ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Работа гальванического элемента и типы коррозионных элементов из "Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы Издание 3" Гальваническим элементом называется система, в которой происходит превращение химической энергии в электрическую. Как уже было упомянуто, электрохимическую коррозию можно рассматривать как результат работы гальванических элементов, которые в дальнейшем мы будем называть коррозионными элементами. [c.24] Коррозионные элементы можно рассматривать как системы, в которых протекают окислительно-восстановительные реакции, так как потеря металлом электрона есть реакция окисления, а ассимиляция электронов — реакция восстановления. Интенсивность реакции окисления-восстановления, протекающей в коррозионном элементе, характеризуется величиной разности потенциалов этого элемента. [c.24] Рассмотрим случай, когда два металла, например, цинк и медь, соприкасаются каждый с раствором своей соли одинаковой активности. Каждый металл может выделить в раствор количество ионов, которое отвечает его равновесию с раствором. Как видно из табл. 3, цинк обладает более отрицательным потенциалом, чем медь. [c.24] В коррозионном элементе электрод, на котором происходит окисление металла, т. е. его растворение, приобретает более отрицательное значение потенциала и называется анодом, а электрод, на котором протекает катодный восстановительный процесс, приобретает более положительное значение потенциала и называется катодом. [c.25] Если на систему, состоящую из двух электродов и раствора электролита, наложить разность потенциалов извне от какого-нибудь источника постоянного тока, то у электродов начинают протекать реакции окисления-восстановления, осуществляемые электрическим током. Окисление при этом имеет место на аноде, имеющем более электроположительный потенциал, к которому движутся анионы, а восстановление происходит на катоде, имеющем более электроотрицательный потенциал, к которому движутся катионы. Коррозионный же элемент сам является источником тока и процессы, протекающие в нем, обратны процессам, происходящим при электролизе. [c.25] В коррозионной практике типы элементов, аналогичные медноцинковому, встречаются редко и гораздо большее значение имеют второй и третий типы. [c.26] В такой цепи, согласно формуле Нернста, более отрицательным является электрод, соприкасающийся с более разбавленным раствором, а более положительным — соприкасающийся с более концентрированным раствором. Металл, соприкасающийся с разбавленным раствором, растворяется, а на поверхности металла, соприкасающегося с концентрированным раствором, выделяется металл из раствора. [c.26] Более разбавленный раствор обогащается, а более концентрированный обедняется ионами данного металла через границу между двумя растворами анионы перемещаются из концентрированного в разбавленный и таким образом происходит выравнивание концентраций растворов. Э. д. с. концентрационных цепей измеряется сотыми или тысячными долями вольта, в зависимости от величины разности концентраций растворов. [c.26] Разная температура раствора одной и той же концентрации также является причиной возникновения коррозионного элемента второго типа. Э. д. с. такого элемента при разнице температур в 10° измеряется тысячными и сотыми долями вольта. Легко понять, что возможность возникновения такой цепи во многих аппаратах с нагревом, заполненных растворами электролитов, весьма реальна. [c.26] Особенно важен в практических условиях концентрационный кислородный элемент, т. е. элемент, в котором отдельные участки электролита отличаются между собой по концентрации растворенного в них кислорода. Причина образования коррозионного элемента неравномерной аэрации заключается в том, что потенциал кислородного электрода зависит от концентрации кислорода в растворе. С повышением концентрации кислорода потенциал кислородного электрода становится более положительным. [c.27] Неравновесный электродный потенциал металлов также сильно зависит от количества кислорода, растворенного в электролите, и с увеличением концентрации кислорода в растворе обычно также становится более положительным. [c.27] Коррозия вследствие неравномерной аэрации часто возникает на тех участках, которые менее доступны воздействию кислорода, чем остальная поверхность. Такими участками являются царапины, раковины и т. п. В частности, интенсивная коррозия замечается в местах перехлестки заклепочных швов и в так называемых водяных мешках , в которых скопилась вода и весь кислород израсходован. Эти участки по отношению ко всей конструкции становятся анодами. Чем больше разница в интенсивности омывания кислородом анодных и катодных участков, тем сильнее первые будут разрушаться. Иногда коррозия трубопроводов в почве также объясняется возникновением гальванической пары вследствие неравномерной аэрации. [c.27] Усиленная местная коррозия сооружений, частично погруженных в спокойную жидкость (например, водяные затворы газгольдеров, сборники, резервуары, цистерны, не залитые полностью нейтральными растворами или водой), большей частью вызывается неравномерным поступлением кислорода к поверхности металла. Наибольшая коррозия наблюдается у ватерлинии. [c.27] Объяснение явления заключается в том, что при движении электролита может облегчаться протекание как анодного процесса (за счет удаления ионов растворяющегося металла из приэлектродного слоя в глубь раствора), так и катодного процесса (например, за счет усиления подвода кислорода), и знак электрода определяется преобладанием одного эффекта над другим. [c.27] Железо в обоих случаях является отрицательным электродом, никель и медь — положительными. Железо растворяется, а на никеле и меди восстанавливается кислород до гидроксильных ионов. Указанные элементы весьма часто возникают при эксплуатации химической аппаратуры, изготовленной из различных металлов. [c.28] Возникновение коррозионных элементов происходит не только при контакте двух разнородных металлов, но и при воздействий раствора электролита на один и тот же металл, отличающийся на разных участках физической или химической неоднородностью. Этим, в частности, объясняются случаи коррозии аппаратуры на участках вблизи сварного шва, где неизбе -кно существует зона металла, подвергавшаяся нагреву при более низкой температуре, чем шюв, или случаи коррозии заклепок, которые изготовлены из того же металла, что и основная конструкция, но имеют пониженный потенциал вследствие наклепа. При наклепе происходит искажение кристаллической решетки и снижение потенциала в деформируемом участке. [c.28] Весьма распространенными элементами этого типа являются также элементы, возникающие при взаимодействии электролитов с техническими металлами, вследствие наличия в последних примесей, или с гетерогенными сплавами. [c.28] Рассмотрим классический пример электрохимической коррозии в серной кислоте цинка, загрязненного примесями других металлов, которые катодны по отношению к цинку. С течением времени на поверхности цинка, первоначально имевшей относительно небольшое количество примесей, примесей становится все больше и больше, так как по мере растворения цинка все новые и новые включения (катоды) будут выходить на поверхность металла, а также возможно вторичное осаждение нонов частично растворившихся катодных примесей. Количество микроэлементов на поверхности с течением времени будет увеличиваться. Увеличение числа ми1сроэлементов за счет обнажения новых катодных участков схематично показагю на фиг. 10. [c.29] к и м о в, Основы учения о коррозии и защите металлов, Металлургиздат, 1946. [c.29] Б а X в а л о в, А. В. Т у р к о в с к а я, Коррозия и защита металлов, Металлургиздат, 1959. [c.29] Вернуться к основной статье