Коррозионную диаграмму

Высокую коррозионную активность сообщают нефти растворенные в ней сернистые соединения: меркаптаны (тиоспирты R — S— Н), которые разрушают Со, Ni, Pb, Cu, Ag с образованием соответствующих меркаптидов [(CH3S)2 Pb, (CH3S)a Cu и др.], сероводород действующий на Fe, Pb, Cu, Ag с образованием сульфидов (FeS, PbS и др.), элементарная сера, коррозионноактивная по отношению к меди и серебру и также образующая сульфиды. Такие же явления наблюдаются при действии на металлы фенолов, содержащих сернистые соединения. При повышении температуры коррозия металлов возрастает.

образоваться сквозная каверна. Коррозионную активность грунтов классифицируют по пятибалльной системе, разделяя ее на низкую, нормальную, повышенную, высокую и особо высокую. Например, срок появления сквозных каверн для стального трубопровода с внутренним диаметром 300 мм и толщиной стенки 8—9 мм при низкой коррозионной активности грунта составляет 25 лет, при нормальной 10—25 лет, при повышенной 5—10 лет, при высокой 3—5 лет и при особо высокой 1 — 3 года.

Например, чикагская вода имеет индекс насыщения 0,2, тогда как бостонская — 3,0. Чтобы поднять индекс насыщения мягкой воды до положительного значения и уменьшить ее коррозионную активность, можно обработать воду известью Са(ОН)2 или содой Na2COs или и тем и другим — в зависимости от условий.

Оборудование газофракционирующих установок — абсорберы, трубчатые печи, теплообменники, подогреватели-кипятильники и др. - подвергаются коррозионному расслоению металла вследствие наводораживаю-щего действия дренажных вод, содержащих сероводород. При очистке масляного сырья избирательными растворителями характерна коррозия металлов в воднокрезольных смесях с восстановлением растворенного кислорода. Коррозионную активность проявляют водный раствор фурфурола, карбамидные среды и др. Внедрение системы оборотного водоснабжения сопровождается интенсификацией коррозионных разрушений оборудования конденсации и охлаждения [8-9].

Большое влияние на коррозионную активность атмосферы имеет продолжительность нахождения влажной пленки на поверхности металла. Поэтому на скорость атмосферной коррозии влияет ориентация поверхности стали, так как от нее зависят количества влаги и загрязнений, попадающих на поверхность металла. Опыт показывает, что поверхность, расположенная под углом 45°, корродирует на 10-20% быстрее, чем вертикальная. Часто более интенсивно развивается коррозионный процесс на поверхности металла, обращенной к земле, чем на верхней поверхности. Скорость атмосферной коррозии зависит от массы металла и влияет на продолжительность выравнивания температуры поверхности металла в зависимости от температуры окружающей среды. Это в свою очередь определяет количество конденсирующейся влаги и время, в течение которого поверхность металла остается влажной после дождя или росы.

Основные факторы, определяющие коррозионную активность морской воды, это влияние кислорода, солености, температуры воды, скорости ее движения, рН и биологической активности.

Влажность почвы. Под влажностью почвы принято понимать отношение количества воды, находящейся в единице объема, к массе сухого твердого вещества в этом же объеме. Наличие воды в почве — главная причина возникновения коррозионного процесса, поэтому на интенсивность развития коррозионного процесса оказывает большое влияние влажность почвы. Известно, что в сухих почвах коррозия незначительна. При влажности почвы до 10 % скорость коррозии сравнительно невелика, но от 10 %и выше наблюдается заметное увеличение скорости коррозии, которая достигает максимума при определенной "критической" влажности. Критическая влажность зависит от засоленности и влагоем-кости почвы, т.е. от типа, структуры и гранулометрического состава. При большой влажности, выше критической, скорость коррозии уменьшается вследствие затрудненности доступа кислорода. Различное влияние степени увлажненности почвы на ее коррозионную активность связано с тем, что при малой влажности велико омическое сопротивление почвы, что тормозит анодные и катодные процессы. Доступ кислорода в почве отличается от такового при погружении металла в раствор или под пленкой влаги, и в зависимости от структуры и степени увлажненности почвы он может меняться на несколько порядков, т.е. в десятки тысяч раз.

Наиболее агрессивны ионы СГ и S04~. При наличии ионов хлора больше 0,1 % (солончаковые почвы) или при суммарном количестве ионов хлора и сульфат-ионов более 300 г/л почва обладает высокой коррозионной агрессивностью по отношению к стали. В табл. 7 приведен химический состав почвенных вод, характеризующий их коррозионную активность [11] .

Удельное электрическое сопротивление оказывает большое влияние на коррозионную агрессивность почвы, которая тем больше, чем меньше ее удельное сопротивление. Однако ввиду того, что удельное сопротивление зависит от влажности, состава и концентрации солей, воздухопроницаемости почвы и др., по его значению нельзя однозначно оценить коррозионную активность почвы. Интенсивность почвенной коррозии — результат воздействия многочисленных взаимосвязанных и переменных во времени факторов, и изменение одного из них оказывает влияние на суммарное воздействие факторов. В СССР коррозионную активность почв по отношению к стали оценивают по трем показателям: удельному сопротивлению, потере массы образцов и плотности поляризующего тока. Коррозионную активность грунтов устанавливают по показателю, характеризующему наибольшую коррозионную активность (табл. 9).

В общем случае доза облучения не прямо пропорциональна количеству атомов имплантанта в матрице, поэтому важно знать, как влияет плотность распределения имплантированного элемента в матрице на коррозионную активность основного металла.

Природная и техническая вода содержат растворенные газы, различные соли и другие примеси, что в совокупности с внешними факторами, такими, как температура, давление, скорость потока и др., обусловливает коррозионную активность воды.

Таким образом, метод состоит в измерении реальных поляризационных кривых V = / (/)в„ешн (пунктирная кривая на рис. 191) и определении тока саморастворения металла (по коррозионным потерям Дт) /внутр при различных постоянных значениях потенциала V = const с применением потенциостата. Дважды нанеся на график рис. 191 последние значения (один раз, откладывая их от оси ординат, а второй — прибавляя к реальной поляризационной кривой), получим идеальную коррозионную диаграмму (сплошные линии на рис. 191).

Графическое решение короткозамкнутой многоэлектродной системы состоит в следующем. Имеющиеся для каждой анодной и катодной составляющих (электродов) всех металлов кривые плотность тока—потенциал [V = f (i)] пересчитывают в соответствии с величиной площади каждой составляющей системы и наносят на общую поляризационную коррозионную диаграмму в координатах сила тока —потенциал [V = f (/)].

На основании полученных при пересчете данных строят поляризационную коррозионную диаграмму.(диаграмму Эванса) U Ук*^(3) (рис.15)

рому присоединяется третий электрод, являющийся эффективным анодом (протектором). Зная поляризационные кривые для катодной и анодной составляющих корродирующего металла и соотношение их поверхностей, можно построить поляризационную коррозионную диаграмму для данной системы (рис. 16).

ном значении электродного потенциала металла или сплава. Реальные поляризационные кривые (см. рис. 9) начинают свой ход от стационарного значения электродного потенциала металла Уст в данной среде и фактически являются продолжением идеальных поляризационных кривых, которые берут начало от обратимых электродных потенциалов анодной и катодной реакции данного коррозионного элемента (V°A и V°K)-Реальные поляризационные кривые (катодные и анодные) наносят на коррозионную диаграмму и по их форме и взаимному расположению судят не только о максимально возможной величине коррозионного тока в данных условиях, но и о возможности торможения коррозионного процесса. Таким путем выявляется тот этап коррозионного процесса, который протекает с наибольшим затруднением и контролирует скорость разрушения металла в данной среде. Все защитные мероприятия направлены на то, чтобы усилить тормозящее действие контролирующего фактора.

Величину коррозионного тока и другие характеристики можно определить графическим путем. Для графического расчета используют полученные опытным путем поляризационные кривые: сра ~f(ia) - кривую анодной поляризации металла и (р^ —f(ii) - кривую катодной поляризации, где ia и /* - плотности анодного и соответственно катодного токов. На основании полученных данных строят поляризационную коррозионную диаграмму (диаграмму Эван-са) %=/(7; и ^=/(7Д рис. 21).

Форма анодных кривых, характеризуемая наличием участка резкого возрастания тока при Е>Екр, типична для двухкомпонентных сплавов, содержащих благородный металл [82, 83, 96, 97]. В процессе коррозии поверхность существен-, но обогащается электроположительной составляющей, поэтому на коррозионную диаграмму нанесены катодные кривые, полученные на чистом компоненте В в присутствии слабого' (а) и сильного (б) окислителей. Из зависимости токов электрохимической коррозии JKOT состава NB° (диаграмма построе-

Коррозионную диаграмму не обязательно строить по методу изменения сопротивления пары, описанному выше. Гораздо удобнее получать катодные и анодные поляризационные кривые независимо, пропуская через си-

стему ток от постоянного источника, и по ним уже строить коррозионную диаграмму.

Схема установки, применяющейся при изучении кинетики электродных реакций, приведена на рис. 53. При равном соотношении площадей электродов (1 см2) коррозионную диаграмму можно получить простым совмещением катодной поляризационной кривой ф° — А с анодной ф° Б на одном чертеже, так как в этом случае плотность тока совпадает с силой

Расчет, как было показано выше, становится возможным при знании начальных значений потенциалов электродов, их поляризационных характеристик и соотношения площадей. Имея указанные выше данные, можно построить коррозионную диаграмму, а по ней определить и коррозионный

Имея кривые распределения потенциалов, можно методом совмещения анодных и катодных кривых на одном графике построить своеобразную коррозионную диаграмму для коррозионного элемента с любым соотношением площадей. Такие диаграммы для пары медь—цинк (1 : 1), находящейся под тонким слоем и в объеме 0,1 TV раствора NaCl, приведены на рис. 91. Из этих диаграмм можно непосредственно определить разность потенциалов между участками анода и катода, возникающую вследствие омического падения потенциала в электролите. Очевидно, на границе контакта электродов омическое падение потенциала практически равно нулю, и потенциал катода равен потенциалу анода. По мере удаления от границы контакта градиент потенциала увеличивается. Отрезок, полученный от пересечения кривых распределения потенциалов на аноде и катоде, с перпендикуляром, восстановленным из любой точки модели, есть не что иное, как омическое падение потенциала между плоскими электродами, находящимися на определенном расстоянии от границы контакта. Наклон кривых распределения потенциалов на аноде и катоде характеризует анодное и катодное поляризационное сопротивление. Такая своеобразная коррозионная диаграмма указывает, с одной стороны, на степень поляризации