Потенциалов сооружение

Барьерный механизм по своему существу должен быть чувст-] вителен к конкретной природе и состоянию поверхностного слоя, I включая покровные пленки, и поэтому при взаимодействии тела с активной средой может приводить как к повышению пластично- I сти, так и к ее снижению (с упрочнением) в зависимости от резуль- I тата протекания поверхностных химических (электрохимических) 4 реакций. Так, при растяжении монокристалла никеля в растворе серной кислоты под анодным током поляризации при потенциалах пассивации наблюдалось упрочнение и снижение пластичности по сравнению с деформацией на воздухе вследствие образования прочных фазовых окисных пленок (толщиной около 5 нм) [127] в результате анодной реакции в области потенциалов пассивации.

Однако в некоторых случаях на анодной поляризационной кривой можно наблюдать не один, а несколько участков спада тока, что позволяет говорить о возможности существования нескольких потенциалов пассивации. Если критические токи пассивации имеют очень высокие значения, как это наблюдается в случае железа, то истинной пассивации процесса может предшествовать его торможение за счет пересыщения приэлектродного слоя раствора продуктами растворения. Это приводит к появлению на кривой зависимости скорости растворения от потенциала предельного тока, предшествующего истинной пассивации.

Большая пассивируемость хрома и никеля по сравнению с железом находит свое выражение, в частности, в том, что ослабление пассивационной способности в результате непрерывной зачистки поверхности для этих металлов выражено значительно сильнее, чем для железа [49]. Непрерывная зачистка вызывает смещение потенциалов пассивации никеля и хрома в положительном на-

- очень отрицательные значения электродных потенциалов пассивации и полной пассивации;

3. Существенно отрицательные значения потенциалов пассивации Еп и полной перепассивации Епп необходимые для того, чтобы вводимый в сплав катодный компонент был способен сдвинуть общий потенциал коррозии Екор в область более положительных значений.

активной области. Кроме того, если в растворе присутствуют, например, хлорид-ионы, разрушающие пассивирующую пленку, то в области потенциалов пассивации во многих металлах появляется описанная выше питтинговая коррозия (выше потенциала, отвечающего точке 3). При значениях потенциала, превышающих потенциал в точке 4, вследствие сильного окисления ионы металла, формирующие пассивирующую пленку, еще больше окисляются и, если химические продукты такого окисления могут переходить в раствор, . электрический ток растворения снова возрастает. Это состояние называется перепассивацией. При еще более высоких потенциалах происходит.электролиз воды и выделяется газообразный кислород. Как следует из рис. 9.5, б, если максимальный ток в активном состоянии ip меньше катодного тока ic при данном потенциале, то потенциал снижается и положительный и отрицательный токи уравновешивают щруг друга. В этом случае потенциал коррозии существенно повышается, что соответствует пассивации металла или сплава. Таким образом, простым выдерживанием сплава в растворе можно перевести его в пассивное состояние. Этот процесс называют самопроизвольной пассивацией, или самопассивацией.

Условия, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость данного металла, сводятся к следующим. Во-первых, потенциал коррозии, соответствующий началу активного растворения 1, должен быть высоким (если дотенциал коррозии высокий, то скорость коррозии низка; желательно, в частности, чтобы потенциал коррозии находился в области потенциалов пассивации, так как в этом случае возможна самопаосивация). Во-вторых, потенциал 2, отвечающий образованию пассивирующей пленки, должен быть достаточно низким (в этом случае пассивирующая пленка возникает при слабой окислительной способности раствора). В-третьих, необходим высокий потенциал начала питтинговой коррозии 3 и высокий потенциал перепассивации 4. Что касается электрического тока, то нужно, чтобы максимальный ток активного растворения а был мал (это отвечает малой скорости активного растворения, а это, в свою очередь, соответствует тому, что при увеличении окислительной способности раствора должна происходить самопассивация). Электрический ток пассивации также должен быть мал (это условие означает, что образующаяся пассивирующая пленка обладает хорошими защитными свойствами). Таким образом, кривые поляризации содержат всю информацию, необходимую для оценки коррозионной стойкости металлических материалов.

Обычно указывают на два фактора влияния металлоидных элементов на коррозионную стойкость аморфных сплавов металл — металлоид. Во-первых, это влияние металлоидов на скорость образования пассивирующей пленки. На рис. 9.17 приведены данные о скорости формирования пассивирующей пленки в аморфных сплавах, указанных ранее на рис. 9.15, в которых в качестве основного металлоидного элемента присутствует бор. На этом рисунке представлены результаты измерений плотности анодного электрического тока на образцах трех сплавов Fe—ЮСг—13В—7Х в области потенциалов пассивации в 0,1 н. водном растворе H2SO4 после механической полировки поверхности. По этим данным можно оценить скорость активного растворения и скорость образования пленки. Начальному моменту времени соответствует плотность тока, измеренная непосредственно после прекращения полировки, т. е. эта плотность тока характеризует скорость активного растворения чистой поверхности сплава.

Вызывает несомненный интерес и то, что процессы аномального растворения тормозятся по достижении потенциалов пассивации.

Все коррозиониостойкие стали и сплавы пассивируются в рабочих средах причем наиболее высокой стойкостью обладают те стали ко торые имеют более широкий интервал потенциалов пассивации (и мн иимальиое значение тока пассивации) Возникновение пассивного состоя иия зависит от природы металла, свойств внешней среды и действия внешних факторов (концентрации раствора температуры напряжении и т д) Имеются различные теории пассивности металлов (пленочная адсорбционная пассивационного барьера электронных конфигурации и др) что связано со сложностью явления пассивности Наиболее пол но объясняет явление пассивности и в частности пассивность коррози оииостойких сталей плеиочно адсорбционная теория которая связы вает их высокую коррозионную стойкость с образованием тонкой н плотной защитной пленки под которой находится слой кислорода, хемо сорбированного металлом Кислород концентрируясь на активных участ ках пленки служит переходным слоем от металла к защитной пленке, улучшает их сцепление и переводит металл в пассивное состояние

Следует иметь в виду, что действие рассматриваемых ингибиторов заключается не только в увеличении 'концентрации _ гидроксил-ионов, необходимых мД/скцля образования пассивирующих слоев. Здесь проявляется ;ще и специфическое действие ;амих анионов. На это, например, указывает зависимость потенциалов пассивации и токов пассивации от природы аниона, а также то, что защитные концентрации ингибиторов при одинаковом значении рН различны. Изменение состава защитных пленок также свидетельствует о специфическом 1ияние концентрации водород- влиянии самих анионов. Майн (РН) на анодную пассивацик>и Ментор [42], в частности, ер ной смеси 0,04 н. НчВ02 + r L

Нержавеющие стали — сплавы на основе железа, легированные хромом или хромом и никелем, а также и другими элементами, коррозионная стойкость которых обусловлена, в первую очередь, их пассивными свойствами. Поэтому проводят многочисленные исследования по изучению влияния различных факторов—состава, среды, температуры, на повышение пассивируемости сталей этого класса. Электрохимическое поведение основных компонентов этих сталей—железа, хрома, никеля в 1N H2S04 показано на рис. 44 [27]. Очевидно, что хром имеет наиболее отрицательное значение потенциалов пассивации Еа и полной пассивации Епп, а также и минимальный ток растворения в пассивном состоянии гпп по сравнению с железом и никелем. В соответствии с этим при повышении содержания хрома в сплавах с железом происходит смещение Еа и Епа в отрицательную сторону, а также наблюдается уменьшение ?п и ina (рис. 45). Многими исследователями было отмечено, что изменение этих характеристик происходит наиболее резко при увеличении содержания хрома от 12 до 13%, как показано на рис. 46 [118]. При легировании железа никелем пассивируемость сплавов также возрастает [84, 119], но в гораздо меньшей степени, чем при легировании железа хромом. Пассивные свойства сплавов Fe — Ni являются промежуточными между пассивными свойствами чистых металлов. Введение в состав хромистых сталей 8% Ni и более приводит к уменьшению тока пассивации ?п, но смещает потенциал пассивирования Еа в положительную сторону [84, 118] (рис. 47). Легирование нержавеющих сталей небольшими количествами

Электродренажная защита - наиболее эффективная защита от коррозии под действием блуждающих токов. Основной принцип её состоит в устранении анодных зон на подземных сооружениях. Это достигается отводом дренажом блуждающих токов с участков анодных зон сооружения в рельсовую часть цепи, имеющую отрицательный или знакопеременный потенциал, или на отрицательную сборную шину отсасывающих линий тяговой подстанции. Потенциал сооружения смещается в отрицательную сторону, а анодные зоны, вызванные блуждающими токами, ликвидируются. При этом катодные зоны в местах входа блуждающих токов в сооружение сохраняются. Очевидно, что электрический дренаж работает только в том случае, когда разность потенциалов "сооружение-элемент рельсовой сети" положительна или искусственно становится положительной, т. е. потенциал ПСМ отрицательнее потенциала рельсовой сети.

Для нормальной работы дренажа падение напряжения в самом дренаже и в дренажном кабеле должно быть меньше разности потенциалов "сооружение-рельсы". Потому применение дренажной защиты оправдано лишь при относительно близком расположении защищаемого сооружения от рельсов или отсасывающих пунктов тяговых подстанций. При большой длине дренажного кабеля, для уменьшения потери напряжения, необходимо увеличить его сечения, что может оказаться экономически нецелесообразным. В таком случае рекомендуется переходить на защиту с применением катодных станций или протекторных установок.

Прямой электрический дренаж применяют в тех случаях, когда потенциал сооружения (Ее) постоянно отрицательнее потенциала элемента рельсовой сети (Ер), куда отводится блуждающий ток. Кроме того, во избежание утечки блуждающего тока в землю в пункте дренирования разность потенциалов "сооружение-рельсы" должна быть больше разности потенциалов "сооружение-земля". Прямой дренаж имеет двустороннюю проводимость. Поэтому он находит применение лишь в тех ограниченных случаях, когда гарантировано превышение отрицательного потентшяпя сооружения над потенциалом s пункте дренирования, т. е. исключена возможность стекания токов рельсбвой сети в подземное металлическое сооружение.

Выбор типа и места дренажа основан на синхронных измерениях разности потенциалов "сооружение-земля" и "сооружение-рельс" при эксперемен-тально-опытных включениях электродренажных установок [I, 6, 8, 9].

Анодные и знакопеременные зоны на стальных подземных трубопроводах и резервуарах являются в коррозионном отношении опасными независимо от величины разности потенциалов сооружение — земля и коррозионной активности грунта.

Неполяризующийся медносулъфатный электрод НМ-СЗ-58 предназначен для осуществления контакта с землей при определении разности потенциалов сооружение — земля, а также при других коррозионных измерениях, связанных с необходимостью получения контакта измерительной схемы с землей.

монтажных работ и измерения разности потенциалов сооружение — земля, а также электрических параметров защитных устройств. Для приемки работ создаются комиссии. Для приемки защитных устройств в эксплуатацию комиссия после ознакомления с представленной строительно-монтажной организацией исполнительной документацией проверяет эффективность действия защитных устройств. Приемка в эксплуатацию защитных устройств оформляется актом. В случае совместной электрохимической защиты акт должен быть подписан владельцами каждого защищаемого подземного сооружения. В акте приемной комиссии указываются недостатки принимаемых работ (если они имеются), а также пути и сроки их устранения. Акт приемной комиссии должен быть утвержден лицом, назначившим эту комиссию.

Расчет макроэлектрохимической гетерогенности внутренней и внешней поверхностей трубопровода требует задания функции U (х) и потенциалов поля точек земли по трассе проектируемого трубопровода v (х). Например, в случае поля блуждающих токов в земле для приближенного определения разности потенциалов сооружение — близкая земля при проектировании защиты до

Расчет макроэлектрохимической гетерогенности внутренней и внешней поверхностей трубопровода требует задания функции U (х) и потенциалов поля точек земли по трассе проектируемого трубопровода v (х). Так, в случае поля блуждающих токов в земле для приближенного определения разности потенциалов сооружение — близкая земля при проектировании защиты до укладки трубопровода предложена простая приближенная зависимость:

Поляризованный электродренаж (рис. 256) применяется, когда потенциал защищаемого сооружения по отношению к грунту положительный или знакопеременный, а разность потенциалов "сооружение-рельс" больше разности потенциалов "сооружение-грунт". Благодаря введению в схему вентильного элемента поляризованный дренаж обладает односторонней проводимостью, что исключает попадание блуждающих токов в сооружение по дренажному кабелю при изменении режима работы тяговых подстанций.

Vc_p - разность потенциалов "сооружение-рельс", В;