Kaagnasan ng kemikal. Mga uri ng Electrochemical Corrosion

Panayam 4.

Ang kaagnasan ng electrochemical ay isang kusang pagkasira ng mga metal bilang isang resulta ng pakikipag-ugnay ng electrochemical sa mga likidong electrolyte na may kondaktibiti na de koryente. Ang ganitong mga electrolyt ay maaaring tubig, may tubig na solusyon ng mga acid, alkalis, tinunaw na asing-gamot. Malawak ang kaagnasan ng electrochemical at maraming uri. Ang dahilan para sa electrochemical corrosion ay ang nabawasan na thermodynamic na katatagan ng karamihan sa mga metal at ang kanilang pagkahilig na maging ionic.

Sa kaagnasan ng electrochemical, ang pakikipag-ugnayan ng isang metal na may kapaligiran ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga proseso ng anodic at katod na nagaganap sa iba't ibang bahagi ng ibabaw ng metal. Ang mga produktong corrosion ay nabuo lamang sa mga site ng anode.

Ang electrochemical corrosion ay ang resulta ng pagpapatakbo ng mga corrosive na galvanic cells. Nangyayari ito tulad ng sumusunod: isang reaksyon ng oksihenasyon na naganap sa mga site ng anode na may pagbuo ng mga metal ions Fe 2+, at nabuo ang hydroxide sa mga site ng katod sa ilalim ng impluwensya ng oxygen (bilang isang resulta ng reaksyon ng depolarization ng oxygen). Ang Ions Fe 2+ at OH - ay nakadirekta sa bawat isa at bumubuo ng isang hindi matutunaw na pag-unlad ng Fe (OH) 2, na maaaring mabulok sa iron oxide at tubig. (Fe (OH) 2 -\u003e Fe 2 O 3 + H 2 O). Ang mga elektron na inilabas sa reaksyon ng oksihenasyon mula sa seksyon ng anode sa pamamagitan ng metal ng produkto ay dumadaloy sa seksyon ng katod at lumahok sa reaksyon ng pagbawas.

Ang modelo ng elemento ng corrosive trace ay ipinapakita sa Figure 4.

Ang mga sumusunod na uri ng mga proseso ng kaagnasan ay nangyayari sa isang mekanismo ng electrochemical:

Kaagnasan sa electrolytes - kaagnasan ng mga metal sa likidong media na nagsasagawa ng electric current. Depende sa uri ng electrolyte, ang kaagnasan ay nakikilala sa mga solusyon ng mga acid, alkalis at asin (acid, alkalina, asin), sa dagat, tubig ng ilog.

Ang komposisyon ng electrolyte ay tumutukoy sa mekanismo ng proseso ng kaagnasan, nakakaapekto sa kinetics at bilis nito. Halimbawa, ang rate ng kaagnasan ay bumabawas kung ang electrolyte ay naglalaman ng mga anion o mga ahente na nag-oxidizing, bilang isang resulta ng pakikipag-ugnay sa kung saan ang isang pelikula ng kusang natutunaw na mga form ng asing sa ibabaw ng metal.

Ang oxygen na natunaw sa isang electrolyte ay may isang pagpepreno o nagpapabilis na epekto sa kaagnasan ng mga metal.

Ang proseso ng kaagnasan ay apektado din ng konsentrasyon ng electrolyte. Sa halos lahat ng mga likas na kapaligiran, na may pagtaas sa konsentrasyon ng mga asing-gamot sa electrolyte, ang rate ng kaagnasan ay unang nagdaragdag sa isang tiyak na maximum, at pagkatapos ay bumababa bilang isang resulta ng pagbawas sa solubility ng oxygen at hadlangan ang proseso ng katod.

Ang temperatura ng elektrolisis ay nakakaapekto din sa rate ng kaagnasan. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa pagtaas ng temperatura, tumataas ang conductivity ng electrolyte. Sa pagtaas ng temperatura ng electrolyte, ang rate ng kaagnasan ay paminsan-minsan ay maaaring tumaas ng sampu o daan-daang beses.

Kaagnasan ng lupa - kaagnasan ng mga istrukturang metal sa ilalim ng lupa sa ilalim ng impluwensya ng electrolyte ng lupa. Sa ibabaw ng mga produktong metal na nakikipag-ugnay sa electrolyte ng lupa, dahil sa mga lokal na inhomogeneities ng metal o electrolyte, isang malaking bilang ng mga elemento ng kaagnasan ang lumitaw, ang likas na kung saan ay katulad ng likas na katangian ng mga galvanic cells.

Ang kaagnasan ng lupa ay ang pinaka-karaniwang uri ng electrochemical corrosion na nakakaapekto sa mga istrukturang metal sa ilalim ng lupa. Ang mga lupa at lupa ay sobrang magkakaibang, hindi lamang sa loob ng malalaking rehiyon, kundi maging sa loob ng isang maliit na lugar. Walang malinaw na hangganan sa pagitan ng lupa, ang pinaka-mababaw na layer ng lupa, at ang lupa.

Ang biocorrosion ay isang espesyal na kaso ng kaagnasan ng lupa na nagaganap sa ilalim ng impluwensya ng mga microorganism, bilang isang resulta ng mahalagang aktibidad ng mga sangkap na nabuo na nagpapabilis ng mga proseso ng kaagnasan. Sa likas na katangian, ang pagbawas ng sulfate ng anaerobic na bakterya ay pinaka-laganap, bilang isang resulta ng pagkilos kung saan nabuo ang hydrogen sulfide, na, kung pinagsama sa bakal, ay nagbibigay ng asupre na asupre. Ang pagbabawas ng asupre ng bakterya ng anaerobic ay karaniwang naninirahan sa tubig, putik, wastewater, mga balon ng langis, ilalim na sediment, lupa, at semento. Ang pinaka-kanais-nais na kapaligiran para sa pag-unlad ng mga bakterya na ito ay mga lupa na may (optimally 6-7.5) sa 25-30 0 C. Ang mahalagang aktibidad ng iron aerobic bacteria ay sinamahan ng paglabas ng isang hindi malulutas na pelikula ng iron hydroxide bilang mga produkto ng kaagnasan.

Ang biocorrosion (paglusob ng mga istruktura sa ilalim ng dagat sa pamamagitan ng mga halaman ng halaman ng hayop at hayop - mga bryozoans, balianus, diatoms, corals) ay sumisira sa mga proteksiyon na coatings at nagpapabilis sa pagkawasak ng mga metal. Ang ilang mga buhay na organismo (tulad ng mga mussel) ay nagpapabagal sa proseso ng kaagnasan, dahil kumokonsumo sila ng maraming oxygen.

Atmospheric corrosion - kaagnasan ng mga metal sa kapaligiran ng hangin o sa kapaligiran ng anumang basa-basa na gas. Sa kawalan ng kahalumigmigan sa hangin, ang iron ay nagwawasto sa isang hindi gaanong halaga.

Ito ay depende sa antas ng kahalumigmigan ng ibabaw ng metal at, ayon sa criterion na ito, ay nahahati sa tatlong uri:

1) basa na kaagnasan ng atmospera (sa isang kamag-anak na kahalumigmigan ng ~ 100%) sa pagkakaroon ng isang nakikitang kahalumigmigan na film sa metal na ibabaw;

2) basa-basa na kaagnasan ng atmospera sa pagkakaroon ng isang hindi nakikitang kahalumigmigan film sa metal na ibabaw, na nabuo sa panahon ng capillary adsorption o kemikal na paghalay;

3) dry kaagnasan ng atmospera sa kumpletong kawalan ng kahalumigmigan sa ibabaw ng metal.

Ang mga atmospera ay nag-iiba nang malaki sa kahalumigmigan, temperatura at polusyon, kaya ang rate ng kaagnasan ng atmospheric sa iba't ibang mga lugar ay hindi pareho, mas malapit sa baybayin ng dagat, mas maraming hangin ay puspos ng asin ng dagat, lalo na ang NaCl. Sa mga pang-industriya na lugar, ang mga makabuluhang halaga ng KAYA 2 ay lumilitaw sa hangin, na kung saan ay na-convert sa sulpuriko acid. Sa panahon ng pagpapatakbo ng mga panloob na engine ng pagkasunog, WALANG nabuo sa maraming dami, na pinakawalan sa kapaligiran. Sa mga lungsod at sentro ng pang-industriya, isang malaking halaga ng H 2 S ang pinakawalan sa kapaligiran.

Ang pagiging agresibo ng kapaligiran ay maaaring nahahati sa mga sumusunod na pangunahing uri: dagat, pang-industriya, urban, kanayunan, arctic.

Ang mga tiyak na kadahilanan na nakakaimpluwensya sa pagiging agresibo ng kapaligiran ay (maliban sa mga gas) alikabok at kahalumigmigan.

Ang mga kalawang na pelikula na nabuo sa mga kondisyon ng atmospera ay maaaring magkaroon ng mga proteksyon na katangian, samakatuwid, ang rate ng kaagnasan ay bumababa sa paglipas ng panahon.

Sa totoong mga kundisyon, ang lahat ng mga uri ng kaagnasan na ito ay pareho na nagbabago sa bawat isa. Ang likas na katangian ng pagbabago sa rate ng kaagnasan ng atmospera depende sa kapal ng film ng kahalumigmigan ay ipinapakita sa figure. Ang rate na ito ay nagbabago mula sa zero para sa tuyong kaagnasan ng atmospera, umabot sa isang maximum para sa basa na kaagnasan ng atmospheric, at bumababa sa isang tiyak na halaga na nagpapakilala sa rate ng kaagnasan ng isang naibigay na metal sa electrolyte.

Ang isang malaking bilang ng mga kadahilanan ay nakakaapekto sa rate ng kaagnasan ng atmospheric ng mga metal:

1) kahalumigmigan ng hangin (paglikha ng electrolyte);

2) mga impurities sa hangin (mga gas na SO 2, KAYA 3, K 2 S, NH 3, СB-НС1, atbp sa pakikipag-ugnay sa pagkilos ng tubig bilang mga depassivator, mga kumplikadong ahente o mga depolarizer ng katod; ang mga solidong particle ay nagdaragdag ng electrical conductivity ng electrolyte film at mapadali ang adsorption ng mga gas at kahalumigmigan. mula sa himpapawid);

3) ang likas na katangian ng kapaligiran (malinis, marumi, tuyo, basa);

4) lugar ng heograpiya (tropiko, subtropika, gitnang linya, walang laman, poste);

5) ang kondisyon ng ibabaw ng materyal ng corroding (ang pagkakaroon ng mga produkto ng kaagnasan);

6) ang pagkakaroon ng mga dayuhang inclusions sa metal (ang ilan sa kanila ay nagpoprotekta laban sa kaagnasan - mga pagsasama sa katod, halimbawa Cu, Pb, Pd, at iba pa ay nag-aambag sa pagkawasak ng metal);

7) temperatura (na may pagtaas ng temperatura, ang rate ng kaagnasan at pagbaba ng kahalumigmigan).

Ang mga pamamaraan ng pagprotekta ng mga metal mula sa kaagnasan ng atmospheric ay ang mga sumusunod:

a) ang aplikasyon ng mga proteksiyon na coatings (pampadulas, varnish, pelikula, galvanizing, nikel plating, chromium plating, phosphating, oxide films); b) ang epekto sa mga proseso ng control (passivation ng anode Cr, Al, Ti, Ni, inclusions ng katod Cu, Pd); c) pagbawas ng electrolyte layer sa ibabaw ng corroding metal (pagpapatayo at paglilinis ng hangin); d) ang paggamit ng mga corrosion inhibitors (NaNO 2, nitrites, carbonates, benzoates ng dicyclohexylamine at monoethanolamine) pangunahin kapag ang pag-iimbak ng mga metal at transporting ang mga ito sa mga lalagyan o packaging mula sa mga materyales na pambalot.

Electrocorrosion - kaagnasan ng mga istrukturang metal sa ilalim ng lupa na sanhi ng pagtagos ng mga butas na tumutulo mula sa daang-bakal na mga de-koryenteng sasakyan o iba pang pang-industriyang pag-install at istruktura (electrified riles, subway, direktang kasalukuyang mga linya ng paghahatid, pag-install ng cathodic na proteksyon ng mga underground metal na istruktura).

Ang mga currents na ito ay tinatawag na libot, ang kanilang kalakhan at direksyon ay maaaring magkakaiba sa oras.

Ang pangunahing halaga na nagpapakilala sa intensity ng proseso ng electrocorrosion ay ang lakas ng kasalukuyang dumadaloy mula sa isang istraktura sa ilalim ng lupa patungo sa lupa, na tinukoy sa isang yunit ng ibabaw.

Ang laki ng pagtagas kasalukuyang mula sa isang istraktura sa ilalim ng lupa ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, lalo na:

Resistivity ng lupa;

Ang laki ng mga naliligaw na alon sa mundo;

Pag-ayos ng mutual na mapagkukunan ng mga naliligaw na alon at mga istruktura sa ilalim ng lupa;

Ang kondisyon ng panlabas na insulating coating sa istraktura sa ilalim ng lupa;

Paayon na pagtutol ng istraktura sa ilalim ng lupa.

Ang kaagnasan ng pakikipag-ugnay ay ang kaagnasan sanhi ng elektrikal na pakikipag-ugnay sa dalawang metal na may iba't ibang mga potensyal na electrochemical.

Ang kaagnasan ng Stress ay nangyayari sa ilalim ng sabay-sabay na mga epekto ng isang kinakaing unti-unti na kapaligiran at mga mekanikal na stress sa isang metal.

Ang corrvice corrosion ay ang pagbilis ng kaagnasan ng metal sa pamamagitan ng electrolyte sa makitid na gaps at crevice (sa mga sinulid at flange joints).

Ang pagguho ng kaagnasan - sa ilalim ng impluwensya ng isang kinakaingatan na kapaligiran at alitan.

Ang pagwawasto ng kaagnasan ay nangyayari sa ilalim ng sabay-sabay na kaagnasan at epekto ng kapaligiran (kaagnasan ng mga blades ng mga impeller ng mga bomba ng sentripugal, ang pagkasira ng mga blade ng propeller sa mga barko).

Fretting - ang kaagnasan ay isang lokal na pagkawasak ng kaagnasan ng mga metal kapag nakalantad sa isang agresibong kapaligiran sa mga kondisyon ng oscillatory kilusan ng dalawang rubbing ibabaw na may kaugnayan sa bawat isa.

Ang kaagnasan ng istruktura ay dahil sa istrukturang heterogeneity ng haluang metal. Sa kasong ito, ang isang pinabilis na proseso ng pagkawasak ng kaagnasan ay nangyayari dahil sa pagtaas ng aktibidad ng anumang sangkap na haluang metal.

Ang kaagnasan ng thermal contact ay nangyayari dahil sa temperatura ng gradient dahil sa hindi pantay na pag-init ng ibabaw ng metal.

Ang rate ng kemikal (gas) kaagnasan ng mga metal at haluang metal ay naiimpluwensyahan ng panlabas at panloob na mga kadahilanan.

Kasama sa mga panlabas na kadahilanan ang komposisyon at presyon ng medium ng gas, ang bilis nito, temperatura, at mode ng pag-init.

Ang komposisyon ng gas medium . Sa mataas na temperatura, ang mga metal ay nakikipag-ugnay sa oxygen, singaw ng tubig, carbon monoxide (lV), asupre oxide (lV) ayon sa pamamaraan

2M + O 2 \u003d 2MO,

M + CO 2 \u003d MO + CO,

M + H 2 O \u003d MO + H 2,

3M + KAYA 2 \u003d 2MO + MS.

Ang mga rate ng mga reaksyong kemikal na ito at ang mga proteksyon na katangian ng mga nagreresultang pelikula ay magkakaiba, samakatuwid, ang mga rate ng kaagnasan ng mga metal sa mga kapaligiran ay magkakaiba din.

Mula sa pang-eksperimentong data ay kilala na sa 900 0 С ang oxidation rate ng Fe, Co, Ni pagtaas sa serye

Н 2 О (П) ® СО 2 ® О 2 ® KAYA 2

Kabaligtaran sa mga metal na ito, praktikal na hindi nakakakali sa kapaligiran ng SO 2.

Sa mga gas sa itaas, ang rate ng kaagnasan ng gas ng mga metal ay nagdaragdag sa serye

Cr ® Ni ® Co ® Fe

Ang Tungsten sa 900 0 С ay may pinakamataas na rate ng kaagnasan sa kapaligiran ng О 2, at ang pinakamababang ─ sa СО 2.

Ang polusyon ng hangin na may CO 2, KAYA 2, at H 2 O singaw ay nagdudulot ng pagtaas sa rate ng kaagnasan ng banayad na bakal. Ito ay nauugnay sa isang pagtaas sa mga pagkadilim sa pelikula ng oxide.

Kapag ang bakal ay pinainit sa isang kapaligiran na naglalaman ng O 2, CO 2, H 2 O, bilang karagdagan sa oksihenasyon, maaaring mangyari ang decarburization (decarbonization)

Fe 3 C + 1 / 2O 2 \u003d 3Fe + CO,

Fe 3 C + CO 2 \u003d 3Fe + 2CO,

Fe 3 C + H 2 O \u003d 3Fe + CO + H 2.

Ang hydrogenation ng bakal ay nangyayari sa mataas na temperatura sa pamamagitan ng mga atom ng hydrogen na na-adsor sa ibabaw nito. Sa temperatura ng silid, ang mga molekulang H 2 ay hindi nagkakaisa, samakatuwid, ang hydrogenation ng bakal ay hindi nangyayari. Ang hydrogenation ay nagiging sanhi ng isang matalim na pagbaba sa pag-agas, nagpapababa sa pangmatagalang lakas ng mga metal. Nakapaloob sa hydrogenation, titanium.

Temperatura . Ang isang pagtaas sa temperatura ay nagdudulot ng pagtaas sa rate ng patuloy na reaksyon ng kemikal, pati na rin isang pagtaas sa rate ng pagsasabog ng mga reagents sa pelikula ng mga produkto ng kaagnasan. Ito ay humantong sa isang pagtaas sa rate ng kaagnasan ng gas ng mga metal at haluang metal ─ Fe, Cu, atbp.

Ang temperatura ay maaaring makaapekto sa komposisyon ng mga nabuo na pelikula at batas ng kanilang paglaki (talahanayan 1).

Ang isang mahusay na impluwensya sa rate ng oksihenasyon ay pinatubo ng rehimen ng pag-init. Pagbabago ng temperatura sa panahon ng pag-init at lalo na ang alternatibong pag-init at paglamig ay sanhi ng pagkasira ng pelikula dahil sa hitsura ng malaking panloob na stress, bilang isang resulta ng pagtaas ng rate ng oksihenasyon ng mga metal.

Talahanayan 1 ─ Epekto ng temperatura sa komposisyon at batas ng paglago ng oxide

mga pelikula

Presyon ng gas . Sa pagtaas ng presyon ng bahagyang oxygen, tumataas ang rate ng kaagnasan ng metal.

Para sa ilang mga metal at haluang metal, sa isang pare-pareho na sapat na mataas na temperatura, na may pagtaas sa bahagyang presyon ng oxygen, ang pagtaas ng rate ng oksihenasyon, at pagkatapos ay naabot ang isang tiyak na kritikal na halaga ng Po 2, bigla itong bumababa (Larawan 7) at nananatiling medyo mababa sa isang malawak na saklaw ng presyon.

P O 2 KR P O 2

Larawan 7 - Ang impluwensya ng bahagyang presyon ng oxygen sa

rate ng kaagnasan ng gas

Ang kababalaghan ng isang pagbawas sa rate ng kaagnasan ng gas na may pagtaas sa bahagyang presyon ng oxygen ay tinatawag na high-temperatura passivation. Ang passive state ng metal ay nauugnay sa pagbuo ng isang perpektong pelikula sa ibabaw nito.

Ang mga steel ng Chromium, tanso, titanium, sink at iba pang mga metal at haluang metal ay may mataas na temperatura na passivation.

Sa isang makabuluhang pagtaas sa bahagyang presyon ng oxygen sa itaas ng kritikal, isang bilang ng mga hindi kinakalawang na steel, halimbawa, 08X13 (X13), 30X13 (X13), 12X17 (X17), 08X18H10T (X18H10T), lumabag sa estado ng pasibo ("passivation"), na humahantong sa isang pagtaas rate ng oksihenasyon.

Ang pagtaas sa rate ng kaagnasan sa mataas na temperatura ay maaaring maging sanhi ng isang pagtaas sa bilis ng gas medium.

Ang mga panloob na kadahilanan na nakakaapekto sa rate ng kaagnasan ng kemikal ng mga metal ay kinabibilangan ng: kalikasan, kemikal at phase na komposisyon ng haluang metal, mekanikal na stress at pagpapapangit, ang likas na katangian ng paggamot sa ibabaw.

Ang komposisyon at istraktura ng haluang metal . Ang rate ng oksihenasyon ng mga steel sa mataas na temperatura ay bumababa sa pagtaas ng nilalaman ng carbon. Ang pagbawas ng mga steel ay nabawasan. Ito ay dahil sa pagpapalakas ng pagbuo ng carbon monoxide (II). Sulphur at posporus halos walang epekto sa rate ng oksihenasyon ng bakal.

Ang rate ng kaagnasan ng bakal sa isang daluyan na naglalaman ng oxygen ay naiimpluwensyahan ng mga elemento ng alloying. Ang Chrome (Cr), aluminyo (Al) at silikon (Si) ay lubos na nagpapabagal sa oksihenasyon ng bakal. Ito ay dahil sa pagbuo ng mga pelikula na may mataas na proteksyon na mga katangian. Sa pamamagitan ng isang nilalaman ng humigit-kumulang na 30% Cr, hanggang sa 10% Al, hanggang sa 5% Si, ang mga steel ay may mataas na pagtutol ng init. Ang isang mas mababang pagtaas sa paglaban ng init ay nagbibigay ng alloying ng bakal na may titanium (Ti), tanso (Cu), kobalt (Co) at beryllium (Be).

Ang mga elemento na bumubuo ng fusible o pabagu-bago ng mga oxides, halimbawa, vanadium (V), molibdenum (Mo), tungsten (W) ay mapabilis ang oksihenasyon ng bakal.

Ang mga haluang metal na nikel (Ni) na may kromo (Cr) - ang mga nichromes ay nagtataglay ng mataas na pagtutol ng init. Ang mga karaniwang nichromes ay naglalaman ng 80% Ni at 20% Cr o 65% Ni, 20% Cr at 15% Fe.

Ang rate ng oksihenasyon ng tanso (Cu) ay bumababa kapag ito ay pinagsama sa Al, Be, lata (Sn) at zinc (Zn).

Ang rate ng kaagnasan ay apektado din haluang metal istraktura. Itinatag na ang pinaka-init-lumalaban ay bakal na may austenitic (single-phase) na istraktura. Ang mga steel na nikel-chromium na may isang istraktura ng biphasic austenitic-ferritic ay hindi gaanong lumalaban sa oksihenasyon. Sa pamamagitan ng isang pagtaas sa nilalaman ng ferritic na sangkap, ang rate ng oksihenasyon ng pagtaas ng bakal. Halimbawa, ang austenitic chromium-nickel steel 12X18H9T (X18H9T) ay may mas mataas na init na pagtutol kaysa sa two-phase steel X12H5T na may mas mataas na nilalaman ng chromium. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang hindi gaanong perpektong mga pelikula ay nabuo sa mga two-phase steels kaysa sa mga single-phase.

Ang paglaban ng init ng cast iron ay nakasalalay sa hugis ng mga paglabas ng grapayt. Sa spherical na hugis ng grapayt, mas mataas ang resistensya ng init ng cast iron.

Pagpapapangit ng metal sa panahon ng pag-init, maaari itong magdulot ng isang pagtanggi sa mga pelikula at isang kaugnay na pagtaas sa rate ng oksihenasyon. Ang pagtaas ng pagkamagaspang ng metal na ibabaw ay nag-aambag sa pagbuo ng mga proteksiyon na mga pelikula na may mga depekto, na humantong sa isang pagtaas sa rate ng kaagnasan.

Ang kaagnasan ng kemikal ay isang proseso na binubuo sa pagkasira ng isang metal kapag nakikipag-ugnay sa isang agresibong panlabas na kapaligiran. Ang iba't ibang mga kemikal na proseso ng kaagnasan ay hindi nauugnay sa mga epekto ng electric current. Sa ganitong uri ng kaagnasan, ang isang reaksyon ng oxidative ay nangyayari, kung saan ang materyal na masisira ay kasabay ng pagbabawas ng ahente para sa mga elemento ng daluyan.

Ang pag-uuri ng iba't ibang mga agresibo na kapaligiran ay may kasamang dalawang uri ng pagkasira ng metal:

kaagnasan ng kemikal sa mga likido na hindi electrolyte;
kaagnasan ng gas na gas.

Kaagnasan ng gas

Ang pinakakaraniwang anyo ng kaagnasan ng kemikal - gas - ay isang proseso ng kinakaing unti-unting nangyayari sa mga gas sa nakataas na temperatura. Ang problemang ito ay pangkaraniwan para sa pagpapatakbo ng maraming uri ng mga teknolohikal na kagamitan at mga bahagi (fittings ng mga hurno, engine, turbines, atbp.). Bilang karagdagan, ang mga temperatura ng ultrahigh ay ginagamit sa pagproseso ng mga metal sa ilalim ng mataas na presyon (pagpainit bago lumiligid, panlililak, pagpapatawad, mga proseso ng thermal, atbp.).

Ang mga tampok ng estado ng mga metal sa nakataas na temperatura ay natutukoy ng dalawa sa kanilang mga katangian - paglaban ng init at paglaban sa init. Ang paglaban sa init ay ang antas ng katatagan ng mga mekanikal na katangian ng isang metal sa mga temperatura ng ultrahigh. Sa ilalim ng katatagan ng mga mekanikal na katangian ay tumutukoy sa pagpapanatili ng lakas sa loob ng mahabang panahon at paglaban ng kilabot. Ang paglaban ng init ay ang paglaban ng isang metal sa kinakaing unti-unting aktibidad ng mga gas sa nakataas na temperatura.

Ang rate ng pag-unlad ng kaagnasan ng gas ay natutukoy ng isang bilang ng mga tagapagpahiwatig, kabilang ang:

temperatura ng kapaligiran;
mga sangkap na kasama sa isang metal o haluang metal;
mga parameter ng kapaligiran kung saan matatagpuan ang mga gas;
tagal ng pakikipag-ugnay sa daluyan ng gas;
mga katangian ng mga kinakaing unti-unti.

Ang proseso ng kaagnasan ay higit na naiimpluwensyahan ng mga katangian at mga parameter ng film na oxide na lumitaw sa ibabaw ng metal. Ang pagbuo ng oksiheno ay maaaring nahahati sa dalawang yugto:

adsorption ng oxygen molecules sa isang metal na ibabaw na nakikipag-ugnay sa kapaligiran;
pakikipag-ugnay sa ibabaw ng metal na may gas, na nagreresulta sa isang compound ng kemikal.

Ang unang yugto ay nailalarawan sa pamamagitan ng hitsura ng isang ionic bond, bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng oxygen at ibabaw ng mga atom, kapag ang isang oxygen na atom ay tumatagal ng isang pares ng mga electron mula sa metal. Ang bono na lumitaw ay nakikilala sa pamamagitan ng pambihirang lakas - ito ay mas malaki kaysa sa bono ng oxygen na may isang metal sa isang oksido.

Ang paliwanag para sa koneksyon na ito ay namamalagi sa epekto ng larangan ng atom sa oxygen. Sa sandaling ang ibabaw ng metal ay napuno ng isang ahente ng oxidizing (at nangyari ito nang napakabilis), sa mababang temperatura, dahil sa lakas ng puwersa ng van der Waals, nagsisimula ang adsorption ng mga molekulang pang-oxidizing. Ang resulta ng reaksyon ay ang hitsura ng manipis na monomolecular film, na sa paglipas ng panahon ay nagiging mas makapal, na pinupuno ang pag-access ng oxygen.

Sa ikalawang yugto, isang reaksyon ng kemikal ang nangyayari kung saan ang elemento ng oxidizing ng medium ay tumatagal ng mga valence electrons mula sa metal. Ang kaagnasan ng kemikal ay ang resulta ng reaksyon.

Mga katangian ng film ng oxide

Ang pag-uuri ng mga pelikulang oksido ay may kasamang tatlong uri:

manipis (hindi nakikita nang walang mga espesyal na aparato);
daluyan (pagkawalan ng kulay);
makapal (nakikita sa mata ng hubad).

Ang nagresultang film na oxide ay may mga proteksiyon na kakayahan - nagpapabagal o kahit na ganap na pinipigilan ang pagbuo ng kaagnasan ng kemikal. Gayundin, ang pagkakaroon ng isang film na oxide ay nagdaragdag ng paglaban ng init ng metal.

Gayunpaman, ang isang tunay na epektibong pelikula ay dapat matugunan ang isang bilang ng mga katangian:

hindi mapusok;
magkaroon ng isang tuluy-tuloy na istraktura;
magkaroon ng mahusay na mga katangian ng malagkit;
naiiba sa kemikal na pagkawalang-kilos na may kaugnayan sa kapaligiran;
maging matigas at magsuot ng lumalaban.

Isa sa mga kondisyon sa itaas - ang isang matatag na istraktura ay lalong mahalaga. Ang kalagayan ng pagpapatuloy ay ang labis na dami ng mga molekula ng film na oxide sa ibabaw ng dami ng mga metal atoms. Ang pagpapatuloy ay ang kakayahan ng oxide na masakop ang buong ibabaw ng metal na may tuluy-tuloy na layer. Kung hindi nakamit ang kondisyong ito, ang pelikula ay hindi maaaring ituring na proteksiyon. Gayunpaman, may mga pagbubukod sa panuntunang ito: para sa ilang mga riles, halimbawa, para sa magnesiyo at mga elemento ng mga pangkat ng alkalina-lupa (hindi kasama ang beryllium), ang pagpapatuloy ay hindi kabilang sa mga kritikal na tagapagpahiwatig.

Upang matukoy ang kapal ng film na oxide, maraming mga pamamaraan ang ginagamit. Ang mga proteksyon na katangian ng pelikula ay maaaring linawin sa oras ng pagbuo nito. Upang gawin ito, pag-aralan namin ang rate ng oksihenasyon ng metal, at ang mga parameter ng pagbabago sa bilis sa paglipas ng panahon.

Para sa nabuo na oxide, isa pang pamamaraan ang ginagamit, na binubuo sa pag-aaral ng kapal at proteksiyon na mga katangian ng pelikula. Upang gawin ito, ang isang reagent ay inilalapat sa ibabaw. Susunod, naitala ng mga eksperto ang oras na aabutin para tumagos ang reagent, at batay sa nakuha na datos, tinapos nila na ang kapal ng pelikula.

Magbayad ng pansin! Kahit na sa wakas nabuo ng oxide film ay patuloy na nakikipag-ugnay sa medium na pang-oxidizing at metal.

Ang rate ng kaagnasan

Ang intensity na kung saan ang kaagnasan ng kemikal ay bubuo depende sa rehimen ng temperatura. Sa mataas na temperatura, ang mga proseso ng oxidative ay bubuo nang mas mabilis. Bukod dito, ang pagbaba sa papel ng thermodynamic factor sa kurso ng reaksyon ay hindi nakakaapekto sa proseso.

Ang malaking kahalagahan ay ang paglamig at variable na pag-init. Dahil sa mga thermal stresses, lumilitaw ang mga bitak sa pelikulang oxide. Sa pamamagitan ng mga butas, ang elemento ng oxidizing ay tumatama sa ibabaw. Bilang isang resulta, ang isang bagong layer ng film na oxide ay nabuo, at ang dating ay peeled off.

Hindi bababa sa papel na ginagampanan ng mga sangkap ng gaseous medium. Ang kadahilanan na ito ay indibidwal para sa iba't ibang uri ng mga metal at naaayon sa pagbabago ng temperatura. Halimbawa, ang tanso ay madaling kapitan ng kaagnasan kung ito ay nasa pakikipag-ugnay sa oxygen, ngunit lumalaban sa prosesong ito sa isang kapaligiran ng asupre oksido. Para sa nikel, sa kabilang banda, ang asupre oksido ay nakamamatay, at ang katatagan ay sinusunod sa oxygen, carbon dioxide at ang nabubuong kapaligiran. Ngunit ang chrome ay lumalaban sa lahat ng mga kapaligiran na ito.

Magbayad ng pansin! Kung ang antas ng presyon ng dissociation ng oxide ay lumampas sa presyon ng elemento ng oxidizing, ang proseso ng oksihenasyon ay tumigil at ang metal ay nakakakuha ng thermodynamic na katatagan.

Ang mga sangkap ng haluang metal ay nakakaapekto rin sa rate ng reaksyon ng oxidative. Halimbawa, ang mangganeso, asupre, nikel at posporus ay hindi nag-aambag sa oksihenasyon ng bakal. Ngunit ang aluminyo, silikon at kromo ay ginagawang mas mabagal ang proseso. Ang kobalt, tanso, beryllium at titanium ay nagpapabagal sa oksihenasyon ng bakal kahit na higit pa. Ang vanadium, tungsten at molibdenum additives ay makakatulong upang gawing mas matindi ang proseso, na ipinaliwanag ng fusibility at pagkasumpungin ng mga metal na ito. Ang mga reaksyon ng oksihenasyon ay nagpapatuloy nang marahan sa istruktura ng austenitik, dahil pinaka inangkop ito sa mataas na temperatura.

Ang isa pang kadahilanan kung saan nakasalalay ang rate ng kaagnasan ay ang katangian ng ginagamot na ibabaw. Ang mga makinis na ibabaw ay nag-oxidize nang mas mabagal, at hindi pantay na ibabaw nang mas mabilis.

Ang kaagnasan sa mga di-electrolyte na likido

Ang non-conductive liquid media (i.e. non-electrolyte fluid) ay may kasamang mga organikong sangkap tulad ng:

benzene;
chloroform;
mga alkohol;
carbon tetrachloride;
phenol;
langis;
gasolina;
kerosene, atbp.

Bilang karagdagan, ang isang maliit na halaga ng mga tulagay na likido, tulad ng likidong bromine at tinunaw na asupre, ay inuri bilang mga di-electrolyte na likido.

Dapat pansinin na ang mga organikong solvent mismo ay hindi reaksyon sa mga metal, gayunpaman, sa pagkakaroon ng isang maliit na halaga ng mga impurities, isang matinding proseso ng pakikipag-ugnay ang nangyayari.

Ang mga elemento ng asupre sa langis ay nagdaragdag ng rate ng kaagnasan. Gayundin, ang mataas na temperatura at ang pagkakaroon ng oxygen sa likido ay nagpapabuti sa mga proseso ng kaagnasan. Ang kahalumigmigan ay pinatindi ang pagbuo ng kaagnasan alinsunod sa prinsipyo ng electromekanikal.

Ang isa pang kadahilanan sa mabilis na pag-unlad ng kaagnasan ay likido bromine. Sa normal na temperatura, partikular na nakasisira sa mataas na carbon steels, aluminyo at titan. Ang hindi gaanong kabuluhan ay ang epekto ng bromine sa iron at nikel. Ang pinakadakilang pagtutol sa likidong bromine ay ipinakita ng tingga, pilak, tantalum at platinum.

Ang tinunaw na asupre ay pumapasok sa isang agresibong reaksyon sa halos lahat ng mga metal, lalo na sa tingga, lata at tanso. Ang mga marka ng carbon na bakal at titanium na asupre ay hindi gaanong apektado at halos ganap na sirain ang aluminyo.

Ang mga panukalang proteksyon para sa mga istrukturang metal na matatagpuan sa non-conductive liquid media ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga metal na lumalaban sa isang tiyak na daluyan (halimbawa, mga steels na may mataas na nilalaman ng chromium). Gayundin, ginagamit ang mga espesyal na proteksiyon na coatings (halimbawa, sa isang kapaligiran kung saan maraming asupre, ginagamit ang mga coatings ng aluminyo).

Mga Pamamaraan sa Proteksyon ng Kaagnasan

Ang mga pamamaraan ng pagkontrol sa kaagnasan ay kinabibilangan ng:

Ang pagpili ng isang tiyak na materyal ay nakasalalay sa potensyal na pagiging epektibo (kabilang ang teknolohikal at pinansyal) ng paggamit nito.

Ang mga modernong prinsipyo ng proteksyon ng metal ay batay sa mga ganitong pamamaraan:

Pagpapabuti ng pagtutol sa kemikal ng mga materyales. Ang mga materyales na lumalaban sa kemikal (mataas na plastik na plastik, baso, keramika) ay matagumpay na napatunayan ang kanilang sarili.
Ang paghihiwalay ng materyal mula sa isang agresibong kapaligiran.
Pagbabawas ng agresibo ng teknolohikal na kapaligiran. Ang mga halimbawa ng naturang mga pagkilos ay kinabibilangan ng neutralisasyon at pagtanggal ng kaasiman sa mga kinakaing unti-unti na kapaligiran, pati na rin ang paggamit ng iba't ibang mga inhibitor.
Proteksyon ng elektrokimikal (pagpapataw ng isang panlabas na kasalukuyang).

Ang mga pamamaraan sa itaas ay nahahati sa dalawang pangkat:

Ang pagtaas ng resistensya ng kemikal at pagkakabukod ay inilalapat bago isagawa ang istraktura ng metal.
Ang pagbawas ng agresibo ng kapaligiran at proteksyon ng electrochemical ay ginagamit na sa proseso ng paggamit ng isang produktong metal. Ang application ng dalawang pamamaraan na ito ay posible upang ipakilala ang mga bagong pamamaraan ng proteksyon, bilang isang resulta ng kung saan proteksyon ay ibinigay sa pamamagitan ng pagbabago ng mga kondisyon ng operating.

Ang isa sa mga karaniwang ginagamit na pamamaraan ng pagprotekta ng metal - isang galvanic anti-corrosion coating - ay hindi kapaki-pakinabang sa ekonomiya para sa mga malalaking lugar sa ibabaw. Ang dahilan ay ang mataas na gastos ng proseso ng paghahanda.

Ang nangungunang lugar sa mga pamamaraan ng proteksyon ay ang patong ng mga metal na may mga pintura at barnisan. Ang katanyagan ng pamamaraang ito ng paglaban sa kaagnasan ay dahil sa isang kumbinasyon ng ilang mga kadahilanan:

mataas na proteksyon mga katangian (hydrophobicity, pagtanggi ng likido, mababang gas pagkamatagusin at singaw pagkamatagusin);
kakayahang makagawa;
maraming mga pagkakataon para sa pandekorasyon na solusyon;
mapanatili;
pagbibigay-katwiran sa ekonomiya.

Kasabay nito, ang paggamit ng malawak na magagamit na mga materyales ay hindi walang mga drawbacks:

hindi kumpletong basa sa ibabaw ng metal;
sirang pagdirikit ng patong na may base metal, na humahantong sa akumulasyon ng electrolyte sa ilalim ng isang coating-resistant coating at, sa gayon, nag-aambag sa kaagnasan;
porosity, na humahantong sa pagtaas ng kahalumigmigan sa kahalumigmigan.

Gayunpaman, pinoprotektahan ang ibabaw ng metal mula sa mga proseso ng kinakaing unti-unti kahit na may pagkasira ng pinsala sa pelikula, habang ang hindi sakdal na mga coatings ng galvanic ay maaaring mapabilis din ang kaagnasan.

Organosilicate coatings

Ang kaagnasan ng kemikal ay hindi naaangkop sa mga materyal na organosilicate. Ang mga kadahilanan para sa kasinungalingan na ito sa pagtaas ng katatagan ng kemikal ng naturang mga komposisyon, ang kanilang paglaban sa ilaw, mga katangian ng hydrophobic at mababang pagsipsip ng tubig. Ang mga organosilicates ay lumalaban din sa mababang temperatura, may mahusay na mga katangian ng malagkit at paglaban sa pagsusuot.

Ang mga problema ng pagkasira ng metal dahil sa mga epekto ng kaagnasan ay hindi nawawala, sa kabila ng pag-unlad ng mga teknolohiya upang labanan ang mga ito. Ang dahilan ay ang patuloy na pagtaas ng paggawa ng metal at ang lalong mahirap na mga kondisyon ng operating para sa mga produkto mula sa kanila. Imposibleng wakasan ang paglutas ng problema sa yugtong ito, kaya ang mga pagsisikap ng mga siyentipiko ay nakatuon sa paghahanap ng mga pagkakataon upang mapabagal ang mga proseso ng kaagnasan.

Electrochemical corrosion - Ang pinaka-karaniwang anyo ng kaagnasan. Ang electrochemical ay nangyayari kapag nakikipag-ugnay ang metal sa nakapalibot na electrolytically conductive medium. Sa kasong ito, ang sangkap ng oksihenasyon ng daluyan ng kinakaing unti-unti ay hindi naibalik nang sabay-sabay kasama ang ionization ng mga metal atoms at ang kanilang mga bilis ay nakasalalay sa potensyal ng elektrod ng metal. Ang ugat ng electrochemical corrosion ay ang thermodynamic na kawalang-tatag ng mga metal sa kanilang mga kapaligiran. Ang pagbomba ng isang pipeline, tapiserya sa ilalim ng isang sasakyang pandagat, iba't ibang mga istruktura ng metal sa himpapawid ay, at marami pa, mga halimbawa ng kaagnasan ng electrochemical.

Kasama sa electrochemical corrosion ang mga naturang uri ng lokal na pinsala bilang pitting, intergranular corrosion, crevice. Bilang karagdagan, ang mga proseso electrochemical corrosion nangyayari sa lupa, kapaligiran, dagat.

Ang mekanismo ng kaagnasan ng electrochemical maaaring magpatuloy sa dalawang paraan:

1) Homogenous na mekanismo ng electrochemical corrosion:

Natugunan ang layer ng ibabaw. itinuturing bilang homogenous at homogenous;

Ang dahilan para sa paglusaw ng metal ay ang thermodynamic posibilidad ng paglitaw ng katod o anodic na pagkilos;

Ang mga seksyon ng K at A ay lumilipat sa ibabaw ng oras;

Ang rate ng electrochemical corrosion ay nakasalalay sa kinetic factor (oras);

Ang isang homogenous na ibabaw ay maaaring isaalang-alang bilang isang naglilimita kaso, na maaaring mapagtanto sa likidong metal.

2) Ang heterogenous na mekanismo ng electrochemical corrosion:

Para sa mga hard metal, ang ibabaw ay hindi homogenous, sapagkat ang iba't ibang mga atom ay sumakop sa iba't ibang mga posisyon sa kristal na sala-sala sa haluang metal;

Ang pagiging heograpiya ay sinusunod sa pagkakaroon ng mga foreign inclusions sa haluang metal.

Ang electrochemical corrosion ay may ilang mga tampok: nahahati ito sa dalawang sabay na mga proseso ng pagpapatuloy (cathodic at anodic), na kinetically umaasa sa bawat isa; sa ilang mga bahagi ng ibabaw, ang electrochemical corrosion ay maaaring tumagal sa isang lokal na karakter; pagkabulok ng pangunahing natutugunan. nangyayari nang tumpak sa anod.

Ang ibabaw ng anumang metal ay binubuo ng maraming microelectrodes short-circuited sa pamamagitan ng metal mismo. Ang pakikipag-ugnay sa daluyan ng kinakaing unti-unti, ang nagresultang mga cell galvanic ay nag-aambag sa pagkawasak ng electrochemical nito.

Ang mga sanhi ng mga lokal na galvanic cells ay maaaring ibang-iba:

1) haluang metal heterogeneity

Nakilala ang kawalang-hanggan. mga phase dahil sa heterogeneity ng haluang metal at pagkakaroon ng micro- at macroinclusions;

Ang hindi pagkakapareho ng mga pelikulang oksido sa ibabaw dahil sa pagkakaroon ng macro- at micropores, pati na rin ang hindi pantay na pagbuo ng mga pangalawang mga produkto ng kaagnasan;

Ang pagkakaroon ng mga hangganan ng butil ng kristal sa ibabaw, paglabas ng dislokasyon sa ibabaw, at anisotropy ng kristal.

2) heterogeneity ng medium

Ang lugar na may limitadong pag-access ng ahente ng oxidizing ay magiging anode na may kaugnayan sa lugar na may libreng pag-access, na nagpapabilis ng kaagnasan ng electrochemical.

3) heterogeneity ng mga pisikal na kondisyon

Pag-iilaw (irradiated area - anode);

Ang epekto ng mga panlabas na alon (ang punto ng input ng stray kasalukuyang ay ang katod, ang output point ay ang anode);

Ang temperatura (na may kaugnayan sa mga malamig na lugar, pinainit ay anod), atbp.

Kapag nagpapatakbo ang isang galvanic cell, dalawang proseso ng elektrod ang nagaganap nang sabay-sabay:

Anode - ang mga metal na ion ay pumasa sa solusyon

Fe → Fe 2+ + 2e

Isang reaksyon ng oksihenasyon na nagaganap.

Katoliko - Ang labis na mga electron ay assimilated ng mga molekula o atomo ng electrolyte, na pagkatapos ay naibalik. Ang isang pagbawas reaksyon ay nagaganap sa katod.

O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (pagbawas sa oxygen sa neutral, alkalina na media)

O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (pag-ubos ng oxygen sa acidic media)

2 H + + 2e → H 2 (na may pagpapaubos ng hydrogen).

Ang pag-preno ng proseso ng anode ay humahantong din sa pagsugpo sa katod.

Kaagnasan ng metal nangyayari nang tumpak sa anode.

Kapag ang dalawang electrically conductive phase ay nakikipag-ugnay (halimbawa, nakilala. - medium), kapag ang isa sa kanila ay positibong sisingilin at ang iba ay negatibo, isang potensyal na pagkakaiba ang lumitaw sa pagitan nila. Ang kababalaghan na ito ay nauugnay sa hitsura ng isang dobleng layer ng kuryente (DEL). Ang mga singil na particle ay matatagpuan asymmetrically sa hangganan ng phase.

Ang potensyal na tumalon sa proseso ng electrochemical corrosion ay maaaring mangyari dahil sa dalawang kadahilanan:

Sa isang sapat na mataas na enerhiya ng hydration, ang mga metal ion ay maaaring mag-detach at makapasa sa solusyon, mag-iiwan ng isang katumbas na bilang ng mga electron sa ibabaw na matukoy ang negatibong singil nito. Ang isang negatibong singil na ibabaw ay nakakaakit ng mga c cation sa mismong sarili. mula sa solusyon. Kaya sa hangganan ng phase mayroong isang double electric layer.

Ang mga kuryenteng electrolyte ay pinalabas sa ibabaw ng metal. Ito ay humahantong sa ang katunayan na ang ibabaw ay natutugunan. nakakakuha ng isang positibong singil, na may mga anion ng solusyon ay bumubuo ng isang dobleng layer ng kuryente.

Minsan ang isang sitwasyon ay lumitaw kapag ang ibabaw ay hindi sisingilin at, nang naaayon, walang DES. Ang potensyal na kung saan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod ay tinatawag na zero na potensyal na singil (φ N). Ang bawat metal ay may sariling potensyal na singil sa zero.

Ang laki ng mga potensyal ng elektrod ay may napakalaking epekto sa likas na katangian ng proseso ng kaagnasan.

Ang potensyal na tumalon sa pagitan ng dalawang phase ay hindi masusukat, ngunit ang paggamit ng paraan ng kabayaran posible upang masukat ang electromotive force ng elemento (EMF), na binubuo ng isang sanggunian na elektrod (ang potensyal nito ay sinasabing kinuha bilang zero) at ang elektrod sa ilalim ng pag-aaral. Bilang isang sanggunian na elektrod, kinuha ang isang karaniwang hydrogen electrode. Ang EMF ng isang galvanic cell (karaniwang hydrogen electrode at ang cell sa ilalim ng pag-aaral) ay tinatawag na potensyal ng elektrod. Ang pilak na klorido, calomel, saturated tanso sulpate ay maaari ring magsilbing sanggunian electrodes.

1953 International Convention sa Stockholm kapag nagre-record, napagpasyahan na palaging ilagay ang sanggunian na elektrod sa kaliwa. Sa kasong ito, kalkulahin ang EMF bilang potensyal na pagkakaiba ng kanan at kaliwang mga electrodes.

E \u003d Vp - Vl

Kung ang isang positibong singil sa loob ng system ay lumilipat mula kaliwa hanggang kanan, ang emf ng elemento ay itinuturing na positibo, habang

E max \u003d - (ΔG T) / mnF,

kung saan F ang bilang ng Faraday. Kung ang mga positibong singil ay lumilipat sa kabaligtaran ng direksyon, kung gayon ang hitsura ay magiging katulad:

E max \u003d + (ΔG T) / mnF.

Sa kaagnasan sa mga electrolyte, ang pinaka-karaniwang at makabuluhan ay ang adsorption (adsorption ng mga cations o anion sa hangganan ng phase) at mga potensyal ng elektrod (paglipat ng mga cation mula sa metal hanggang electrolyte o vice versa).

Ang potensyal ng elektrod na kung saan ang metal ay nasa balanse na may sariling mga ion ay tinatawag na balanse (mababaligtad). Ito ay nakasalalay sa likas na katangian ng phase ng metal, ang solvent, temperatura ng electrolyte, ang aktibidad ng mga meth ion.

Ang potensyal ng balanse sumunod sa Nernst equation:

E \u003d E ο + (RT / nF) Lnα Me n +

kung saan, E - standard na potensyal na natutugunan .; R ang molar gas pare-pareho; n ay ang antas ng oksihenasyon ng ion met .; T ang temperatura; Ang F ay ang Faraday number; α Me n + ang aktibidad ng natutugunan.

Sa naitatag na potensyal na balanse, ang electrochemical corrosion ay hindi sinusunod.

Kung ang isang de-koryenteng kasalukuyang dumaan sa elektrod, ang balanse na estado ay nilabag. Ang potensyal ng elektrod ay nag-iiba depende sa direksyon at kasalukuyang lakas. Ang isang pagbabago sa potensyal na pagkakaiba, na humahantong sa isang pagbawas sa kasalukuyang lakas, ay karaniwang tinatawag na polariseysyon. Ang pagbaba sa polarizability ng mga electrodes ay tinatawag na depolarization.

Ang rate ng electrochemical corrosion ay mas mababa, mas malaki ang polariseysyon. Ang polariseysyon ay nailalarawan sa pamamagitan ng laki ng overvoltage.

Mayroong tatlong uri ng polariseysyon:

Electrochemical (kapag nagpapabagal sa mga proseso ng anode o katod);

Konsentrasyon (sinusunod kapag ang bilis ng diskarte ng depolarizer sa ibabaw at ang pag-alis ng mga produkto ng kaagnasan ay mababa);

Phase (nauugnay sa pagbuo ng isang bagong yugto sa ibabaw).

Ang electrochemical corrosion ay sinusunod din sa pakikipag-ugnay sa dalawang hindi magkakatulad na metal. Sa electrolyte, bumubuo sila ng isang pares ng galvanic. Ang mas electronegative ng mga ito ang magiging anode. Ang anode sa proseso ay unti-unting matunaw. Sa kasong ito, mayroong isang pagbagal o kahit na kumpletong pagtigil ng electrochemical corrosion sa katod (mas electropositive). Halimbawa, kapag nakikipag-ugnay sa duralumin sa nikel sa dagat, ang duralumin ay matindi na matunaw.

Ang pariralang "metal na kaagnasan" ay naglalaman ng higit pa kaysa sa pangalan ng isang tanyag na banda ng rock. Hindi wasak na sinisira ng karikatura ang metal, na nagiging alikabok: mula sa lahat na ginawa sa mundo ng bakal, 10% ay ganap na gumuho sa parehong taon. Ang sitwasyon sa metal na metal ay mukhang isang katulad nito - lahat ng metal na naamoy bawat taon sa bawat ikaanim na hurno ng sabog sa ating bansa ay nagiging isang kalat na kalat bago matapos ang taon.

Ang expression na "nagkakahalaga ng isang medyo penny" na may kaugnayan sa kaagnasan ng metal ay higit pa sa totoo - ang taunang pinsala na sanhi ng kaagnasan ay hindi bababa sa 4% ng taunang kita ng anumang bansa na binuo, at sa Russia ang halaga ng pinsala ay kinakalkula sa isang sampung-digit na figure. Kaya ano ang nagiging sanhi ng mga kinakaing unti-unting proseso ng mga metal at kung paano haharapin ang mga ito?

Ano ang kaagnasan ng metal

Ang pagkasira ng mga metal bilang isang resulta ng electrochemical (paglusaw sa isang air na naglalaman ng kahalumigmigan o daluyan ng tubig - isang electrolyte) o kemikal (ang pagbuo ng mga metal na compound na may mga ahente ng kemikal na may mataas na pagsalakay) pakikipag-ugnay sa panlabas na kapaligiran. Ang proseso ng kaagnasan sa mga metal ay maaaring makabuo lamang sa ilang mga bahagi ng ibabaw (lokal na kaagnasan), takpan ang buong ibabaw (magkatulad na kaagnasan), o sirain ang metal kasama ang mga hangganan ng butil (intergranular corrosion).

Ang metal sa ilalim ng impluwensya ng oxygen at tubig ay nagiging isang maluwag na light brown na pulbos, na mas kilala bilang kalawang (Fe 2 O 3 · H 2 O).

Kaagnasan ng kemikal

Ang prosesong ito ay nangyayari sa media na hindi conductors ng electric current (dry gas, organikong likido - mga produktong petrolyo, alkohol, atbp.), At ang intensity ng kaagnasan ay nagdaragdag sa pagtaas ng temperatura - bilang isang resulta, isang form ng oksido na film sa ibabaw ng mga metal.

Lubhang lahat ng mga metal ay napapailalim sa kaagnasan ng kemikal - parehong ferrous at non-ferrous. Ang mga aktibong di-ferrous na mga metal (halimbawa, aluminyo) sa ilalim ng impluwensya ng kaagnasan ay pinahiran ng isang film na oxide na pumipigil sa malalim na oksihenasyon at pinoprotektahan ang metal. At tulad ng isang hindi gaanong aktibong metal, tulad ng tanso, ay nakakakuha ng isang berde patina sa ilalim ng impluwensya ng kahalumigmigan ng hangin. Bukod dito, ang pelikulang oxide ay hindi pinoprotektahan ang metal mula sa kaagnasan sa lahat ng mga kaso - kung ang kristal-kemikal na istraktura ng nabuo na pelikula ay naaayon sa istruktura ng metal, kung hindi man ay hindi makakatulong ang pelikula.

Ang mga alloys ay napapailalim sa isang iba't ibang uri ng kaagnasan: ang ilang mga elemento ng haluang metal ay hindi na-oxidized, ngunit nabawasan (halimbawa, sa kumbinasyon ng mataas na temperatura at presyon sa mga steel, ang mga karbida ay nabawasan ng hydrogen), habang ang mga haluang metal ay ganap na nawala ang mga kinakailangang katangian.

Electrochemical corrosion

Ang proseso ng electrochemical corrosion ay hindi nangangailangan ng ipinag-uutos na paglulubog ng metal sa electrolyte - isang sapat na manipis na electrolytic film sa ibabaw nito (madalas na mga solusyon sa electrolytic na nagpapalala sa kapaligiran na nakapaligid sa metal (kongkreto, lupa, atbp.)). Ang pinakakaraniwang sanhi ng electrochemical corrosion ay ang malawakang paggamit ng mga asing-industriya at pang-industriya (sodium at potassium chlorides) upang alisin ang yelo at snow sa mga kalsada sa taglamig - ang mga sasakyan at mga kagamitan sa ilalim ng lupa ay apektado lalo (ayon sa mga istatistika, ang taunang pagkalugi sa USA mula sa paggamit ng mga asing-gamot sa taglamig ay 2.5 bilyong dolyar).

Ang mga sumusunod ay nangyayari: Ang mga metal (alloy) ay nawalan ng ilan sa mga atomo (pumapasok sila sa solusyon ng electrolytic sa anyo ng mga ions), ang mga electron na nagpapalit ng nawala na mga atom ay singilin ang metal ng isang negatibong singil, habang ang electrolyte ay may positibong singil. Ang isang pares ng galvanic ay nabuo: ang metal ay nawasak, unti-unti ang lahat ng mga particle nito ay nagiging bahagi ng solusyon. Ang kaagnasan ng electrochemical ay maaaring sanhi ng mga madulas na alon na nagmula sa pagtagas ng bahagi ng kasalukuyang mula sa isang electric circuit sa isang may tubig na solusyon o sa lupa at mula doon sa isang istraktura ng metal. Sa mga lugar na kung saan ang mga naliligaw na alon ay naglabas ng mga istruktura ng metal pabalik sa tubig o sa lupa, ang mga metal ay nawasak. Lalo na madalas na natatakbo ang mga alon ay nangyayari sa mga lugar ng paggalaw ng mga de-koryenteng sasakyan (halimbawa, mga tram at lokomotibo sa riles na may de-koryenteng traksyon). Sa loob lamang ng isang taon, ang mga libot na alon na may isang puwersa ng 1A ay magagawang matunaw na bakal - 9.1 kg, sink - 10.7 kg, tingga - 33.4 kg.

Iba pang mga sanhi ng kaagnasan ng metal

Ang pag-unlad ng mga proseso ng kinakaing unti-unti ay nag-aambag sa radiation, mga basurang produkto ng mga microorganism at bakterya. Ang kaagnasan na dulot ng mga marine microorganism ay nagdudulot ng pinsala sa ilalim ng mga barko, at ang mga proseso ng kaagnasan na dulot ng bakterya kahit na may sariling pangalan - biocorrosion.

Ang kumbinasyon ng mga epekto ng mekanikal na stress at ang panlabas na kapaligiran ay nagpapabilis ng kaagnasan ng mga metal nang maraming beses - ang kanilang thermal katatagan ay bumababa, ang mga pelikulang pang-ibabaw ng oxide ay nasira, at sa mga lugar na kung saan lumilitaw ang mga inhomogeneities at bitak, ang electrochemical corrosion ay naisaaktibo.

Mga Panukala sa Proteksyon ng Kaagnasan

Ang hindi maiiwasang mga kahihinatnan ng pag-unlad ng teknolohikal ay ang polusyon ng ating buhay na kapaligiran - isang proseso na nagpapabilis ng kaagnasan ng mga metal, dahil ang panlabas na kapaligiran ay lalong agresibo patungo sa kanila. Walang mga paraan upang ganap na matanggal ang pagkawasak ng kaagnasan ng mga metal, ang lahat na maaaring gawin ay upang mapabagal ang prosesong ito hangga't maaari.

Upang mabawasan ang pagkasira ng mga metal, magagawa mo ang sumusunod: bawasan ang pagsalakay ng kapaligiran na nakapalibot sa produktong metal; dagdagan ang paglaban ng metal sa kaagnasan; upang ibukod ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng metal at mga sangkap mula sa panlabas na kapaligiran, na nagpapakita ng pagsalakay.

Sa loob ng libu-libong taon, sinubukan ng sangkatauhan ang maraming mga paraan upang maprotektahan ang mga produktong metal mula sa kaagnasan ng kemikal, ang ilan sa mga ito ay ginagamit pa rin ngayon: patong na may grasa o langis, ang iba pang mga metal na hindi gaanong nakakadumi (ang pinakalumang pamamaraan, na tinaga ng higit sa 2 libong taon (patong) lata)).

Proteksyon ng kaagnasan na may mga hindi metal na coatings

Ang mga walang metal na coatings - mga pintura (alkyd, langis at enamels), mga barnisan (synthetic, bituminous at tar) at mga polimer ay bumubuo ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng mga metal, na nagbubukod (kasama ang integridad) na makipag-ugnay sa panlabas na kapaligiran at kahalumigmigan.

Ang paggamit ng mga pintura at barnis ay kapaki-pakinabang sa mga proteksiyon na coating na ito ay maaaring mailapat nang direkta sa site ng pag-install at konstruksyon. Ang mga pamamaraan para sa pag-aaplay ng mga pintura at barnisan ay simple at mekanisado, ang mga nasira na coating ay maaaring ayusin "sa lugar" - sa panahon ng operasyon, ang mga materyales na ito ay may medyo mababang gastos at ang kanilang pagkonsumo sa bawat unit area ay maliit. Gayunpaman, ang kanilang pagiging epektibo ay nakasalalay sa pagsunod sa ilang mga kundisyon: pagsunod sa klimatiko na kondisyon kung saan ang istraktura ng metal ay pinatatakbo; ang pangangailangan na gumamit ng eksklusibong mataas na kalidad na mga pintura at barnisan; mahigpit na pagsunod sa teknolohiya ng aplikasyon sa mga ibabaw ng metal. Ang mga pintura at barnis ay pinakamahusay na inilalapat sa ilang mga layer - ang kanilang halaga ay magbibigay ng mas mahusay na proteksyon laban sa pag-weather sa isang metal na ibabaw.

Ang mga polymer tulad ng epoxy resins at polystyrene, polyvinyl chloride at polyethylene ay maaaring kumilos bilang proteksyon na coatings laban sa kaagnasan. Sa gawaing konstruksyon, ang mga naka-embed na bahagi na gawa sa reinforced kongkreto ay natatakpan ng coatings ng isang halo ng semento at perchlorovinyl, semento at polystyrene.

Proteksyon ng bakal mula sa kaagnasan ng mga coatings ng iba pang mga metal

Mayroong dalawang uri ng metal coatings-inhibitors - tread (coatings na may zinc, aluminyo at cadmium) at lumalaban sa kaagnasan (mga coatings na may pilak, tanso, nikel, chromium at tingga). Ang mga inhibitor ay inilapat nang chemically: ang unang pangkat ng mga metal ay may isang malaking electronegativity na may paggalang sa bakal, ang pangalawa - isang malaking electropositivity. Ang pinakalat sa ating pang-araw-araw na buhay ay ang mga coatings ng metal na bakal na may lata (tinplate, lata ay ginawa mula dito) at zinc (galvanized iron - bubong), na nakuha sa pamamagitan ng pagguhit ng sheet metal sa pamamagitan ng isang pagkatunaw ng isa sa mga metal na ito.

Kadalasan ang galvanized iron at steel fittings, pati na rin ang mga tubo ng tubig - ang operasyon na ito ay makabuluhang nagdaragdag ng kanilang pagtutol sa kaagnasan, ngunit sa malamig na tubig lamang (kapag nagsasagawa ng mainit na tubig, ang mga galvanized na tubo ay masusuot nang mas mabilis kaysa sa mga hindi-galvanisado). Sa kabila ng pagiging epektibo ng galvanizing, hindi ito nagbibigay ng perpektong proteksyon - ang coinc ng zinc ay madalas na naglalaman ng mga bitak, ang pag-aalis na kung saan ay nangangailangan ng paunang pagwawasto ng nikel na ibabaw (mga patong ng nikel). Hindi pinapayagan ng mga coatings ng zinc na mag-aplay ng mga materyales ng pintura at barnisan sa kanila - walang matatag na patong.

Ang pinakamahusay na solusyon para sa proteksyon ng kaagnasan ay isang aluminyo na patong. Ang metal na ito ay may isang mas mababang tukoy na gravity, na nangangahulugang hindi gaanong natupok, ang mga aluminized na ibabaw ay maaaring lagyan ng pintura at ang coat coat ay magiging matatag. Bilang karagdagan, ang aluminyo na patong kung ihahambing sa galvanized coating ay may higit na pagtutol sa mga agresibong kapaligiran. Ang pag-iilaw ay hindi maganda ipinamamahagi dahil sa pagiging kumplikado ng paglalapat ng patong na ito sa isang sheet ng metal - ang aluminyo sa estado ng tinunaw ay lubos na agresibo sa iba pang mga metal (sa kadahilanang ito, ang lebel ng aluminyo ay hindi maaaring mapaloob sa isang paliguan ng bakal). Marahil ang problemang ito ay ganap na malutas sa malapit na hinaharap - isang orihinal na pamamaraan ng pagsasagawa ng aluminization ay natagpuan ng mga siyentipiko ng Russia. Ang kakanyahan ng pag-unlad ay hindi ibabad ang bakal sheet sa tinunaw na aluminyo, ngunit upang itaas ang likidong aluminyo sa bakal na sheet.

Pagpapabuti ng pagtutol ng kaagnasan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga haluang haluang metal sa mga haluang metal na bakal

Ang pagpapakilala ng chromium, titanium, mangganeso, nikel at tanso sa isang haluang metal na halong ginagawang posible upang makakuha ng haluang metal na haluang metal na may mataas na anti-corrosion properties. Ang partikular na pagtutol sa mga haluang metal na bakal ay ibinigay ng isang malaking proporsyon ng kromo, dahil sa kung saan ang isang film na oxide na may mataas na density ay nabuo sa ibabaw ng mga istruktura. Ang pagpapakilala ng mga mababang haluang metal at carbon steel steels (mula sa 0.2% hanggang 0.5%) ay nagbibigay-daan upang madagdagan ang kanilang paglaban sa kaagnasan ng 1.5-2 beses. Ang mga nag-iingat na mga additives ay ipinakilala sa bakal bilang pagsunod sa panuntunan ng Tamman: ang mataas na pagtutol ng kaagnasan ay nakamit kapag ang walong mga atom ng iron ay may isang atom ng alloying metal.

Mga Panukala sa Elektroniko ng Korporasyon

Upang mabawasan ito, kinakailangan upang mabawasan ang kinakain ng aktibidad ng daluyan sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga non-metal na inhibitor at bawasan ang bilang ng mga sangkap na may kakayahang magsimula ng isang reaksiyong electrochemical. Sa ganitong paraan, magkakaroon ng pagbawas sa kaasiman ng mga soils at may tubig na solusyon sa pakikipag-ugnay sa mga metal. Upang mabawasan ang kaagnasan ng bakal (mga haluang metal), pati na rin ang tanso, tanso, tingga at sink, kinakailangan upang alisin ang carbon dioxide at oxygen mula sa may tubig na solusyon. Sa industriya ng elektrisidad ng kuryente, ang mga klorido ay tinanggal mula sa tubig na maaaring makaapekto sa lokal na kaagnasan. Sa pamamagitan ng paglilimita sa lupa, maaaring mabawasan ang kaasiman nito.

Stray Kasalukuyang Proteksyon

Posible upang mabawasan ang electrocorrosion ng mga utility sa ilalim ng lupa at inilibing na mga istruktura ng metal na napapailalim sa ilang mga patakaran:

ang site ng konstruksyon, na nagsisilbing mapagkukunan ng kalat-kalat na kasalukuyang, ay dapat na konektado ng isang conductor ng metal sa riles ng kalsada ng tram;
ang mga ruta ng pag-init ng network ay dapat na matatagpuan sa pinakamataas na distansya mula sa mga riles na kung saan lumipat ang mga de-koryenteng sasakyan, upang mabawasan ang bilang ng mga interseksyon;
ang paggamit ng electrical insulating pipe ay sumusuporta upang madagdagan ang paglaban ng paglipat sa pagitan ng lupa at mga pipelines;
sa mga pag-input sa mga bagay (potensyal na mapagkukunan ng mga naliligaw na alon) kinakailangan upang mai-install ang mga insulating flanges;
mag-install ng conductive paayon na mga jumper sa flange valves at pagpupuno ng mga kasukasuan ng kahon - upang madagdagan ang paayon na koryente na kondaktibiti sa protektadong seksyon ng mga pipelines;
upang maihahambing ang mga potensyal ng mga pipeline na matatagpuan kahanay, kinakailangan upang mag-install ng mga transverse electrical jumpers sa mga katabing mga seksyon.

Ang proteksyon ng mga bagay na metal na nilagyan ng pagkakabukod, pati na rin ang maliit na laki ng mga istruktura ng bakal, ay isinasagawa gamit ang isang pagtapak na nagsisilbing isang anode. Ang materyal para sa pagtapak ay isa sa mga aktibong metal (sink, magnesiyo, aluminyo at kanilang mga haluang metal) - kinakailangan sa karamihan ng electrochemical corrosion, pagbagsak at pagpapanatili ng pangunahing istraktura. Ang isang magnesium anode, halimbawa, ay nagbibigay ng proteksyon para sa 8 km ng pipeline.

Abdyuzhanov Rustam, lalo na para sa RMNT.ru