Вывоз мусора: musor.com.ru
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 |

Водородного электрода



7.4. Водородное растрескивание................... 148

18.5. Коррозионное растрескивание под напряжением и водородное растрескивание нержавеющих сталей............... 316

Скоростью, с которой атомы Надс рекомбинируют друг с,^другом или с Н+, образуя Н2, обусловлена каталитическими свойствами поверхности электрода. Если электрод является хорошим катализатором (например, платина или железо), водородное перенапряжение невелико, тогда как для слабых катализаторов (ртуть, свинец) характерны высокие значения перенапряжения. При добавлении в электролит какого-либо каталитического яда, например сероводорода или соединений мышьяка или фосфора, уменьшается скорость образования молекулярного Н2 и возрастает адсорбция атомов водорода на поверхности электрода *. Повышенная концентрация водорода на поверхности металла облегчает проникновение атомов водорода в металлическую решетку, что вызывает водородное охрупчивание (потерю пластичности) и может привести к внезапному растрескиванию (водородное растрескивание) некоторых напряженных высокопрочных сплавов на основе железа (см. разд. 7..4). Каталитические яды увеличивают абсорбцию водорода, выделяющегося на поверхности металла в результате поляризации внешним током или коррозионной реакции. Это осложняет эксплуатацию трубопроводов из низколегированных сталей в некоторых рассолах в буровых скважинах, содержащих сероводород. Небольшая общая коррозия приводит к выделению водорода, который внедряется в напряженную сталь и вызывает водородное растрескивание. В 'отсутствие сероводорода общая коррозия не сопровождается водородным растрескиванием. Высокопрочные стали из-за своей ограниченной пластичности более подвержены водородному ра-

7.4. ВОДОРОДНОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ

Согласно другой гипотезе, водородное растрескивание происходит вследствие диффузии и адсорбции водорода на дефектах в вершине трещины, что снижает поверхностную энергию атомов напряженного металла [35] (адсорбционное растрескивание).

Водородное растрескивание

На практике катодную защиту можно применять для предупреждения коррозии таких металлических материалов, .как сталь, медь, свинец и латунь, в любой почве и почти всех водных средах. Можно предотвратить также питтинговую коррозию пассивных металлов, например нержавеющей стали и алюминия. Катодную защиту эффективно применяют для борьбы с коррозионным растрескиванием под напряжением (например, латуней, мягких и нержавеющих сталей, магния, алюминия), с коррозионной усталостью большинства металлов (но не просто усталостью), межкристаллитной коррозией (например, дуралюмина, нержавеющей стали 18-8) или обесцинкованием латуней. С ее помощью можно предупредить КРН высоконагруженных сталей, но не водородное растрескивание. Коррозия выше ватерлинии (например, водяных баков) катодной защитой не предотвращается, так как пропускаемый ток протекает только через поверхность металла, контактирующую с электролитом. Защитной плотности нельзя также достигнуть на электрически экранированных поверхностях, например на внутренней поверхности трубок водяных конденсаторов (если в трубки не введены вспомогательные аноды), даже если сам корпус конденсатора достаточно защищен.

ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ И ВОДОРОДНОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ

* Область граничных температур лежит примерно в интервале 60—80 °С. Это не противоречит полученным ранее данным Ацелло и Грина [64а], что нержавеющая сталь 18-8 подвергается КРН при комнатной температуре в сильнокислом растворе, содержащем 5М H2SO4 + 0,5M NaCl. С большой долей уверенности можно утверждать, что разрушение в последнем случае происходит по другому механизму. По нашему мнению, в сильных кислотах водородное растрескивание напряженных сталей 18-8 может протекать вдоль плоскостей скольжения, где имеет место превращение у-фазы в а-фазу. Именно а-фаза стали 18-8 (с объемно-центрированной кубической решеткой) подвержена водородному растрескиванию. Нержавеющая сталь с 25 % Сг и 20 % Ni (марки 310) не претерпевает заметных фазовых превращений при холодной обработке и относительно стойка к водородному растрескиванию, но не стойка к КРН в кипящем растворе MgCl2. См. [64Ь]. — Примеч. авт.

новках оборудования подвергается интенсивному межкристал-•литному растрескиванию. Это-явление связано с образованием политионовых кислот (Н28з.Ов, где х.— 3, 4, 5) при взаимсн действии остающейся на поверхности оборудования пленки сульфида металла с влажным воздухом при комнатной температуре [65, 66]. Эти кислоты можно получить в лаборатории, пропуская сероводород через воду, насыщенную SO2. Для понимания механизма наблюдаемых разрушений следует учесть, что при протекании коррозионных процессов эти кислоты легко катодно восстанавливаются. В связи с этим политионовые кислоты действуют в качестве катодного деполяризатора, который способствует растворению металла по границам зерен, обедненным хромом. Еще одна форма влияния, возможно, заключается в том, что продукты их катодного восстановления (H2S или аналогичные соединения) стимулируют абсорбцию межузельного водорода сплавом, обедненным хромом. Под напряжением этот сплав, если он имеет ферритную структуру, подвергается водородной коррозии вдоль границ зерен. Аустенитный сплав в этих условиях устойчив. Показано, что наличие в морской воде более 2 мг/л серы в виде Na2S либо продуктов катодного восстановления сульфитов SOg" или тиосульфатов S2Og~ вызывает водородное растрескивание высокопрочных сталей с 0,77 % С, а та'кже ферритных и мартенситных нержавеющих сталей [67]. Предполагают, что и политионовые кислоты оказывают аналогичное действие.

Растрескивание в политионовых кислотах более всего выражено в области потенциалов 0,04—0,34 В [68]. Эти значения лежат выше потенциалов разряда ионов водорода и, как можно было ожидать, исключают водородное растрескивание. Однако в этом случае интересующие нас потенциалы следовало бы измерять не на поверхности сплава, а в трещинах, где их значения

Как известно из физической химии, скачок потенциала между двумя фазами не может быть измерен, но можно измерить компенсационным методом электродвижущую силу элемента, составленного из исследуемого электрода (например, металла в электролите) и электрода, потенциал которого условно принят за нуль. Таким электродом служит стандартный водородный электрод, а электродвижущую силу гальванического элемента, составленного из стандартного водородного электрода и из исследуемого электрода, принято называть электродным потенциалом, в частности электродным потенциалом металла.

Примечания: 1. Термический температурный коэффициент стандартного потенциала водородного электрода

Стандартный потенциал водородного электрода условно (так как в разных растворителях он разный и зависит от температуры) принят равным нулю при любых температурах и в любых растворителях, т. е.

a ?max элемента, состоящего из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода, принято называть электродным потенциалом.

Для пересчета потенциалов в неводных растворах по водородной шкале на водную водородную шкалу следует к их значениям V прибавить значение стандартного обратимого потенциала водородного электрода в данном растворителе относительно стандартного обратимого потенциала водородного электрода в воде (Ун2)обР Р (табл. 26):

Стандартные электродные потенциалы элементов в различных растворителях при 25° С, отнесённые к стандартному потенциалу водородного электрода в воде [(VHi);ep.Hi0 = °1

в растворах К2СгаО7 и других окислителей) — искаженные обратимые потенциалы окислительно-восстановительных электродов; 4) при установлении потенциалов газовых электродов (водородного электрода на никеле в кислотах, кислородного электрода на нержавеющих сталях в аэрированных растворах) —искаженные обратимые потенциалы газовых электродов.

к электродному потенциалу металла VMe, т. е. измеренному относительно стандартного водородного электрода

При определенном смещении потенциала в отрицательную сторону на катоде может начаться какой-либо новый процесс. В водных растворах таким процессом обычно является разряд водородных ионов, обратимый потенциал которого более чем на 1 В отрицательнее обратимого потенциала процесса ионизации кислорода. При достижении обратимого потенциала водородного электрода в данном растворе (Кн2)обР на процесс кислородной деполяризации начинает накладываться процесс водородной деполяризации [кривая (Ун2)обРСЯ на рис. 159] и общий процесс катодной деполяризации будет соответствовать кривой (Vo2)06p ACDEK на рис. 159, которую называют общей кривой катодной поляризации.

Обратимый потенциал водородного электрода (V)o6p "Ри 25° С и различных значениях рН среды

= 5-10 7 атм. Следовательно, ческой возможности протекания коррозионных процессов с водородной деполяризацией обратимый потенциал водородного электрода в этих электролитах следует рассчитывать, учитывая реальное парциальное давление водорода в воздухе (табл. 37). При насыщении электролита водородом или повышенном содержании этого газа в соприкасающейся с электролитом атмосфере при расчетах следует учитывать соответствующее парциальное давление водорода.




Рекомендуем ознакомиться:
Выполняется автоматически
Вследствие торможения
Вследствие выпадения
Вследствие воздействия
Вследствие возможности
Вследствие удлинения
Вследствие упругости
Вследствие загрязнения
Вследствие засорения
Вследствие значительно
Вспомогательный инструмент
Вычисления оперативной
Вспомогательные параметры
Вспомогательные устройства
Вспомогательных материалах
Меню:
Главная страница Термины
Популярное:
Где используются арматурные каркасы Суперпроект Sukhoi Superjet Что такое экология переработки нефти Особенности гидроабразивной резки твердых материалов Какие существуют горные машины Как появился КамАЗ Трактор Кировец К 700 Машиностроение - лидер промышленности Паровые котлы - рабочие лошадки тяжелой промышленности Редкоземельные металлы Какие стройматериалы производят из отходов промышленности Как осуществляется производство сварной сетки