Теория коррозионных элементов

Глава 2. ТЕОРИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ГРУНТАХ 8. Микрогальванические коррозионные элементы [c.29]

Представление о том, что коррозия порождается разностью потенциалов между анодными и катодными участками и ее скорость пропорциональна этой разности, лежит в основе так называемой теории микрогальванических элементов. Определенный вклад в суммарную скорость коррозии этот фактор действительно вносит. Однако вклад этот весьма невелик, обычно меньше 1—2 %, и исчезающе мал для чистых металлов. В первом приближении поверхность корродирующего металла можно считать изопотенциальной. Скорость коррозии определяется значением анодной плотности тока при коррозионном потенциале. Сказанное относится к микрогальваническим элементам, но не к полиметаллическим системам, где коррозия происходит при контакте разнородных металлических частей значительных размеров. Количественный анализ этих явлений приведен в [2а и 2Ь]. — Примеч. ред. [c.24]

Коррозионные диаграммы, построенные на основе представлений теории локальных элементов, удобны для качественного рассмотрения процесса коррозии и для оценки возможного влияния на него различных факторов. В то же время их использование при количественных расчетах скорости коррозии связано со значительными трудностями. Скорость коррозии определяется изменением веса образца за единицу времени, отнесенного к единице его поверхности, или (в электрических единицах) плотностью тока i. Коррозионные же диаграммы, приведенные на рис. 96 и 97, построены в координатах потенциал — сила тока (т. е. не включают в себя величины плотности тока, непосредственно характеризующей скорость коррозии). Для ее расчетов нужны поэтому дополнительные данные. Необходимо знать качественный состав корродирующего металла, чтобы выяснить, какие компоненты металла в данных условиях будут играть роль катодов и какие — анодов. Необходимо определить долю поверхности, приходящуюся на каждый катодный и анодный участок, чтобы иметь возможность определять плотность тока на любом из них. Далее требуется для всех анодных составляющих снять анодные поляризационные кривые, а для всех катодных — катодные. Это позволит найти общую скорость катодной и анодной реакций и установить наиболее эффективные анодные и катодные составляющие. Зная стационарные потенциалы, можно, суммируя все катодные и все анодные кривые, построить результативную коррозионную диаграмму, по которой можно определить максимально возможную силу тока. Предполагая, что омические потери ничтожно малы, и зная, как распределяется поверхность между анодными и катодными зонами, можно вычислить скорость коррозии. Этот сложный способ, дающий не всегда однозначные результаты (в связи с возможностью совмещения катодных и анодных реакций на одном и том же участке), редко применяется для количественной оценки скорости коррозии. [c.471]

Расчет скорости электрохимической коррозии в теории микроэлементов основывается на том, что материальный эффект коррозионного процесса обусловлен протеканием электрического тока между анодными и катодными участками поверхности металла. В соответствии с этим выражение для скорости коррозии может быть получено посредством сочетания закона Ома и Фарадея. Пусть АЕ означает разность потенциалов катода и анода, а Я — полное омическое сопротивление коррозионного элемента. Сила тока, который протекает между катодом и анодом коррозионной пары, равна по закону Ома [c.249]

Если, следуя классической теории, принять, что Н означает полное омическое сопротивление коррозионного элемента, а Р — поляризационное сопротивление, которое складывается из поляризационного сопротивления анодного участка Ра и катодного участка Р , то скорость коррозии, пропорциональную силе коррозионного тока, можно выразить уравнением [c.149]

Такие вопросы теории и механизма электрохимической коррозии, как равновесные и стационарные электродные потенциалы, электрохимическая гетерогенность поверхности металла, кинетика катодного и анодного процесса, работа коррозионного элемента и пассивность рассмотрены в работах № 4—11. Особенности коррозии металлов в различных условиях службы, например кислотостойкость, подземная коррозия металлов, межкристаллитная и точечная коррозия сталей, коррозия сварных соединений, коррозионное растрескивание и усталость, иллюстрируются работами № 12—19. Современные методы коррозионных исследований даны в работе № 20, а также в работах № 5, 12, 14—19 при выполнении частных задач. [c.51]

ТЕОРИЯ КОРРОЗИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ [c.247]

Ток, протекающий в системе металл—электролит — металл, называется локальным, а сама система представляет собой своеобразный короткозамкнутый гальванический элемент. Теория, объясняющая механизм коррозии работой многочисленных макро- и микроэлементов, создана швейцарским ученым Де ла Ривом в 1830 году и впоследствии дополнена Акимовым и Эвансом. Теория локальных элементов убедительна, доступна и удобна тем, что позволяет использовать модели гальванических элементов при изучении качественных закономерностей коррозии. Полученные результаты в виде коррозионных диаграмм потенциал — ток, называемых диаграммами Эванса, или поляризационных коррозионных диаграмм Шульгина потенциал— плотность тока очень наглядны. [c.17]

Проникающая способность различных анионов через защитные пленки может быть, по мнению Эванса и Бриттона, придерживающихся пленочной теории, охарактеризована током, возникающим, например, в коррозионном элементе алюминий-платина, погруженном в 0,001 М раствор хромовокислого калия, содержащего соль изучаемого аниона (0,05 М). [c.75]

Работа таких коррозионных элементов должна учитываться при защите ингибиторами. Поведение двухэлектродных систем легче всего анализировать по диаграммам Эванса, а поведение много-электродных систем — на основе теории, разработанной Акимовым и Томашовым [32, с. 88 54, с. 209]. [c.84]

Возможны и более сложные случаи контактной коррозии — коррозии полиметаллических конструкций, включающих несколько металлов и сплавов с различными потенциалами. Коррозионное поведение таких систем можно рассчитать на основе теории многоэлектродных коррозионных элементов, разработанной Г. В. Акимовым и Н. Д. Томашовым [6, 7]. [c.77]

По теории местных элементов скорость коррозии (или пропорциональный ей электрический ток, возникающий в результате работы локальных гальванических пар) зависит не только от электрохимических свойств электродов этих пар, но и от омического сопротивления той среды, в которой совершается процесс коррозии и которая отделяет анод от катода. Определяющие скорость коррозии соотношения удобнее выразить графически при помощи так называемых коррозионных диаграмм. На коррозионной диа- [c.468]

По теории местных элементов скорость коррозии (или пропорциональный ей электрический ток, возникающий в результате работы локальных гальванических пар) зависит не только от электрохимических свойств электродов этих пар, но и от омического сопротивления среды, в которой совершается процесс коррозии и которая отделяет анод от катода. Определяющие скорость коррозии соотношения удобнее выразить графически при помощи так называемых коррозионных диаграмм. На коррозионной диаграмме (рис. 96) потенциалы анода и катода или потенциалы анодного и катодного процессов представлены как функция силы тока. Когда нет коррозионного процесса и сила тока равна нулю, начальные значения потенциалов на аноде и катоде должны отвечать обратимым потенциалам анодной а8г и катодной кБг реакций в заданных условиях. За счет разности потенциалов анода и катода в системе появляется ток. При некоторой силе тока / потенциал анода сместится вследствие поляризации в сторону более положительных, а потенциал катода —в сторону более отрицательных значений. Пусть эти величины будут равны соответственно 1 и кб). Разность этих потенциалов под током меньше разности их обратимых потенциалов. [c.470]

Коррозионные диаграммы, построенные на основе представлений теории локальных элементов, удобны для качественного [c.529]

Первую группу методов защиты применяют на стадии изготовления металла, в процессе его термической и механической обработки. Разработка коррозионностойкого сплава — довольно сложный процесс, поскольку при этом приходится учитывать большое количество факторов, включая технологию изготовления сплавов, их литейные свойства, способность к свариванию и пр. Общую теорию коррозионностойкого легирования создал Н. Д. Томашов. Принципы легирования определяются природой металла-основы и условиями его эксплуатации. Повысить коррозионную стойкость сплава можно, влияя на три основных компонента, определяющих эффективность действия коррозионного элемента анодную поляризуемость, катодную поляризуемость, и омическое сопротивление. [c.112]

Теория микрогальванических элементов развита в работах Г. В. Акимова и его сотрудников. Их представления о механизме коррозионного процесса реальны и не утратили значения и в настоящее время, хотя, исходя из теории микрогальванических элементов, нельзя, например, объяснить коррозию металлов высокой степени чистоты. [c.33]

Рассмотрим вначале общие термодинамические основы коррозионных явлений, не прибегая к теории местных элементов. На рис. 103 представлена потенциал — рН-диаграмма, на которой прямые [c.183]

Г. В. Акимов с 1930 г., а позднее Г. В. Акимов и Н. Д. Томашов дали новые теоретические обоснования некоторых важных коррозионных явлений в области структурной коррозии металлов. Они создали теорию многоэлектродных элементов и дали метод расчета гальванических систем при любом количестве электродов. Эта теория позволила выяснить влияние ряда факторов, ранее не учитывавшихся. [c.9]

Теория локальных коррозионных элементов является частным [c.225]

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]

Недостатком катодного электроосаждения помимо использования кислых сред является также увеличенный вдвое по сравнению с анодным электроосаждением объем выделяющегося газа (на Г моль Ог на аноде образуется 2 моль Нг на катоде). Вследствие этого на катоде повышена вероятность образования дефектов покрытия из-за разрывов пленки при удалении через нее газа Нг. Другим недостатком, также следующим из механизма процесса, является возможность осаждения на катоде примесей металлов из-за металлических ионов, находящихся в материале в виде загрязнений. Согласно теории локальных элементов это может вызывать коррозионный процесс. [c.20]

Согласно этой теории при соприкосновении металла с электролитом на поверхности металла возникает большое количество коррозионных элементов, природа которых аналогична природе гальванических элементов. [c.8]

С точки зрения электрохимической теории металлов действие замедлителей может быть объяснено следующим образом. Для возникновения коррозионного элемента, как известно, необходимо наличие трех факторов разности потенциалов между двумя отдельными участками металла, проводимости создавшейся электрической цепи и возможности протекания электродной реакции на границе металл — раствор. В соответствии с этим влияние замедлителя коррозии может проявляться в двух основных направлениях [c.108]

Если в начале развития электрохимической теории основную причину электрохимической гетерогенности видели в загрязнении основного металла электрохимически положительными примесями, то, по современным воззрениям, возникновение коррозионных элементов на поверхности металла может вызываться и многими другими причинами. Можно дать следующую классификацию причин, вызывающих электрохимическую неоднородность металлической поверхности (табл. 44). [c.100]

Основная причина возгшкповения МКК — снижение коррозионной стойкости границ зереп из-за структурной и химической иеоднородности металла.. Неханизм изменений, приводящий к 1ю-добной неоднородности, объясняется по-разному. Единой универсальной теории МКК в настоящее время еще ие существует. Все существующие теории причин возникновения МКК можно объединить в следующие группы 1) теории обеднения границ зерен хромом 2) теории локальных элементов 3) теории неустойчивых фаз 4) теории механических напряжений. [c.46]

Первая группа методов защиты применяется еще на стадии производства металла в процессе его металлургической и механической обработки. При разработке коррозионно-устойчивых сплавов необходимо обеспечить и ряд других требований, как, например, литейные качества, возможность хорошей сварки и др. Общая теория легирования, преследующая цель повышения коррозионной устойчивости, создана И. Н. Томашо-вым. Она базируется на трех основных факторах, характеризующих эффективность действия коррозионного элемента,—катодной поляризуемости, анодной поляризуемости и омическом сопротивлении. [c.33]

В классической теории коррозии металлов поведению коррозионных элементов, образование которых в реальных условиях может быть связано с очень многими причинами, всегда уделялось большое внимание. В принципе материальный расход прокорродироваашего металла можно определить, установив тем самым скорость коррозии, используя законы Ома и Фарадея. Однако при формально математическом описании процесса коррозии это предполагает введение совершенно не поддающейся оценке величины лолног1Э омичеокого, сопротивления и так называемой начальной э. д. с. коррозионного элемента Лф , представляющей разность потенциалов катодного и анодного участков. Последняя, в свою очередь, зависит от силы тока, и это приводит к необходимости учета поляризационных характеристик анодного и катодного участков, связанных с их индивидуальными сзойствами, геометрическими размерами, взаимным расположением и т. д. [c.149]

Проанализируем сначала простейший случай кислотной коррозии, полагая, что растворяющийся сплав состоит из сильно различающйхся по своим Свойствам фаз, представленных практически чистыми компонентами-А и В. Весь процесс приближенно можно описать на основе теории коррозионных микроэлементов, допу стив, что реакция анодного растворения локализована на фазе А (фаза с отрицательным потенциалом), а катодная реакция — восстановление Н+-ИОНОВ — срсредоточена на фазе В (фаза с положительным потенциалом). В стационарных условиях скорости обеих реакций одинаковы и равны скорости саморастворения металла. В реальных процессах помимо работы фазовых элементов существует еще целый ряд причин, вызывающих коррозионные разрушения, в частности коррозионные элементы типа граница фазы — центр фазы, которые сильно усложняют анализ. По границам фаз всегда происходит накопление дислокаций и примесных атомов, что способствует сосредоточению в этих зонах интенсивного растворения. [c.155]

Общую теорию коррозиопностойкого легирования предложил П. Д. Томашов. Принципы легирования определяются природой металла-основы и условиями его эксплуатации. Повышение коррозионной устойчивости сплава возхможно за счет воздействия на три основных компонента, определяющих эффективность действия коррозионного элемента анодную поляризуемость, катодную поляризуемость и омическое сопротивление. [c.58]

ДАН СССР, 30, 615 (1941) Г. В. Акимов, Г. Б. Кларк, ДАН, 58, 819, 1669, 1973 (1947) 59, 75, 399 (1948)]. Теория местных элементов особенно плодотворна при изучении неравномерной коррозии, например интеркристаллитной и точечной. Такая коррозия опаснее, чем равномерная, так как при одинаковом количестве окислившегося металла ведет к большому понижению прочности корродирующего металлического сооружения. Работа микроэлементов может изучаться не только по ее результатам (в виде изъязвлений поверхности металла), но и во время ее протекания при помощи электрохимической микрометодики [Л. И. Голубев. Г. В. Акимов, статья в сборнике Исследований в области электрохимического и коррозионного поведения металлов и сплавов, Оборонгиз, М., 1950, стр. 275]. Развитие количественных представлений в теории коррозии см. также В. Г. Левич и А. Н. Фрумкин, ЖФХ, 15, 784 (1931) А. И. Фрумкин, ЖФХ, 28, 1477 (1949). [c.662]

Для решения практических задач борьбы с коррозией большую роль сыграли исследования Г. В. Акимова, Н. Д. То-машова и их сотрудников, лозволившие теоретически обосновать явления структурной коррозии и механизм коррозионных процессов. Ими разработана теория многоэлектродных элементов и дан метод расчета как простых, так и сложных гальванических систем при любом числе электродов. Советские ученые значительно расширили и дополнили учение о пассивности металпов, основанное на пленочной теории В. А. Кистяковского. Большой интерес представляют исследования П. Д Данкова, который установил основные принципы химического превращения твердого тела, имеющие большое практическое и теоретическое значение при защите металла от коррозии различными пленками. [c.11]

Гетерогенно-электрохимический механизм рассматривается как частный случай гомогенно-электрохимического. В основе гетерогенно-электрохимического механизма лежит представление о том, что корродирующий металл представляет собой сложнук> систему многих электродов (участков металла с разными электродными потенциалами). Процесс электрохимической коррозии при этом протекает с пространственным разделением анодной и катодной реакции. Исходным положением по гетерогенно-электрохимическому механизму (теория локальных элементов) является представление о том, что коррозия обусловливается действием гальванических макро- и микроэлементов, возникающих на поверхности металла вследствие электрохимической гетерогенности — неэквипотенциальности ее. Поверхность корродирующего металла рассматривается как сложная в общем случае многоэлектродная система, скорость и распределение коррозионных процессов в которой определяются электрохимической характеристикой и площадью, а также сопротивлением между ними. [c.16]

В работах Н. Д. Томашова, А. И. Красильщикова, В. С. Багоцкого, Л. И. Антропова, А. С. Афанасьева большое внимание было уделено изучению реакции восстановления кислорода. Были установлены основные кинетические закономерности этой реакции на различных металлах и показано, что в зависимости от условий (электродный потенциал, природа металла, pH среды) конечным продуктом реакции могут быть НаО или НаОа. Основная заслуга в применении этих закономерностей к истолкованию коррозионных процессов, протекающих с кислородной деполяризацией, принадлежит Н. Д. Томашову. Основываясь на теории локальных элементов, он детально изучил влияние величины, формы и расположения электродов коррозионной пары на эффективность работы катода. При этом было показано, что учет боковых путей подвода кислорода позволяет дать количественную зависимость скорости восстановления кислорода от соотновзения размера катода и толщины диффузионного с.лоя и объяснить эффект малого влияния катодных примесей в металле на скорость коррозии с кислородной деполяризацией. [c.228]

Эти исследования, которые в нашей стране особенно интенсивно проводились Я. М. Колотыркиным, Н. Д. Томашовым и В. П. Батраковым, впервые позволили в полной мере оценить роль электродного потенциала в установлении и поддержании пассивного состояния, вскрыть важные закономерности и определить критические потенциалы, соответствующие наступлению и нарушению пассивности у различных металлов и сплавов, а также у их структурных составляющих в различных условиях. На типичных примерах была установлена роль окислителей и показано отсутствие принципиального различия между анодной и химической пассивацией металлов в растворах электролитов (Я. М. Колотыркин). В большой мере благодаря исследованиям советских ученых убедительно показана электрохимическая природа питтинговой коррозии, возникающей при строго определенном критическом потенциале в результате специфической конкуренции между пассивирующими и активирующими анионами вскрыты важные закономерности влия 1ия на развитие этого процесса как внешних электрохимических факторов, так и ряда легирующих элементов в сплаве (Я. М. Колотыркин, И. Л. Розенфельд, Н. Д. Томашов, В. П. Батраков, В. М. Новаковский и др.). Развивается также теория структурной коррозии (В. И. Батраков, И. Маршаков, А. И. Голубев и др.) и теория коррозионного растрескивания под напряжением химически стойких и высокопрочных сталей (А. В. Рябченков, В. В. Романов, В. В. Герасимов, Ф. Ф. Ажогин, С. Г. Веденкин, Н. П. Жук и др.). В самое последнее время возник новый раздел коррозионной науки, посвященный поведению коррозионных систем в условиях радиоактивного облучения. Накоплением данных и первыми теоретическими выводами и обобщениями в этой области советская наука обязана работам [c.234]

В работах А. В. Рябченкова теория локальных элементов была использована для объяснения коррозионной усталости. Было показано, что в связи с неравномерным распределением напряжений па поверхности корродирующего металла возЕГикают эффективно действующие гальванические элементы, причем в основании концентратора напряжения обнаруживается анодный участок поверхности, что ускоряет разрушение металла. В совместных работах Г. В. Акимова с Е. И. Иа-леолог и Г. Б. Кларк теория локальных э.чементов была распространена на коррозию металлов с различными защитными пленками. [c.227]