Електрохімічні процеси

90% корозія незначно послаблюється.

 

Електрохімічна корозія може відбуватися в ґрунті, що призводить до руйнування трубопроводів, оболонок кабелів, деталей будівельних споруд. Метал стикається з вологою ґрунту, в якій є розчинене повітря. Інтенсивність корозії в ґрунті залежить від присутності кислот та інших агресивно діючих речовин, а також від вологості ґрунту.  У  ґрунті з  вологістю  до  10%  метали  кородують  незначно.  Підвищення  вологості  посилює корозію. При дуже великій вологості корозія практично припиняється через те,  що  вода,  заповнюючи  пори ґрунту, перешкоджає доступу кисню.

 

Одним із різновидів електрохімічної корозії є корозія, що виникає при нерівномірній аерації, яка спостерігається  коли  деталь  або  конструкція  знаходиться  в  розчині  або  під  краплею  води,  але  доступ розчиненого кисню до різних ділянок неоднаковий. Утворюється особлива гальванопара (рис .5.8).  Та ділянка металу, доступ кисню до

 

Рис. 5.8. Корозія заліза при нерівномірній аерації

якої мінімальний, виступає анодом (кородує сильніше), а ділянка з більшим доступом кисню – катодом.

 

Це пояснюється тим, що при відновленні кисню витрачаються йони Гідрогену Н+  і розчин підлужнюється.

Залізо при підлужнюванні переходить у пасивний стан, і швидкість корозії зменшується.

 

Спостерігається також корозія “блукаючими”  струмами. Джелером “блукаючих” струмів слугують трамваї, метро, електрозварювальні апарати тощо. У місці входу в підземно-металічну конструкцію струм не спричиняє руйнування, але при виході руйнує метал (рис. 5.9).

 

Рис. 5.9. Корозія під дією блукаючих струмів:

1 - провід; 2 – рельси; 3 – вологий ґрунт; 4 – труба;

5 – електродвигун трамвая; 6 – опір в  стику рейки.

Стійкість багатьох металів і сплавів відносно до дії навколишнього середовища зростає завдяки захисним властивостям продукту корозії – щільної оксидної плівки. Прикладом може слугувати алюміній.

 

Якщо плівка пухка, то вона посилює корозію. Наприклад, у випадку заліза.

Багато металів при обробленні їх окисниками, наприклад HNO3, втрачають здатність кородувати (Al, Fe, Cr та ін.).

Речовини, що сприяють виникненню захисної плівки, називаються пасиваторами.

 Деякі речовини сприяють руйнуванню захисної плівки. Вони називаються активаторами корозії. Приклад  –

йони хлору, розчинений кисень.

Корозія багатьох металів залежить від рН. Наприклад, корозія заліза посилюється із зменшенням рН; корозія металів, які утворюють амфотерні гідроксиди, наприклад цинку, алюмінію, посилюється і з пониженням, і з підвищенням рН.

Захист від корозії

Методи захисту металів від корозії дуже різноманітні. Найважливіші з них такі.

1.  Застосування хімічно стійких сплавів. Найбільше застосування мають неіржавійні сталі, до складу яких входить до 18% Cr і до 10% Ni.

2.  Захист поверхні металів покриттями. Покриття бувають неметалічні і металічні. До неметалічних відносять покриття лаками, фарбами, емалями, фенолформальдегідними та іншими смолами.

Для металічних покриттів застосовують метали, які утворюють захисні плівки (Cr, Ni, Zn, Cd, Al, Sn та ін.).

Розрізняють анодне і катодне покриття.  Якщо потенціал покриття більш від'ємний, ніж основного металу, то воно називається анодним, а якщо потенціал покриття більш додатний – катодним. Наприклад, залізо, покрите цинком, – покриття анодне  (                                                                     ; залізо, покрите

 

оловом, – катодне покриття (більший за).

 

Анодне  покриття  захищає  метал,  коли  воно  порушене.  Якщо  залізо  покрите  цинком,  то  при пошкодженні його в присутності вологи утворюється гальванічна пара, в якій цинк виступає анодом і буде руйнуватися:

 

Залізо захищене до того часу, поки не розчиниться весь цинк (рис. 5.10).

 

Продукт корозії

 

Рис. 5.10. Схема оцинкованого заліза

 

При пошкодженні  катодного покриття руйнується основний метал. Наприклад, залізо, покрите оловом

(рис. 5.11). Відбуваються такі процеси:

 

Продукт корозії

 

 

3.  Електрохімічні методи:

 

Рис. 5.11. Схема луженого заліза

 

а)  Протекторний  захист.  Застосовується  в  тих  випадках,  коли  конструкція  (трубопровід,   корпус судна)   знаходиться  в  середовищі електроліту (морська вода, ґрунтові води). Сутність його полягає в тому, що конструкцію з'єднують з протектором-металом, активнішим, ніж метал конструкції. У процесі корозії протектор слугує анодом і руйнується, тим самим захищаючи конструкцію. Як протектори найчастіше використовують магній, алюміній, цинк та їх сплави (рис. 5.12).

 

Рис. 5. 12. Принцип протекторного захисту від корозії

б)  Катодний  захист.  Підземну  частину  металічної  конструкції  приєднують  до  від'ємного  полюсу

джерела  струму,  і  вона  стає  катодом.  Як  анод  використовують  шматок  заліза,  рейки  тощо.  Анод

руйнується, а на катоді відновлюється окисник (рис. 5.13). Цей метод не може бути застосований  у

кислих ґрунтах, де окисником будуть йони  Гідрогену.  Водень,  який  буде  відновлюватися на  катоді,

спричиняє крихкість металу.

 

Рис. 5.13. Принцип катодного захисту від корозії

 

4.  Застосування інгібіторів і пасиваторів. Інгібітори адсорбуються на поверхні металу і знижують швидкість