Катодного выделения

После примерно годичного пребывания в котле образцы вырезают. Методом катодного травления с их внутренней поверхности снимают оксиды железа. Затем с помощью бинокулярного микроскопа измеряют размер съедания гребешков из-за коррозии металла.

Рис. 69. Установка для катодного травления: 1 — образец (катод); 2 — угольный (графитовый) электрод; 3 — электролит; 4 — миллиамперметр; 5 — реостат; 6 — источник постоянного тока

Катодный метод удаления отложений удобен еще и тем, что с его помощью на основе потерь массы образцов до и после катодного травления и определения концентрации продуктов коррозии в растворе можно оценить скорость пароводяной коррозии и окалино-образования.

При катодном травлении электролитами служат растворы кислоты или соли соответствующего металла, анодами — пластины свинца или его сплавов (чаше всего с сурьмой). Процесс катодного травления почти исключает опасность перетравления изделий, но возникает опасность наводороживания металла и, как следствие этого, по-

Метод катодного напыления. По существу этот метод имеет .много общего с предыдущим [58]. Покрываемое изделие здесь •служит катодом <в высоковольтной установке. Распыляемым анодом служит или молибден, или вольфрам, соответственно по •форме копирующий поверхность катода и удаленный от него на строго заданное расстояние. Этому методу присущи многие недостатки, характерные для метода физического испарения в вакууме, однако он позволяет получать покрытия с более высокой адгезией путем предварительного катодного травления поверхности подложки. Применение этого метода из-за его сложности также ограничено. Чаще всего он используется в научных исследованиях,-например для получения реплик в электронной микроскопии и для получения пленочных элементов микросхем в электронике.

Может быть удален только путем полного расплюЩйвй-' ния трубы, а также методом химического или катодного травления. Химическое растворение окалины может быть произведено лимоннокислым аммонием или ингибирован-ной соляной кислотой. Раствор лимоннокислого аммония должен иметь концентрацию около 10%, pH=3,0-f-3,5 и температуру 60°С.

Рис. 8-8. Установка для катодного травления.

На основе потерь металла до и после химического и катодного травления, а также определения концентрации продуктов коррозии в растворе можно оценить скорость пароводяной .коррозии и окалинообразования. Ориентиром для оценки опасности этих процессов могут явиться следующие предельно допустимые суммарные показатели окалинообразования и накипеобразования:

После примерно годичного пребывания в котле образцы вырезаются. Методом катодного травления с их внутренней поверхности снимаются окислы железа. Затем с помощью бинокулярного микроскопа измеряется размер «съедания» гребешков вследствие коррозии металла.

ки за счет атмосферной коррозии. Поскольку количество отложений при этом, как правило, одинаково по всей окружности трубы, для анализа можно использовать трубчатые образцы. Проще всего в этом случае использовать метод катодного травления. При травлении в качестве рабочего раствора обычно применяют ингибиро-ванную серную кислоту, двухзамещенный цитрат аммония и некоторые другие соединения. Плотность тока может изменяться в достаточно широких пределах — 5—50 мА/см2.

Отложения, образующиеся на внутренней поверхности труб высокотеплонапряженных труб поверхностей .напрева прямоточных котлоагрегатов сверхкритического давления в процессе их эксплуатации, обычно имеют двухслойную структуру. При этом влияние каждого из слоев на температурный режим работы труб неодинаково. В связи с этим обычно необходимо производить раздельное определение количества отложений в каждом слое. Кроме того, важно знать не среднее по окружности трубы количество отложений, а максимальное их количество на стороне образца, обращенной внутрь топки. Поэтому перед проведением анализа образец разрезают на две половнны — «лобовую» и «тыльную». Наружный, относительно рыхлый слой отложений можно снять при помощи жесткой короткообрезанной волосяной кисточки, а нижний, прочно сцепленный с металлом плотный слой — методом катодного травления.

Значения критериев реакции катодного выделения водорода в среде ХАСЕ

Потенциодинамическим методом получали кинетические параметры электродного процесса при различных рН, на основании которых рассчитывали значения критериев реакции катодного выделения водорода. В результате анализа соответствия величин критериев требованиям той или иной теории установили влияние ингибитора ИКУ-1 на механизм процесса в НС1 и реагенте РВ-ЗП-1. Относительная ошибка определения плотности тока коррозии стали в сериях из пяти опытов составляла не более 2%.

В табл. 36 приведены значения критериев реакции катодного выделения водорода на стали 20, которые вычисляли на основании аналитической обработки зависимостей, представленных на рис. 49-54.

В реагенте РВ-ЗП-1 проявляется специфическое влияние А1С13 на кинетику коррозии: процесс протекает с выраженным анодным контролем, а стадийность реакции катодного выделения водорода не оказывает существенного воздействия на скорость коррозии стали и ее механические свойства. Так, снижение относительного удлинения стандартных образцов стали при испытаниях на разрыв в реагенте РВ-ЗП-1 не превышает 0,5%.

2) механизм защитного действия ингибитора ИКУ-1 в соляной кислоте обусловлен физической адсорбцией его молекул на стали, происходящей в результате электростатического взаимодействия молекул с активными центрами (атомы хлора и азота) с атомами железа, а также инверсионным воздействием на реакцию катодного выделения водорода;

В табл. 44 представлены численные значения критериев оценки механизма реакции катодного выделения водорода на стали 20 в неингибированной и ингибированной разработанными реагентами среде МАСЕ.

Из табл. 44 следует, что значения критериев в среде ЫАСЕ ближе к требованиям теории замедленной рекомбинации. Напротив, при дозировании ингибиторов в коррозионной среде величины критериев больше соответствуют расчетным значениям теории замедленного разряда, то есть в данном случае катодное выделение водорода лимитирует стадия разряда. Таким образом, в присутствии ингибиторов наблюдается выгодная с точки зрения снижения скорости коррозии и наводорожи-вания металла инверсия лимитирующей стадии катодного выделения водорода, которая способствует снижению его окклюзии и, соответственно, охрупчиванию металла.

Таблица 44 Значения критериев реакции катодного выделения водорода

Таким образом, механизм защитного действия разработанных ингибиторов основан на проявлении ими в коррозионной среде адсорбционно-инверсионного дуализма. С одной стороны, они приводят к образованию на поверхности стали сплошных эластичных адсорбционных пленок, хорошо выдерживающих воздействие на металл упруго-пластических деформаций, с другой — вызывают инверсию лимитирующей стадии катодного выделения водорода, препятствуя тем самым охрупчиванию стали. При этом на металле образуются мономолекулярные хемосорбционные пленки, увеличивается энергетический барьер ионизации атомов железа, а сама хемосорбция молекул носит необратимый характер.

4) механизм защитного действия ингибиторов Реакор-11 ЮА, Реакор-11 ЮСП, СПМ-1 и СПМ-2 в кислых сероводородсодержащих минерализованных средах обусловлен хемосорбци-ей их молекул на металлической поверхности, образованием ионной связи между катионами железа и комплексными ионами, содержащими никель и цинк, а также инверсионным воздействием ингибиторов на контролирующую стадию реакции катодного выделения водорода.

Влияние кислорода. Морская вода, как правило, до больших глубин хорошо аэрирована вследствие большой площади соприкосновения поверхности моря с воздухом, интенсивного перемешивания при волнении моря и естественной конвекции. Поэтому все конструкционные металлы (за исключением Mg) корродируют в морской воде с кислородной деполяризацией. Однако в некоторых случаях (например, в глубинных слоях Черного моря) в морской воде содержится значительное количество сероводорода. Это приводит к некоторому подкислению воды, снижению перенапряжения процесса катодного выделения водорода, вследствие чего растет роль водородной деполяризации.