавы, легированные катодными добавками (хром, железо, медь), которые в данных условиях тормозят развитие коррозии.

Для того, чтобы удлинить срок службы и уменьшить толщину стенки изделий, применяющихся в пресной воде, их защищают плакированием или напылением алюминиевыми сплавами, анодными по отношению к основе. Такой подход значительно расширяет выбор сплавов, предназначенных для эксплуатации в воде и делает возможным применение даже вторичных сплавов типа ВД1, защищаемых плакировкой из АД1 или АЦ2.

В замкнутых системах целесообразно применять подходящие ингибиторы в концентрациях, предотвращающих образование питтингов.

Морская вода

Главным компонентом, определяющим коррозионную агрессивность морской воды, являются галоидные ионы, концентрация которых достигает 30 г/л. Поэтому на практике для имитации действия морской воды применяют ускоренные испытания в хлоридных растворах.

Испытания в морской воде отличаются от испытаний в таких растворах более локальным развитием коррозии и приводят к большей глубине поражений при меньших общих потерях (например, массы). В морской воде более четко и ярко по сравнению с 3%-ным раствором NaCl проявляются структурные виды коррозии РСК, МКК и КР, характерные для ряда алюминиевых сплавов.

Агрессивность морской воды в отличие от пресной может в значительной мере определяться содержанием кислорода, концентрация которого в зависимости от солености воды, скорости движения потока и глубины погружения может меняться в широких пределах.

Важным фактором, влияющим на коррозионное воздействие морской воды в естественных условиях, является биологическое обрастание, которое, как правило, более интенсивно идет в поверхностных слоях и может приводить как к уменьшению, так и к увеличению стойкости алюминиевых сплавов.

Данные, представленные в табл. 70, 71, показывают, что коррозионная стойкость алюминия и его сплавов в морской воде значительно ниже чем в атмосферных условиях и существенно понижается по мере увеличения глубины погружения в морскую воду. Это прежде всего связано с понижением концентрации кислорода в воде. Такая зависимость коррозии от содержания кислорода характерна практически для всех металлов, находящихся в пассивном состоянии. Некоторое положительное влияние в поверхностных слоях моря может оказывать биологическое обрастание, при котором на поверхности образца образуется тонкая, почти сплошная карбонатная пленка, легко растворимая при обработке образцов в кислотах (в частности, в HN0₃). Одновременно наличие такой пленки может приводить к еще более неравномерному распределению очагов коррозии.

Основные закономерности коррозионного поведения алюминия и его сплавов в зависимости от природы сплава во многом совпадали с закономерностями, отмеченными для этих сплавов в морской атмосфере.

Глубина питтинговой коррозии на алюминии различных марок в ряде случаев может быть заметно больше, чем некоторых низколегированных сплавов типа АМг2, АМц и др. Чем чище по примесям алюминий, тем больше может быть максимальная глубина поражений. Относительно высокой коррозионной стойкостью характеризуются низко- и среднелегированные сплавы системы А1-Mg, что и определяет их широкое применение в качестве важных конструкционных материалов в морских строительных конструкциях. Неправильная термообработка полуфабрикатов из сплава, содержащего выше 3,5 и особенно выше 5 % Mg, приводит в ряде случаев к резкому снижению коррозионной стойкости из-за появления чувствительности к МКК и РСК.

Искусственное старение сплава типа АДЗЗ приводит к заметному уменьшению коррозионной стойкости из-за появления чувствительности к МКК. По этой же причине сварные соединения сплавов системы А1-Mg- Si являются нестойкими в морской воде. Значительно понижается коррозионная стойкость сварных соединений сплавов системы А1-Mg.

Сплавы системы AI-Zn-Mg (1915Т, 1935Т и др.) в большинстве случаев бывают нестойкими в морской воде из-за чувствительности к РСК, которая особенно сильно развивается вблизи сварных швов.

Высоколегированные сплавы Д16Т и В95Т1 в морской воде также подвержены интенсивной РСК, скорость которой значительно выше, чем в атмосферных условиях На сплаве В95 в состоянии Т2 и ТЗ развивается только язвенная коррозия с глубиной, приблизительно соответствующей глубине коррозии на низко- и среднелегированных алюминиевых сплавах. Биологическое обрастание значительно тормозит развитие РСК на высокопрочных алюминиевых сплавах, и глубина от этого вида коррозии при испытании в поверхностном слое морской воды может быть меньше, чем в атмосферных условиях.

Данные за 10 и 16 лет выдержки в морской воде стойких алюминиевых сплавов подтверждают вывод о том, что коррозия в этой агрессивной среде, так же, как и в обычной воде и в атмосфере, идет с торможением скорости роста питтинга во времени, но при этом k в формуле (22) значительно выше, чем при росте питтинга в атмосферных условиях. Повышение k происходит не только в результате увеличения эффективности действия «катодных элементов», но и вследствие возрастания общей суммы легирующих элементов в сплаве.

В морской воде контактная коррозия значительно более опасна, чем в атмосферных условиях. Степень-опасности контактной коррозии алюминиевых сплавов в 3,5 %-ном растворе NaCl уменьшается в ряду медь> >сталь 3>нержавеющая сталь>титановый сплав. Относительно высокая электропроводность морской воды в значительной мере облегчает защиту алюминиевых сплавов электрохимическим способом. Очень эффективно в данном случае применение анодных плакировок, поэтому такой сплав, как АМц, часто применяется в плакированном виде. Результаты испытаний показывают высокую надежность плакировок, содержащих цинк. Коррозионная стойкость после одного года испытаний на таком металле (0,4 мм) заметно выше, чем на металле без плакировки (3,2 мм).

Сплавы системы А1 - Mg и другие алюминиевые сплавы могут быть достаточно легко защищены при использовании расходуемых анодов. Наиболее эффективными считаются аноды из сплавов на основе системы А1 - Zn - Hg. Наряду с этими можно применять аноды на основе цинка и алюминиевого сплава системы А1 - Zn - Mg. Применять аноды из магния нельзя, так как это приводит к перезащите в результате повышения рН около катода.

Применение алюминиевых сплавов в морских средах постоянно расширяется. Построены суда с алюминиевыми корпусами, в том числе суда на подводных крыльях. Алюминиевые корпуса небольших судов не окрашиваются. Окрашивание обычно проводят для предотвращения и очистки корпусов от биологического обрастания. При этом применяются составы на основе оловянно-органических соединений.

Для крепежа можно применять детали, выполненные из стали, но обязательно с покрытием, лучшими из которых являются цинк (горячее цинкование), а также алюминивые сплавы (горячее алюминирование). Перспективно применение алюминиевых сплавов в опреснительных установках.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Морская коррозия

Одним из наиболее опасных для металла явлений считается морская коррозия. Это электрохимический процесс, который запускается и протекает из-за особенностей состава жидкости.

В этом материале мы подробнее разберем особенности явления, его протекание и методы защиты.

Почему морская вода так опасна для металла

По статистике, металлические изделия в море портятся намного быстрее, чем в стандартных условиях на открытом воздухе.

Катализатором становится 3 особенности жидкости:

Большое количество кислорода. Как известно, именно он запускает окисление, которое и понимается под коррозией. Уровень содержания кислорода – до 8 мг на один литр.
Электропроводность. Морская вода выступает как хороший электролит. В некоторых морях ее электропроводность составляет 3х10-2 Ом-1 см-1.
Особый состав. Химики давно установили, что в жидкости присутствует весь набор веществ, делающих ее опасной для металла – от сульфатов натрия и солей кальция до хлоридов.

Коррозия в морской воде протекает быстрее, потому что у нее есть выраженное депассивирующее действие. Если на поверхности начинает формироваться защитная пассивная пленка, вода быстро разрушает ее.

Все что попадает в море начинает разрушаться. Убедитесь в этом, если посмотрите на состояния днищ кораблей, погруженных металлоконструкций, трубопроводов, проложенных по дну.

То же относится и к металлическим изделиям, которые периодически соприкасаются с агрессивной средой, к примеру, при охлаждении.

Особенности протекания процесса

Морская коррозия металлов протекает под воздействием множества внешних агрессивных факторов. Как мы уже отмечали, этот процесс относится к электромеханическим разновидностям процессов.

Его протекание напрямую связано с кислородной деполяризацией и дифузионно-кинетическим катодным контролем.

Проблем добавляет то, что сама вода постоянно двигается. Это связано не только с давлением, но и с тем, что суда постоянно находятся в движении с собственной скоростью.

В зависимости от условий, в которых находится металлоконструкция, меняется тип контроля:

При сильной аэрации и в местах с сильным течением, частым волнением, кинетический контроль выходит на первый план.
На участках где морская вода находится в неподвижном состоянии, преобладающим оказывается катодный контроль.

Если рассматривать процесс как катодно-анодную реакцию, мы увидим, что в качестве анода выступает металл, в то время как катодом становится оксидная пленка на его поверхности.

Морская коррозия становится заметной быстро. Она вызывает масштабное разрушение материала, на нем появляются язвы большой глубины, структура металла разрушается и становится хрупкой. Материал уже переносит прежнего нагрузок.

Также не стоит сбрасывать со счетов атмосферную коррозию в морских районах. Она связана с особым составом воздуха, воздействием других особых условий среды.

Что усиливает морскую коррозию

На разных морях ржавение металла протекает с разной скоростью. На скорость и особенности явления влияет 6 факторов среды:

Степень солености воды. Чем больше твердых веществ растворено в жидкости, тем больше будет степень солености. Этот фактор не сильно влияет на скорость или характер процесса, но чем больше содержание, тем выше будет опасность на контрасте с другими факторами.
Состав воды. Состав жидкости формирует благоприятную среду, в которой коррозия могла бы развиваться намного быстрее. Состав отличается в зависимости от географического расположения места. Одними из самых опасных веществ становятся хлориды и сероводород. Если их много, катодный и анодный процесс становятся более интенсивными. Также такой состав приводит к появления сульфидов, которые будет сложно растворить. Еще один фактор риска – большое количество ионов брома. Интересная особенность заключается и в том, что в ряде случае состав выступает и в качестве защитного фактора – он помогает сформировать специальную пленку, отталкивающую внешние угрозы.
Скорость течения. Чем быстрее течение, тем лучше будет диффузия кислорода. Потому, когда судно движется с большой скоростью, риск морской коррозии становится все более и более ощутимым. Но опасность представляет и неподвижная вода. Даже когда на море штиль, есть риск что ржавение начнет протекать с диффузионным контролем.
Место расположения ватерлинии. Место, с которым соприкасается морская вода, намного больше других поражено коррозионными процессами. Причина в том, что на этом участке кислород наиболее сильно влияет на металл. Также сказывается и температура. Вода, которая омывает ватерлинию более теплая из-за контакта с солнечными лучами.
Наличие прокатной окалины на поверхности металла. Опасность ее присутствия заключается в том, что в этом случае сильно упрощается формирование гальванопары. Это опасно, потому что возникает анодное растворение металла.
Биологический состав морской воды. Как и в почве, в морской воде много микроорганизмов, флоры и фауны, которые стимулируют разложение металла. К ним относятся различные виды бактерий, а также кораллы и моллюски. При их большом скоплении увеличивается риск образования коррозийных поражений. Исключение составляют только некоторые виды морских существ, которые не позволяют кислороду контактировать с металлическими частями. Скорость протекания коррозийного поражения также зависит от сплава, который был использован при изготовлении той или иной конструкции. Так опасность для биокоррозии представляют сплавы, в которых есть много свинца, никеля, олова и алюминия. Наиболее защищенными оказываются магниевые сплавы и медь.

Виды морской коррозии

В морской воде протекает 2 вида коррозии.

Наиболее распространенными среди них считаются следующие:

Контактная. Проявляется из-за контакта жидкости и металла. Причиной становится хорошая электропроводность. Если рядом в воде находится несколько металлических изделий, металл становится по отношению к стали катодом.
Электрокоррозия. Появляется, потому что в воде находятся блуждающие токи. Иногда проблемы оказываются связанными и с самими морскими судами, состоянием проложенной на них электросети.

Коррозия металла в морской воде способна за короткое время вывести из строя даже крупную металлоконструкцию. Как результат – она теряет прочность и обрушиться.

Это всегда риск появления человеческих жертв и больших убытков.

К 2020 году разработано множество средств, позволяющих или обеспечить защиту от агрессивной среды или замедлить протекание процесса. Их качество доказано на практике – удается получить заметный результат.

Рассмотрим вопросы защиты от морской коррозии более подробно.

Как защитить металл от повреждения

В работе используется несколько видов защитных средств, к которым относятся такие, как:

Использование специальных лакокрасочных покрытий

Как и в случае с борьбой с ржавением под открытым воздухом, очень важно не допустить контакта агрессивной среды с металлом. ЛКМ в таком случае подходят отлично.

Есть несколько типов материалов, которые можно свободно использовать в окрашивании.

К ним относятся такие, как:

Краски на основе битумов.
Составы с фенолформальдегидной основой.
Этинолевые лакокрасочные материалы.

Хорошо показывают себя вещества с эпоксидной, каменноугольной основой. Главное требование, чтобы в них было как можно меньше растворителей.

Главное преимущество использования такого средства заключается в простоте нанесения.

Краска наносится на поверхность, защищенные места сразу становятся хорошо видимыми.

Для дополнительного усиления, ограждающего от агрессивной среды эффекта, можно также применять разные окиси, в том числе, ртути и меди. В таком случае конструкция не будет обрастать морскими обитателями.

Чтобы нанесение ЛКМ дало лучшие результаты, поверхность металлоконструкции нужно будет фосфатировать. Только после этого допускается проведение окрашивания.

Стоит также учитывать, что оно должно быть как можно более толстым, чтобы удержаться дольше и сохранить заметный эффект.

Применение металлических защитных покрытий

В этом направлении работает наша компания. Среди самых распространенных видов составов можно назвать цинк.

Он наносится на металл слоем толщиной до 200 мкм. При этом создается хорошая защита от контакта со средой.

Еще одно преимущество – такой материал можно окрашивать.

Оцинковывают самые разные изделия, в том числе, днища морских судов.

Зачистка поверхности

Процесс очень важен, потому что позволяет снять окалину. Как мы уже говорили выше, ее присутствие способно в несколько раз ускорить негативный процесс.

Для удаления окалины могут применяться высокие температуры, химическое травление и очистка пескоструйным методом.

Низкое легирование

Изменение самого характера стали – один из действенных методов для борьбы с коррозией. По данным исследований, стали с большим содержанием никеля портятся особенно быстро, в то время как добавление меди помогает сделать конструкцию намного более стойкой.

Создание дополнительной электрохимической защиты

Она может быть двух типов – от внешнего источника тока или от протектора. При этом удается остановить формирование пор и протекание электрохимического процесса, представляющего большую опасность для материалов.

Все перечисленные методы используются и в месте. В таком случае, вероятность повреждения металла станет намного ниже. Вопрос о подборе материалов, правильном конструировании также стоит очень остро.

Защита методом горячего цинкования

Наша компания предлагает горячую оцинковку различных видов конструкций, в том числе тех, которые постоянно находятся в контакте с морской водой.

Работаем с 2007 года и готовы быстро выполнить даже наиболее сложный и крупный заказ.

4 причины обратиться к нам:

Действуют три цеха горячего цинкования. Наши производственные мощности – 120 тысяч тонн в год.
Работаем с большинством видов деталей и конструкций. На предприятии установлена одна из самых крупных ванн в ЦФО. Ее глубина составляет 3,43 метра.
Гарантируем качество. Горячее цинкование проводится строго по ГОСТ 9.307-89.
Используем передовое оборудование. Установлена европейская техника от KVK KOERNER и EKOMOR.

Готовы ответить на все интересующие заказчика вопросы и быстро приступить к работе. Звоните или оставляйте заявку на сайте.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия относится к наиболее часто встречающимся процессам постепенного разрушения металла.

Как мы знаем, наше окружение наполнено электричеством.

В зависимости от среды, меняются показатели проводимости. Не отличается то, что при контакте с такой средой сталь начинает постепенно портиться.

У процесса есть несколько важных отличий.

В первую очередь – неодновременное протекание восстановления окислительного процесса и ионизации атомов металла.

На интенсивность распространения при этом влияет такой параметр, как электродный потенциал металла.

Главная причина электрохимической коррозии в том, что большинство металлов проявляют термодинамическую неустойчивость.

Примеры распространения коррозии такого типа встречаются в воде, почве, на открытом воздухе.

Она часто становится причиной потери прочности и постепенного разрушения металла на днище судов, трубопроводов, опор ЛЭП и других объектов.

Если говорить о типах электрохимической коррозии, то называют 3 разновидности:

щелевые поражения;
питтинги;
межкристаллическое повреждение.

Повреждаться могут разные типы металлов в зависимости от их расположения. Ржавчина появляется при контакте со стоячей и текущей водой, в местах соединения разных металлов, а также на сварных швах.

Какие механизмы отвечают за протекание электрохимической коррозии

Такое повреждение металла проводится двумя механизмами – гомогенным и гетерогенным. Рассмотрим каждый из них подробно.

Гомогенный. Первоначально затрагивается поверхностный слой металлического изделия. Постепенно металл начинает растворяться под действием актов – катодного или анодного. На протяжении определенного времени происходит миграция катода и анода. Со временем процесс ускоряется. Особенность гомогенного механизма в том, что затрагивает как твердые, так и жидкие металлы. Меняется только скорость течения.
Гетерогенный. У большинства твердых металлов не наблюдается гомогенной поверхности. Это связано с тем, что в самом материале состав кристаллической решетки может отличаться. Также как и в описанном выше случае, формируется анодный и катодный процессы, металл начинает постепенно разрушаться.

У такого вида процесса есть несколько особенностей.

В первую очередь – четкое деление на катодный и анодный процесс. Один из основных факторов, влияющих на их скорость протекания относительно друг друга – это время.

Схема электрохимической коррозии

В зависимости от типа металла, коррозия может быть локализована на отдельных участках. Также наблюдается растворение поверхностного слоя на анодах, что позволяет поражению затронуть обширные площади.

Здесь появляется еще одна особенность протекания процесса – формирование гальванических элементов. Это происходит из-за специфики структуры поверхности, на которой присутствуют микроэлектроды.

Из-за чего начинает развиваться коррозия

После того, как мы рассмотрели суть электрохимической коррозии, пришло время обратить внимание на причины распространения коррозии.

Среди них три распространенные:

Сплав имеет неоднородную структуру. В большинстве сплавов поверхность негомогенная, потому что в кристаллической решетке присутствуют посторонние включения. Ухудшает ситуацию и присутствие пор макро и микротипа. Это приводит к тому, что продукты коррозии также начинают образовываться неравномерно.
Неоднородная среда, в которой находится металл. Чтобы коррозия протекла быстрее, важен фактор доступа окислителя. Электрохимическая реакция может быть ускорена.
Отличие физических условий. Коррозия усиливается в том случае, если происходит облучение, в среде присутствуют блуждающие тока. Негативно влияет и температура, особенно при перепадах. В таком случае разница между холодными и теплыми местами становится причиной появления анода.

Именно по причине различия в критических факторах, скорость электрохимической коррозии может сильно меняться.

Главные внутренние факторы протекания электрохимической коррозии

На интенсивность распространения коррозийного поражения влияют две группы факторов – внешние и внутренние.

Текущее состояние поверхности металла

Когда поверхность металла неровная, коррозийный процесс протекает намного интенсивнее. Если на поверхности присутствуют небольшие выступы, они начинают накапливать воду.

Это может негативно повлиять на интенсивность распространения.

Чтобы не допустить такого фактора, важно использовать отшлифованный или отполированный металл.

Когда сталь гладкая, вода не так сильно повреждает ее, потому что постепенно происходит формирование равномерной пленки по всей поверхности.

Также хорошим средством для уменьшения поражения становится применение пассивирования, а также ряд других способов.

Степень термодинамической стойкости металла

Разные виды материалов отличаются разными показателями термодинамической устойчивости.

Наиболее стойкие разновидности материала не разрушаются при помещении в агрессивную среду.

Чтобы понять, есть ли у металла склонность к коррозии под действием термодинамических факторов, измеряют потенциал анодного и катодного процесса, а также изобарно-изотермического.

Именно такой фактор оказывает большое влияние на потенциальное воздействие среды на постепенное развитие коррозии.

К сожалению, у большинства представленных в продаже марок металлов стойкость невысокая. Есть и неустойчивые разновидности, у которых этот риск нивелируется благодаря склонности к образованию пассивных пленок на поверхности.

Кристаллографическая структура

Оказывает прямое воздействие на металл.

Как известно, атомы в кристаллической решетке располагаются по-разному. Лучше защищены те разновидности, у которых атомы упакованы неплотно.

Особенности решетки также учитывают при планировании защиты материала методом создания на нем специальных пленок. И пленка и сам основной материал должны четко соответствовать по составу друг другу или быть максимально приближенными.

В этом случае исключается появление напряжения, которое негативно отражается на текущем состоянии заготовки. Если контакт с агрессивной средой все-таки происходит, материал начинает разрушаться слой за слоем.

Гетерогенность

Этот фактор рассматривается в непосредственной связи с величиной зерна металла.

Если в сплаве есть выраженные анодные включения, они сильно влияют на ускорение протекания коррозии.

Катодные включения не столь опасны, потому что на интенсивности процесса не отражаются. Величина зерна как фактор риска рассматривается не так часто и этим показателем можно пренебречь.

Не стоит сбрасывать со счетов и механические факторы

Важно понимать, что многие конструкции из металла используются под постоянным напряжением.

К этой категории относится повышенное внутреннее напряжение, когда сильно увеличивается риск деформации.

Негативно влияют на качество металла также воздействие истирания, периодические контакты с другими металлическими изделиями.

Такой фактор оказывает значительное влияние на интенсивность распространения повреждения.

Даже если само сырье первоначально обладало стойкостью к потенциальным повреждениям, в таком случае она уменьшится – формируемые пленки просто не будут закрепляться на поверхности.

Потому лучше сразу исключить это условие электрохимической коррозии – постараться не использовать металлоконструкции под пиковыми сильными нагрузками, не допускать возникновения трения и соприкосновения между собой стальных деталей.

Основные внешние факторы электрохимической коррозии

Кроме внутренних, на металл также влияют и внешние факторы.

Они могут не только ускорять, но и замедлять процесс, а также влиять на характер его протекания.

К ним относятся следующие:

Температура. Температура сильно влияет на то, как себя ведет металл в разных условиях. От нее сильно зависит то, насколько быстро будут растворяться вторичные продукты коррозии. Среди других особенностей – запуск и стимуляция диффузионных процессов в металле, создание перенапряжения на электродах и другие проявления. Когда металлическое изделие помещается в растворы с кислородной деполяризацией, по мере прогрева электролита диффузия окислителя ускоряется. На фоне этого наблюдается сильное снижение перенапряжения ионизации кислорода.

Если деталь помещается в растворы неокисляющихся кислот, наблюдается коррозия с водородной деполяризацией.

Повышение температуры уменьшает скорость распространения повреждений, потому что сильно снижается перенапряжение водорода.

Отдельно стоит отметить ситуацию, когда металл уже покрывается специальной защитной пленкой. В этом случае сам тип пленки будет влиять на то, как именно она поведет себя при контакте с разными видами внешних угроз, в том числе, с повышением температуры.

Нагрев и охлаждение могут отразиться на состоянии катодов и анодов через их внутренние процессы.

В некоторых случаях полярность электродов значительно меняется.

Как мы уже отмечали выше, проблемы могу возникать из-за того, что разные участки детали нагреты до отличающихся друг от друга температур.

В этом случае стремительно увеличивается количество термогальванических пар, стимулирующих распространение коррозии на новые участки.

Уровень рН раствора, в который помещен металл. Такой показатель как рН указывает, насколько в растворе будут активными ионы водорода, и как быстро коррозия будет распространяться по материалу. Это опасно, потому что может непредсказуемо менять потенциал катодных процессов, формирование окисных пленок. Также создается значительное перенапряжение реакции на электродах. Рекомендуется не допускать контакта металла со средами, у которых показатель рН высокий.

Если по каким-то причинам металлическая заготовка оказалась помещена в раствор, большое значение будет иметь скорость, с которой он движется, а также само наличие внутренних колебаний.

Заранее определить точное воздействие будет сложно по той причине, что всегда непросто предсказать, как поведут себя нейтральные электролиты.

Cчитается, что при смешении электролита, меняются показатели диффузии кислорода, что значительно отражается на процессе протекания коррозии.

Можно уделять меньше внимания скорости движения электролита в том случае, если вы имеете дело со средами повышенной кислотности.

На них подобное поражение оказывает минимум влияния.

Чем отличаются анодный и катодный процессы

Если вы внимательно проследите за тем, как работает гальванический элемент, то увидите, что в нем протекают сразу два связанных друг с другом процесса – анодный и катодный.

Рассмотрим их более подробно.

Анодный процесс

В химии показывается формулой Fe → Fe2+ + 2e. Она показывает, что постепенно запускается окисление, ионы металла начинают переход в раствор.

Катодный процесс

Может протекать по-разному.

В частности, переизбыток электронов решается ассимиляцией атомами электролита и его молекул. На фоне этого происходит восстановительная реакция непосредственно на самом катоде.

Формула будет зависеть от того, в каких условиях протекает реакция.

Так при наличии водородной деполяризации можно записать процесс как 2 H+ + 2e → H2.

Важно понимать, что оба процесса сильно связаны друг с другом под влиянием кинетического фактора.

С течением времени может происходить взаимное замедление или ускорение анодного или катодного процесса. При этом сам анод всегда будет оставаться тем местом, на котором формируется коррозия металла.

Во время анализа протекания процесса коррозии часто обращают внимание на электропроводящие фазы и момент после их соприкосновения.

Обычно одна фаза имеет положительный заряд, в то время как другая – отрицательный. Это приводит к появлению разности потенциалов.

Таким образом возникает ДЭС или как его часто называют ученые – двойной электрический слой с ассиметричным расположением частиц в местах, где фазы разделяются.

Опасным для металла становится скачок потенциалов. Он может стимулироваться двумя центральными причинами:

Большая накопленная энергия гидратации. В таком случае наблюдается отрыв ионов металла и постепенное перетекание их в раствор. На поверхности в результате остается аналогичное число электронов, заряд становится отрицательным. Далее, в соответствии с законами физики, наблюдается перетекание катионов из раствора, формируется ДЭС на границе, как мы уже описывали выше.
Разряжение катионов электролита. В результате металл начинает стремительно принимать положительный заряд. ДЭС появляется из-за активности анионов раствора в контакте с катионами электролита.

Что происходит в том случае, если поверхностный слой металла совсем не имеет определенного заряда?

В таком случае ДЭС наблюдаться не будет, возникнет явление нулевого заряда.

Его потенциал будет отличаться в зависимости от того, с каким металлом вам приходится работать.

Описанный процесс значительно отражается на том, как протекает коррозия и как быстро она захватывает все новые и новые участки металла.

В современной науке нет средств, которые могли бы точно измерить величину скачка потенциала, значит и процесс формирования электродвижущей силы оказывается на таким интенсивным.

Если рассматривать вопросы, связанные с процессом поляризации, можно написать отдельную статью на эту тему.

Потому далее мы рассмотрим другой важный показатель – поляризацию.

Поляризация и ее влияние на скорость протекания коррозии

Процесс поляризации связан с интенсивностью распространения электрохимической коррозии.

Этот показатель отражает, насколько сильное перенапряжение наблюдается на определенном участке.

Принято выделять три вида поляризации:

Электрохимическая. Чаще всего наблюдается в ситуации, когда катодный и анодный процессы начинают замедляться.
Фазовая. Возникает в том случае, если на поверхности материала формируется новая фаза.
Концентрационная. Этот процесс появляется в том случае, если есть очень малые показатели скорости отвода продуктов коррозии, а также подхода деполяризатора.

Особенности поляризации также стоит учитывать в том случае, если вы заинтересованы в дополнительной защите металлов от постепенного разрушения.

Обеспечиваем эффективную защиту от коррозии

Наша компания предлагает заказчикам защиту металлоконструкций разных типов от коррозии.

В пользу работы с нами говорит сразу несколько факторов:

Опыт работы с 2007 года, есть постоянные заказчики.
Большие производственные площади. Три цеха для горячего цинкования, мощность 120 тысяч тонн в год.
Универсальность. Работаем со множеством видов изделий благодаря установленной на предприятии самой глубокой ванны в ЦФО – 3,43 метра.

Мы используем в процессе проверенное европейское оборудование. Даем гарантию соответствия качества товаров требованиям ГОСТ 9.307-89.

Чтобы получить дополнительные консультации и ответы на интересующие вас вопросы, звоните нам или оставляйте заявку на сайте.

Срочно ответ по химии надо!! Тест по химии 1 курс.
1. В ряду Na → Mg → Al:
а) увеличивается число валентных электронов
б) возрастают восстановительные свойства
в) увеличивается радиус атома
г) возрастает число электронных слоев

4. Что усиливает коррозию металлических изделий, находящихся в воде?
а) добавление в воду ингибитора коррозии
б) применение для соединения деталей заклепок из менее активного металла
в) применение для соединения деталей заклепок из более активного металла
г) окрашивание деталей

5. Железо в промышленности получают:
а) пирометаллургическим методом;
б) гидрометаллургическим методом;
в) электролизом расплава оксида железа (III)
г) электролизом раствора хлорида железа (III)

6. Разбавленная Н2SO4 будет реагировать с каждым из металлов пары:
а) Pb и Fe; б) Zn и Нg; в) Сu и Ni; г) Мg и Al;

7. Более сильные восстановительные свойства, чем алюминий, проявляет:
а) Mg ; б) Fe ; в) Сu; г) Si

8. К органическим веществам не относится :

а) С2Н5ОН ; б) CH3COONa; в) C6H6; г) CaCO3

9. Железная конструкция будет защищена от электрохимической коррозии в воде, если на ней укрепить пластину:
а) из свинца; б) цинка; в) меди; г) никеля

10. Железо в отличие от многих металлов обладает свойством:
а) электропроводности; б) пластичности;
в) магнитными свойствами; г) имеет серый цвет.

11. Окислительно–восстановительной не является реакция:

а) 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O;
б) CaCO3 = CaO + CO2;
в) 2NaNO3 = 2NaNO2+ O2;
г) Zn + H2SO4 = Zn SO4+ H2

12. Необратимой является реакция:
а) CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4;
б) N2 + O2 = 2NO;
в) MgBr2 +Na2SO4 = MgSO4 + 2NaBr;
г) 2SO2 + O2 = 2SO3

13. Количество электронов у атома хлора на внешнем энергетическом уровне: а) 3 ; б) 35; в) 17; г) 7

14. Неметаллические свойства элементов в ряду F – Cl – Br – I
а) остаются неизменными
б) усиливаются
в) ослабевают
г) сначала усиливаются, затем ослабевают.

15. Степени окисления азота -3 и +5 в соединениях:
а) N2O и HNO2 ; б) NH3 и HNO3; в) NO2 и KNO3; г) NO и N2O5

16. Общая формула СnH2n-2 подходит для каждого из классов органических соединений пары :
а) алканов и алкенов; б) алкенов и алкинов; в) алкинов и алкадиенов;
г) алкенов и алкадиенов.

17. Молекулярную кристаллическую решетку имеет каждый неметалл пары:
а) черный фосфор и селен ; б) бром и графит; в) алмаз и кислород;
г) белый фосфор и йод.

18. Химическое равновесие в системе :
N2 + 3H2 ⇆ 2NH3 + Q
сместится в сторону синтеза аммиака при:
а) повышении температуры;
б) повышении давления;
в) понижении давления;
г) увеличении концентрации аммиака

19. Водород проявляет окислительные свойства при взаимодействии:
а) с хлором; б) cерой; в) азотом; г) кальцием

20. Самым активным неметаллом среди элементов Si, P, S, Cl является:
а) сера; б) хлор; в) кремний; г) фосфор

Читайте также: