Коррозионных элементов

Рис. 2.6. Коррозионные разрушения

18. Сергеева Т.К. Стресс-коррозионные разрушения магистральных газопроводов России. Международная научно-практическая конференция по проблеме: Безопасность трубопроводов. М.: 1995. - с. 139-164.

Серьезные коррозионные разрушения металлических конструкций и деталей имеют также место при действии агрессивных сред в условиях трения (в насосах, мешалках, подшипниках, рессорах, рельсовых скреплениях и т. п.).

Помимо рассмотренных видов коррозии, встречаются такие коррозионные разрушения, которые не укладываются в приведенную нами классификацию. Так, например, во влажной атмос-

В некоторых случаях, особенно в промышленных районах, наблюдаются серьезные коррозионные разрушения подземных металлических конструкций и сооружений вследствие действия на них блуждающих токов (блуждающими токами называются токи, ответвляющиеся от различных электрических источников и протекающие в грунте, а также в подземных сооружениях) .

нержавеющей стали 18-8 (содержащей 74 % Fe) обусловливают ионы С1~, а не МОз, а для углеродистой стали картина обратная. Латунь (70 % Си—30 Zn) имеет склонность к медленной меж-кристаллитной коррозии в различных электролитах (например, в разбавленной H2SO4, растворах Fe2(SO4)3 или BiCl2 [20]), но в средах, содержащих NH3 или амины, происходит быстрое разрушение вследствие КРН, которое также обычно является меж-кристаллитным. Кроме того, неправильно отожженная нержавеющая сталь 18-8 (например, выдержанная при 650 °С в течение 1 ч) подвержена межкристаллитному растрескиванию в самых различных электролитах независимо от приложенного напряжения; однако, эта же сталь, помещенная при растягивающем напряжении в кипящий раствор хлорида магния, подвергается транскристаллитному КРН, несмотря на хорошо обозначенные коррозионные разрушения вдоль границ зерен [21].

Источниками блуждающих постоянных токов обычно являются пути электропоездов, заземления линий постоянного тока, установки для электросварки, системы катодной защиты и установки для нанесения гальванических покрытий. Источники блуждающих переменных токов — это обычно заземления линий переменного тока или токи, индуцированные в трубопроводах проложенными рядом электрическими кабелями. Пример возникновения блуждающего постоянного тока от трамвайной линии, где стальные рельсы используются для возвращения тока к генераторной станции, показан на рис. 11.1. Вследствие плохого контакта рельсов на стыках и недостаточной изоляции их от земли часть тока выходит в почву и находит пути с низким сопротивлением, например подземные газо- и водопроводы. В точке А труба попадает под воздействие катодной защиты и не подвергается коррозии, а в точке В, напротив, сильно корродирует, так как по отношению к рельсам является анодом. Если в точке В труба защищена неметаллическим покрытием, это усугубляет коррозионные разрушения, так как в этом случае все блуждающие токи выходят через дефекты в покрытии трубы, что вызывает увеличение плот- ( ности тока на ограниченных участках поверхности и ускоряет разрушение трубы.

Фосфатные покрытия сами по себе не обеспечивают надежной коррозионной защиты. Их используют преимущественно как основу под окраску, которая обеспечивает хорошее сцепление краски со сталью и уменьшает коррозионные разрушения в местах царапин или других дефектов. Иногда фосфатные покрытия пропитывают маслами или воском — это обеспечивает более высокую степень защиты от коррозии, особенно если в них ввести ингибиторы коррозии.

Хлорированные растворители, хотя и не воспламеняются, но сравнительно токсичны. Кроме того, следы хлорсодержащих соединений, которые остаются на поверхности металла после такой обработки, впоследствии могут инициировать коррозионные разрушения. Эти растворители (три- или тетрахлорэтилен) в основном используют для обезжиривания в парах: изделия подвешивают в парах кипящего растворителя. Если обезжиривают алюминий, то в хлорированный растворитель необходимо вводить специальный ингибитор и поддерживать его концентрацию — иначе неизбежны сильные коррозионные разрушения (см. разд. 20.1.4) и прямое взаимодействие металла с растворителем, которое может сопровождаться взрывом.

Следовательно, если какой-то котел подвергается коррозионным разрушениям при применении воды, прошедшей определенную подготовку, то нельзя с очевидностью сказать, является ли эта подготовка достаточной. Для окончательного ответа необходимы статистическая обработка данных обследования большого числа котлов или проведение фундаментальных исследований коррозионных процессов. Существует множество взаимодействующих факторов, связанных с составом питательной воды, кон^трук-цией котла, режимом работы котла и конденсатора. Эти факторы специфичны для каждой котельной установки, и они определяют, будут ли протекать коррозионные разрушения при определенном содержании в воде кислорода и меди.

Межкристаллитная коррозия титана и его сплавов наблюдается в дымящей азотной кислоте при комнатной температуре (испытания в течение 3—16 ч). Добавка 1 % NaBr действует как ингибитор коррозии [27]. Сходные коррозионные разрушения протекают на технически чистом титане в метанольных растворах, содержащих Вг2, С12, 12 или Вг~, С1~, 1~ [28]. Ингибирующее действие в этом случае оказывает добавка воды.

Аналитическую зависимость эффективного потенциала электрода от плотности тока V = f (i) можно получить только для простых случаев коррозии, в то время как поляризационные кривые (графическое изображение этой зависимости) можно получить опытным путем даже для наиболее сложных случаев коррозии, соответствующих практическим условиям работы коррозионных элементов.

Так как электродные потенциалы играют очень большую роль в коррозионных процессах, то весьма важно знать значения этих потенциалов, а отсюда и действительную разность потенциалов между металлом и раствором электролита. Однако абсолютные значения потенциалов до сих пор не удалось определить. Нет достаточно надежных методов экспериментального измерения или теоретического вычисления абсолютных значений потенциалов, и вместо абсолютных электродных потенциалов измеряют относительные, пользуясь для этого так называемыми электродами сравнения. Этот принцип определения значений электродных потенциалов основан на том, что если определить э. д. с. коррозионных элементов, составленных последовательно из большинства технических металлов и какого-нибудь одного, одинакового во всех случаях электрода, потенциал которого условно принят за нуль, то измеренные э. д. с. указанных элементов позволят сравнить электрохимическое поведение различных металлов. В качестве основного электрода сравнения принят так называемый стандартный водородный электрод, представляющий

§ 4. ТИПЫ КОРРОЗИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Примером коррозионных элементов первого типа является упомянутый выше медноцинковый элемент: Си CuSO41 ZnSO41 Zn, в котором цинк растворяется, а на меди выделяются ее ионы из раствора.

Примером коррозионных элементов второго типа может служить любая концентрационная цепь, в которой электроды из одного и того же металла погружены в растворы, содержащие одноименный электролит различных концентраций (С1>Сг): Me\MeA(ci) \MeA(c2) \Ме.

Типы коррозионных элементов 29

Возникновение коррозионных элементов происходит не только при контакте двух разнородных металлов, но и при воздействии раствора электролита на один и тот же металл, отличающийся на разных участках физической или химической неоднородностью. Весьма распространенными элементами этого типа являются также элементы, возникающие при взаимодействии электролитов с техническими металлами, при наличии в последних примесей, или с гетерогенными сплавами.

Причины возникновения электрохимической гетерогенности поверхности металла приведены в табл. 2. Наличие примесей и загрязнений в металлах, а также других неоднородностеи обычно приводит к возникновению на границе металл — раствор многочисленных микроскопических коррозионных элементов, называемых микроэлементами. Э. д. с. таких элементов, даже небольшая, при хорошей электропроводности среды может привести к весьма значительной коррозии.

Только в случае коррозионных пар, имеющих достаточную большую протяженность (например, почвенная коррозия трубопроводов, коррозия под действием контакта в трубе и т. п.), приходится наряду с поляризационными характеристиками катода и анода учитывать также и омический фактор. Зная величину омического сопротивления коррозионных элементов, можно решать количественные вопросы о соотношении между торможением процесса коррозии омическим фактором и ранее рассмотренным анодным и катодным торможением, т. е. о соотношении между омическим, анодным и катодным контролем процесса.

Подземные металлические конструкции в грунте подвергаются прямому коррозионному воздействию грунта. Особенно сильное разрушение наблюдается в условиях совместного воздействия грунта и блуждающих токов. Наличие в грунте влаги способствует протеканию коррозии по электрохимическому механизму и возникновению коррозионных элементов.

увеличение скорости коррозии, так как при этом уменьшается омическое сопротивление возникающих коррозионных элементов. При влажности грунтов порядка 15—25% наблюдается максимальная скорость коррозионного процесса. После указанного значения критической влажности наступает такое насыщение грунта водой, при котором она образует сплошной слой, затрудняющий поступление кислорода к металлу. В результате этого коррозия металла резко замедляется. Зависимость скорости коррозии стали в глинистом и песчаном грунтах от влажности приведена на рис. 140, а чугуна в солончаковом грунте — на рис. 141. Грунты, содержащие даже небольшое количество солей, при 10—12%-ной влажности обладают весьма низким электросопротивлением.