Рідинна корозія – це корозія в середовищі рідин-неелектролітів (бензин, гас, толуол і ін.).

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Найбільший збиток техніці і промисловості наносить електрохімічна корозія. Механізм контактної корозії пов'язаний з виникненням мікро- чи макрогальванопар:

де Д – деполяризатор (середовище). (Дивіться тему “Гальванічні елементи”). При цьому анодний процес – процес окиснення (руйнування) більш активного металу, а катодний – процес відновлення, причому деполяризатором-окисником виступають іони Н⁺ (у кислому середовищі: 2Н⁺ + 2е ® Н₂) або О₂ (у нейтральному чи лужному середовищі: О₂ + 2Н₂О + 4е ® 4ОН^-).

Слід пам¢ятати, що технічні метали містять домішки інших металів і неметалів, що приводить до появи мікрогальванопар.

Необхідно звернути увагу, що електродні потенціали металів залежать від складу електроліту і рН середовища. Це необхідно враховувати на практиці для правильного прогнозування можливих корозійних руйнувань.

Для ілюстрації наведемо значення електродних потенціалів (В) деяких металів у різних середовищах (табл. 7):

Т а б л и ц я 7

Значення ∆Е^о металів у різних середовищах

Отже, електрохімічний ряд напруг не можна вважати абсолютною характеристикою властивостей металів. Так, у морскій воді магній має потенціал -1,48 В (а не -2,38 В ), цинк -0,80 (а не -0,76 В), титан +0,15 В (а не -1,63 В)

Концентраційна корозія визначається градієнтом концентрації деполяризатора, наприклад, О₂ (поверхневі шари води містять більше кисню, чим внутрішні), унаслідок чого на поверхні металу утворюється анодні і катодні ділянки:

Е = Е⁰ + ). Корозії підлягає анодна ділянка:

Електрокорозія – процес, що протікає під впливом постійного електричного струму від зовнішнього джерела (наприклад, під впливом блукаючих струмів: відгалуження струму від рейок електрифікованого транспорту й ін.).

Необхідно по підручниках ознайомитися з основними способами захисту металів від корозії, до числа яких відносять:

- створення раціональних конструкцій;

- обробку оточуючого дану конструкцію середовища (десульфуризацію бензину, гасу, мазуту, мастил); герметизацію приладів; застосування інгібіторів корозії;

- створення ізолюючих плівок на металах: низькотемпературних (змащення, лаки, фарби) або високотемпературних (хромування, нікелювання, цинкування, лудіння);

- хімічну обробку поверхні: оксидування, азотування, фосфатування, цементація;

- захист металів зовнішнім потенціалом: протекторна, електрозахист;

- створення і застосування нових сплавів, нових матеріалів.

12.2. Приклади розв’язку типових задач

Задача 1. Одна залізна деталь покрита алюмінієм, а інша – міддю. Яке покриття буде анодним, а яке катодним? Складіть схеми катодного й анодного процесів, що будуть протікати у вологому середовищі, якщо покриття в обох випадках порушено. Які продукти корозії утворюються в цих випадках?

Розв’язок. Порушення металевого покриття при наявності електроліту приводить до виникнення гальванопари, у якій покриття може виконувати роль анода (анодне покриття) чи роль катода (катодне покриття).

Оскільки електродний потенціал заліза менше, ніж у міді і більше, ніж у алюмінія, то покриття алюмінієм є анодним, а міддю – катодним.

При порушенні покриття виникнуть такі гальванопари:

A(-) Al – 3e ® Al³⁺ Е⁰ = - 0,74 В A(-) –2e ® Fe²⁺ Е⁰ =- 0,44 В

K(+) 2H₂O + O₂ + 4e ® 4OH-І⁰ = 0,40 В K(+) 2H₂O + O₂ + 4e ® 4OH^-

------------------------------------ --------------------------------

4 Al + 6H₂O + 3O₂ = 4Al(OH)₃ 2 + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂

Руйнується покриття Корозії підлягає залізо

Подальше окиснення йде відповідно рівнянню реакції:

2Fe(OH)₂+ H₂O + 1/2O₂ ® 2Fe(OH)₃,

і далі: Fe(OH)₃ ® FeOOH + H₂O

Задача 2. Залізні цистерни застосовують для транспортування концентрованої сірчаної кислоти. Якщо з цистерни вилити кислоту і залишити цистерну на повітрі відкритою, то вона порівняно швидко ржавіє. Чому? Складіть електронні рівняння для такого типу корозії.

Розв’язок.

Відомо, що пасивними ділянками (мікрокатодами) у вуглецевій сталі є зерна карбіду заліза Fe₃C. Зерна a-заліза - мікроаноди. У даному випадку створюється гальванопара “метал – сполука металу”. Корозія в кислому середовищі (у концентрованій сірчаній кислоті залізо пасивується за рахунок утворення захисної оксидної плівки) буде відбуватися з водневою деполяризацією:

А(-) –2e ® Fe²⁺

K(+) 2H⁺ + 2e ®

-------------------------

+ 2H⁺ = Fe²⁺ +

+ 2H₂SO₄ = FeSO₄ + .

Задача 3. На підставі розрахунку DG реакції визначте ймовірність корозії у вологому повітрі, якого металу –олова чи свинцю – буде більше, вважаючи, що процес протікає за схемою:

2Ме + 2Н₂О + О₂ ® 2Ме(ОН)₂ .

Розв’язок. Між величиною Е.Р.С. (DЕ) ОВР і ізобарно-ізотермічним потенціалом (DG) існує лінійна залежність. DG дорівнює максимальній роботі системи: - DG =А_макс; А_макс. визначається співвідношенням: А_макс. = n×F×DЕ, де n – число електронів, відданих відновником чи прийнятих окисником; F – стала Фарадея (96500 Кл/моль); DЕ – Е.Р.С. ОВР.

Неважко вивести залежність, що зв'язує зменшення ізобарно-ізотермічного потенціалу і Е.Р.С.:

DG = - n×F×DЕ.

Розрахуємо DG для процесу корозії олова: DG_кор.(Sn) = -4×96500× (0,40-(-0,14)) = -208440 Дж або –208,4 кДж.

Проведемо аналогічний розрахунок для процесу корозії свинцю: DG_кор.(Pb) = -4×96500× (0,40-(-0,13)) = -204580 Дж або –204,6 кДж. На підставі отриманих даних робимо висновок, що імовірність процесу корозії олова більше (більш негативне значення DG).

12.3. Задачі для самостійного рішення:

1. Які корозійні процеси будуть протікати, якщо магній знаходиться в контакті з міддю в нейтральному середовищі? Напишіть рівняння відповідних реакцій і укажіть вид корозії.

2. Залізо покрите оловом і знаходиться в сірчанокислому середовищі. Яке це покриття і які хімічні реакції будуть протікати при його порушенні?

3. Якщо до мідної пластинки, опущеної в кислоту, доторкнутися цинковою, то на міді починається бурхливе виділення водню. Дайте цьому пояснення, склавши рівняння реакцій, що протікають.

12.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування, реактиви:

Сталеві пластинки, гранули цинку, мідні дротики, залізний цвях, шматочки фільтрувального і наждакового папера, розчини червоної кров'яної солі, калій дихромату, уротропіну, натрій хлориду, сірчаної кислоти, соляної кислоти, цинк і купрум сульфатів, спецреактив: 3%-ний натрій хлорид +фенолфталеїн,

Дослід 1. Типи корозійних руйнувань

Просочують смужку фільтрувального папера розчином червоної кров'яної солі К₃[Fe(CN)₆], і вологий папір прикладають до поверхні сталевої пластинки, попередньо зачищеної наждаковим папером.

Зверху кладуть 2-3 листа чистого папера і невеликий вантаж.

Через 15-20 хвилин знімають папір, відзначають характер його посиніння, записують рівняння корозійного руйнування заліза у вологому середовищі.

У висновках укажіть:

- Який тип корозійного руйнування ви знайшли: суцільна, плямами крапками (піттинг)?

- Навіщо смужку фільтрувального папера змочували розчином червоної кров'яної солі?