ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм коррозии и ингибирующего действия из "Ингибиторы коррозии" Совершенно очевидно, что невозможно обсуждать коррозию и ее ингибирование без рассмотрения некоторых основных представлений о механизме соответствующих процессов. Общей теории коррозии, или теории ингибирования, которые были бы применимы во всех случаях, — не существует. Механизм коррозии может претерпевать значительные изменения под влиянием различных факторов, и механизм ингибирования будет также меняться в зависимости от химической природы ингибитора и факторов, вызывающих коррозию. Мы решили поэтому, что теоретические концепции коррозии и ингибирования целесообразно рассматривать в каждой главе применительно к определенным видам коррозии. Таким образом механизм коррозии может быть непосредственно связан с соответствующими конкретными условиями и будет получена более правильная картина. [c.18] Имеются, однако, общие положения относительно механизма коррозии и ингибирования, о которых следует упомянуть. Прежде всего необходимо остановиться на ряде основных концепций и связанных с ними специальных терминах, о которых читатель должен иметь какое-то представление. [c.19] В результате которых ионы водорода превращаются в атомы водорода с поглощением электронов, остающихся от анодной реакции. Затем на поверхности происходит рекомбинация атомов водорода в молекулу водорода. [c.19] При наличии в растворе ионов хлора процесс коррозии протекает таким образом, что у анодных участков поверхности образуется хлорид двухвалентного железа, а у катодных — гидроокись натрия. Эти два продукта, встречаясь и взаимодействуя друг с другом, образуют гидроокись железа (И) и хлорид натрия, с последующим окислением Ре (ОН) 2. [c.20] В последнем случае говорят, что кислород оказывает деполяризующее действие. Приведенное обсуждение относится к случаю, когда в системе присутствует один металл. Очень часто в корродирующей системе имеется несколько различных металлов. Если они изолированы друг от друга, то их взаимное влияние будет сводиться только к тому, что продукты коррозии одного металла будут приходить в контакт с другим. Если, одиако, металлы механически контактируют одни с другими, то возникает электрохимическая (контактная) коррозия. При этом более электроотрицательный металл, т. е. тот, который легче растворяется, делается анодом, а другой — катодом. В результате один металл будет подвергаться коррозии, в то время как другой, более благородный, останется неповрежденным. Такого типа процесс имеет место, например, в гальванической паре железо — медь, в которой на участках, близких к контакту, железо подвергается коррозии, в то время как медь остается почти не тронутой коррозией. [c.20] Пока достаточно рассмотреть питтинговую коррозию в свете только что разобранного катодно-анодного механизма. Если площадь анодных участков велика, то коррозия будет распределена по всей поверхности. Это отвечает общему типу коррозии, протекающей с малой скоростью. Когда же анодная площадь очень мала, а катодная — велика, значительная доля разрушения оказывается сосредоточенной на небольшой площади. В результате коррозия быстро проникает вглубь металла с образованием питтин-га. Имеется много обстоятельств, которые могут обусловить этот вид коррозии, например гальваническая коррозия, различные осадки, прокатная окалина, напряжения и локальные концентрационные элементы. Все эти вопросы будут рассмотрены более детально в последующих главах. [c.21] Многие из факторов, характеризующих химические и физические свойства среды, окружающей систему, оказывают глубокое влияние на природу коррозии и ее интенсивность. Например, интенсивность коррозии стали снижается с падением кислотности раствора. Когда раствор становится слегка щелочным и коррозия уменьшается, наступает естественное ингибирование. Однако при дальнейшем увеличении pH возникнет явление, известное под названием щелочное растрескивание, которое может привести к катастрофическим результатам. [c.21] Увеличение содержания твердых солей в воде сопровождается обычно увеличением скорости коррозии. Вода является электролитом в гальваническом коррозионном элементе, постулируемом электрохимической теорией коррозии. Увеличение количества растворенных в ней твердых веществ приводит к возрастанию проводимости электролита, что, в свою очередь, вызывает возрастание скорости электродных реакций. Кроме того, растворенные ионы могут проникать через защитное покрытие, образованное на металле продуктом коррозии или ингибитором, делая его неплотным и плохо связанным с поверхностью. К такому проникновению особенно склонны ионы хлора, что связано, по-видимому, с их небольшим размером и высокой подвижностью. [c.21] Скорость движения воды также имеет значение. Неподвижное состояние раствора не является благоприятным, поскольку оно может привести к образованию локальных ячеек. С точки зрения сохранности металла наиболее желательна небольшая скорость потока, ибо по мере увеличения этой скорости повышается и скорость коррозии. Это связано с тем, что с ростом скорости потока увеличивается также и поступление к металлической поверхности кислорода, в то время как защитные пленки уносятся или срываются. [c.22] Многие другие факторы, например, присутствие в воде некоторых газов, наличие на металлической поверхности локальных осадков или окалины и развитие бактерий, также могут способствовать повышению скорости коррозии. Приведенное ясно показывает, что для успешного моделирования коррозионной проблемы в лабораторных условиях и преодоления коррозии знание всех специфических особенностей коррозионной системы является совершенно необходимым. [c.22] Используемый в настоящей книге термин ингибиторы коррозии относится к химическим соединениям, добавляемым к жидкой фазе для замедления коррозии. В то время как механизм ингибирования коррозии в определенных системах при помощи конкретных химических соединений будет обсуждаться в соответствующих главах, некоторые общие термины целесообразно рассмотреть в этом разделе. [c.22] Анодными ингибиторами называются те химические соединения, которые подавляют анодную реакцию. Для характеристики их действия часто используется термин анодная поляризация. Обычно такие ингибиторы реагируют с первичными продуктами коррозии, например с ферро-ионами (см. уравнение 1-1), с образованием очень плохо растворимой пленки, прочно прилипающей к металлической поверхности. Такая пленка препятствует непосредственному контакту агрессивного раствора с поверхностью металла, тем самым прекращая его растворение. [c.22] Напротив, катодные ингибиторы подавляют катодные реакции. Ранее было упомянуто о катодной поляризации, вызываемой слоем атомов водорода. Двухвалентные катионы, например цинк или кальций, также являются катодными ингибиторами, поскольку они могут реагировать с ионами гидроксила, образующимися по уравнению 1-4, и давать осадки, покрывающие поверхность катодных участков и таким образом прекращающие катодную реакцию. Обычно такие катодные ингибиторы являются значительно менее эффективными, чем анодные ингибиторы. Образующийся при этом осадок отличается большей растворимостью и менее прочно связан с поверхностью металла. Кроме того, защита в этом случае является косвенной, тогда как анодные ингибиторы непосредственно предотвращают коррозию металла. [c.22] Ранее уже применялся термин поляризация и высказывались некоторые соображения относительно зависимости между током и потенциалом в коррозионных ячейках. Целесообразно несколько глубже рассмотреть здесь эти вопросы. При контакте разнородных металлов между ними возникает разность потенциалов, которая является движущей силой коррозионного процесса. Аналогичным образом, между катодными и анодными участками одного и того же металла, когда он является единственным в системе, также имеется разность потенциалов. Эта разность называется коррозионным потенциалом, а ток, протекающий между анодом и катодом во время коррозии, током коррозии. [c.23] Для иллюстрации на рис. 1 приведены схематические кривые, характеризующие зависимость между током и потенциалом. На вертикальной оси, на которой нанесены значения потенциала по отношению к стандартному электроду, точка А соответствует потенциалу катода, в то время как точка Б — потенциалу анода. Расстояние между этими точками соответствует общей разности потенциалов в случае, когда ток между катодным и анодным участками не протекает в случае же, когда ток начинает протекать, разность потенциалов понижается таким образом, что при плотности коррозионного тока, например 1, действительная разность потенциалов между катодом и анодом соответствует расстоянию между точками А и Б1. Коррозионный ток, равный макс, является максимальным коррозионным током, когда разность потенциалов практически равна нулю. Этот потенциал обозначен буквами АБ. Линии А—АБ и Б—АБ называются, соответственно, катодной поляризационной кривой и анодной поляризационной кривой. [c.23] До сих пор рассматривались неорганические ингибиторы в водных растворах. Разделение этих материалов на анодные и катодные ингибиторы упрощается тем, что они вступают в некоторые реакции у анода или катода и подавляют соответствующие электродные реакции. Совершенно отличная картина наблюдается в ряде органических высокомолекулярных ингибиторов, в особенности в системах, содержащих углеводороды. В дальнейшем будет развита теория ингибирующего действия таких материалов, основывающаяся на эффекте образования многослойных пленок. При этом постулируется наличие химической связи между полярной группой органического ингибитора и металлической поверхностью, возникающей на анодных или катодных участках. Другая часть каждой молекулы органического ингибитора лежит на металлической поверхности, что приводит к созданию защитной пленки. Поверх такой пленки располагается слой нефти, которая присоединяется к олефильным концам органических молекул. Таким образом, проникновение агрессивных компонентов водной фазы к металлической поверхности предотвращается двумя слоями, т. е. слоем ингибитора и слоем нефти. При таком механизме понятия анодная или катодная поляризация не имеют определенного значения. Основным фактором подавления коррозии является защитная пленка. [c.25] Очень важно рассмотреть методы измерения скорости коррозии, главный показатель которой не всегда — вес образующегося продукта коррозии. В зависимости от типа и размеров системы количество этого продукта может изменяться в широких пределах. Более надежный показатель — уменьшение толщины металла, по которой можно судить о глубине проникновения жидкости в металл, т. е. о развитии дырок и повреждений. По этой причине обычно скорость коррозии определяется в единицах толщины прореагировавшего металла в единицу времени. В американской практике, например, в большинстве случаев используются такие единицы, как дюймы или милли [0,001 дюйма/год ( ру и тру)]. [c.25] Вернуться к основной статье