выделение кислорода

Электрохимические методы защиты металлов от коррозии Соблазни ЛЮБУЮ девушку, ЛЮБОГО парня! Легко и без усилий! Эффект 100%. Читать » www.edu-zone.net Поиск по сайту ВХОД Логин Пароль Запомнить пароль РЕФЕРАТЫ СОЧИНЕНИЯ СЛОВАРИ ШПАРГАЛКИ РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ Магазин Гламура >>> Соблазни за 1 раз! >>> СМ. ТАКЖЕ: Электрохимические методы защиты металлов от коррозииИсследование физико-химической сущности коррозионных процессов для обоснования методов защиты металлов от коррозииКриптографические методы защиты информацииКриптографические методы защиты информации. Метод комбинированного шифрованияЭлектрохимические преобразователи энергииЭлектрохимические процессы в океанеМетоды волочения металловСовременные методы защиты информацииЗагрязнение гидросферы. Методы её защитыМетоды психологической защитыСовременные методы защиты информацииЗащита информации. Основные методы защиты выделение кислорода их реализацияЗащита информации. Основные методы защиты выделение кислорода их реализацияДержи удар: методы психологической защитыДержи удар: методы психологической защитыПроизводственные вредности, методы защиты человека от их негативного влиянияНеорганические аниообменники, синтезированные на основе гидроксидов металловНЕОРГАНИЧЕСКИЕ АНИООБМЕННИКИ, СИНТЕЗИРОВАННЫЕ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДОВ МЕТАЛЛОВЛитьё цветных металлов в металлические формы - кокилиЗажигательные смеси, состав, средства применения выделение кислорода доставки, вызываемые повреждения, методы лечения выделение кислорода защитыПсихологические сопротивления выделение кислорода защитыУчет хлоридной коррозии при прогнозировании срока службы железобетонных пролетных строенийКриптографические системы защиты данныхЮридические формы защиты прав потребителейМетодические основы защиты систем поддержки бизнесаМетодические основы защиты систем поддержки бизнесаТехнологические основы процесса сварки металлов выделение кислорода сплавов (её классификация, прогрессивные способы сварки)Исследование э.д.с. электрохимических ячеек C|Ag|AgI|C выделение кислорода С|Cu|CuBr|CИсследование э.д.с. электрохимических ячеек C|Ag|AgI|C выделение кислорода С|Cu|CuBr|CВариации на тему электрохимической активации Главная » Рефераты по химии Электрохимические методы защиты металлов от коррозии ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Химико-биолого-географический факультет кафедра физической химии Курсовая работа по электрохимии Тема : «Электрохимические методы защиты металлов от коррозии» Выполнила студентка III курса 35-й группы ХБГ факультета Коршунова Ю.А. Научный руководитель: Столяров А.А. 1998 г. СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ 2Понятие коррозии. 3 Значение термина «коррозия» 3 Химическое выделение кислорода электрохимическое окисление металлов. 3Общие положения электрохимической теории коррозии. 4 Другие способы изображения коррозионных диаграмм 8Методы защиты металлов от коррозии. 8 Катодная защита 9 Явление пассивности. 12 Анодная защита. Использование пассивности в практике защиты от коррозии. 14 Покрытия, как метод защиты металлов от коррозии. 18 Ингибиторы. 20Понятие коррозии.Значение термина «коррозия» Самопроизвольное окисление металлов, вредное для промышленной практики(уменьшающее долговечность изделий), называется коррозией[1]. Среда, вкоторой металл подвергается коррозии (корродирует), называетсякоррозионной, или агрессивной. При этом образуются продукты коррозии:химические соединения, содержащие металл в окисленной форме. В тех случаях, когда окисление металла необходимо для осуществлениякакого-либо технологического процесса, термин «коррозия» употреблять неследует. Например, нельзя говорить о коррозии растворимого анода вгальванической ванне, поскольку анод должен окислятся, посылая свои ионы враствор, чтобы протекал нужный процесс. Нельзя также говорить о коррозииалюминия при осуществлении алюмотермического процесса. Но физико-химическаясущность изменений, происходящих с металлом во всех подобных случаях,одинакова: металл окисляется. Следовательно, термин «коррозия» имеет не столько научное, сколькоинженерное значение. Правильнее было бы употреблять термин «окисление»,независимо от того вредно или полезно оно для нашей практики. Коррозия является естественным процессом, обусловленнымтермодинамической нестойкостью металлов в условиях службы. Естественнопоэтому, что изучение коррозии выделение кислорода разработка методов защиты металлов от неепредставляют несомненный теоретический интерес выделение кислорода имеют большоенароднохозяйственное значение.Химическое выделение кислорода электрохимическое окисление металлов. Кинетика процессов окисления зависит от природы среды, содержащийокислитель. Если среда представляет собой электролит (очень частый случай),окисление протекает по электрохимическому механизму: Me ( Mez+ + ze (1) n ox + ze (m red (2)где ox-окислитель, выделение кислорода red- восстановленная форма его. Реакции (1) выделение кислорода (2) протекают сопряженно на анодных выделение кислорода катодных участках,площадью [pic]и [pic],соответственно, но подчиняясь каждая своимкинетическим закономерностям. Необходимо только соблюдение условиястационарности процесса, т. е. равенства скоростей окисления металла ивосстановления. Из условия стационарности вытекает, что достаточнозатормозить одну из сопряженных реакций, чтобы скорость всего процессауменьшилась. Если окислитель не является электролитом, то обмен электронамисовершается непосредственно между металлом выделение кислорода окислителем: m Me + n ox ( Mem(red)n Здесь окисление протекает по химическому механизму. Таким образом, принято различать электрохимическую выделение кислорода химическуюкоррозию, хотя такое разделение в некоторой степени условно.Общие положения электрохимической теории коррозии. Рассмотрим схему коррозионного процесса. Сложность его заключается втом, что на одной выделение кислорода той же поверхности происходят одновременно двапроцесса, противоположные по своему химическому смыслу: окисление металла ивосстановление окислителя. Оба процесса должны протекать сопряженно, чтобысохранялось равенство числа электронов, отдаваемых металлом иприсоединяющихся к окислителю в единицу времени. Только в этом случае можетнаступить стационарное состояние. Электрохимический механизм протекания процесса предполагает, чтоокисление выделение кислорода восстановление подчиняются свойственным им зависимостям междупотенциалом выделение кислорода током, где ток выражает скорость процесса. Кинетика коррозииопределяется кинетикой окисления металла выделение кислорода восстановления окислителя.Необязательно, чтобы эти два процесса происходили на одной точкеповерхности металла. Электрон, освобожденный металлом в одной точке, можетпереместиться в соседнюю выделение кислорода там присоединиться к окислителю. Перемещениеэлектрона в пределах металла на малые расстояния происходит практическибеспрепятственно, вследствие высокой электронной проводимости. Точки, гдеосуществляются элементарные акты окисления выделение кислорода восстановления, могутмигрировать на поверхности металла, меняться местами выделение кислорода т. д. ,подчиняясьзаконам случайности. Под влиянием различных причин они могут бытьфиксированы на поверхности, вызывая местную коррозию. Это особенносвойственно полифазным сплавам. [pic]Рис. 1. Простейшая коррозионная диаграмма: выделение кислорода – анодная кривая; к – катоднаякривая; [pic], [pic] - равновесные потенциалы металла выделение кислорода окислителя; [pic] -стационарный потенциал корродирующего металла. Независимое, но сопряженное протекание процессов окисления ивосстановления позволяет рассматривать коррозию при помощи анодных икатодных поляризационных кривых. На рис.1 показана коррозионная диаграммадля металла выделение кислорода окислителя. Чтобы окисление металла окислителем могло иметьместо, [pic]должен быть отрицательнее, чем [pic]. Попробуем отделитьпространственно металл от окислителя, построив, например, гальваническийэлемент вида: [pic],где Me-активный металл, который может окисляться; ox выделение кислорода red-окисленная ивосстановленная форма окислителя; Me /-некоторый “гипотетический”инертный металл, который не может окисляться данным окислителем, но накотором кинетика процесса ox ( red такова же, как на активном металле Me. [pic]Рис. 2. Схема электрической цепи с регулируемым сопротивлением ,используемой для получения данных для построения поляризационной диаграммы.Где Э – электрод сравнения, mА – миллиамперметр, П – потенциометр. Для получения коррозионной диаграммы необходимо построитьэлектрическую цепь, изображённую на рисунке 2. Проведя несколько измерений,изменяя величину сопротивления, выделение кислорода соответственно наблюдая за изменениемсилы тока, выделение кислорода также потенциала в цепи, строят зависимость [pic]. Графикподобной зависимости изображён на рисунке 1. При разомкнутой цепи мы измерили бы э.д.с. [pic], являющуюся мероймаксимальной работы процесса окисления металла [pic]. Как известно, [pic],где [pic]– количество электричества, связанное с реакцией на электродах ичислом молей компонентов равных стехиометрическим коэффициентам. При этомсила тока [pic](или ничтожна мала), так что обеспечено обратимое протеканиепроцесса, т.е. совершение максимальной работы [pic]. Причиной протеканияреакций окисления металла выделение кислорода восстановления окислителя является изменениетермодинамического потенциала, или свободной энтальпии[2]. В этом отношении[pic]имеет большое значение, определяя термодинамическую возможностькоррозии. Если не пользоваться гальваническим элементом, выделение кислорода просто погрузитьметалл в раствор, содержащий окислитель, то стационарное состояние будетвозможно только в том случае, если скорость реакции окисления металла (1)будет равна скорости восстановления окислителя (2). Это означает, что при стационарном потенциале [pic]скорость анодногопроцесса (окисления) равна скорости катодного процесса (восстановления).Равенство скоростей реакций (1) выделение кислорода (2) выражено на рис.1 равенством ординат(сил тока), отвечающих [pic]. Необходимо подчеркнуть, что в этом случае нетэлектрического тока, доступного непосредственному измерению. Слово «ток»означает, что число частиц (или грамм-частиц), прореагировавших наповерхности металла, можно выразить в единицах силы тока. Если площадьповерхности электрода [pic], то [pic] выделение кислорода [pic], где [pic]и [pic]- плотностианодного выделение кислорода катодного токов, соответственно. Для рассматриваемого случаяусловие стационарности можно выразить через [pic] или через [pic], еслипринять, что обе реакции протекают на поверхности одной выделение кислорода той же величины[pic]. На рис.1 изображены анодная выделение кислорода выделение кислорода катодная к поляризационные кривые дляданного металла в растворе определенного состава выделение кислорода для данного окислителяна поверхности того же металла. Наклон кривых выделение кислорода выделение кислорода к определяет кинетикупроцесса. Таким образом, рисунок содержит сведения о термодинамическойвозможности коррозии данного металла некоторым окислителем выделение кислорода о скоростиэтого процесса, определяемой кинетикой реакций (1) выделение кислорода (2), т.е. зависимостьюих скоростей от смещения соответствующих потенциалов от равновесногозначения. Коррозия возможна только в том случае, если [pic]. Если [pic] и[pic] или [pic], то окисление металла невозможно (рис.2 ). [pic]Рис. 3. Поляризационные кривые, отвечающие случаю, когда [pic]; при этом[pic] выделение кислорода коррозия металла данным окислителем невозможна. Легко понять, что при данном [pic]скорость коррозии может бытьразличной, если поляризационные кривые выделение кислорода выделение кислорода к идут с различными наклонами.Та кривая, которая отвечает более высокому перенапряжению (идет болееполого), будет определять в основном скорость процесса. Так, при большомперенапряжении реакции (2) получим случай так называемого катодногоконтроля, когда кинетика определяется скоростью катодной реакции; при этом[pic] близок к [pic]. При большом перенапряжении реакции (1) получиманодный контроль; при этом [pic]близок к [pic] (рис.3). [pic]Рис. 4. Коррозионные диаграммы, отвечающие катодному контролю (А) ианодному контролю (Б). Рассматривая рис.1 выделение кислорода 3, мы видим, что окислитель, восстанавливаясь,заставляет потенциал металла сдвинуться от равновесного в сторону болееположительных значений. Можно, сказать, что металл поляризован окислителем,если под поляризацией понимать навязывание электроду потенциала, отличногоот равновесного. И не совсем понятно, почему в современной литературе,особенно коррозионной, окислитель часто называют деполяризатором. Так,коррозию в кислотах, когда металл окисляется ионами Н+, навязывающими емупотенциал более положительный, чем равновесный, называют «коррозией сводородной деполяризацией», коррозию при окислении металла кислородом –«коррозией с водородной деполяризацией». Мы останавливаемся на этом мелкомвопросе потому, что название «деполяризатор» вместо «окислитель» искажаетхимическую природу явления. Окислитель поляризует металл, сообщая ему сверхравновесного потенциала некоторую величину [pic], вызывающую окисление, ане снижает [pic], т.е. не деполяризует металл.Другие способы изображения коррозионных диаграмм Применяемый в этой главе способ рассмотрения процессов коррозии припомощи поляризационных диаграмм весьма распространен. В том виде, в котороммы его использовали выше, он был предложен К. Вагнером выделение кислорода В. Траудом иподробно разработан А. М. Шультиным Способ этот характеризуется тем, чтоанодный выделение кислорода катодный токи, выражающие скорость противоположных по химическомусмыслу процессов, откладываются в противоположные стороны от оси абсцисс.По оси абсцисс откладывается потенциал. Однако весьма распространен выделение кислорода другой метод, предложенный Ю. Р.Эвансом, при котором ток, измеряющий скорость окисления выделение кислорода восстановления,откладывается в одном направлении выделение кислорода принимается за аргумент (абсцисса).Потенциал (ордината) откладывается так, что иногда вверх растетположительное значение, выделение кислорода иногда – отрицательное Легко убедиться, что все способы изображения коррозионных диаграмм посуществу равноценны. Дальше мы будем использовать различные способыизображения, для того чтобы научиться разбираться выделение кислорода в тех, выделение кислорода в других.Методы защиты металлов от коррозии. В зависимости от характера коррозии выделение кислорода условий ее протеканияприменяются различные методы защиты. Выбор того или иного способаопределяется его эффективностью в данном конкретном случае, выделение кислорода такжеэкономической целесообразностью. Любой метод защиты изменяет ходкоррозионного процесса, либо уменьшая скорость, либо прекращая егополностью. Коррозионные диаграммы, наиболее полно характеризующиекоррозионный процесс, должны отражать выделение кислорода те изменения в ходе протекания,какие наблюдаются в условиях защиты. Коррозионные диаграммы можноиспользовать, поэтому при разработке возможных путей предохранения металловот коррозии. Они служат основой для выяснения принципиальных особенностейтого или иного метода. В связи с этим при рассмотрении существующих методовзащиты поляризационные диаграммы будут использованы в их несколькоупрощенном виде (4). На таких диаграммах постулируется линейная зависимостьмежду плотностью выделение кислорода потенциалом каждой частной реакции. Это упрощениеоказывается вполне допустимым при качественной оценке особенностейбольшинства методов Эффективность защиты выражают через коэффициент торможения ? илистепень защиты Z. Коэффициент торможения показывает, во сколько разуменьшается скорость коррозии в результате применения данного способазащиты [pic]где [pic]и [pic]- скорость коррозии до выделение кислорода после защиты. Степень защитыуказывает, насколько полно удалось подавить коррозию благодаря применениюэтого метода: [pic]или [pic]Катодная защита Из всех методов защиты основанных на изменении электрохимическихсвойств металла под действием поляризующего тока, наибольшеераспространение получила защита металлов при наложении на них катоднойполяризации (катодная защита). При смещении потенциала металла в сторонуболее электроотрицательных значений (по сравнению с величиной стационарногопотенциала коррозии) скорость катодной реакции увеличивается, выделение кислорода скоростьанодной падает (см. рис. 4). Если при стационарном потенциале[pic]соблюдалось равенство [pic],то при более отрицательном значении [pic]это равенство нарушается: [pic]причем [pic]. [pic]Рис. 5. Поляризационная диаграмма коррозионного процесса. Уменьшение скорости анодной реакции при катодной поляризацииэквивалентно уменьшению скорости коррозии. Коэффициент торможения привыбранном потенциале (/ (см.рис.4) будет равен двум [pic]=[pic]=[pic]=2,а степень защиты достигает 50% [pic] =[pic][pic]=[pic].Внешний ток [pic], необходимый для смещения потенциала до значения [pic],представляет собой разницу между катодным выделение кислорода анодным токами [pic](его величина на рис.4 выражена прямой ав). По мере увеличения внешнеготока потенциал смещается в более отрицательную сторону, выделение кислорода скорость коррозиидолжна непрерывно падать. Когда потенциал корродирующего металла достигаетравновесного потенциала анодного процесса [pic], скорость коррозии делаетсяравной нулю ([pic]), коэффициент торможения – бесконечности, выделение кислорода степеньзащиты 100%. Плотность тока, обеспечивающая полную катодную защиту,называется защитным током [pic]. Его величине на рис.4 соответствуетотрезок cd. Величина защитного тока не зависит от особенностей протеканияданной анодной реакции, в частности от величины сопровождающей ееполяризации, выделение кислорода целиком определяется катодной поляризационной кривой. Так,например, при переходе от водородной деполяризации к кислородной силазащитного тока уменьшается выделение кислорода становится равной предельному диффузному току(отрезок cd / на рис.4). Защита металла катодной поляризацией применяется для повышениястойкости металлических сооружений в условиях подземной (почвенной) иморской коррозии, выделение кислорода также при контакте металлов с агрессивными химическимисредами. Она является экономически оправданной в тех случаях, когдакоррозионная среда обладает достаточной электропроводностью, выделение кислорода потеринапряжения (связанные с протеканием защитного тока), выделение кислорода следовательно, ирасход электроэнергии сравнительно невелик. Катодная поляризациязащищаемого металла достигается либо наложением тока от внешнего источника(катодная защита), либо созданием макрогальванической пары с менееблагородным металлом (обычно применяются алюминий, магний, цинк выделение кислорода ихсплавы). Он играет здесь роль анода выделение кислорода растворяется со скоростью,достаточной для создания в системе электрического тока необходимой силы(протекторная защита). Растворимый анод при протекторной защите частоназывают “жертвенным анодом”. Катодная защита обычно связана с защитой черных металлов, так как изних изготавливается подавляющая часть объектов работающих под землей выделение кислорода припогружении в воду, например трубопроводы, свайные основания, пирсы,эстакады, суда выделение кислорода др. В качестве материала для расходуемых анодов-протекторов во всем мире широко применяется магний. Обычно он используетсяв виде сплавов с содержанием 6% алюминия, 3% цинка выделение кислорода 0,2% марганца; этидобавки предотвращают образование пленок, которые снижают скоростьрастворения металла. Выход защитного тока всегда меньше 100%, так какмагний корродирует выделение кислорода на нем выделяется водород. Применяется также алюминий,легированный 5% цинка, но разность потенциалов с железом для сплавазначительно меньше, чем для магниевого сплава. Она близка к разностипотенциалов для металлического цинка, который также применяется для защитыпри условии, что путем соответствующего легирования на анодахпредотвращается пленкообразование, связанное с обычным для цинказагрязнением примесями железа Выбор материала для анодов - сложная задача.В почвах или других средах низкой проводимости необходима большая разностьпотенциалов, поскольку падение iR между электродами весьма велико, в товремя как в средах высокой проводимости возможна более экономичная дляиспользования малая разность потенциалов. Важными переменными являютсярасположение электродов, рассеивающая способность среды, т. е. ееспособность обеспечить одинаковую плотность тока на всех участкахзащищаемой поверхности, выделение кислорода также поляризационные характеристики электродов.Если электроды погружены в почву, которая по каким – либо причинамнеприемлема, например агрессивна по отношению к анодам, то обычнопрактикуется окружать последние ложем из нейтрального пористого проводящегоматериала, называемого засыпкой. Применение для катодной защиты метода приложения тока облегчаетрегулирование системы выделение кислорода часто дешевле, чем использование анодов –протекторов, которые, конечно, нуждаются в регулярных заменах. На практике катодная защита редко применяется без дополнительныхмероприятий. Требуемый для полной защиты ток обычно бывает чрезмерно велик,и помимо дорогостоящих электрических установок для его обеспечения следуетиметь в виду, что такой ток часто будет вызывать вредный побочный эффект,например чрезмерное защелачивание. Поэтому катодная защита применяется всочетании с некоторыми видами покрытий. Требуемый при этом ток мал выделение кислорода служиттолько для защиты обнаженных участков поверхности металла.Явление пассивности. Давно известно, что скорость коррозии многих металлов частозначительно меньше в растворах сильных окислителей, чем в растворахокислителей более слабых. Сюда относятся такие металлы, как железо, хром,никель, титан, цирконий, алюминий выделение кислорода многие другие. Резкое уменьшениескорости коррозии (на несколько порядков) в сильных окислителях, казалосьбы противоречащее термодинамическим свойствам металла выделение кислорода окислителя,называется пассивацией, выделение кислорода состояние металла – пассивным. Некоторые металлы находятся в пассивном (или близком к пассивному)состоянии даже в таких слабых окислителях, как вода. Это дает возможностьпрактически использовать в качестве конструкционных материалов магний,титан, алюминий выделение кислорода многие другие. М.В. Ломоносов был, по-видимому, первым исследователем, обратившимвнимание на пассивность железа в концентрированной азотной кислоте. Железупосвящены наблюдения М. Фарадея выделение кислорода Х. Шенбейна. М. Фарадей сделалудивительную по научной дальновидности попытку объяснить пассивностьжелеза образованием на поверхности слоя (пленки) окисла или жесуществованием поверхностных атомов металла в таком состоянии, котороеравноценно окислению. Очень большое практическое значение пассивности, часто определяющеевозможность получения сплавов, химически стойких в агрессивных средах,вызвало огромное количество исследований, посвященных изучению пассивногосостояния. Если отбросить некоторые несущественные различия, высказываемыена основании сопоставления экспериментальных данных, сказав, что пассивноесостояние обусловлено образованием очень тонкой пленки окисла,представляющего собой отдельную фазу, или слоя хемисорбированногокислорода, выделение кислорода может быть выделение кислорода других частиц. Ограничимся представлением онекотором кислородном «барьере», образующемся на поверхности металла вподходящем окислителе выделение кислорода сильно тормозящем анодный процесс. [pic]Рис. 6. Полная анодная поляризационная кривая: I – активное растворение; II– переход в пассивное состояние; III – пассивность; IV – перепассивация; V– выделение кислорода. На рис.5 приведена анодная кривая, которую мы подробно рассмотрим.Активное растворение продолжается до потенциала, отвечающего точке b. Приэтом ток равен критическому току пассивации [pic], выделение кислорода потенциал обозначенсимволом [pic]. На участке bс (в интервале потенциалов [pic] - [pic])происходит пассивация. [pic] выделение кислорода [pic] можно назвать потенциалом выделение кислорода токомполной (наилучшей) запассивированности. Это название не вполне точно, таккак на реальных поляризационных кривых линия cd редко бывает строгогоризонтальной; но сравнительно небольшими вариациями тока [pic] винтервале cd часто можно пренебречь. Потенциал [pic] выделение кислорода ток [pic] являютсяважными характеристиками электрода, показывающими, насколько легко металлпереходит в пассивное состояние. Чем отрицательнее [pic] выделение кислорода чем меньше[pic], тем легче наступает пассивность. Интервал потенциалов [pic] отвечаетусловиям, в которых сохраняется пассивное состояние. Чем больше [pic], темв более широких пределах изменение потенциала будет сохранять пассивноесостояние. Выше потенциала [pic]скорость окисления снова увеличивается (участок cе ) выделение кислорода металл оказывается в области перепассивации или втранспассивном состоянии. Иными словами, отклонение значения потенциала отравновесного значения называется перепассивацией. При еще более высокомпотенциале становится возможным процесс окисления ионов гидроксила ивыделение кислорода: 4ОН-> 2Н2О + О2 + 4е. Это соответствует участку fg.Если этот последний процесс определяет кинетику анодной реакции, то угловойкоэффициент прямой fg соответствует окислению ионов ОН-. При изменение потенциала в обратном направлении кривая, вообщеговоря, имеет такой же ход. В таком случае [pic]будет потенциалом началапотери пассивности (депассивации). Его иногда называют фладе-потенциало([pic]) по имени исследователя, изучавшего депассивацию железа. В настоящее время вопрос сводится к изучению природы защитныхобразований на металле, в которых обычно участвует кислород. При более высоком потенциале становится возможным процесс выделениякислорода: 2Н2О – 4е = 2Оадс + 4Н+ О2 = 2Оадс Между адсорбированным кислородом выделение кислорода металлом возникают химическиесвязи (хемисорбция), иначе говоря на поверхности металла возникаетхемисорбированная пленка:Из-за неоднородности поверхности пленка может где-то образовываться, выделение кислорода где-то нет. Там, где есть пленка, не происходит окисление металла.Анодная защита. Использование пассивности в практике защиты от коррозии. Многие металлы находятся в пассивном состоянии в некоторыхагрессивных средах. Хром, никель, титан, цирконий легко переходят впассивное состояние выделение кислорода устойчиво его сохраняют. Часто легирование металла,менее склонного к пассивации, металлом, пассивирующем легче, приводит кобразованию достаточно хорошо пассивирующихся сплавов. Примером могутслужить разновидности сплавов Fe­Cr, представляющие собой различныенержавеющие выделение кислорода кислотоупорные стали, стойкие, например, в пресной воде,атмосфере, азотной кислоте выделение кислорода т.д. Для практического использованияпассивности нужно такое сочетание свойств металла выделение кислорода среды, при которомпоследняя обеспечивает значение стационарного потенциала, лежащего вобласти [pic]. Подобное использование пассивности в технике защиты откоррозии известно давно выделение кислорода имеет огромное практическое значение. Но в последнее время возникло новое направление защиты металлов втаких окислителях, которые сами по себе не способны вызывать пассивность.Известно, что смещение потенциала активного металла в отрицательную сторонудолжно уменьшить скорость коррозии. Если потенциал становится отрицательнееравновесного в данной среде, то скорость коррозии должна стать равной нулю(катодная защита, применение протекторов). Очевидно, что подобным жеобразом, но за счет анодной поляризации от внешнего источника электрическойэнергии можно перевести способный к этому металл в пассивное состояние итем уменьшить скорость коррозии на несколько порядков. Расход электрическойэнергии не должен быть велик, так как сила тока в области [pic] вообщевесьма мала. Существуют требования, которым должна удовлетворять система, чтобы кней можно было применить анодную защиту. Прежде всего, нужно надежно знатьанодную поляризационную кривую для выбранного металла в данной агрессивнойсреде. Чем выше [pic], тем большая сила тока потребуется для переводаметалла в пассивное состояние; чем меньше [pic], тем меньший расход энергиипотребуется для поддержания пассивности; чем шире диапазон [pic], тембольшие колебания потенциала можно допустить, т.е. тем легче поддерживатьметалл в пассивном состоянии. Нужна уверенность в том, что в области[pic]металл корродирует равномерно. В противном случае, даже при малойвеличине [pic], возможно образование язв выделение кислорода сквозного разъедания стенкиизделия. Форма защищаемой поверхности может быть довольно сложной, чтозатрудняет поддержание одинакового значения потенциала на всей поверхности;в этом отношении большая величина [pic] особенно желательна. Конечно,требуется выделение кислорода достаточно хорошая электропроводность среды.[pic] Применение анодной защиты целесообразно в сильно агрессивных средах,например в химической промышленности. При наличие поверхности разделажидкость-газ необходимо иметь в виду, что анодная защита не можетраспространяться на поверхность металла в газовой среде, что впрочемтипично выделение кислорода для катодной зашиты. Если газовая фаза тоже агрессивна илиимеется неспокойная поверхность раздела, что приводит к разбрызгиваниюжидкости выделение кислорода оседанию капель ее на металл выше поверхности раздела, еслипроисходит периодическое смачивание стенки изделия в определенной зоне, топриходится ставить вопрос об иных способах защиты поверхности вышепостоянного уровня жидкости. Анодная защита может осуществляться несколькими способами. 1. Простое наложение постоянной э.д.с. от постороннего источникаэлектрической энергии. Положительный полюс подключается к защищаемомуизделию, выделение кислорода около его поверхности помещают катоды сравнительно малогоразмера. Они размещаются в таком количестве выделение кислорода на таком расстоянии отзащищаемой поверхности, чтобы обеспечить по возможности равномерную аноднуюполяризацию изделия. Этот способ применяется в том случае, если [pic]достаточно велик выделение кислорода нет опасности, при некоторой неизбежной неравномерностираспределения потенциала анода, активации или перепассивации, т.е. выходаза пределы [pic]. Таким способом можно защищать изделия из титана или циркония в сернойкислоте. Нужно только помнить, что для пассивации сначала потребуетсяпропускание тока большей силы, что связано с переводом потенциала за [pic].Для начального периода целесообразно иметь дополнительный источник энергии.Следует учитывать также большую поляризацию катодов, плотность тока накоторых велика вследствие их малых размеров. Однако, если областьпассивного состояния велика, то изменение потенциала катода даже нанесколько десятых вольта не представляет опасности. Периодическое включение выделение кислорода выключение тока защиты, когда изделие ужезанассивировано. При включение анодного тока потенциал изделия смещается вотрицательную сторону, причем может произойти депассивация. Но посколькуиногда это происходит довольно медленно, простая автоматика можетобеспечить включение выделение кислорода выключение защитного тока в нужное время. Когдапотенциал дойдет до величины [pic], т.е. до начала перепассивации, токвыключается; когда потенциал сдвинется в отрицательную сторону до [pic](начало активации), ток снова включается. Смещение потенциала в катоднуюсторону происходит тем медленнее, чем меньше [pic]. Чем ближе был потенциалк величине [pic], тем медленнее он смещается в отрицательную сторону (внаправлении [pic]) при выключении тока. Например, для хрома в 0,1н.растворе H2SO4 при 750 С, если выключение тока произошло при [pic]=0,35 в,активация наступит через 2 ч; выключение тока при [pic]=0,6 в вызываетактивацию через 5 ч; выключение же при [pic]=1,05в увеличивает срок началаактивации более чем до 127 ч. Столь большое время, необходимое длядепассивации, позволяет делать значительные перерывы в подаче тока. Тогдаодной выделение кислорода той же установкой можно обслужить несколько объектов. Зависимость времени запассивации от потенциала включения легкообъяснима при помощи концепции фазового окисла (образуется более толстыйслой окисла, растворение которого требует больше времени). Труднееобъяснить это явление десорбцией пассивирующего кислорода. Конечно, сростом положительного значения потенциала прочность связи в адсорбционномслое должна увеличиваться. Но при включении тока разряд двойного слояпроисходит сравнительно быстро, хотя адсорбционный слой, возможно,сохраняется долго. 3. Если область пассивного состояния ([pic]) мала, то необходимоприменение потенциостата, поддерживающего заданную величину потенциала(относительно некоторого электрода сравнения) в узких границах.Потенциостат должен быть способен давать большую силу тока. В настоящее время уже имеется ряд установок для анодной защиты,осуществленных в промышленном масштабе. Защищаются изделия выделение кислорода из обычнойуглеродистой стали. При анодной защите не только увеличивается срок службыаппаратуры, но также уменьшается загрязнение агрессивной среды продуктамикоррозии. Например, в олеуме углеродистая сталь корродирует очень медленнои в этом смысле не нуждается в защите. Но в сосудах для хранения этогопродукта происходит загрязнение его железом. Так, без анодной защиты водной из промышленных установок содержание железа в олеуме составляло ?0,12 %. После наложения защиты концентрация железа снизилась до ? 0,004 %,что соответствует его содержанию в исходном продукте. Загрязнение продуктовхимической промышленности примесями соединений металлов, являющеесяследствием коррозии аппаратуры, во многих случаях весьма нежелательно идаже недопустимо. Однако, использование анодной защиты связано со значительнымитрудностями. В то время как катодная защита может употребляться для защитымногих металлов, погруженных в любую электропроводящую среду, напримертвердую или жидкую, анодная защита применяется только для защиты целыхсекций химических установок, которые изготовлены из металла, способногопассивироваться в рабочей среде. Именно это выделение кислорода ограничивает ее применение.Кроме того, анодная защита потенциально опасна, поскольку при перерывахподачи тока без немедленного восстановления защиты на рассматриваемомучастке начнется очень быстрое растворение, так как разрыв в пленкеобразует путь с низким сопротивлением в условиях анодной поляризацииметалла. Использование анодной защиты требует тщательного проектированияхимической установки. Последняя должна иметь такую систему контроля, чтобылюбая потеря защиты немедленно привлекала внимание оператора. Для этогоможет быть достаточным только локальное повышение анодного тока, однако внаихудшем случае может потребоваться немедленное опорожнение всейустановки. Анодная защита не обеспечивает стойкости в присутствии агрессивныхионов. Так, хлоридные ионы разрушают пассивную пленку, выделение кислорода потому ихконцентрация должна поддерживаться низкой, за исключением защиты титана,который может пассивироваться в хлористоводородной кислоте. В условияханодной защиты имеет место хорошая рассеивающая способность электролитов ипоэтому для поддержания ее установленной защиты требуется сравнительнонебольшое количество электродов. Однако при проектировании установоканодной защиты следует учитывать, что в условиях, предшествующихпассивации, рассеивающая способность хуже. Анодная защита потребляет очень мало энергии выделение кислорода может применяться длязащиты обычных конструкционных металлов, способных пассивироваться,например углеродистой выделение кислорода нержавеющей стали, во многих средах. Эта защиталегко подвергается контролю выделение кислорода измерениям выделение кислорода не требует дорогостоящейобработки поверхности металла, так как использует самопроизвольный эффектреакции между стенками емкостей выделение кислорода их содержимым. Способ изящен, выделение кислорода егоприменение, по-видимому, будет расширяться, как только будут преодоленысложности измерения выделение кислорода контроля.Покрытия, как метод защиты металлов от коррозии. Защита металлов, основанная на изменение их свойств, осуществляетсяили специальной обработкой их поверхности, или легированием. Обработкаповерхности металла с целью уменьшения коррозии проводится одним изследующих способов: покрытием металла поверхностными пассивирующимипленками из его трудно растворимых соединений (окислы, фосфаты, сульфаты,вольфраматы или их комбинации), созданием защитных слоев из смазок,битумов, красок, эмалей выделение кислорода т.п. выделение кислорода нанесением покрытий из других металлов,более стойких в данных конкретных условиях, чем защищаемый металл (лужение,цинкование, меднение, никелирование, хромирование, свинцование, родированиеи т.д.). Защитное действие большинства поверхностных пленок можно отнести засчет вызванной ими механической изоляции металла от окружающей среды. Потеории локальных элементов, их эффект следует рассматривать как результатувеличения электрического сопротивления (рис. 8). [pic]Рис. 7. Коррозионная диаграмма, показывающая, что уменьшение скоростикоррозии при нанесении поверхностных защитных слоёв может быть объясненокак увеличением омического сопротивления (а), так выделение кислорода повышением частныхкоррозионных реакций (б). Повышение устойчивости железных выделение кислорода стальных изделий при покрытии ихповерхности осадками других металлов обусловлено выделение кислорода механической изоляциейповерхности, выделение кислорода изменением ее электрохимических свойств. При этом можетнаблюдаться или смещение обратимого потенциала анодной реакции в сторонуболее положительных значений (покрытия медью, никелем, родием), илиувеличение поляризации катодной реакции – повышение водородногоперенапряжения (цинк, олово, свинец). Как следует из диаграмм (рис.8), всеэти изменения уменьшают скорость коррозии. Обработку поверхности металлов применяют для предохранения машин,оборудования, аппаратов выделение кислорода предметов домашнего обихода при временной защитев условиях транспортировки, хранения выделение кислорода консервации (смазка, пассивирующиепленки) выделение кислорода для более длительной защиты при их эксплуатации (лаки, краски,эмали, металлические покрытия). Общим недостатком этих металлов являетсято, что при удалении (например, вследствие износа или повреждения)поверхностного слоя скорость коррозии на поврежденном месте резковозрастает, выделение кислорода повторное нанесение защитного покрытия не всегда бываетвозможно. В этом отношении легирование является значительно более эффективным(хотя выделение кислорода более дорогим) методом повышения коррозионной стойкости металлов.Примером повышения коррозийной стойкости металла легированием являютсясплавы меди с золотом. Для надежной защиты меди необходимо добавлять к нейзначительное количество золота (не менее 52,2 ат.%). Атомы золотамеханически защищают атомы меди от их взаимодействия с окружающей средой.Несравненно меньше количество легирующих компонентов требуется дляповышения устойчивости металла, если эти компоненты способны образовывать скислородом защитные пассивирующие пленки. Так, введение хрома в количественескольких процентов резко увеличивает коррозионную стойкость сталей.Теоретический выделение кислорода практический интерес представляет повышение коррозионнойстойкости легированием катодными добавками (Томашов). Для выясненияпринципов, на которых основан этот метод, можно, следуя Колотыркину,рассмотреть потенциостатические кривые. В отсутствие внешнего поляризующеготока металл находится при стационарном потенциале [pic](рис. 9), лежащим вобласти его активного растворения (до легирования). Скорость коррозииопределяется при этом пересечением кривых [pic] выделение кислорода соответствует току [pic].При введении в исходный металл небольшого количества палладия (или другогометалла с низким перенапряжением водорода) поляризационная кривая выделенияводорода будет отвечать прямой [pic], которая пересечет анодную кривую ужев области пассивного состояния. В результате этого стационарный потенциалсместится в положительную сторону до некоторого значения [pic], выделение кислорода скоростькоррозии снизится до величины [pic], отвечающей скорости растворенияметалла в пассивном состоянии. Таким образом, снижение скорости коррозиидостигается за счет уменьшения торможений катодного процесса. Такоймеханизм защиты возможен лишь в том случае, если обратимый потенциалводородного электрода в данных условиях положительнее, чем Фладе –потенциал, выделение кислорода если точка пересечения катодной выделение кислорода анодной поляризационныхкривых лежит в области пассивного состояния металла (рис.9). [pic]Рис. 8. Поляризационная диаграмма, показывающая возможность защитыпассивирующегося металла от коррозии при увеличении скорости катодногопроцесса.Ингибиторы. Скорость коррозии можно снизить также изменением свойств коррозионнойсреды. Это достигается или соответствующей обработкой среды, в результатекоторой уменьшается ее агрессивность, или введением в коррозионную средунебольших добавок специальных веществ, так называемых замедлителей илиингибиторов коррозии. Обработка среды включает в себя все способы, уменьшающие концентрациюее компонентов, особенно опасных в коррозионном отношении. Так, например, внейтральных солевых средах выделение кислорода пресной воде одним из самых агрессивныхкомпонентов является кислород. Его удаляют деаэрацией (кипячение,дистилляция, барботаж инертного газа) или смазывают при помощисоответствующих реагентов (сульфиты, гидразин выделение кислорода т.п.). Уменьшениеконцентрации кислорода должно почти линейно снижать предельный ток еговосстановления, выделение кислорода следовательно, выделение кислорода скорость коррозии металла.Агрессивность среды уменьшается также при ее подщелачивании, снижениеобщего содержания солей выделение кислорода замене более агрессивных ионов менееагрессивными. При противокоррозионной подготовке воды для уменьшениянакипеобразования широко применяется ее очистка ионнообменными смолами. Ингибиторы коррозии разделяют, в зависимости от условий ихприменения, на жидкофазные выделение кислорода парофазные или летучие. Жидкофазные ингибиторыделят в свою очередь на ингибиторы коррозии в нейтральных, щелочных икислых средах. В качестве ингибиторов для нейтральных растворов чаще всегоприменяются неорганические вещества анионного типа. Их тормозящее действиесвязано, по-видимому, или с окислением поверхности металла (нитриты,хроматы), или с образованием пленки труднорастворимого соединения междуметаллом, данным анионом и, возможно, кислородом (фосфаты, гидрофосфаты).Исключение представляют в этом отношении соли бензойной кислоты,ингибирующий эффект которых связан, главным образом, с адсорбционнымиявлениями. Все ингибиторы для нейтральных сред тормозят преимущественноанодную реакцию, смещая стационарный потенциал в положительную сторону. Донастоящего времени еще не удалось найти эффективных ингибиторов коррозииметаллов в щелочных растворах. Некоторым тормозящим действием обладают лишьвысокомолекулярные соединения. В качестве ингибиторов кислотной коррозии применяются почтиисключительно органические вещества, содержащие азот, серу или кислород ввиде амино-, имино-, тиогрупп, выделение кислорода также в виде карбоксильных, карбонильных инекоторых других групп. Согласно наиболее распространенному мнению,действие ингибиторов кислотной коррозии связано с их адсорбцией на границераздела металл – кислота. В результате адсорбции ингибиторов наблюдаетсяторможение катодного выделение кислорода анодного процессов, снижающие скорость коррозии.В связи с преобладающим адсорбционным эффектом органических ингибиторовкислотной коррозии особое значение для понимания механизма их действия идля рационального подхода к созданию новых ингибиторов приобретает величиназаряда поверхности корродирующего металла, т.е. величина его [pic]-потенциала. Применение приведенной шкалы потенциалов позволяет использоватьданные электрокапиллярных измерений на ртути в растворах, содержащихорганические соединения, для оченки их эффективности в качестве ингибиторовпри кислотной коррозии железа выделение кислорода других металлов. Значение [pic]- потенциалакорродирующего металла позволяет не только предсказать, какие веществамогут быть ингибиторами, но выделение кислорода рассчитать коэффициенты торможения.Экспериментальные значения коэффициентов торможения кислотной коррозиижелеза в присутствии различных количеств диэтиламина, сопоставление срасчетной прямой приведены на рис. 10. Расчетная прямая вычерчена поуравнению [pic],где [pic]- величина, постоянная для любого члена гомологических рядоваминов выделение кислорода пиридинов, выделение кислорода [pic] найдены из электрокапиллярных измерений портути. [pic]Рис. 9. Сопоставление опытных (-(- выделение кислорода -(- - данные двух авторов) выделение кислорода расчётных(прямая линия) коэффициентов торможения кислотной коррозии железа привведении разных количеств диэтиланилина. Адсорбция, однако, является лишь необходимым условием проявленияингибирующего действия органических веществ, но не определяет полностьюфактического эффекта ингибиторов. Последний зависит также от многих другихфакторов – электрохимических особенностей протекания данного коррозионногопроцесса, характера катодной реакции, величины выделение кислорода природы перенапряженияводорода (при коррозии с водородной деполяризацией), возможных химическихпревращений ингибитора в ходе коррозии выделение кислорода т.д. Действие большинства ингибиторов кислотной коррозии усиливается приодновременном введении добавок поверхностно – активных анионов:галогенидов, сульфидов выделение кислорода роданидов. Парофазные ингибиторы применяются для защиты машин, аппаратов идругих металлических изделий во время их эксплуатации в воздушнойатмосфере, при транспортировке выделение кислорода хранении. Парофазные ингибиторы вводятся вконвейеры, в упаковочные материалы или помещают в непосредственной близостиот работающего агрегата. Благодаря достаточно высокой упругости паров,летучие ингибиторы достигают границы раздела металл – воздух выделение кислорода растворяютсяв пленке влаги, покрывающей металл. Далее они адсорбируются из раствора наповерхности металла. Тормозящие эффекты в этом случае подобны тем, какиенаблюдаются при применение жидкофозных ингибиторов. В качестве парофазныхингибиторов используют обычно амины с небольшим молекулярным весом, вкоторые введены соответствующие группы, например NО2 или СО2 . В связи сособенностями использования парофазных ингибиторов к ним предъявляютсяповышенные требования в отношении их токсичности. Ингибирование – сложный способ защиты, выделение кислорода его успешное применение вразличных условиях требует широких познаний.-----------------------[1] От латинского corrodere-разъедать.[2] Как известно F=U+TS, где F-изохорный термодинамический потенциал, илисвободная энергия; U-внутренняя энергия; S-энтропия. В то же время G=H-TS,где H- энтальпия. По аналогии со свободной энергией, величина G частоназывается свободной энтальпией. Особенно распространен этот термин виностранной научной литературе.-----------------------О ОМе Ме Форма обратной связи Закачать работу разделы ведро шампанский сборщик долг компания сент-люсии snr кайт серфинг sky link газонокосилка stiga бюро похоронный услуга красный площадь мавзолей информационный валаам dect desktop вино роза нард скачать бесплатный экстракт корень лопух сух. thuraya sg 2520 измеритель петля фаза нуль рассылка корреспонденция выделение кислорода