 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Коррозия при непосредственном контакте различных металлов
Рассмотрим коррозию железа, находящегося в контакте с медью в кислой среде, например водном растворе НС1(рис.11). В образующемся гальваническом элементе анодом является железо (Е° Fe/Fe2+ = -0,44 В), а като-
дом - медь (Е°Cu/Cu2+ = +0,34 В), так как Е°анода< Е°катода
Рисунок 11- Коррозии железа при контакте с медью в кислой среде (рН <7)
Следовательно, железо на поверхности окисляется, образующиеся при этом свободные электроны перемещаются от железа к меди (на катод), где участвуют в процессе восстановления ионов водорода (Н+), находящихся в электролите (рН < 7):
Анод: Fe│ Fe° - 2 е → Fe2+
Катод: Сu | 2Н+ + 2 ё → Н2
Если в электролите не содержится кислоты (рН > 7), то анодный процесс не изменится, но на катоде будет восстанавливаться растворённый в воде кислород:
При контакте железа с металлом, имеющим меньший потенциал, например с цинком (E°Zn/Zn2+ = - 0,76 В), в возникающем гальваническомэлементе анодом будет являться цинк, а катодом - железо. Коррозии в данном случае будет подвергаться цинк, а железо разрушаться не будет, так как катодные реакции не затрагивают металл катода:
Анод: Zn│Zn° - 2 ё → Zn2+
Катод: Fe │2Н+ + 2 ё → Н2 (в кислой среде),
или:
Анод:Zn│Zn° - 2 ё → Zn│2
Катод: Fe │О2+2Н2О + 4ё →4(ОН)-│1(в отсутствие кислоты)
Таким образом, контакт с цинком предотвращает коррозию железа, что часто используется для защиты стальных изделий от коррозии. Соединения металлов в сплавах также обладают электропроводностью, а следовательно, могут участвовать в работе гальванических элементов.
Рассмотрим атмосферную коррозию стали (рис. 12).
Рисунок 12 - Атмосферная коррозия стали
В составе стали всегда имеются кристаллиты феррита (железо) и цементита (карбид железа - Fe3C). Так как Е°Fе< Е°Fе3С, то при наличии влаги (электролита) на поверхности стали между кристаллами Fe и Fe3C возникает множество микрогальванических элементов, в которых анодом будут частицы железа (феррита), а катодом - кристаллиты цементита:
Анод:Fe │Fe° - 2 ё → Fe2+ │2
Катод: Fe3С │О2+2Н2О + 4ё →4(ОН)-│1
Образующиеся на аноде и катоде ионы соединяются в нерастворимый гидроксид:
Fe2++ 2ОН- →Fe(ОН)2↓,
который быстро окисляется кислородом воздуха:
4Fe(OH)2↓ + О2 + 2Н2О → 4Fe(OH)3↓
Получающийся таким образом Fe(OH)3 составляет основу ржавчины. При высыхании он может частично или полностью терять воду, превращаясь в метагидроксид FeO(OH), или Fe2О3. Ржавчина представляет собой бурый, рыхлый налет, не защищающий металл от дальнейшего разрушения.
2) Коррозия при неравномерной аэрации разных участков поверхности одного металла
Неравномерная аэрация означает неодинаковое содержание кислорода воздуха в электролите (воде) у разных участков поверхности металла. Известно, что с ростом концентрации растворённого в электролите (воде) кислорода, возрастает и значение электродного потенциала металла.
Если на гладкую железную пластинку нанести каплю водного раствора соли (например, NaCl), то по краям капли (там, где кислорода больше) образуются катодные участки, а анод будет находиться там, где содержание кислорода меньше всего - в центре капли. Там же (на аноде) будет происходить окисление, то есть коррозия железа. По краям капли на поверхности железной пластинки происходит восстановление кислорода с образованием ионов ОН-. Эти ионы образуют с ионами железа нерастворимые гидроксиды (ржавчина) в виде колец между центром и краями капли, как показано на рис.13.
Рисунок 13 - Коррозия железа в условиях неравномерной аэрации
Запишем анодный и катодный процессы:
Анод: Fe - центр капли│Fe° - 2 ё → Fe2+ │2
Катод: Fe - край капли│О2+2Н2О + 4ё →4(ОН)-│1
Аналогичные процессы будут происходить и в других случаях неравномерной аэрации: коррозии в первую очередь подвергается тот участок поверхности металла, доступ кислорода воздуха к которому затруднён.
3) Коррозия под действием блуждающих токов
Источником подземных блуждающих токов могут быть различные устройства, работающие на постоянном токе. Это электропоезда, метро, трамваи, троллейбусы, установки для электросварки, электролизёры и т.д. Коррозию под действием внешнего источника электрического тока называют электрокоррозией.
Рассмотрим коррозию подземного стального трубопровода во влажной почве под действием блуждающих токов (рис.14).
Рисунок 14 - Коррозия подземных коммуникаций под действием блуждающих токов
В месте входа тока в трубопровод возникает катодный участок, и на этом участке будет протекать реакция восстановления молекулярного кислорода, находящегося во влажной почве. Участок металла трубопровода, где происходит выход тока, становится анодом и разрушается.
Запишем анодный и катодный процессы:
Анод: Fe│Fe° - 2 ё → Fe2+ │2
Катод: Fe│О2+2Н2О + 4ё →4(ОН)-│1
Коррозия под действием блуждающих токов обычно приводит к быстрому разрушению подземных металлических конструкций.
Поиск по сайту: