МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра физической химии
отчет
по лабораторной работе №7
по дисциплине «Химия»
Тема: Коррозия и защита металлов
Студент гр. 0421 |
|
Токарев А.А. |
Преподаватель |
|
Васильев Б.В. |
Санкт-Петербург
2020
Цель работы: Изучение влияния некоторых факторов на протекание процессов химической и электрохимической коррозии и методов защиты металлов от коррозии.
Основные теоретические положения
Коррозия это – это процесс самопроизвольного разрушения металлов или металлических сплавов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с агрессивной окружающей средой.
Химическая коррозия – это взаимодействие металлов с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают без пространственного разделения процессов окисления и восстановления. Не возникает электрического тока между отдельными участками поверхности металла. При таком взаимодействии окислитель, отнимая у металла валентные электроны, одновременно образует с ним химическое соединение.
Электрохимическая коррозия – самопроизвольное разрушение металлов в электролитически проводящих средах (в растворах или расплавах электролитов, на воздухе, в почве и т. п.).
Металл (или участок металла) с более отрицательным электродным потенциалом выступает в качестве анода. На аноде протекает процесс окисления металла, который можно записать: Me0 – nē Men+
Менее активный металл (участок металла) является катодом. На катоде протекает процесс восстановления. Катодные процессы протекают с участием молекул и ионов среды, и отличаются в зависимости от среды, в которой протекает коррозия:
– в кислой среде: 2Н+ + 2ē = Н2
– в кислой среде с участием растворенного кислорода:
О2 + 4ē + 4Н+ = 2H2O
– в нейтральной и щелочной среде: 2Н2О + 2ē = Н2 + 2ОН–
– в нейтральной и щелочной среде с участием растворенного кислорода:
О2 + 4ē + 2H2O = 4ОН–
Основные методы защиты от коррозии:
1. Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов легированием. К числу мер борьбы с коррозией, основанных на повышении коррозионной стойкости металлов, можно отнести термообработку и коррозионностойкое легирование.
Термообработка способствует гомогенизации структуры металла, снятию внутренних напряжений, предотвращению выпадения карбидов по границам зерен, что повышает коррозионную стойкость металла.
Создание коррозионностойких сплавов достигается легированием – введением в их состав различных добавок (хрома, никеля, титана, молибдена, меди, кремния, алюминия, бериллия и др.), которые в большинстве случаев уменьшают анодную активность сплава за счет его пассивации в определенных коррозионных средах либо переводят местную коррозию металла в менее опасную сплошную коррозию.
2. Снижение агрессивности коррозионной среды. Понижение агрессивности среды путем ее соответствующей обработки широко используется для предотвращения коррозионных разрушений металлоконструкций.
В случае газовой коррозии металлов сводится к созданию атмосферы, исключающей термодинамическую возможность протекания химической реакции взаимодействия металлов с компонентами газовой среды.
В случае электрохимической коррозии обработка коррозионной среды сводится к уменьшению содержания в ней деполяризатора или введения в нее замедлителей (ингибиторов) коррозии металлов.
Уменьшение содержания деполяризатора достигается нейтрализацией кислых растворов, вызывающих коррозию с водородной деполяризацией, или удалением из раствора электролита кислорода, вызывающего коррозию с кислородной деполяризацией.
3. Защита электрическим током (электрохимическая защита). Сущность электрохимической защиты заключается в том, что металлоконструкции подвергают внешней поляризации (катодной или анодной). В зависимости от вида поляризации различают катодную и анодную защиту.
Наиболее распространенным случаем электрохимической защиты является катодная защита: внешним током или протекторная.
Катодная защита внешним током заключается в том, что защищаемую металлическую конструкцию присоединяют к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, а к положительному полюсу – вспомогательный электрод, который работает как анод.
Протекторная защита металлических конструкций от коррозии заключается в том, что к защищаемой конструкции присоединяют металл, потенциал которого в данной коррозионной среде отрицательнее потенциала защищаемого металла. Образуется гальванический элемент, где защищаемая деталь становится катодом, а более отрицательный металл (протектор) – анодом.
Анодная защита внешним током используется для защиты от коррозии металлов и сплавов, склонных к пассивированию в коррозионных окислительных средах (титан и его сплавы, хром, никель, нержавеющие стали).
При анодной защите защищаемая конструкция присоединяется к положительному полюсу внешнего источника постоянного тока, а вспомогательный электрод – к отрицательному полюсу источника тока. В случае анодной поляризации потенциал защищаемого металла смещается в пассивную область, где ток коррозии очень мал. Пассивное состояние поддерживается небольшим по величине внешним анодным током.
Принцип действия значительного числа ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей поверхности и последующем торможении катодных или анодных процессов электрохимической коррозии.
Протокол наблюдений
Обработка результатов