Р о л ь с е р е д о в и щ а п і д ч а с е л е к т р о х і м і ч н о ї к о р о з і ї

К о р о з і я п і д д і є ю д и ф е р е н ц і а л ь н о ї а е р а ц і ї

К о р о з і я п і д д і є ю б л у к а ю ч и х с т р у м і в

Механічні конструкції що працюють під дією електричного струму (електротранспорт, генератори струму, лінії електропередач і т.д.) схильні до появи на їхніх металевих поверхнях перепаду потенціалів і виникнення анодних та катодних ділянок. Пояснимо це явище наступним прикладом (рис.2.3).

Струм силової електричної мережі приводить в дію електродвигун трамвая і збігає в рейки (тому дуже небезпечно людині стояти на рейках під час обриву електромережі).

Через вологий грунт блукаючі струми можуть надійти до комунікаційних магістральних систем. Місця входження блукаючих струмів працюють катодами, а місця виходу анодами. У випадку порушення контактного з’єднання (спеціальним проводом) рейок на стиках і тоді на анодних ділянках комунікаційної труби відбувається розчинення металу. Дуже часто прорив каналізаційних та водопровідних труб відбувається саме біля трамвайних зупинок, так як при вимкненні струму та наступним його ввімкненням відбувається сплеск напруги.

струм

трамвай

анод катод рейка

грунт

труба катод анод

Рис. 2.3. – Корозія під дією блукаючих струмів

Електрохімічна схема корозії під дією блукаючих струмів аналогічна попередній схемі корозії під механічним напруженням.

Були зафіксовані блукаючі струми силою 200 – 300 А. Зазвичай це 10 – 20 А. Струм силою 1.А за один рік руйнує 9 кг заліза і 11 кг міді.

Якщо металічна конструкція (див. рис. 2.4.) знаходиться у водному середовищі не повністю,а частково, то кількість розчинного кисню у товщі води: на вологих ділянках,тобто в тонкій плівці води, буде різною. Тонкі плівки води більш керовані, тому в них розчинено більше кисню. На цих плівках відбувається відновлення кисню із води:

2H₂O+O₂+4e =4OH, тобто ці ділянки являють собою катоди.

волога ділянка

Катод

Анод

вода

Рис. 2.4. – Корозія корпусу судна під дією диференціальної аерації

Менш керовані підводні ділянки виконують роль анодів, тому на них відбувається розчинення (окиснення) заліза:

Fe⁰ – 2e^- = Fe²⁺ і далі по уже відомій схемі.

Дуже цікаво протікає електрохімічна корозія залізобетонних паль на причалах портів (див. рис. 2.5.). Концентрація кисню С₁ на вологій ділянці більша, ніж у воді С_2, а у воді більша, ніж у вологому ґрунті С₃, тобто:

С₁ > C₂ > C_3.

Таким чином, анодними ділянками є ділянки, що знаходяться у воді і не можуть бути під візуальним спостереженням.

К

К

А

А

грунт

вода

волога ділянка

С₁

повітря

С₂

С₃

Рис. 2.5. – Корозія залізобетонної палі, зануреної у воду під дією диференціальної аерації

Чистої води в природі не буває. У воді завжди розчині солі і гази. В районах з розвинутою металургійною та хімічною промисловістю атмосфера забруднена газами, які можуть утворювати з парами води дуже агресивні кислоти: сірчисту, сірчану, азотисту, азотну, сірководневу.

При виплавці заліза із сірчаного колчедану:

FeS + O₂ → Fe + SO₂; SO₂ + H₂O = H₂SO₃;

2H₂S + SO₂ = 2H₂O + 3S; 2S + SO₂ + H₂O → 2H₂SO_4,

де H₂SO₃ і H₂SO₄ – сірчиста та сірчана кислоти відповідно.

В хімічній промисловості утворюються окисли азоту:

2NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃ (азотиста + азотна кислоти);

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO;

2NO + O₂ → 2NO₂;

SO₂ + NO₂ + H₂O → H₂SO₄ + NO.

У кислому середовищі можливе безпосереднє розчинення металу з утворенням водню, а також збільшення струмів обміну під час утворення гальванічних елементів та зниження омічного опору за рахунок збільшення електропровідності іонів водню.

Зниження омічного опору сприяють і розчиненні солі, іони яких можуть приймати участь в електрохімічному процесі і збільшувати електропровідність (у морській воді корозія відбувається скоріше).

У труби, що стикаються з водою, іноді потрапляють мікроорганізми і водорості, які продуцюють кислоти і посилюють корозію.

Дата добавления: 2014-12-26