Електрохiмiчна корозія

У водi, звичайно, мiститься розчинений кисень (в 100V при 0⁰ С - 5V кисню), здатний до вiдновлення: .

Окрiм того, в водi присутнi йони Гiдрогену, також здатнi до вiдновлення: .

Розчинений кисень i йони Гiдрогену - найважливiшi окисни­ки, що спричиняють електрохiмiчну корозiю.

Розглянемо, якi метали можуть бути окисненi розчиненим у водi киснем i якi - йонами Гiдрогену. Потенцiал електродного процесу в нейтральному середовищi

дорiвнює: .

Кисень може окиснити тi метали, потенцiал яких менший за 0,8В. Вони розташованi до срiбла.

Потенцiал, що вiдповiдає електродному процесу в нейтральному середовищi дорiвнює (- 0,41В).

Йони Гiдрогену у водi можуть окиснити метали до Сd. Деякi метали мають оксиднi плiвки, тому число металiв ще менше.

При виникненні корозiї в електролiтах (кислотах, лугах, сольових розчинах, морськiй водi) можуть бути два випадки.

а) Включення iнородного металу дуже малi.

При зануреннi залiз­ної або сталевої пластинки в хлоридну кислоту домішки по вiд­ношенню до металу будуть катодними дiлянками, а сам метал - анодною дiлянкою. Виникають гальванічні мікроелементи. Основний метал-залізо окиснюється і переходить в розчин у вигляді йонів Fe²⁺, утворюючи з хлорид-йонами середовища ферум(ІІ) хлорид.

Йони Гідрогену рухаються до катоду (домішки), де, приймаючи електрони, відновлюються. Цей процес можна представити такими рівняннями:

Поверхня металу насичується воднем в результатi адсорб­цiї, i процес розчинення металу сповiльнюється.

б) Є контакт рiзних металiв.

Рис. 36. Атмосферна корозія заліза в контакті з міддю

Наприклад, залiзна пластина в контакті з мідною знаходиться в атмосфері повітря (рис.36). Тодi при атмосфернiй корозiї вiдбудуться такi процеси: руйнується більш активний метал, який є анодом гальванічного елемента; на катоді утворюються йони ОН^-, які з’єднуються з йонами Fe²⁺, що переийшли в розчин, і утворюють ферум(ІІ) гідроксид, який в присутності води і кисню повітря переходить в ферум(ІІІ) гідроксид. Останній частково відщеплює воду, і сполука, що утворилась, відповідає бурій іржі.

Англійський вчений Вернон вивчав вплив вологості повітря на перебіг корозії і прийшов до висновку, що при відносній вологості до 30% корозія металів практично не відбувається. При підвищнні вологості до 60-70% - корозія повільно посилюється. Максимум спостерігається при відносній вологості вище 70%, але при вологості 90% корозія незначно послаблюється.

Електрохімічна корозія може відбуватись в грунті, що призводить до руйнування трубопроводів, оболонок кабелів, деталей будівельних споруд. Метал стикається з вологою грунту, в якій є розчинене повітря. Інтенсивність корозії в грунті залежить від присутності кислот та інших агресивно діючих речовин, а також від вологості грунту. В грунті з вологістю до 10% метали кородують незначно. Підвищення вологості посилює корозію. При дуже великій вологості корозія практично припиняється через те, що вода, заповнюючи пори грунту, перешкоджає доступу кисню.

Одним з різновидів електрохімічної корозії є корозія, що виникає при нерівномірній аерації, яка спостерігається, коли деталь або конструкція знаходиться в розчині або під краплею води, але доступ розчиненого кисню до різних ділянок неоднаковий. Утворюється особлива гальванопара (рис.37). Та ділянка металу, доступ кисню до якої мінімальний, виступає анодом (кородує сильніше), а ділянка з більшим доступом кисню – катодом.

Це пояснюється тим, що при відновленні кисню витрачаються йони Гідрогену Н⁺, і розчин підлужнюється. Залізо при підлужнюванні переходить в пасивний стан, і швидкість корозії зменшується.

Рис. 37. Корозія заліза при нерівномірній аерації

Спостерігається також корозія „блукаючими” струмами. Джелером „блукаючих” струмів слугують трамваї, метро, електрозварювальні апарати тощо. В місці входу в підземно-металічну конструкцію струм не спричиняє руйнування, але при виході руйнує метал (рис.38).

Рис. 38. Корозія під дією блукаючих струмів:

1 - провід; 2 – рельс; 3 – вологий грунт; 4 – труба; 5 – електродвигун трамваю;

6 – опір в стику рельси

Стійкість багатьох металів і сплавів по відношенню до дії навколишнього середовища зростає завдяки захисним властивостям продукту корозії – щільної оксидної плівки. Прикладом може слугувати алюміній.

Якщо плівка пухка, то вона посилює корозію. Наприклад, у випадку заліза.

Багато металів при обробці їх окисниками, наприклад HNO₃, втрачають здатність кородувати (Al, Fe, Cr та ін.).

Речовини, що сприяють виникненню захисної плівки, називаються пасиваторами.

Деякі речовини сприяють руйнуванню захисної плівки. Вони називаються активаторами корозії. Приклад – йони хлору, розчинений кисень.

Корозія багатьох металів залежить від рН. Наприлад, корозія заліза посилюється із зменшенням рН; корозія металів, які утворюють амфотерні гідроксиди, наприклад цинку, алюмінію посилюється і пониженням, і з підвищенням рН.

Дата добавления: 2015-05-24