Обработка коррозионной среды
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Обработка коррозионной среды





Обработка коррозионной среды для снижения ее агрессивности осуще- ствляется уменьшением в ней содержания деполяризатора. В растворах элек- тролитов это достигается путем снижения содержания ионов водорода или удаления кислорода. В кислых растворах, вызывающих коррозию с водород- ной деполяризацией, повышают рН раствора, т.е. уменьшают концентрацию ионов водорода. В нейтральных растворах, вызывающих коррозию с кисло- родной деполяризацией, снижают содержание кислорода в электролите хи- мическим, термическим, десорбционным способами. При нагревании воды или раствора электролита вследствие уменьшения растворимости кислорода происходит его удаление из агрессивной среды. Пропускание через раствор инертного газа также способствует снижению содержания кислорода в рас- творе. При химической обработке воды в нее добавляют восстановители, ко- торые связывают растворённый кислород. К таким восстановителям отно- сятся гидразин, сульфит натрия и др.

N2H4×H2O + O2 = N2 + 3H2O; (12.1)

2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4. (12.2)

Удалить кислород из воды можно также пропусканием ее через слои железных стружек. При этом при температуре около 85°С происходит окис- ление железа, в результате чего кислород связывается

3Fe + 2O2 = Fe3O4. (12.3)


 

Уменьшение агрессивности газовой среды сводится к изменению ее состава и созданию атмосферы, исключающей термодинамическую возмож- ность протекания химической реакции взаимодействия металла с компонен- тами газовой среды.

При воздействии на железоуглеродистые стали газов, содержащих окислители, кислород и его соединения, при высоких температурах на по- верхности металла происходит реакция между цементитом и этими газами



Fe3C + O2 = 3Fe + CO2. (12.4)

В результате этой реакции поверхностный слой обедняется углеродом. Обезуглероживание ведет к изменению механических свойств: уменьшается поверхностная твердость и понижается предел усталости. При наличии во- дорода в газовой среде при высоких температурах и давлении наблюдается коррозия, которая резко снижает механические свойства конструкционных железоуглеродистых сталей.

Для снижения агрессивности среды в нее вводят компоненты, которые не вызывают окисления, обезуглероживания и наводороживания. Расчет со- става защитной атмосферы для металлов и сплавов проводят с использова- нием констант равновесия, устанавливающихся в системе металл-газ. Для создания защитных атмосфер разработано несколько газовых смесей:

— водород-водяной пар-азот;

— водород-водяной пар-оксид углерода-азот;

— водород-водяной пар-азот-оксид углерода-диоксид углерода;

— азот-оксид углерода-водород.

В ряде случаев термическую обработку нержавеющих сталей проводят в вакууме или в атмосфере аргона.

Для снижения скорости атмосферной коррозии металла изделия по- мещают в герметичные чехлы из полиэтиленовой пленки, внутри которых создают атмосферу с относительной влажностью воздуха ниже критической (60%) за счет применения осушителей (силикагель). В искусственно создан- ной сухой атмосфере коррозионные процессы протекают очень медленно.

 

Ингибиторы коррозии

Характеристика ингибиторов

Замедлителями, или ингибиторами, коррозии называют вещества, вве- дение небольших количеств которых в коррозионную среду значительно снижает скорость коррозии.


 

Уменьшение электрохимической коррозии при введении замедлителя может произойти вследствие торможения анодного или катодного процесса, воздействия на оба процесса или увеличения сопротивления системы при образовании на металлической поверхности пленки, обладающей понижен- ной электропроводностью.

Один из методов изучения механизма действия замедлителей корро- зии–построение поляризационных кривых. Торможение ингибитором одной из стадий коррозионного процесса вызывает увеличение поляризации соот- ветствующего процесса. Сравнение поляризационных кривых, полученных для данного металла в растворе с ингибитором и без него, позволяет выяс- нить, какой процесс преимущественно тормозится при введении данного за- медлителя. По составу ингибиторы коррозии подразделяются на неорганиче- ские и органические.

По условиям, в которых они применяются, их можно разделить на ин- гибиторы для растворов и летучие ингибиторы, дающие защитный эффект в условиях атмосферной коррозии. Так как эффективность действия ингибито- ра зависит от рН среды, то ингибиторы подразделяются на кислотные, ще- лочные и ингибиторы для нейтральных сред. Замедлители наиболее часто применяют для борьбы с коррозией в системах с ограниченным объемом раствора и с атмосферной коррозией металла. Замедлители кислотной корро- зии находят широкое применение в процессах удаления с изделий окалины или ржавчины.

По механизму своего действия на процесс электрохимической кор- розии ингибиторы подразделяют на анодные, катодные и экранирующие, т. е. изолирующие активную поверхность металла. Механизм действия боль- шинства ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на кор- родирующей поверхности с последующим торможением катодных и анод- ных процессов.

 

Анодные ингибиторы коррозии

Анодные ингибиторы коррозии (в первую очередь окислители) боль- шей частью обладают пассивирующими свойствами. Принцип торможения коррозии анодными замедлителями сводится к снижению скорости перехода ионов металла в раствор или к уменьшению площади анодных участков кор- розионного элемента за счет изоляции их образовавшимися нерастворимыми пленками.

Как видно из рисунка, в результате введения ингибитора коррозии си- ла коррозионного тока падает с величины I1 до величины I2, при этом наблю- дается тенденция к облагораживанию стационарного электродного потен-


 

циала металла, т. е. смещение его в сторону положительных значений, от Е1

 
 

к Е2.

 

Рис. 12.1 Влияние анодного ингибитора коррозии на скорость коррозии:

1 – кривая анодной поляризации в отсутствии ингибитора; 2 – в присутствии ингибитора

 

Такие окислители, как хроматы и бихроматы, сильно пассивируют же- лезо, алюминий, цинк, медь. Достаточно добавить в водопроводную воду 0,1% бихромата калия, чтобы резко снизить скорость коррозии углеродистой стали и алюминия.

К анодным ингибиторам относятся также нитриты и нитраты. Нитрит натрия значительно уменьшает скорость коррозии стали в растворах ряда со- лей, а также в морской воде. При необходимости длительного хранения стальных деталей их рекомендуется упаковывать в бумагу, пропитанную 10- 15% раствором нитрита натрия.

Известны также анодные ингибиторы коррозии вторичного действия, образующие на анодных участках корродирующей поверхности металла не- растворимые продукты коррозии с ингибитором. К числу таких замед- лителей коррозии углеродистой стали относятся гидроксид натрия, карбонат натрия, которые образуют на поверхности нерастворимый слой гидроксида, а также фосфатные соли, которые, в свою очередь, образуют нерастворимые фосфаты железа.

Однако анодные замедлители коррозии – окислители в некоторых слу- чаях (например при низкой концентрации ингибитора) могут стимулировать коррозионный процесс, становясь катодными ускорителями коррозии.


 

Катодные ингибиторы коррозии

Катодные замедлители уменьшают скорость электрохимической кор- розии за счет снижения интенсивности катодного процесса или сокращения площади катодных участков.

Торможение катодного процесса основано на снижении содержания кислорода в растворе электролита с целью уменьшения скорости коррозии металла с кислородной деполяризацией, или на затруднении протекания ка- тодного процесса. К числу катодных ингибиторов относятся следующие:

— Катодные замедлители – поглотители кислорода. Их действие осно- вано на уменьшении содержания кислорода в растворе и, следовательно, снижении скорости коррозии с кислородной деполяризацией. К ним отно- сятся сульфит натрия, гидразин и др. (см. уравнения (12.1), (12.2)).

— Катодные замедлители, повышающие перенапряжение выделения водорода при катодной реакции. В процессах коррозии металлов, протекаю- щих с водородной деполяризацией, торможение катодной реакции восста- новления водорода достигается путем повышения перенапряжения выделе- ния водорода при добавлении в раствор солей некоторых тяжелых металлов (соли висмута, сурьмы), катионы которых, восстанавливаясь на катодных участках, повышают перенапряжение выделения водорода.

— Катодные замедлители, экранирующие площадь катодных участков. Сокращение площади катодных участков достигается образованием нера- створимых соединений в виде изолирующего защитного слоя. По отноше- нию к железу такими замедлителями являются бикарбонат кальция, сульфат цинка, хлорид бария:

Ca(HCO3)2 + NaOH = CaCO3¯ + NaHCO3 + H2O. (12.5)

Выделяющийся на катодных участках нерастворимый карбонат каль- ция экранирует металл. Органические ингибиторы, адсорбируясь на катод- ных участках поверхности, также повышают перенапряжение выделения во- дорода (желатин, клей, декстрин и др.).

Катодные замедлители коррозии металлов совершенно безопасны, так как они никогда не приводят к увеличению скорости коррозии.

 

Летучие ингибиторы атмосферной коррозии

В последние годы широко применяются летучие, или парофазные, ин- гибиторы, которые используются для защиты машин, аппаратов и других металлических изделий во время их эксплуатации в воздушной атмосфере. Летучие ингибиторы вводятся в контейнеры или в упаковочные материалы. Благодаря достаточно высокому давлению паров летучие ингибиторы дости- гают границы раздела металл – воздух и растворяются в пленке влаги, по-


 

крывающей металл. В качестве летучих ингибиторов обычно используются амины с небольшой молекулярной массой, в которые вводятся нитраты или карбонаты.

Недостатком летучих ингибиторов коррозии является прекращение их защитного действия после удаления их паров из атмосферы, окружающей металл.

Эффективность действия ингибитора выражается соотношением


Z = K 0 -K1 ×100%,

K 0


(12.6)


где Z - защитное действие, %; К1, К0 - скорости растворения металла в среде c

ингибитором и без него, г/(м2·ч).

Защитный эффект ингибитора определяется соотношением


g = К0 .

К1


(12.7)


 

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.