Потенциал смещается

Введем в рассмотрение потенциал скоростей <р (г, t):

Следовательно, в случае f =• 0 потенциал скоростей ф удовлетворяет уравнению

Подставляя потенциал скоростей (2.1.54') в (2.1.51), определяем скорость частиц среды:

Подставляя потенциал скоростей (2.1.54') в (2.1.51), определяем скорость частиц среды:

Задачу о внедрении тела в среду решаем при следующих предположениях: а) вектор объемных сил F = 0; б) движение частиц среды в области возмущений потенциальное: v = grad ф, где ср — потенциал скоростей; в) девиатор напряжений (Da) среды мал по сравнению со средним напряжением (DCT) С a = — Р\ г) среда является пластическим газом: р = const.

Потенциал скоростей ср, соответствующий выражениям (2.4.72) и (2.4.73), равен

Потенциалы существуют не всегда. Так, например, потенциал скоростей существует лишь в случае, когда угловые скорости вращения частиц равны нулю. Поэтому течение без вращения частиц называется потенциальным.

Если X = const — поток называется однородным винтовым, если X = = X (г,
где функция Ф (х, у, z, t) называется потенциалом скоростей. Для установившегося движения потенциал скоростей не зависит от времени. Для неустановившегося потенциального движения идеальной, несжимаемой, однородной жидкости имеет место интеграл

Проекции вектора скорости на оси координат через потенциал скоростей записываются:

Потенциал скоростей и функция тока связаны между собой соотношениями

При дальнейшем повышении плотности тока потенциал смещается в отрицательном направлении сначала постепенно, а затем ход изменения потенциала катода приобретает крутой характер (участок Б). Резкое смещение потенциала соответствует такому положению, когда весь кислород, который может поступать вследствие диффузии к поверхности катода, используется. В прикатодиом слое резко меняется концентрация кислорода, т. е. имеет место концентрационная поляризация. Поэтому небольшое увеличение плотности тока приводит к значительному увеличению количества электронов на катоде, а следовательно, к увеличению плотности зарядов в отрицательной обкладке двойного слоя, т. е. приводит к резкому смещению потенциала в отрицательную сторону.

ление уменьшается от цинкового к алюминиевому, кадмиевому, никелевому. Наложение растягивающих напряжений облегчает анодный и катодный процессы, потенциал для всех покрытий сдвигается к более отрицательным значениям. Защитные свойства покрытий сохраняются до определенного уровня напряжений, выше которого нарушается их сплошность. А1-, Zn-, Cd- покрытия сохраняют высокий защитный эффект при напряжениях a = 1,1 a 0,2> вызывающих малые пластические деформации, в отличие от никелевого покрытия, обладающего значительной хрупкостью, что приводит к нарушению сплошности покрытия, его растрескиванию, при этом наблюдается резкое разблагораживание потенциала. На поверхности стали наблюдают отслоившиеся участки никелевого покрытия. Однако при напряжениях о = о0 2 защитная способность никелевых покрытий остается на прежнем уровне. Для всех покрытий присутствие хлор-иона в сероводородсодержащей среде (1200 г/л H2S + 3 %-ный раствор NaCl) снижает степень анодного и катодного контроля, однако сохраняется достаточно высокий защитный эффект. При наличии хлор-иона стационарный потенциал смещается в отрицательную область:

Электрохимическая защита состоит в том, что при смещении электродного потенциала металла коррозионные процессы тормозятся. При этом различают два вида электрохимической защиты: анодную и катодную. При анодной защите потенциал смещается в положительную сторону. Защитный эффект обусловлен пассивацией, при которой высокие положительные потенциалы достигаются очень малой анодной плотностью тока. Эффективность анодной защиты зависит от свойств металла и электролита. Основной конструкционный материал, применяемый в нефтегазовой промышленности, это низкоуглеродистая малолегированная сталь, которая слабо пассивируется в таких электролитах, как дренажная (подтоварная) вода в резервуарах, почвенная (грунтовая) влага. Изменчивость характеристики грунтов (минерализация водной фазы, состав газов и строение твердой основы) не позволяет успешно применять анодную защиту в таких условиях. Особое значение в анодной защите имеют ионы' галогенов, способствующие образованию питтингов. В силу того, что в грунтах (например, солончаки) . и пластовых водах содержится большое количество хлоридов, анодная защита для подземного оборудования нефтегазовой промышленности не применяется.

Коррозионный потенциал смещается в область положительных значений, и скорость растворения сплава уменьшается. Однако в дальнейшем селективное растворение осложняется появлением дополнительных явлений (вторичное осаждение из раствора меди, диффузионные ограничения по растворению более активного металла цинка, атомы которого по мере обеднения приповерхностных слоев диффундируют из глубины сплава).

Ингибиторы являются веществами, уменьшающими развитие одной или обеих частичных реакций коррозии по рис. 2.5. При этом анодные или катодные ингибиторы замедляют преимущественно анодную или катодную частичные реакции, причем стационарный потенциал смещается соответственно в сторону более положительных или более отрицательных значений. Большинство ингибиторов замедляют обе частичные реакции, но все же главным образом анодную. Это обусловливается тем, что переход ионов металла легче затормозить, чем переход электронов.

потенциала из отрицательного становится положительным при концентрации ингибитора 0,002 моль/л. Минимальная скорость коррозии для хромовокислого циклогексиламина достигает уже при 0,0003 моль/л, а электродный потенциал смещается в область положительных значений уже при концентрации 0,001 моль/л.

определяет наклон электрокапиллярной кривой. Так как потенциал смещается к более отрицательным значениям и величина dE отрицательна, то на восходящей ветви электрока-

Добавка ЩОД к буровым растворам существенно изменяет электрохимические свойства сплава Д16Т, используемого для изготовления легкосплавных бурильных груб (рис. 56). Происходит смещение стационарного электродного потенциала от —1150 мВ в щелочном растворе без инги-бито'ра до —600 мВ в растворе с добавкой 2 % ЩОД, а также увеличение анодной и в несколько меньшей степени катодной поляризации. Преимущественное торможение анодного процесса указывает на выраженный анионный характер добавки. При введении ЩОД в соленасыщениый раствор электродный потенциал смещается от —600 до —500 мВ.

ный в облученную среду, принимает потенциал, близкий к потенциалу облученного образца, т. е. раствор обладает окислительными свойствами. Под действием у-излучения ионы двухвалентного железа, образовавшиеся в результате коррозионного процесса, окисляются до трехвалентного железа, являющегося хорошим окислителем. При этом скорость рекомбинации продуктов радиолиза уменьшается, а общая стационарная концентрация окислителя в растворе возрастает. В исследуемом растворе аустенитная нержавеющая сталь 1Х18Н9Т при наложении анодного тока порядка 10"5 а/см* пассивируется, стационарный потенциал смещается в положительную сторону, а скорость растворения металла уменьшается. Наличие облучения и вызванное им увеличение окислительной способности раствора приводит к пассивации стали и вызываемому ею уменьшению скорости коррозии и увеличению стационарного потенциала. В этом же растворе облучение сдвигает электродный потенциал никеля в положительную сторону всего на 20—40 мв. Скорость растворения металла возрастает при этом в два-три раза.

В противоположность анодному процессу кислород существенным образом влияет на скорость катодного процесса. С ростом концентрации кислорода в растворе скорость катодного процесса ионизации кислорода возрастает, что приводит к смещению стационарного потенциала стали в положительную сторону. С введением в деаэрированную дистиллированную воду при температуре 300° С кислорода стационарный потенциал смещается в область положительных значений (рис. 111-24). В соответствии с анодной поляризационной кривой стали 1Х18Н9Т в дистиллированной воде при температуре 300° С со смещением стационарного потенциала в поло-

Железо, никель и в меньшей степени хром увеличивают коррозионную стойкость циркония, задерживая наступление стадии ускоренной коррозии как в воде, так и в паре. В том случае, когда цирконий загрязнен азотом, углеродом или другими вредными примесями, железо, никель и хром сообщают ему меньшую коррозионную стойкость, чем олово. Максимальная коррозионная стойкость достигается при добавлении в сплав 0,25% железа и никеля (в сумме) [111,231; 111,243]. Увеличение суммарной концентрации этих элементов в сплаве свыше 0,5% приводит к ухудшению его коррозионной стойкости. В значительной степени стойкость сплавов, легированных железом и никелем, зависит от термообработки и структуры металла. Сплавы, легированные до 2% железом, никелем и хромом порознь или в сочетании друг с другом, имеют более высокую коррозионную стойкость в водяном паре при температуре 400— 815° С, чем кристаллический прутковый цирконий. Интересно отметить, что при введении в цирконий 0,1% никеля или железа и 0,5% платины коррозионные потери уменьшаются, но увеличивается количество водорода, выделившегося в процессе коррозии [111,228]. Последнее обстоятельство позволяет предполагать, что указанные легирующие компоненты действуют в данном случае как эффективные катодные присадки. Увеличение скорости катодного процесса при введении в цирконий этих металлов приводит к смещению стационарного потенциала в положительную сторону. При этом стацио1 парный потенциал смещается в область пассивации и скорость коррозионного процесса соответственно уменьшается. По данным М. Е. Страуманиса [111,240], введение в плавиковую кислоту ионов платины приводит к пассивации циркония. Это еще раз подтверждает, что легирующие компоненты — железо и никель можно рассматривать как эффективные катодные присадки. Катодная поляризация смещает стационарный потенциал циркония и его сплавов в отрицательную сторону (в область активного растворения) и тем самым вызывает увеличение скорости коррозии [111,228]. В сплаве циркония, легированном 0,1% железа и 0,1% никеля, количество гидридов больше, чем в нелегированном. Следовательно, скорость катодного процесса разряда ионов водорода увеличивается при легировании циркония железом и никелем. Характер окисной пленки в этом случае, видимо, не является решающим в определении коррозионной стойкости циркония. Величина емкости при легировании циркония железом, никелем, оловом возрастает в 5—10 раз, в то время как скорость коррозии остается практически постоянной