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.
Основные термины (генерируются автоматически): растворения металла, коррозии металла, скорости растворения, скорости растворения металла, потенциал свободной коррозии, электрохимической коррозии, электрохимической коррозии металла, скорость растворения, снижение скорости растворения, свободной коррозии металла, свободной энергии, обратимого потенциала металла, области активного растворения, процесс растворения металла, электрохимического растворения металла, окисление металла, поверхности металла, изменение свободной энергии, скорости растворения металлов, потенциал основного металла.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос