Работа 3 Исследование скорости коррозии металлов в электролитах

Одним из методов защиты от коррозии является обработка среды, с которой соприкасается металл. Эта обработка может заключаться либо в удалении из неё коррозионно-активных элементов, либо во введении в неё специальных замедлителей – ингибиторов коррозии.

Примером первого случая может служить удаление из среды растворённого в ней кислорода продувкой, нагреванием и др., примером второго – введение в кислоты при травлении в них металла веществ – ингибиторов, замедляющих растворение самого металла и не замедляющих растворение оксида металла. Ингибиторы коррозии – одно из наиболее экономичных средств защиты металлов. Применение ингибиторов позволяет существенно повысить надёжность и долговечность технологического оборудования. В зависимости от природы ингибиторы делятся на органические и неорганические.

Некоторые неорганический ингибиторы коррозии преимущественно замедляют анодный процесс, пассивируя поверхность металла (хроматы, бихроматы, нитриты). Если концентрация или активность такого анодного ингибитора недостаточна, чтобы запассивировать всю поверхность металла, и происходит только уменьшение анодной поверхности, то коррозия может сосредоточиться на оставшихся небольших анодных участках. Вследствие этого разрушение металла становится местным, более опасным.

Некоторые неорганический анодные ингибиторы повышают эффективность катодного процесса, в результате чего стационарный потенциал металла сдвигается в область пассивации. В качестве ингибиторов такого типа можно использовать катионы металлов высшей валентности, нитриты, нитраты и др. Анодные ингибиторы, повышающие эффективность катодного процесса, также опасны в употреблении, так как в случае недостаточной концентрации в электролите они могут быть мощными стимуляторами коррозии.

Действие неорганических катодных ингибиторов основано в большинстве случаев на том, что в щелочной среде (на катодных участках наблюдается увеличение значений рН) они дают нерастворимые соединения, осаждающие и изолирующие часть поверхности металла от действия электролита (например, соли цинка, кальция). Катодные замедлители совершенно безопасны в применении.

Большинство неорганических ингибиторов не оказывает защитного действия в кислых средах. Поэтому в кислых средах более эффективными являются органические замедлители коррозии, механизм действия которых носит адсорбционный характер. Органические ингибиторы могут замедлять как анодный (анодный ингибитор), так и катодный (катодный ингибитор) процессы или оба процесса сразу (смешанный ингибитор).

Действие адсорбированных органических веществ на кинетику сопряженных процессов коррозии определяется в основном двумя факторами: степенью заполнения поверхности электрода молекулами или ионами органических веществ Ө и изменением потенциала, сопровождающим адсорбцию. При адсорбции органических веществ катионного типа действие двух факторов направлено в одну сторону – на уменьшение скоростей катодного и анодного процессов; и коррозия металлов снижается. Адсорбция на электродах органических веществ анионного типа иногда приводит к увеличению скорости коррозии, если смещение потенциала в отрицательную сторону в большей степени ускоряет указанные сопряженные процессы, чем их замедляет увеличение Ө.

Эффективность действия замедлителя Z (%) обычно рассчитывают по формуле:

К = [(К₀ - К₁) К₀] 100, (3.1)

где К₀, К₁ – скорость коррозии в среде, соответственно без замедлителя и с замедлителем, г(м²·ч).

Для количественной оценки скорости коррозионного разрушения используют следующие показатели коррозии:

1) Показатель изменения массы К (г·м^-2·ч^-1) характеризует потерю массы металла (отрицательный показатель К ^-) или увеличения массы металла (положительный показатель К⁺), отнесённые к единице его поверхности за единицу времени:

К = Δт/(S·τ), (3.2)

где Δт - изменение массы корродирующего металла в результате коррозии, ;

S – поверхность образца, ;

– время коррозии, час.

2) Объёмный показатель коррозии К_об (см³·см^-2·ч^-1) характеризует объём выделившегося или поглощенного газа, отнесённый к единице поверхности образца и за единицу времени:

К_об = ΔV/(S·τ), (3.3)

где ΔV – объём выделившегося или поглощенного газа, см³.