Библиографическое описание:

Каландаров Н. О., Камолов А. К., Гойибова Д. Ф. Защита от коррозии линейной части магистральных нефтегазовых проводов // Молодой ученый. — 2016. — №6. — С. 105-108.



Коррозией называют процесс разрушения металлов при химическом, электрохимическом и биохимическом взаимодействии их с окружающей средой. Коррозия металлов классифицируется по механизму и условиям протекания процесса и характеру коррозионного разрушения.

По механизму протекания процесса различают химическую, электрохимическую и биохимическую коррозию.

Химическая коррозия-взаимодействие металла и коррозионной среды, при котором окисление металла и восстановление окисленного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Это процесс, протекающий за счет гетерогенной химической реакции.

Электрохимическая коррозия — взаимодействие металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором окисление металла и восстановление окисленного компонента коррозионной среды (деполяризатора) протекают не в одном акте. При этом виде коррозии одновременного протекают две реакции — окисления и восстановления, локализованные на определенных участках поверхности корродирующего металла. При электрохимической коррозии процесс растворения металла сопровождается появлением электрического тока, передвижением электронов по поверхности металла и ионов в растворе электролита от одного участке к другому.

По условиям протекания к этому виду коррозии относятся:

 атмосферная коррозия во влажной газовой или воздушной атмосфере;

 коррозия в электролитах — жидкостях, проводящих электрический тока;

 почвенная или подземная металлических сооружений, находящихся под землей;

 электрокоррозия под действием внешнего источника тока, коррозия изделий, находящихся под землей, вызванная блуждающими токами;

 контактная коррозия металлов — разрушение металла в растворе электролита вследствие контакта с другим металлом, имеющим более положительный электродный потенциал, чем потенциал основного металла.

Основной причиной коррозии металлов является их термодинамическая неустойчивость. Стремление металлов переходить из металлического состояния в ионное для разных металлов неодинаково и наиболее точна может быть охарактеризовано изменением свободной энергии при протекании соответствующей реакции окисления в данной среде. Известно, что при самопроизвольном процессе свободная энергия может толка убывать. Следовательно, если в данных условиях при переходе из металлического состояния в ионное наблюдается уменьшение свободной энергии, то коррозионный процесс может протекать самопроизвольно.

Термодинамический устойчивые металлы в природе, как правило, находятся в самородном состоянии. Это — благородные металлы. Все технически важные металлы — неблагородные. В природе они встречают в виде руд и солей, в окисленном состоянии. Термодинамическая устойчивость металлов дает приближенную оценку коррозионной стойкости металлов.

При электрохимической коррозии изменение свободной энергии можно выразить следующим образом:

Где: - изменение свободной энергии, ; E-ЭДС гальванической системы, В; n-степен окисления металла; F-число Фарадея. Электрохимическая коррозия возможна, если <0, т. е. изменение свободной энергии имеет отрицательное значение, следовательно, если электродный потенциал металла имеет более отрицательное значение по сравнению с потенциалом деполяризатора.

Принципиальная возможность протекания процесса электрохимической коррозии металла определяется соотношением обратимого потенциала металла и обратимого потенциала катодного процесса в данных условиях.

Для электрохимического растворения металла необходимо присутствие в электролита окислителя — деполяризатора, значения обратимого окислитель но — восстановительного потенциала которого должно быть более положительно, чем значение обратимого потенциала металла в данных условиях.

Таким образом, о способности или неспособности металла к коррозии можно судить величине его стандартного потенциала. Однако термодинамические данные определяют только возможность протекания коррозионного процесса, но не реальную скорость коррозии. Большие отрицательные значения потенциалов не всегда свидетельствую о высокой скорости коррозии.

Электрохимическая защита является способом противокоррозионной защиты металлических материалов, основанным на снижении скорости их коррозии путем смещения потенциала до значений, соответствующих крайне низким скоростям растворения. Сущность метода состоит в уменьшении скорости электрохимической коррозии металла при поляризации электрода от источника постоянного тока или при контакте с добавочным электродом, являющимся анодом по отношению к корродирующей системе. Потенциал поверхности металла в этом случае сдвигается в сторону отрицательных значений за счет подвода электронов (рис. 1). В результате атомы железа не переходят в раствор в виде положительно заряженных ионов, а рН электролита, контактирующего непосредственно с металлом, смещается в щелочную область. Благодаря высокому рН на защищаемую поверхность осаждаются гидроксид магния, карбонаты кальция и магния, образуя пленку, подобную накипи. Эта пленка экранирует металлическую поверхность и затрудняет диффузию кислорода. Таким образом, к металлической поверхности извне должен подводиться постоянный электрический ток. Этот ток может идти от гальванического элемента или выпрямителя, отрицательный полюс которых связан с защищаемым элементом, а положительный полюс — с анодом. Плотность защитного тока зависит от толщины осаждаемой пленки и может уменьшаться по мере её роста.

Рис. 1. Принцип действия катодной зашиты

Электрохимическую защиту применяют в том случае, если потенциал свободной коррозии конструкционного материала располагается в области активного растворения или пере пассивации ,т. е. материал растворяется с высокой скоростью.

Рис. 2. Способы снижения скорости растворения металлов при электрохимической защите

При катодной защите снижение скорости растворения металла происходит вследствие смещения потенциала в область значений, более отрицательных по сравнению с потенциалом свободной коррозии. Например, если потенциал свободной коррозии E металла располагается в области активного растворения (скорость растворения ), то сдвиг потенциала в отрицательную сторону до значения приводит к снижению скорости растворения до величины , оказывающейся ниже (см. рис-2). Аналогичное снижение скорости растворения металла происходит и в случае, когда потенциал свободной коррозии металла располагается в области пере пассивации. При смещении потенциала в отрицательную сторону до величины скорость растворения снижается до . Различие заключается в том, что в первом случае снижение скорости растворения металла достигнуто без изменения характера его растворения — металл остался в активном состоянии. Во втором случае скорость растворения снизилась вследствие перехода металла из активного в пассивное состояние.

При анодной защите потенциал защищаемой конструкции смещают в область, более положительную по отношению к . При этом происходит переход металла из активного в пассивное состояние. Так, если потенциал свободной коррозии металла располагается в активной области и соответствующая ему скорость растворение равна , то при его смещении в положительную строну до значения скорость растворения снижается до величины .

Литература:

  1. Г. Н. Мальцаева. Коррозия и защита оборудования от коррозии Учебное пособие. Пенза-2001 г. Изд: Пензенский государственный университет. 211 с.
  2. Н. К. Кофанова. Коррозия и защита металлов. Учебное пособие. Для студентов технических специальностей. Алчевск- 2003, 181 с.
  3. И. Я. Клинов Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы. — М.: Машиностроение, 1967. — 468 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle