Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии. Килимник А.Б - 35 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

влаги на поверхности металла. Устанавливаются математические соотношения, которые на основе обработки климатических
и аэрохимических данных по отдельным регионам позволяют прогнозировать долговечность оборудования, требования к
противокоррозионной защите в данных условиях. Разрушение материалов в атмосфере происходит в результате физико-
химических процессов, развивающихся на границе твердая фаза – газовая среда.
Первые систематические исследования атмосферной коррозии (АК) в нашей стране начаты Г.В. Акимовым. Под его ру-
ководством была создана целая сеть коррозионных станций. Одной из особенностей АК является то, что разрушение металла
происходит как в результате его прямого взаимодействия с кислородом воздуха и образованием оксидных фаз, прежде всего,
по электрохимическому механизму, который приводит к формированию продуктов коррозии – солей и гидратированных
соединений. Процессы АК развиваются преимущественно под адсорбционными слоями газов (паров) или тонкими пленками
водных растворов, толщина которых в естественных условиях может изменяться от нескольких молекулярных слоев до де-
сятков или сотен микрометров. Это явилось основой для классификации АК на сухую, влажную и мокрую. Со всеми пере-
численными видами атмосферной коррозии необходимо бороться, причем подчас специфическими методами в каждом кон-
кретном случае.
К наиболее реакционноспособным компонентам чистой атмосферы относятся кислород и водяной пар. Кроме того в со-
став атмосферы входят микрокомпоненты, содержащиеся в сравнительно малых количествах SO
2
, SO
3
, NO
x
, галогенсодер-
жащие соединения, в том числе HCl и др.
В области низких и умеренных температур коррозионная устойчивость конструкционных материалов в сухой атмосфе-
ре определяется преимущественно кинетическими факторами. Существенное изменение физико-химической природы про-
цессов происходит в присутствии в атмосфере воды. Вернон впервые показал, что быстрое разрушение металлов наблюдает-
ся только тогда, когда влажность воздуха превышает некоторое значение так называемой "критической" влажности, завися-
щей от природы самого металла и примесей в атмосфере. Например, для железа критическая влажность равна примерно
70 %, но при наличии в атмосфере SO
2
или других газообразных реагентов может быть существенно ниже.
Закономерности электрохимических процессов, протекающих под тонкими пленками электролитов, и имитирующих
условия атмосферной коррозии, систематически изучены И.Л. Розенфельдом. Такие процессы требуют участия воды. К ним
относятся:
а) Водородная деполяризация:
Н
3
О
+
+ e → Н
адс
+ Н
2
О; (1)
Н
адс
+ e + Н
3
О
+
→ Н
2
+ Н
2
О (2)
или
Н
адс
+ Н
адс
→ Н
2
. (3)
В результате реакции Фольмера (1) образуется Н
адс
и становится возможным наводороживание металла. Процесс (2)
представляет собой электрохимическую десорбцию адсорбированного водорода (реакция Гейровского).
Последовательное протекание (1), (3) характерно для механизма Фольмера (1) –Тафеля (3). Для железа лимитирующей
является стадия (3).
б) Кислородная деполяризация.
Суммарный процесс восстановления молекулы кислорода происходит с участием четырех электронов:
•
в кислой среде:
О
2
+ 4Н
+
+ 4e → 2Н
2
О; (4)
• в нейтральной и щелочной средах:
О
2
+ 2Н
2
О + 4e → 4ОН
–
. (5)
Процессы (4) и (5) также являются многостадийными, причем определяющую роль играют скорость доставки кислоро-
да к катоду и природа самого катода. Образование перекиси водорода при катодном восстановлении кислорода было обна-
ружено еще в прошлом столетии. Реакции образования перекиси водорода и ее восстановления осуществляются через ряд
стадий:
а) О
2
+ Н
+
+ e → НО
2
; б) НО
2
+ e → НО
−
2
;
в) НО
−
2
+ Н
+
→ Н
2
О
2
; г) Н
2
О
2
+ 2Н
+
+ 2e → 2Н
2
О;
д) НО
−
2
+ Н
2
О + 2e → 3ОН
–
.
Образовавшаяся в результате восстановления кислорода перекись водорода может исчезать не только вследствие ее
дальнейшего восстановления, но и в результате ее каталитического разложения под влиянием материала электрода
а ) 2Н
2
О
2
→ О
2
+ 2Н
2
О; б) 2НО
−
2
→ О
2
+ 2ОН
–
.
Реакция (5) может протекать также по механизму:
а) О
2
+ e ↔ О
−
2
; б) О
−
2
+ Н
2
О ↔ НО
2
+ ОН
–
;
в) НО
2
+ e ↔ НО
−
2
; г) НО
−
2
+ Н
2
О ↔ Н
2
О
2
+ ОН
;
д) Н
2
О
2
+ e ↔ ОН
–
+ ОН; е) ОН + e ↔ ОН
–
.
В кислых средах имеют место реакции:
а) О
2
→ 2О
адс
; б) О
адс
+ 2Н
+
+ 2e → Н
2
О;

Страницы