Термины и определения в электрохимической технологии. Учебно-методическое пособие

Для количественной характеристики коррозии пользуются разными показателями. Показатели коррозии можно подразделить на прямые и косвенные. К прямым относят массовый показатель, который характеризует изменение массы металла во время эксплуатации за счет потерь или роста продуктов коррозии. Существуют также такие показатели: глубинный, очаговый, объемный, механический и другие. Косвенные показатели определяют после определенного времени эксплуатации или испытания изделия по изменению физико-механических свойств металла.

Рассмотрим в качестве примера процесс коррозии железа (рис. 4.2). Как правило, поверхность железной пластины из технического металла неоднородна как физически, так и химически (наличие примесей). В результате неоднородности на поверхности железа имеются участки, обладающие разными потенциалами. Таким образом, некоторые участки поверхности железа служат анодом, на которых происходит окисление (ионизация) железа.

Рис. 6.1. Виды коррозии металла: а – сплошная равномерная;

б– сплошная неравномерная; в – пятнами; г – язвами; д – точками (питтинг); е – межкристаллитная; ж – подповерхностная.

61

Образующиеся при этом электроны переходят по металлу к другим участкам поверхности, которые играют роль катода. На них происходит реакция восстановления. В зависимости от коррозионной среды восстановление кислорода можно представить, как (уравнения 4.2 и 4.3):

(щелочная среда)

Такой процесс называется коррозией с кислородной деполяризацией. При восстановлении ионов гидроксония (или воды) процесс называется коррозией с водородной деполяризацией. Электрохимические реакции в данном случае можно представить уравнениями (4.4 и 4.5):

Fe

Рис. 4.2. Коррозия железа

62

В связи с разнообразием видов коррозионных процессов и спецификой их протекания нет какой-либо единой системы выбора мер защиты металлов от коррозии.

Все используемые в практике меры борьбы с коррозией можно классифицировать по характеру их воздействия. По воздействию на металл подразделяют: коррозионностойкое легирование, термообработка, приводящая к гомогенизации структуры металла, металлические, неорганические и органические покрытия, ингибиторы и специальные защитные смазки, а также электрохимическая защита. По воздействию на среду используют инертные атмосферы, обескислороживание и осушение атмосферы.

При воздействии на конструкцию следует предусмотреть правильное сочетание различных металлов и неметаллов, дренажные отверстия и характер соединения элементов.

Эффективным способом защиты металлических конструкций от коррозии является протекторная защита.

Рис. 4.3 Схема катодной защиты от коррозии

Анодом в этом случае является металл более электроотрицательный, чем железо, например, цинк или магний. Такая защита часто применяется по отношению к подземным трубопроводам и емкостям и даже к корпусам судов. Принцип действия такой защиты применительно к подземному трубопроводу изображен на рис. 4.3.

В месте расположения анода делают специальную засыпку (на рис. 4.3 это гравий и песок), которая предотвращает его пассивацию.

63

Т е р м и н ы и о п р е д е л е н и я

ОБЩИЕ ТЕРМИНЫ Коррозия металлов – разрушение металлов вследствие химического

или электрохимического взаимодействия их с коррозионной средой.

Коррозионная среда – среда, в которой происходит коррозия металла. Окислительная газовая среда – газовая среда, вызывающая окисле-

ние металла.

Инертная газовая среда – газообразная среда, не взаимодействующая с металлом.

Корродирующий металл – металл, подвергающийся коррозии. Коррозионные потери – количество металла, превращенного в про-

дукты коррозии за определенное время.

Продукты коррозии – химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды.

Скорость коррозии – коррозионные потери единицы поверхности металла в единицу времени.

Скорость проникновения коррозии – глубина коррозионного разрушения металла в единицу времени.

Коррозионная стойкость – способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды. Коррозионная стойкость определяется качественно и количественно на основе показателей коррозии (скорость коррозии в данных условиях, время до достижения заданной степени коррозионных поражений), группой или баллом стойкости по принятой в СНГ 10-балльной шкале. На основе этих показателей определяется срок службы, долговечность и надежность металлоконструкций.

Коррозионностойкий металл – металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью.

Внутренние факторы коррозии – факторы, влияющие на скорость, вид и распределение коррозии, связанные с природой металла (состав, структура, внутренние напряжения, состояние поверхности).

Внешние факторы коррозии – факторы, влияющие на скорость, вид и распределение коррозии, связанные с составом коррозионной среды и условиями коррозии (температура, давление, скорость движения металла относительно среды и т. д.).

64

Коррозионный очаг – участок поверхности металла, на котором сосредоточен коррозионный процесс.

Критическая влажность – значение относительной влажности, выше которой наступает быстрое увеличение скорости атмосферной коррозии металла.

ТИПЫ КОРРОЗИИ Электрохимическая коррозия – взаимодействие металла с коррози-

онной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.

Химическая коррозия – взаимодействие металла с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают в одном акте.

ВИДЫ КОРРОЗИИ Газовая коррозия – химическая коррозия металла в газах при высоких

температурах.

Атмосферная коррозия – коррозия металла в атмосфере воздуха.

Коррозия при неполном погружении – коррозия металла, частично погруженного в жидкую коррозионную среду.

Коррозия по ватерлинии – коррозия металла вблизи ватерлинии при неполном погружении его в жидкую коррозионную среду.

Коррозия при полном погружении – коррозия металла, полностью погруженного в жидкую коррозионную среду.

Подводная коррозия – коррозия металла, полностью погруженного в воду.

Коррозия при переменном погружении – коррозия металла при переменном погружении его целиком или частично в жидкую коррозионную среду.

Подземная коррозия – коррозия металла в почвах и грунтах. Биокоррозия – коррозия металла под влиянием жизнедеятельности

микроорганизмов.

Коррозия внешним током – электрохимическая коррозия металла под воздействием тока от внешнего источника.

Коррозия блуждающим током – электрохимическая коррозия металла под воздействием блуждающего тока.

65

Контактная коррозия – электрохимическая коррозия, вызванная контактом металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите.

Коррозия при трении – разрушение металла, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения.

Фреттинг-коррозия – коррозия при колебательном перемещении двух поверхностей относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды.

Сплошная коррозия – коррозия, охватывающая всю поверхность металла.

Равномерная коррозия – сплошная коррозия, протекающая с одинаковой скоростью по всей поверхности металла.

Неравномерная коррозия – сплошная коррозия, протекающая с неодинаковой скоростью на различных участках поверхности металла.

Местная коррозия – коррозия, охватывающая отдельные участки поверхности металла.

Подповерхностная коррозия – местная коррозия, начинающаяся с поверхности, но преимущественно распространяющаяся под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла.

Точечная коррозия – местная коррозия металла в виде отдельных точечных поражений.

Коррозия пятнами – местная коррозия металла в виде отдельных пятен.

Сквозная коррозия – местная коррозия, вызвавшая разрушение металла насквозь.

Послойная коррозия – коррозия, распространяющаяся преимущественно в направлении пластической деформации металла.

Нитевидная коррозия – коррозия, распространяющаяся в виде нитей, преимущественно под неметаллическими защитными покрытиями.

Структурная коррозия – коррозия, связанная со структурной неоднородностью металла.

Межкристаллитная коррозия – коррозия, распространяющаяся по границам кристаллов (зерен) металла.

Избирательная коррозия – коррозия, разрушающая одну структурную составляющую или один компонент сплава.

66

Графитизация чугуна – избирательная коррозия серого литейного чугуна, протекающая вследствие растворения ферритных и перлитных составляющих с образованием относительно мягкой массы графитного скелета без изменения формы.

Обесцинкование – избирательное растворение латуней, приводящее к обеднению сплава цинком и образованию на поверхности губчатого медного осадка.

Щелевая коррозия – усиление коррозии в щелях и зазорах между двумя металлами, а также в местах неплотного контакта металла с неметаллическим коррозионно-инертным материалом.

Ножевая коррозия – локализованный вид коррозии металла в зоне сплавления сварных соединений в сильно агрессивных средах.

Коррозионная язва – местное коррозионное разрушение, имеющее вид отдельной раковины.

Коррозионное растрескивание – коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных или межкристаллитных трещин.

Коррозия под напряжением – коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений.

Коррозионная усталость – понижение предела усталости металла, возникающее при одновременном воздействии циклических растягивающих напряжений и коррозионной среды.

Предел коррозионной усталости – максимальное механическое напряжение, при котором еще не происходит разрушение металла после одновременного воздействия установленного числа циклов переменной нагрузки и заданных коррозионных условий.

Коррозионная хрупкость – хрупкость, приобретенная металлом в результате коррозии.

ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ Жаростойкость – способность металла сопротивляться коррозион-

ному воздействию газов при высоких температурах. Окалина – продукт газовой коррозии.

Обезуглероженный слой – поверхностный слой стали или чугуна, потерявший частично (или весь) углерод вследствие взаимодействия с коррозионной средой.

67

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ Коррозионный элемент – гальванический элемент, возникающий при

взаимодействии металла и среды, влияющей на скорость и характер коррозии металла.

Коррозионный макроэлемент – коррозионный элемент, электроды которого имеют размеры, хорошо различаемые невооруженным глазом.

Коррозионный микроэлемент – коррозионный элемент, электроды которого могут быть обнаружены лишь при помощи микроскопа (структурные составляющие сплава, включения примесей и др.).

Коррозионный субмикроэлемент – коррозионный элемент, электроды которого имеют величину, лежащую за пределами разрешающей способности оптического микроскопа.

Многоэлектродный элемент – коррозионный элемент, имеющий более двух электродов.

Концентрационный элемент – коррозионный элемент с электродами из одного и того же металла, возникающий за счет различной концентрации реагирующих веществ у поверхности металла.

Аэрационный элемент – коррозионный элемент с электродами из одного и того же металла, возникающий за счет большего притока кислорода к одной из частей поверхности металла.

Поляризация – изменение потенциала электрода в результате протекания тока.

Контролирующий процесс – процесс, кинетика которого определяет скорость коррозии.

Поляризационный контроль – ограничение скорости электрохимической коррозии поляризационными явлениями на электродах.

Анодный контроль – ограничение скорости электрохимической коррозии анодной реакцией.

Катодный контроль – ограничение скорости электрохимической коррозии катодной реакцией.

Омический контроль – ограничение скорости электрохимической коррозии омическим сопротивлением.

Диффузионный контроль – ограничение скорости коррозии диффузией исходных или конечных продуктов электродных реакций.

Поляризационная коррозионная диаграмма – диаграмма зависимости истинных скоростей, сопряженных анодной и катодной реакций коррозионного процесса от потенциала.

68

Коррозионный ток – скорость электрохимической коррозии, выраженная величиной электрического тока.

Максимальный коррозионный ток – максимально возможное значение коррозионного тока, отвечающее точке пересечения анодной и катодной кривых на поляризационной диаграмме.

Потенциал коррозии – потенциал металла, установившийся в результате протекания сопряженных анодного и катодного процесса без внешней поляризации.

Поляризационная кривая – кривая зависимости скорости электродного (анодного или катодного) процесса от потенциала.

Идеальная поляризационная кривая – кривая зависимости истинной скорости электродного процесса (с учетом скорости саморастворения) от потенциала.

Реальная поляризационная кривая – кривая зависимости измеряемой скорости электродного процесса от потенциала.

Деполяризация – уменьшение поляризации электрода.

Водородная деполяризация – катодная реакция восстановления ионов водорода.

Окислительная деполяризация – катодная реакция восстановления окисленных частиц среды.

Кислородная деполяризация – катодная реакция восстановления (ионизации) кислорода.

Разностный эффект – изменение скорости саморастворения металла при внешней поляризации.

Положительный разностный эффект – уменьшение скорости саморастворения металла при внешней поляризации.

Отрицательный разностный эффект – увеличение скорости саморастворения металла при внешней поляризации.

Пассивация – резкое уменьшение скорости коррозии вследствие торможения анодной реакции ионизации металла при образовании на его поверхности фазовых или адсорбционных слоев.

Пассивное состояние – состояние относительной высокой коррозионной стойкости, вызванное торможением анодной реакции ионизации металла в определенной области потенциала.

Условия пассивации – сумма всех условий, необходимых для наступления пассивного состояния металла.

Устойчивость пассивного состояния – способность металла сохранять пассивное состояние при изменении внешних условий.

69

Анодная пассивность – пассивность, вызванная анодной поляризацией металла.

Потенциал начала пассивации – потенциал, соответствующий переходу металла из области активного анодного растворения в область активно-пассивного состояния.

Плотность тока пассивации – плотность тока анодного растворения металла при потенциале начала пассивации.

Потенциал полной пассивации – потенциал, соответствующий переходу металла в пассивное состояние.

Плотность тока полной пассивации – плотность тока анодного растворения металла при потенциале полной пассивации.

Пассивирующее вещество – вещество, способствующее переходу металла в пассивное состояние в условиях пассивации.

Активация – переход металла из пассивного состояния в активное. Активирующее вещество – вещество (реагент), способствующее пе-

реходу металла из пассивного состояния в активное или затрудняющее наступление пассивности.

Перепассивация – резкое увеличение скорости анодного растворения металла (при смещении потенциала в положительную сторону) вследствие нарушения пассивного состояния.

Потенциал активации – потенциал, соответствующий переходу металла из пассивного состояния в активное при смещении потенциала к более отрицательным значениям.

Потенциал питтингообразования – потенциал, соответствующий возникновению точечной коррозии в результате локального нарушения пассивности металла.

Потенциал перепассивации – потенциал, соответствующий переходу металла из пассивного состояния в состояние перепассивации.

Ржавчина – продукты коррозии железа и его сплавов, образующиеся при электрохимической коррозии и состоящие преимущественно из окислов.

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ Ингибитор коррозии – вещество, которое при введении в коррозион-

ную среду (в незначительном количестве) заметно снижает скорость коррозии металла.

Ингибитор кислотной коррозии – ингибитор, снижающий скорость коррозии металла в кислой среде.

70