Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
ВОЛГОДОНСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ НИЯУ МИФИ
В.М.Сапельников
Конспект лекций по курсу
«Теоретические основы коррозии и защиты металлов»
для специальности 14.05.02 «АТОМНЫЕ электрические станции»
Волгодонск 2015
Лекция 1
1. Коррозионная активность металла и его положение в периодической системе элементов д. И. Менделеева
Так как скорость электрохимической коррозии металлов является функцией многих факторов, положение металла в периодической системе элементов Д. И. Менделеева не характеризует однозначно его коррозионную стойкость; однако ряд закономерностей и периодически повторяющихся свойств можно проследить в этой системе и в отношении коррозионной характеристики металлов.
Наиболее коррозионно неустойчивые металлы находятся в подгруппах (А) I и II групп периодической системы элементов, это — щелочные и щелочноземельные металлы.
Металлы подгрупп A, начиная со второй, склонны образовывать пассивные пленки или пленки труднорастворимых вторичных продуктов коррозии, защитные свойства которых часто определяют коррозионную стойкость металлов. Способность пассивироваться у этих металлов в каждой подгруппе растет снизу вверх, т. е. с уменьшением их атомного номера.
Коррозионная стойкость металлов подгрупп В в значительной мере определяется их термодинамической устойчивостью (которая растет в каждой подгруппе сверху вниз, т. е. с увеличением их атомного номера) и реже—образующимися защитными пленками (например, АgС1, Zn(ОН)2 и Сd(ОН)2, РbSO4).
Наиболее коррозионностойкие металлы находятся внизу группы переходных элементов (Оs, Ir, Рt) и в группе IB (Аu).
1.2. ВНУТРЕННИЕ ФАКТОРЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ
МЕТАЛЛОВ
Скорость и характер процесса электрохимической коррозии металла зависят от многих факторов, действующих одновременно. К внутренним факторам электрохимической коррозии металлов относятся факторы, связанные с составом, структурой, состоянием поверхности металла, напряжениями в металле и др.
1.2.1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ МЕТАЛЛА
Термодинамически устойчивый металл не корродирует. Для оценки возможности самопроизвольного коррозионного разрушения металла необходимо определить знак изменения изобарно-изотермического потенциала этого процесса ∆GT или сравнить значения обратимых потенциалов анодного и катодного процессов: (Eа)обр и (Eк)обр.
Соответствующие расчеты показывают, что в атмоcфере воздуха и водных растворах электролитов большенство металлов термодинамически неустойчиво. Так, если Ag, Сu, РЬ и Нg не подвержены коррозии с водородной деполяризацией, то в присутствии кислорода все они термодинамически неустойчивы, так как возможна их коррозия вследствие кислородной деполяризации.
Хотя между коррозионной стойкостью металлов, которая характеризуется скоростью протекания термодинамически возможных электрохимических коррозионных процессов, и их термодинамическими характеристиками наблюдается некоторое соответствие (щелочные и щелочноземельные металлы, например, наименее устойчивы, а благородные металлы наиболее устойчивы), однако между ними нет простой однозначной зависимости. Металл, нестойкий в одних условиях, в других условиях часто оказывается стойким. Это обусловлено тем, что протекание термодинамически возможного коррозионного процесса бывает сильно заторможено образующимися вторичными продуктами коррозии, пассивными пленками или какими-либо другими факторами. Так, термодинамически весьма неустойчивые Тi, А1 и Мg в ряде сред коррозионностойки благодаря наступлению пассивности.