Показник швидкості корозії
Для встановлення швидкості корозії металу в даному середовищі зазвичай ведуть спостереження-ня за зміною в часі будь-якої характеристики, об'єктивно відображає зраді-ня властивості металу.
Найчастіше в корозійної практиці використовують наступні показники.
1) Показник зміни маси - зміна маси зразка в результаті корозії віднесений до одиниці поверхні металу 8 і до одиниці часу (наприклад, г / м ч) в залежності від умов корозії розрізняють:
а) негативний показник зміни маси
де m - спад маси металу за час корозії після видалення продуктів корозії
б) позитивний показник зміни маси
де m - збільшення маси металу за час внаслідок росту плівки продуктів Корекція зії.
Якщо склад продуктів корозії відомий, то можна зробити перерахунок від К до К і наобо-рот
де А і М - атомна і молекулярна маса Ме і окислювача відповідно; n і n валентність металу та окислювача в окислювальному середовищі.
2) Об'ємний показник корозії
К - обсяг поглиненого або виділився в процесі газу V віднесений до одиниці поверхні металу та одиницю часу (наприклад, див / см ч).
К = об. # 8710; V / S # 964;
обсяг газу зазвичай приводять до нормальних умов.
Стосовно до електрохімічної корозії коли процес катодного деполяризації здійснюється за рахунок розряду іонів водню, наприклад, за схемою 2Н + 2е = Н, або іонізація молекул кисню О + 4е + 2НО = 4OН; вводяться відповідно кисневий (К) і водневий (К) показник відповідно.
Водневий показник корозії - це обсяг виділився Н в процесі корозії, віднесений до Su.
Кисневий показник корозії - це обсяг поглиненого в процесі О, віднесений до Su.
3) Показник опору.
Зміна електричного опору зразка металу за певний час випробувань також може бути використаний в якості свідчення корозії (К).
До R = (Д Я / Яо) 100% за час X
де І.0 і Аелектріческое опір зразка відповідно до і після Корекція зії.
У цього способу є певний недолік товщина металу в усі час випро-ний повинна бути однаковою і з цієї причини найчастіше визначають питомий опору-тивление, тобто зміна електричного опору на одиницю площі зразка (см, мм) при довжині рівній одиниці. Цей метод має обмеження застосування (для листового металу не більше Змм). Найбільш точні дані отримують для дротяних зразків. Цей метод не придатний для зварних з'єднань.
4) Механічний показник корозії.
Зміна будь-якого властивості металу за час корозії. Порівняно часто поль-ся зміною межі міцності. Прочностной показник при цьому виражається:
К0 = (Д 8 в / 8 в) 100% за час 1
де 8 про зміну межі міцності на розрив після корозії зразка протягом часу; 8Ь0 межа міцності до корозії.
5) Глибинний показник корозії.
К глибина руйнування металу П. в одиницю часу (наприклад, мм / рік)
Глибина корозійного руйнування П. може бути середньої або максимальної. Глибин-ний показник корозії можна використовувати для характеристики як рівномірної, так і нерівномірного корозії (у тому числі і місцевої) металів. Він зручний для порівняння ско-рости корозії металу з різними густиною. Перехід від масового, струмового та об'ємного до глибинного можливий при рівномірної корозії.
2. Електрохімічний корозія.
Електрохімічна корозія є найбільш поширеним типом корозії металів. За електрохімічного механізму отруйніметали в контакті з розчину-ми електролітів (морська вода, розчини кислот, лугів, солей). У звичайних атмосферних
умовах і в землі метали коррозируют також по електрохімічного механізму, тому що на їх поверхні є краплі вологи з розчиненими компонентами повітря і землі. Електрохімічна корозія є гетерогенним і багатостадійним процесом. Її причиною є термодинамічна нестійкість металів в даній корозійної середовищі.
Вчення про електрохімічної корозії ставить головне питання - питання про швидкість корозії і тих чинників, які впливають на неї. З електрохімічної точки зору кор-Розія металу це не просто процес окислення металу, тому що цей перехід повинен супроводжуватися пов'язане йде відновлювальних процесом. В результаті іонізующей-ції звільняються електрони, і роль другого відновного процесу полягає в їх асиміляції підходящим окислювачем (Д), що створює стійке з'єднання.
Іонізація і процес асиміляції електронів, яким або елементом середовища (зазвичай Н іони або О) являє собою. На відміну хімічного, електрохімічні процеси контролюються (залежать) не тільки від концентрації реагуючих речовин, але і, головним чином, залежать від потенціалу поверхні металу.
На межі розділу двох різнорідних фаз відбувається перехід заряджених частинок - іонів або електронів з однієї фази в іншу, отже, виникає різниця електричних потенціалів, розподілу упорядкованих електричних зарядів, тобто
освіту подвійного електричного шару. Виникнення міжфазного стрибка потенциа-ла можна пояснити такими основними причинами; але розглянемо тільки ті, кото-які призводять до корозії металів, а точніше перехід катіонів металу з електроліту не метали (електродний потенціал) адсорбція аніонів електроліту на металі (адсорбції-ційний потенціал) виникнення, іонно-адсорбційного потенціалу за рахунок одне-часової адсорбції поляризованого атома кисню і переходу катіонів з металу в електроліт.
З відомих причин, абсолютне значення межфазовой різниці потенціалів виміряти не можна, цю величину можна виміряти щодо іншої величини і за точку відліку приймається стандартний водневий потенціал.
Наявність на межфазовой кордоні метал-растворелектроліта подвійного електричного шару робить істотний вплив на процесу, зокрема, на швидкість корозії металів. При зміні концентрації (щільності) позитивних чи негативних частинок в розчині або металі може змінитися швидкість процесу розчинення металу. Саме з цих міркувань електродний потенціал є однією з найважливіших харак- теристик, що визначають швидкість корозії металу.
2.1 Термодинаміка електрохімічної корозії металів.
Прагненням металів переходити з металевого стану в іонну для различ-них металів по-різному. Імовірність такого переходу залежить також від природи Корекція Зіон середовища. Таку ймовірність можна виразити зменшенням вільної енергії при протіканні реакції переходу в заданій середовищі за певних умов.
Але прямого зв'язку між термодинамічним поруч і корозією металів немає. Его пояснюється тим, що термодинамічні дані отримані для ідеально чистою поверхно-сти металу, в той час як в реальних умовах корозійний метал покритий шаром (плівкою) продуктів взаємодії металу із середовищем.
Для розрахунків зміни вільної енергії реакції при електрохімічної Корекція зії металу використовують величини електродних потенціалів. Відповідно до неравенст-вом процес електрохімічної корозії можливий, якщо
де - е.р.с. гальванічного елемента, в якому можна зупинити здійснюється даний корозійний процес, в
6) зворотний потенціал катодного реакції, в
7) зворотний потенціал металу в даних умовах.
Отже, для електрохімічного розчинення металу необхідна присутність в розчині окислювача (деполяризатора, який би здійснював катодну реакцію ас-сіміляціі електронів), оборотний окислювально-восстановітельниий потенціал, кото-рого позитивніше оборотного потенціалу металу в даних умовах.
Катодні процеси при електрохімічної корозії можуть здійснюватися раз-особистими речовинами.
5. оксидами і гідрооксидами (як правило, малорозчинними продуктами корозії, утвореними на поверхні металів)
6. органічними сполуками
Оборотні окислювально-відновні потенціали катодних процесів можна розрахувати за рівнянням:
де (Ук) обр = (Ук) ° обр стандартний окислювально-відновний потенціал при а Р ок / а е в = 1,
АІ, а - активність (приблизно концентрація окислювача і відновлювача)
ри, q - стехіометричні коефіцієнти окислювача і відновлювача в реакції
У корозійної практиці в якості окислювачів-деполяризатором, які здійснюють корозію, виступають іони водню і молекули розчиненого в електроліті кисню.
Електродна реакція анодного розчинення металу (власне корозійні втрати металу) в загальному випадку протікають за схемою Ме -> Ме + пе
При збільшенні активності іонів металу (підвищення концентрації іонів металу в розчині), потенціал анода зростає, що призводить до гальмування розчині-ня металу. Зниження активності металу, навпаки, сприяє розчиненню металу. В ході корозійного процесу змінюються не тільки властивості металевої поверхні, але і контактує розчину (зміна концентрації окремих його компонентів). При зменшенні, наприклад, концентрації деполяризатора, у катодного зони може виявитися, що катодна реакція деполяризації термодинамічно неможлива.
2.2 Гомогенні та гетерогенні шляху електрохімічної корозії.
Причину корозії металів в розчинах, які містять однойменних іонів, пояснює теорія необоротних потенціалів. Ця теорія розглядає поверхню ме-Таллі як однорідну, гомогенну. Основною і єдиною причиною розчинення (корозії) таких металів є термодинамічна можливість протікання анодного і катодного актів. Швидкість розчинення (корозії) буде визначатися кінетичними факторами. Але гомогенну поверхню металів можна розглядати як граничний випадок, який може бути реалізований, наприклад, в рідких металах. (Ртуть і амаль-гами металів). Для твердих металів таке припущення буде помилковим, хоча б, по-тому що різні атоми сплаву (і чистого металу) займають різне положення в кристалічній решітці. Найбільш сильне відхилення від гомогенної конструкції буде спостерігатися при наявності в металі сторонніх включень, інтерметалідів, меж зерен і т.д. В цьому випадку, зрозуміло, поверхня є гетерогенної. Встановлено, що
навіть при наявності на поверхні металу неоднорідностей в цілому поверхня залишається еквіпотенційної.
Таким чином, неоднорідність поверхонь сплаву не може бути основною причиною загальної корозії металу. Найбільш суттєвою в подібних випадках є іонізація розчинення анодного складової поблизу катодного складової, це мож-ли, якщо на поверхні металевої конструкції виникають гальванічні елементи. Розглянемо деякі з них:
а) неоднорідність металевої фази, обумовлена неоднорідністю сплаву, а також в результаті мікро і макровключеній.
б) неоднорідність поверхні металу внаслідок наявності кордонів блоків і зерен кристалів, вихід дислокацій на поверхню, анизотропность кристалів.
в), г) неоднорідність захисних плівок на поверхні за рахунок мікро і макропор плівки (в), за рахунок нерівномірного утворення на поверхні вторинних продуктів корозії (г) та ін.
Ми розглянули два крайніх механізму саморозчинення металів: рівномірне розчинення ідеально гомогенної поверхні і розчинення (в основному локальне) мікроелементів при просторовому розділенні катодних і анодних зон (процесів).
У загальному випадку, необхідно зважати на можливість протікання на анодних ділянках поряд з основними анодними процесами катодних процесів, на катодних ж ділянках можуть протікати зі зниженою швидкістю анодні процеси розчинення.
Можна зробити висновок, що немає підстав, протівопоставлять''гомогенний "і" Гете-Роген "шляху протікання корозійних процесів. Правильніше буде їх розглядати як чинники, які взаємно доповнюють один одного. Основною ж причиною корозії метал-лов залишається як і раніше термодинамічна ймовірність протікання в даних умов-ях на металі анодних процесів іонізації металу і сполученого з ним катодного процесу деполяризації.