Металлического состояния

процесса. Неравномерность аэрации поверхности металлического сооружения приводит к образованию аэрационных гальванических пар (см. рис. 171): на участках более аэрируемых (песок) локализуется катодный процесс, а на менее аэрируемых (глина) — анодный процесс.

Катодная защита применяется главным образом для предохранения металлических конструкций от коррозии в условиях не очень агрессивных сред. Обязательным является наличие вокруг защищаемого металлического сооружения электролита. Электролит должен окружать конструкцию толстым слоем, чтобы ток мог равномерно распределяться по всей металлической поверхности. Поэтому электрохимическая защита неэффективна в условиях периодического заполнения и опоражнивания аппарата и атмосферной коррозии.

Противокоррозионная защита металлического сооружения, мшиин, аппаратов должна начинаться с момента зарождения конструкции,» долговечность её в значительной степени гависит от нахождения правильных конструктивных решений.

Источниками блуждающих токов служат линии электрофицированных железных дорог, трамваев, метрополитена, линии передач постоянного тока, работающие по системе "провод-земля", анодные заземлители установок катодной защиты не включенных в систему защиты рассматриваемого подземного металлического сооружения. Наиболее сильно коррозия под действием блуждающих токов проявляется вблизи электрофицированного рельсового транспорта. Процессы возникновения в земле блуждающих токов показаны на рис. 4.

Участки, где блуждающие токи натекают на подземные металлические сооружения (ПМС), являются катодами (катодные зоны), на них создается защитный эффект, аналогичный с катодной. Участки, где токи стекают с металлического сооружения являются анодами (анодные зоны) и подвергаются дополнительному электрохимическому растворению. Коррозионные повреждения подземных трубопроводов и других металлоконструкций от действия блуждающих токов обычно происходят на небольшой поверхности металла, носят ярковыраженный язвенный характер к имеют круглую или продолговатую форму.

Коррозию и ее вредные последствия можно предотвратить на стадиях проектирования и конструирования металлических сооружений, при выборе конструкционных материалов и их сочетаний. Кроме того, ущерб от нее можно уменьшить в самом процессе эксплуатации металлов путем установления и поддержания рационального технологического режима, оптимального не только с точки зрения наилучшего обеспечения основного назначения металлического сооружения, но и его наиболее высокой коррозионной стойкости. Однако Даже при выполнении этих условий коррозия может возникать и приводить к выходу из строя либо всего металлического

сооружения, либо его. наиболее уязвимых в коррозионном отношении узлов. Рациональная эксплуатация металлического сооружения* требует поэтому постоянного применения тех или иных мер противокоррозионной защиты.

3. Технологичность применения, т. е. простота и легкость дозировки, введения ингибитора и контроля за его содержанием. Использование жидких и сыпучих ингибиторов позволяет применять автоматические дозировочные устройства. Температура застывания должна быть по возможности низкой (не выше 20 С), а вязкость жидкости (чистый ингибитор или его раствор) — не слишком отличаться от вязкости воды. Ингибитор должен быстро и хорошо растворяться (для достижения оптимальной концентрации) в коррозионной среде и сохраняться в активной фазе в течение длительного промежутка времени. Он не должен коагулировать, осмоляться, разлагаться в условиях эксплуатации металлического сооружения.

Стационарный (естественный) потенциал подземного металлического сооружения независимо от его значения не является показателем опасности или защищенности сооружения от почвенной коррозии. Катодная поляризация сооружений должна осуществляться таким образом, чтобы создаваемые на всей их поверхности поляризационные потенциалы были не менее значений, указанных в табл. 32, и не более значений, указанных в табл. 33.

Средства защиты подземного металлического сооружения от почвенной коррозии выбираются исходя из условий его прокладки и данных о коррозионной активности среды (грунта, грунтовых вод и т. д.) по отношению к металлу защищаемого сооружения с учетом результатов технико-экономических расчетов.

Выявлять наличие блуждающих токов в земле на трассе проектируемого подземного металлического сооружения рекомендуется по результатам измерений разности потенциалов между проложенными в данном районе подземными металлическими сооружениями и землей (рис. 16). При отсутствии подземных металлических сооружений наличие блуждающих токов в земле на трассе проектируемого сооружения целесообразно определять путем измерения разности потенциалов между двумя точками земли через каждые 1000 м по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м. При этом должны применяться вольтметры, имеющие внутреннее сопротивление не менее 20 ком на 1 в шкалы, с пределами измерений 0 -- ±75; 0 -f- ±0,5; 0 -j- ±1,0; О ^-±5,0 в или с другими, близкими к указанным, пределами. Контакт с грунтом должен осуществляться с помощью неполяризующихся электродов.

Теория металлического состояния рассматривает металл кг! к вещество, состоящее из положительно заряженных ионов, окруженных отрицательно заряженными частицами — электронами, слабо связанными с ядром. Эти электроны непрерывно перемещаются внутри металлов и принадлежат не одному какому-то атому, а всей совокупности атомов.

Таким образом, общие 'Свойства металлов связаны с наличием у них свободных электронов. Чем значительнее концентрация последних, тем отчетливее выражены особенности металлического состояния.

Способность ион-атома переходить в раствор электролита различна у разных металлов и может быть охарактеризована рабочей функцией, представляющей собой скачок потенциала, возникающий на границе металл — вакуум. Чем больше значение рабочей функции, т. е. чем сильнее связь между ион-атомом и электроном, тем труднее ион-атому покинуть металлическую решетку. Как видно из данных, приведенных в табл. 1, такие металлы, как платина и медь, характеризуются большой рабочей функцией и обладают меньшей склонностью переходить из металлического состояния в ионное, чем, например, калий, натрий или магний.

це металл — электролит. Эти явления вытекают из способности металла переходить из металлического состояния в ионное и гидратации ионов в водном растворе.

Необходимо отметить, что в ряде случаев, особенно когда скорость процесса коррозии лимитируется катодной реакцией, значительное влияние на скорость коррозии могут оказать некоторые катионы. Известно активирующее действие на коррозию катионов Fe3^ и Си2+, связанное с появлением возможности протекания дополнительных катодных реакций восстановления утих ионов до низшей валентности, а иногда и до металлического состояния. Таковы случаи разрушения насосов рудничными водами, содержащими медные соли, или коррозии стальной аппаратуры растворами солей трехвалентного железа, что обусловлено более электроположительным значением потенциала электрода Fe/Fc3+ (—0,036 0) по сравнению с потенциалом электрода Fe/Fe2+ (—0,440 в).

Коррозия металлов определяется тем, что для большинства из них" ладной или газообразной внешней среде металлическое состояние является термодинамически неустойчивым. Стремление мета^-лов переходить ив металлического состояния в ионное весьма различно для разных металлов и MOIBT быть, в общем случае, охарактеризовано по уменьшению свободной энергии при протекании соответствующей коррозионной реакции.

Указанные свойства характерны для металлического состояния вещества, главным в котором является наличие свободных электронов.

Образование каталитического слоя в виде металла, находя щегося в коллоидном состоянии, осуществляется в две стадии 1 ) сенсибилизирование — нанесение пленки раствора восстанавливающего каталитический металл (палладий) из раствора его соли, 2) активирование — погружение в раствор соли металла катализатора и восстановление его до металлического состояния в пленке раствора прилегающей к поверхности диэлектрика

Упрочнение при борировании металлов и сплавов происходит в результате образования на обрабатываемой поверхности металло-подобных соединений — боридов. Металлоподобными эти соединения называют потому, что наряду со свойствами, нехарактерными для металлов (очень высокой твердостью и незначительной способностью к пластической деформации), бориды обладают свойствами, характерными для металлического состояния вещества, — высокой электро- и теплопроводностью, термоэмиссией, металлическим блеском [24]. Насыщение бором значительно увеличивает поверхностную твердость, жаростойкость и коррозионную стойкость.

Здесь рассматриваются только причины выхода из строя компрессорных машин из-за чисто коррозионного воздействия или совместно с механическими напряжениями (коррозионно-механи-ческого). Коррозия металлов — это самопроизвольный процесс разрушения их при воздействии окружающей среды. Причина коррозии — термодинамическая неустойчивость металла в данной среде, когда переход из металлического состояния в химическое соединение происходит с уменьшением свободной энергии. Для предотвращения этого естественного с точки зрения термодинамики процесса приходится прилагать большие усилия, расходовать огромные средства, но тем не менее полностью защитить металлы от коррозии пока не всегда удается. Ведь с помощью различных способов защиты лишь удерживают металл в состоянии неустойчивого равновесия с окружающей средой (исключение составляют благородные металлы). Стоит только несколько^изменить агрессивность среды, ослабить степень защиты или ухудшить качество металла, как это равновесие нарушится и начнется коррозионный процесс.

— восстановление галоида металла покрытия, до металлического состояния;