Корозійна стійкість металічних конструкційних матеріалів
у нітратних розчинах.
Зміст
Вступ
1.Літературний огляд корозійної стійкості металічних
конструкційних матеріалів у нітратних розчинах.
2.Дослідження корозійної стійкості вуглецевої сталі
Ст3 у розчинах нітратів калію і магнію при
температурі 20-1150С.
2.1.Методика лабораторних досліджень.
2.2.Результати досліджень корозійної стійкості вуглецевої
сталі Ст3 у 15, 30, 50% розчинах нітратів калію і
магнію при температурі 20-1150С.
Висновки.
Література.
В водних розчинах корозія багатьох металів часто супроводжується виділенням водню. Корозійна активність таких розчинів сильно залежить від рН, а також від перенапруги водню і властивостей продуктів окислення металу. [15] Якщо останні нерозчинні, то осаджучись на поверхні металу, вони захищають його від подальшого підходу деполяризатора. Тобто, утворення нерозчинних продуктів корозії приводить до зниження швидкості корозійного процесу.
РН впливає на швидкість електрохімічної корозії металів, змінюючи потенціал катодних деполяризаційних реакцій, в яких беруть участь Н+ ОН-іони, на розчинність продуктів корозії і можливість утворення захисних плівок на поверхні кородуючого металу, а також на перенапругу електродних реакцій [17,18].
Всі метали по залежності швидкості електрохімічної корозії від рН розчину можна поділити на 5 груп:
метали, достатньо стійкі як в кислих так і в лужних розчинах (Au, Pt, Ag), швидкість корозії яких практично не залежить від рН;
метали, малостійкі в кислих, недостатньо стійкі в нейтральних і корозійностійкі в лужних розчинах (Mg, Mn, Fe);
метали, нестійкі в кислих, але корозійностійкі в лужних розчинах (Ni, Co, Cd).
метали, корозійностійкі в кислих, але нестійкі в лужних розчинах (Ta, Mo, W), що обумовлено кислим характером їх захисних плівок.
метали, корозійностійкі в нейтральних розчинах, але нестійкі в кислих і лужних розчинах (Tn, Al, Sn, Pb, Be, Cu), що обумовлено амфотерними властивостями їх захисних окисних і гідроокисних плівок, розчинних в кислотах і лугах.
Залежність швидкості корозії металів від рН розчинів може бути затруднена утворенням важкорозчинних захисних плівок чи пасивуванням. Тому, для швидкості корозії металів в кислих розчинах має важливе значення не тільки величина рН, а й природа кислоти.
За виключенням магнію і його сплавів, всі конструкційні матеріали кородують в розчинах солей нітратів з кисневою деполяризацією. Це середовище являється типовим електролітом і його дія на метал має електрохімічну природу. Тому інтенсивність процесу корозії в нейтральних розчинах залежить від швидкості протікання катодної реакції іонізації кисню до поверхні металу. Кисень може як позитивно, так і негативно впливати на швидкість процесу корозії. Коли кисень використовується в ролі деполяризатора, то спостерігається збільшення корозії металу.
Швидкість електрохімічної корозії металів в розчинах солей залежить від природи розчинної солі і її концентрації, причому ця залежність може бути різною:
водні розчини солей, що гідролізують, впливають на швидкість корозійного процесу в залежності від того, зменшують вони рН розчину (наприклад, AlCl3), чи збільшують його (наприклад, Na2CO3), тобто стає середовище кислим чи лужним в результаті гідролізу солі, зі зміною концентрації таких солей кислотність чи лужність зростає відповідно змінам швидкості корозії металу;
якщо розчинна в воді сіль утворює в результаті взаємодії з продуктом корозії важкорозчинну плівку (наприклад, плівка на свинці в розчинах сульфатів), то швидкість електрохімічної корозії металу зменшується порівняно з його корозією у воді, цей ефект зростає зі збільшенням концентрації солі, але переважно до певної міри;
розчини солей, що володіють окислювальними властивостями, збільшують швидкість електрохімічної корозії металів, якщо ці солі являються катодними деполяризаторами (наприклад, корозія заліза в розчинах персульфатів), і ефект зростає зі збільшенням концентрації окислювальної солі, але якщо солі пасивують метал, то швидкість корозії сильно знижується;
катіони і особливо аніони солей, адсорбуючись на поверхні кородуючого металу і змінюючи будову подвійного електричного шару чи порушуючи захисну пасивну плівку, можуть впливати на протікання електричних процесів електрохімічної корозії металів, а відповідно і змінювати швидкість корозії;
солі, що утворюють з іоном кородуючого металу комплекси, сильно зміщують потенціали анодного процесу в негативну сторону і полегшують протікання анодного процесу, зменшуючи концентраційну поляризацію, що приводить до збільшення швидкості корозії до певної межі.
Стимуляторами або прискорювачами корозії називаються речовини, які при введенні в корозійне середовище в незначній кількості, збільшують швидкість корозії металів.
Анодні стимулятори – речовини, що підвищують швидкість анодного процесу електрохімічної корозії металів:
а). активні іони (наприклад, Cl?, Br?, I?), адсорбуючись на поверхні пасивної окисної плівки, витісняють і заміщують в ній іони кисню, що робить її розчинною і призводить до прискорення анодного процесу;
б). комплексоутворювачі, зв’язуючи іони розчиненого металу в слабодисоційовані комплекси, сильно зменшують їх активність і понижують анодну концентраційну поляризацію.
Катодні стимулятори – речовини, що збільшують швидкість катодного процесу електрохімічної корозії. Катодними стимуляторами являються іони металів із змінною валентністю.
При корозії металів в розчинах з кисневою деполяризацією спостерігається більш складна температурна залежність, пов’язана з дифузією кисню. Із збільшенням температури швидкість корозії спочатку збільшується до визначеної величини, а потім починає зменшуватися. Таке зменшення корозійного розчинення пов’язане з зменшенням концентрації кисню в розчині.
Основні причини прискорюючого впливу тиску на електрохімічну корозію металів наступні:
1) зміна розчинності газів, що беруть участь в процесі корозії, наприклад, збільшення корозії сталі в водних розчинах при підвищенні тиску повітря, кисню чи вуглекислоти;
2) полегшення процесу гідролізу розчинних у воді солей;
3) утворення механічних напруг в металі.
Вплив швидкості руху електроліту на електрохімічну корозію металів має складний характер. Особливо сильно цей фактор впливає на корозію металів в нейтральних електролітах, що протікає з кисневою деполяризацією. При збільшенні швидкості руху швидкість корозії збільшується до певної межі, що пояснюється збільшенням підводу кисню до поверхні металу.
