47015

Электрохимическая коррозия. Механизм протекания на границе «металл – электролит»

Доклад

Физика

Коррозия металлов это процесс вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химического либо электрохимического воздействия окружающей среды. Электрохимическая коррозия взаимодействие металла с корой электропроводящей средой при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компта корой среды протекает не в одном акте и их скорость зависит от величины элемого потенциала металла. Термином электрохимическая коррозия объединяют следующие виды коррозионных процессов: коррозия в...

Русский

2013-11-27

44.54 KB

16 чел.

  1.   Электрохимическая коррозия. Механизм протекания на границе «металл – электролит».

  Коррозия металлов – это процесс, вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химического либо электрохимического воздействия окружающей среды.

Электрохимическая коррозия - взаимодействие металла с кор-ой электро-проводящей средой при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного комп-та кор-ой среды, протекает не в одном акте и их скорость зависит от величины элем-ого потенциала металла.

    Термином «электрохимическая коррозия» объединяют следующие виды коррозионных процессов:

коррозия в электролитах – коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток (вода, растворы кислот, щелочей, солей);

почвенная коррозия – коррозия подземных металлических сооружений под воздействием почвенного электролита;

электрокоррозия – коррозия металлических сооружений под воздействием блуждающих токоа;

атмосферная коррозия – коррозия металлов в атмосфере воздуха или другого газа, содержащего пары воды;

биокоррозия – коррозия, вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов, вырабатывающих вещества, ускоряющие коррозионные процессы;

контактная коррозия – коррозия металлов в присутствии воды, вызванная непосредственным контактом двух металлов.

   Процесс коррозии начинается с поверхности металлического сооружения и распространяется вглубь него. По результатам осмотра поверхности сооружения можно судить об интенсивности и характера коррозионного разрушения конструкции.

   Различают сплошную и местную коррозию. В первом случае продуктами коррозии покрыта вся поверхность, находящаяся в контакте с коррозионной средой. Сплошная коррозия может быть равномерной – протекающей с одинаковой скоростью по всей поверхности, и неравномерной – протекающей с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла (например, коррозия углеродистой стали в морской воде).

   Местная коррозия – это окисление металла на отдельных участках металлической поверхности. Она может быть следующих видов.

пятнами (глубина повреждения много меньше его диаметра);

язвенная (глубина повреждения примерно равна его диаметру);

точечная (глубина повреждения много больше его диаметра);

подповерхномтная (коррозионный процесс идёт под слоем неповреждённого металла);

структурно-избирательная (разрушается какой-то один компонент сплава);

межкристаллическая (коррозионное разрушение имеет место на границе между кристаллами);

коррозионное растрескивание (коррозионно-механическое воздействие приводит к образованию трещин в металле).

Очевидно, что местная коррозия более опасна, чем сплошная.

В зависимости от вида коррозии её скорость оценивают по-разному. Так, скорость сплошной равномерной коррозии определяют по потере металла за единицу времени с единицы поверхности. Скорость язвенной, точечной, межкристаллической коррозии характеризуют увеличением глубины коррозионного повреждения в единицу времени. Показателем скорости структурно-избирательной коррозии является изменение прочности металла (например, временного сопротивления) в единицу времени.

  Основной причиной коррозии металла трубопроводов является термодинамическая неустойчивость металлов.

Подавляющее большинство металлов в земной коре находится в связанном состоянии в виде окислов, солей и других соединений. Причина этого явления состоит в термодинамической неустойчивости металлов.

Сущность катодной защиты.

Рис. Схема катодной защиты.

Источником постоянного тока является станция катодной защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток преобразуется в постоянный от вдольтрассовой ЛЭП 1, поступающий через трансформаторный пункт 2. Отрицательным полюсом источник с помощью кабеля 6 подключён к защищаемому трубопроводу 4, а положительным – анодному заземлению 5. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Принцип действия катодной защиты аналогичен процессу электролиза. Под действием положительного электрического поля источника начинается движение полусвободных валентных электронов в направлении «анодное заземление» - источник тока – защищаемое сооружение. Теряя электроны, атомы металла анодного заземления переходят в виде ион-атомов в раствор электролита, т.е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы подвергаются гидрации и отводятся вглубь раствора. У защищаемого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока наблюдается избыток свободных электронов: создаются условия для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации, характерных для катода.

Установлено, что минимальный защитный потенциал стальных сооружений уложенных в песчаных и глинистых грунтах, изменяется от 0,72 до –1,1 В по медно-сульфатному электроду сравнения (МСЭ). Однако стальные подземные сооружения становятся защищёнными на 80-90% уже в том случае, когда их потенциал равен –0,85 В. эта величина принята в качестве минимального защитного потенциала, которым необходимо поддержать на защищаемом сооружении.

Протекторная защита. Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента (рис).

Принципиальная схема протекторной защиты.

Два электрода: трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь, опущены в почвенный электролит и соединены проводником 3. так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику 3. одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Таким образом, разрушение металла всё равно имеет место. Но не трубопровода, протектора. Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии могут быть использованы все металлы, расположенные в электрическом ряду напряжений левее железа, так они более электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются только из материалов, удовлетворяющих след. требования:

разность пот-ов мат-ов протектора и железа (стали) должна быть как можно больше,

ток, получаемый при эл-ом растворении единицы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным,


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3826. Изучение структуры углеродистых сталей в равновесном (отожженном) состоянии 72.5 KB
  Изучение структуры углеродистых сталей в равновесном (отожженном) состоянии Химически чистые металлы обладают низкой прочностью, поэтому в технике их применяют сравнительно редко. Наиболее широко используют сплавы - вещества, полученные сплавлением...
3827. Изучение вращательного движения твердого тела 83.5 KB
  Изучение вращательного движения твердого тела Цель работы: изучение кинематики и динамики вращательного движения, построение абстрактной модели реальной физической системы. Приборы и принадлежности: прибор Обербека, оборудованный миллисекундомером, ...
3828. Колебательные движения физического маятника 110.6 KB
  Физический маятник 1.Параметры колебательного движения Движение, при котором координата точки изменяется по закону косинуса (или синуса) называется гармоническим колебанием. Таким образом, при равномерном движении точки по окружности ее проекция сов...
3829. Определение момента инерции маятника Обербека 109.5 KB
  Определение момента инерции маятника Обербека Цель работы: изучить вопросы динамики поступательного и вращательного движения, определить момент инерции специального тела – маятника Обербека. Оборудование: лабораторная установка в комплект...
3830. Внутренний фотоэффект в полупроводниках 95 KB
  Внутренний фотоэффект в полупроводниках. Цель работы. Определение опытным путем влияния освещенности на проводимость полупроводника и установление закона рекомбинации неосновных носителей заряда. Указания по организации самостоятельной работы....
3831. Определение удельной теплоемкости жидкости с помощью элекnрокалориметра 119.5 KB
  Определение удельной теплоемкости жидкости с помощью электрокалориметра Приборы и принадлежности Два электрокалориметра, два термометра, технические весы с разновесами, исследуемая жидкость, сосуд с водой. Теория работы и описание прибора Удельной т...
3832. Определение скорости монтажного патрона с помощью баллистического крутильного маятника 81 KB
  Определение скорости монтажного патрона с помощью баллистического крутильного маятника Цель работы - изучение законов сохранения на примере баллистического маятника. Приборы и принадлежности: баллистический крутильный маятник комплект монтажных пат...
3833. Дослідне вивчення властивостей математичного маятника. 96.5 KB
  Дослідне вивчення властивостей математичного маятника. Мета роботи: Перевірити справедливість формули періоду коливань математичного маятника для різних довжин маятника і різних кутів відхилення від положення рівноваги. Прилади і матеріали: Штатив...
3834. Исследование температурной зависимости электропроводности твердых тел 132 KB
  Исследование температурной зависимости электропроводности твердых тел/ Цель работы: Установление опытным путем законов изменения электропроводности твердых тел при их нагревании и определение энергии активации полупроводника. Теоретические исслед...