Вопрос 30 Электродные процессы при коррозии металлов. Катодные реакции в кислых, нейтральных и щелочных средах. Чем может быть вызвана электрохимическая гетерогенность поверхности металла?

При коррозионном разрушении металла по электрохимическому механизму в коррозионном гальваническом элементе имеет место протекание двух пространственно разделенных, но взаимосвязанных процессов , схема которых представлена на рис. 11.4.

Анодный процесс окисления металла, который собственно и вызывает его разрушение, обусловлен переходом металла в раствор при его ионизации:

анодный процесс при коррозии металлов -

Избыток электронов с анода перетекает на катод, где связывается соответствующими окислителями, в качестве которых чаще всего выступают ионы водорода или растворенный в электролите кислород.

Если электроны, образующиеся на аноде, связываются на катоде ионами водорода, то говорят о протекании коррозионного процесса с водородной деполяризацией. Такие процессы обычно имеют место при коррозии в кислых средах: катодный процесс ( водородная деполяризация)

2Н+ + 2е- Н20

Если электроны, образующиеся на аноде, связываются на катоде растворенными в электролите молекулами кислорода, то говорят о протекании коррозионного процесса с кислородной деполяризацией.

Катодный процесс (кислородная деполяризация) в зависимости от реакции среды может быть представлен следующими схемами:

а) в нейтральных или щелочных средах -

2Н2О + О2 + 4е- 4ОН-

б) в кислых средах -

О20 + 4Н+ 2Н2О

Для эффективной работы коррозионного гальванического элемента, как минимум, необходимо удаление ионов металла из анодного приэлектродного пространства и связывание на катоде образующихся при анодном растворении металла электронов.

Катодный процесс (кислородная деполяризация) в зависимости от реакции среды может быть представлен следующими схемами:

а) в нейтральных или щелочных средах -

2Н2О + О2 + 4е-  4ОН-

б) в кислых средах -

О20 + 4Н+  2Н2О

Основными причинами, вызывающими электрохимическую гетерогенность (неоднородность) поверхности металла могут быть :

Сочетание в конструкции разных металлов с различными величинами электродных потенциалов. Металл с меньшей величиной потенциала выполняет функции анода, возникающего при этом макрогальванического элемента.

Наличие в металле неметаллических примесей и включений, выполняющих функцию катодов возникающего при этом микрогальванического элемента.

Различие химического состава электролита у отдельных участков поверхности металлической конструкции. При этом возникает и функционирует концентрационный гальванический элемент.

Различный доступ окислителя к поверхности металла. Участки, к которым доступ окислителя, например, кислорода затруднен являются анодами возникающего при этом гальванического элемента. Такой элемент носит название элемента дифференциальной аэрации.

Резкие перепады температуры в пределах металлической конструкции. Более нагретые участки обычно являются анодами возникающего в этом случае термогальванического элемента.

Наличие на поверхности металла участков с нарушенной окисной пленкой, обнаженный участок при этом является анодом.

Наличие на поверхности металлов местных деформированных участков, окалины, биоотложений, слоев сульфидов и др.

Неравномерное наложение внешнего электрического поля (электрокоррозия, коррозия под действием блуждающих токов)