7.1 Теоретическое введение

В целях защиты металлов от электрохимической коррозии могут быть использованы следующие методы: легирование, обработка коррозионной среды, нанесение защитных покрытий, электрохимическая защита.

Главными направлениями повышения коррозионной стойкости, в частности против электрохимической коррозии, будут:

– уменьшение степени термодинамической нестабильности;

– торможение анодных процессов;

– торможение катодных процессов.

Легирование

При легировании защита осуществляется:

1) атомами более устойчивого металла; 2) атомами более легко пассивирующегося металла; 3) металлом, облегчающим наступление пассивности; 4) металлом сдвигающим значение потенциала зерна основного металла в отрицательную сторону; 5) металлом, сообщающим сплаву особые свойства и др.

Как было установлено Тамманом, при введении в сплав компонента, устойчивого по отношению к данному электролиту и дающего твердый раствор с основным коррозионнонеустойчивым металлом, коррозионная устойчивость резко возрастает при определенных соотношениях компонентов. Граница устойчивости наблюдается при содержании более устойчивого компонента в количестве атомной доли, где n – целое число. Коррозионно-устойчивым компонентом может быть как к благородный металл (Au, Ag, Pt, Pd), так и самопассивирующийся в данных условиях металл – Cr, Ni, Si и др.

Состав коррозионного двойного сплава в весовых процентах по правилу Таммана может быть рассчитан по формуле

, (7.1)

где x и y – весовые проценты компонентов, составляющих сплав; а и в – соответственно их атомные веса; n – целые числа (1,2,3..).

Для тройного сплава по аналогии

, (7.2)

где x, y, z – весовые проценты компонентов, составляющих сплав; а, в и с – соответственно их атомные веса; n – целые числа.

При расчете тройного сплава необходимо задаться содержанием одного из компонентов.

Обработка коррозионной среды

Уменьшение агрессивности коррозионной среды возможно за счет: 1) уменьшения содержания деполяризатора; 2) введение замедлителей коррозии.

Уменьшение содержания деполяризатора проводится, например, за счет удаления из воды кислорода (обескислороживание) для процессов коррозии, идущих с кислородной деполяризацией. Обескислороживание и деаэрация воды осуществляются: нагреванием воды (термическая деаэрация), продуванием воды инертными газами (десорбционное обескислороживание), введением в воду восстановителей (химическое обескислороживание) и др.

Десорбционный способ обескислороживания заключается в интенсивном перемешивании воды с газом, не содержащим кислорода. В результате диффузии растворенного кислорода в этот газ происходит достаточно глубокая очистка воды от кислорода.

Процесс диффузии кислорода и его распределение между фазами до установления равновесия происходит по закону Генри

, (7.3)

где С_в – конечная концентрация кислорода в воде; р – парциальное давление кислорода в газе, Па; – постоянная Генри, значения которой для различных температур приведены в Приложении Д.

Парциальное давление кислорода в газе может быть выражено через его концентрацию

, (7.4)

где С_г – концентрация кислорода в газовой фазе;

– коэффициент пересчета; v – объем грамм-моля кислорода в 1 л при давлении 760 мм.рт.ст. и различных температурах (см. Приложение Е).

Из уравнений (7.3) и (7.4) получаем

, (7.5)

Конечное содержание кислорода в воде может быть рассчитано по формуле

, (7.6)

где С_н – начальная концентрация кислорода в воде, г/мл; V_г и V_в – объем газа и воды соответственно.

Термическая деаэрация воды основана на том, что растворимость в ней газов (кислород, азот, углекислота) уменьшается с повышением температуры и при температуре кипения стремится к нулю.

Химическое обескислороживание воды проводится после термической деаэрации или десорбционного обескислороживания, удаляющих из нее основную массу кислорода, и осуществляется добавлением к ней восстановителей (сульфита натрия Na₂SO₃, сернистого газа, гидразин- гидрата N₂H₄.Н₂О и др.), или фильтрованием воды через материалы, способные реагировать с кислородом (стальные стружки, сульфид железа, активированный уголь и др.).

Замедлителями (ингибиторами) коррозии называют вещества, которые при введении их в коррозионную среду в незначительном количестве (обычно не более 5г/л) заметно снижают скорость коррозии металла или сплава.

Эффективность защиты оценивается коэффициентом торможения (ингибиторным эффектом) γ или степенью защиты Z. Ингибиторный эффект показывает, во сколько раз ингибитор замедляет скорость коррозии и вычисляется по формуле

, (7.7) где К, К₀ – скорость коррозии в присутствии ингибитора и без него.

Степень защиты характеризует полноту коррозии и вычисляется обычно в процентах

. (7.8)