Коррозия металлов в морских средах

Исследования проводят на установке (рис.3.3) для изучения контактной коррозии металлов (модель короткозамкнутого гальванического элемента) в интересующей среде, например, в модели морской воды (3%-нь[й раствор хлористого натрия). [c.41]

В 1969—1970 гг. в Научно-исследовательской лаборатории ВМС США начались исследования биологического разрушения материалов и было решено установить скорости коррозии конструкционной стали в различных местах и проверить справедливость теории биологического контроля коррозии в морских средах. Стенды, на которых было закреплено по 12—14 дисков из углеродистой стали, вырезанных из одного листа металла, были доставлены в 5 различных мест и погружены в морскую воду. Расстояние от дна составляло около 2 м, а глубина погружения— 3,5—5,5 м относительно среднего уровня прилива. [c.446]

Поскольку примеси в металле играют роль локальных элементов, можно ожидать, что их уменьшение значительно повысит коррозионную стойкость металла. Поэтому, например, алюминий или магний высокой чистоты более устойчивы к коррозии в морской воде или кислотах, чем технические металлы, а специально очищенный цинк менее растворим в соляной кислоте, чем технический. Однако ошибочно полагать, что чистые металлы вообще не подвержены коррозии, как считалось много лет назад, когда была предложена первая электрохимическая теория. Как мы увидим далее, локальные элементы возникают также при изменениях температуры или других параметров среды. Например, на поверхности железа или стали, покрытой пористым слоем ржавчины (оксиды железа), в аэрированной воде отрицательными электродами являются участки поверхности железа в порах оксидного слоя, а положительными — участки ржавчины, открытые для соприкосновения с кислородом. Отрицательные и положительные электродные участки меняются местами и перемещаются по поверхности в ходе коррозионного процесса. [c.22]

Теоретически полная защита металла от коррозии при катодной поляризации возможна тогда, когда металлу будет сообщен потенциал более отрицательный, чем термодинамический потенциал металла. Величина защитного эффекта при некотором смещении потенциала Дф определяется катодной и анодной поляризуемостью Дф/Дг системы. Катодная защита эффективна тогда, когда металл обладает большой катодной поляризуемостью и малой анодной, т. е. для смещения потенциала системы до потенциала защиты фз нужны относительно небольшие токи. Во всех случаях электрохимическая защита эффективна в средах с достаточно высокой электропроводностью. Как правило, ее широко применяют для защиты от коррозии в морской воде, в почвах, в грунтовых водах и т. п. [c.141]

Изменение температуры морской воды влияет неоднозначно -кривая имеет максимум скорости коррозии. Это объясняется тем, что электрохимическая коррозия металлов в нейтральных средах, протекающая с кислородной деполяризацией, зависит от диффузии кислорода к поверхности металла. В начале повышения температуры скорость подвода кислорода растет, что и приводит к увеличению скорости коррозии. При дальнейшем повышении температуры кислород выделяется из раствора, его концентрация в растворе снижается, что и приводит к уменьшению скорости коррозии, [c.42]

Электрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих ионную проводимость. При электрохимической коррозии проце< взаимодействия металла с окислителем включает анодное растворение металла и катодное восстановление окислителя. Электрохимическая коррозия может протекать а) в электролитах — в водных растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде, б) в атмосфере любого влажного газа, в) в почве. [c.207]

Существуют и другие виды коррозии металлов, различаемые по характеру окружающей среды (коррозия в расплавах солей, морская коррозия и т. д.). [c.366]

В некоторых случаях на коррозию металлов оказывают влияние и другие факторы, являющиеся специфическими для данной среды. При рассмотрении коррозии в морской воде приходится учитывать не только солевой баланс последней, но также флору и фауну моря. Так, [c.110]

Другим видом электрохимической защиты является катодная защита. Защищаемую металлическую поверхность соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, т. е. она служит катодом (рис. 10.9). Положительный полюс присоединяют к другому вспомогательному металлу, который помещают в ту же среду, что и защищаемое изделие, например в почву. Поверхность основного металла будет защищена (на ней восстанавливаются окислители из окружающей среды), а вспомогательный металл будет окисляться. Электрохимические методы чаще всего используются для защиты стального оборудования от коррозии в морской воде и почве. [c.220]

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ В МОРСКИХ СРЕДАХ Углеродистая сталь [c.28]

Углеродистые стали составляют примерно 90% от общего объема производства черных металлов. По равномерной коррозии углеродистые стали не классифицируются. Скорость равномерной коррозии в нейтральных средах примерно одинакова. В атмосфере, почве, морской и речной воде при полном погружении с естественной конвекцией, т. е. в природных условиях, углеродистые стали корродируют со скоростью нескольких десятых миллиметра в год. Однако при наличии электрических контактов в условиях принудительной циркуляции воды коррозия может протекать очень быстро, и поэтому углеродистая сталь для таких систем должна иметь защиту, рассчитанную на длительное действие. [c.29]

Климатические параметры атмосферы (главным образом, влажностные характеристики) являются экстенсивными факторами коррозии металлов, определяющими только вероятное время взаимодействия металла со средой. Концентрация же химических загрязнений в атмосфере является фактором интенсивного порядка, поскольку, как будет показано ниже, загрязнения преимущественно определяют скорость коррозионного процесса. Поэтому в инженерной практике коррозионная активность атмосферы не только описывается климатическими элементами, но и дополняется сведениями о химической специфике атмосферы (сельская, городская, промышленная, морская). Каждый тип атмосферы отличается определенным уровнем загрязнений и присущей ему интенсивностью взаимодействия с металлами. [c.26]

Коррозия металлов в других типах вод в основном подчиняется закономерностям, рассмотренным для морской воды с учетом особенностей, связанных с ионным составом, температурой и биологическим фактором конкретной водной среды. В пресной воде с малым содержанием растворимых солей скорость коррозии всех материалов уменьшается. Отсутствие в воде ионов хлора позволяет успешно применять хромистые и хромоникелевые стали, алюминиевые сплавы без опасности возникновения язвенной коррозии. Отличительной особенностью пресной воды является ее меньшая электропроводность, что приводит к уменьшению опасности контактной и щелевой коррозии. Отсутствие в воде галоидных ионов повышает характеристики коррозионно-механической прочности, стойкость защитных лакокрасочных покрытий. [c.30]

Из всех известных в настоящее время материалов титан и его сплавы относятся к числу наиболее стойких к морским средам при обычных температурах. Тонкая окисная пленка, образующаяся на поверхности титановых сплавов, обеспечивает полную защиту металла от коррозии. Разрушение этой пассивной пленки происходит только в специальных условиях. Несмотря на очень высокую общую стойкость титана, все же существует несколько коррозионных проблем, связанных с его использованием в морских условиях [68] питтинговая коррозия, наблюдающаяся в щелевых условиях при недостатке кислорода и температуре морской воды выше 120 °С коррозионное растрескивание высокопрочных титановых сплавов при наличии поверхностных дефектов на металле, к которому приложено растягивающее напряжение коррозионное растрескивание в солях при нагреве выше 260 °С. Эффективными мерами борьбы с этими видами преждевременного разрушения титановых сплавов являются легирование и термообработка. [c.116]

Уже первые коррозионные испытания титановых материалов включали экспозицию нагруженных образцов в морской воде и атмосфере. На основании результатов, полученных для простых П-образных образцов или образцов, нагруженных в 4 точках, можно сделать вывод, что пассивная пленка на гладкой поверхности титана или его сплава обеспечивает полную защиту металла в морских средах даже при высоких уровнях напряжений. Полагали, что отсутствие коррозионного растрескивания под напряжением связано с невосприимчивостью поверхности титана к местной коррозии, в частности к питтингу (питтинги могут играть роль концентраторов напряжений, ускоряя образование трещин). [c.122]

Учреждения ВМС США проявляют все возрастающий интерес к проблемам коррозии разрушения материалов, используемых в глубоководной технологии. Эти процессы в значительной степени связаны с деятельностью микроорганизмов, обитающих в морских средах. Лаборатория прикладных исследований ВМС США провела коррозионные испытания различных металлов (и органических материалов) на глубине 1370 м около Багамских островов. При этом преследовались три цели получить необходимые данные об общей коррозии различных металлов на больших глубинах исследовать коррозионноактивные микроорганизмы в продуктах коррозии, донных отложениях п морской воде получить коррозионные данные для оценки надежности результатов модельных экспериментов, имитирующих глубоководные условия, проведенных в лаборатории. [c.435]

В средах с высоким содержанием хлоридов отмечается протекание локальной коррозии большинства металлических материалов, в том числе нержавеющих сталей. Наиболее часто встречающейся формой локальной коррозии в морской воде является питтингообразование. Причиной появления питтингов, по-видимому, следует считать точечную перфорацию пассивной пленки на поверхности металла вследствие образования растворимых хлоридных комплексов. Внутри очагов коррозии отмечается локальное понижение pH, связанное с гидролизом продуктов коррозии. [c.14]

Вообще говоря, в морской воде в качестве окислителя могут выступать ионы НзО или молекулы воды и растворенный кислород. Исследованию катодных процессов в хлоридсодержащих средах были посвящены работы Г. В. Акимова, Н. Д. Томашева, Г. Б. Кларк, И. Л. Розенфельда. Как показали исследования, коррозия магния и его сплавов протекает в основном за счет водородной деполяризации алюминий и его сплавы, коррозионностойкие и конструкционные стали, никель и никелевые сплавы, медь, медные сплавы подвергаются коррозии с кислородной деполяризацией. Растворимость кислорода в морской воде ограничена. При протекании коррозии с кислородной деполяризацией очень часто скорость катодного процесса определяется диффузией кислорода и поверхноети металла. В таких условиях перемешивание среды или перемещение поверхности металла относительно среды является важным фактором, который может оказать существенное влияние на характер коррозии. При перемешивании скорость катодного процесса будет уве-личиваться и металл из пассивного состояния может переходить в пробойное состояние (см. рис. 18). [c.43]

Несмотря на значительные прямые потери от коррозии, косвенные потери намного их превышают [3, 8—11]1 К косвенным убыткам относятся расходы, связанные с потерей мощности двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, котлов, агрегатов, и машин, вырабатывающих электроэнергию расходы связанные с простоем техники, машин, станков и оборудования из-за коррозии с выходом из строя трубопроводов и потерями при этом газа, нефти и других продуктов расходы, связанные с прекращением подачи электроэнергии в результате коррозии механизмов электростанций или линий электропередач. Косвенные убытки возникают также при авариях по коррозионным причинам на химических, нефтеперерабатывающих и других предприятиях, на автомобильном, железнодорожном, морском и авиационном транспорте, при выходе из строя средств связи, приборов, компьютеров, управляющих систем. При этом наблюдаются перерасход горюче-смазочных материалов, угля и других энергетических ресурсов, неоправданно увеличенный расход металла с учетом коррозионных допусков при проектировании и изготовлении техники и повышенные затраты на консервацию, расконсервацию, упаковку и другие мероприятия по защите от коррозии [7—9]. Косвенные потери непосредственно связаны с охраной окружающей среды, так как загрязнение воздуха и водоемов химическими веществами, газом и нефтью часто непосредственно связано с коррозией металла. [c.7]

Пресная и, в большой степени, морская вода сильно снижают усталостную прочность стали. Сплавы никеля, медь и сплавы меди хорошо сопротивляются коррозионной усталости в различных водных средах. Это обусловлено их более высоким сопротивлением коррозии в этих средах. Чистые металлы (ие склонные к коррозии под напряжением) подвержены коррозн-оппой усталости. [c.455]

При коррозии в морской воде или других нейтральных средах вследствие высокой электропроводности воды дальность действия контакта велика, поэтому соотнощение площадей поверхности контактирующих металлов существенно влияет на характер контактной коррозии. Например, сочетание медных образцов большой площади с относительно малой площадью образцов из нержавеющей стали в морской воде опасно для нержавеющей стали. В этом случае сталь, активируясь, может стать анодной по отнощению к меди, и тогда возможно сильное ускорение коррозии нержавеющей стали. Наоборот, контакт малых деталей с большими поверхностями нержавеющей стали более опасен для медных С1Тлавов в этом случае вероятнее устойчивое катодное состояние стали по отношению к меди и возможно значительное ускорение коррозии меди за счет контакта со сталью. [c.202]

В расчетах на прочность технологической аппаратуры конструктору часто приходится учитывать общую равномерную по поверхности коррозию металлов и сплавов, для чего необходимо знать проницаемость материала в мм/год при заданных рабочих условиях агрессивной среды (концентрация, температура, давление). Она учитывается при выборе величины прибавки на коррозию к рассчитанной толщине стенки аппарата. В ряде случаев при конструировании технологической аппаратуры необходимо учитывать также и другие виды коррозионного разрушения материалов. Например, в химических аппаратах, выполненных из кислотостойкой стали и находящихся под постоянным повышенным давлением, при совместном действии коррозионной среды и растягивающих напряжений в ряде случаев наблюдается коррозионное растрескивание металла, происходящее обычно внезапно без видимых изменений материала, Это явление не имеет места при наличии в металле напряжений сжатия. Кроме того, коррозионное растрескивание происходит в небольшом количестве агрессивных сред и зависит от величины давления и температуры, Известно, что ускоренное растрескивание аппаратуры из кислостойких сталей, находящейся под постоянно действующей нафузкой, имеет место в растворах Na I, Mg l,, 7,т)С , Ь1С1, Н 8, морской воде и т,д. Латуни обнаруживают склонность к коррозионному растрескиванию в среде аммиака. [c.9]

Углеродистая сталь особенно быстро разрушается в зоне брызг, где скорости коррозии могут быть на порядок выше, чем при полном погружении. Обильный приток кислорода и постоянное смачивание металла морской водой делают зону брызг наиболее агрессивной из всех морских сред. На рис. 11 показаны результаты краткосрочного эксперимента, в котором 4-метровые стальные полосы, а такн е отдельные пластинки помещались в зонах брызг и прилпва. Отметим, что для одной из пластинок в зоне брызг глубина проникновения коррозии (рассчитанная по потерям массы) составила 0,61 мм, что соответствует скорости коррозии около 1,3 мм/год [181. Это примерно в 5—6 раз больше, чем для полностью погруженных пластинок. Отметим также, что для длинных полос скорость коррозии в зоне брызг была в среднем вдвое меньше, чем для расположенных там же квадратных пластинок. На рис. 12 показан типичный коррозионный профиль стальной сваи после 5-летней экспозиции в Кюр-Биче [18]. Скорость коррозии в зоне брызг более чем в четыре раза превосходит скорость коррозии на полностью погруженной части свап. [c.33]

С возрастанием скорости течения коррозия усиливается, особенно в турбулентном потоке. Движущаяся морская вода может разрушать слой ржавчины и усиливать приток кислорода. Ударное водействие воды ускоряет разрушение металла. Кавитация обнажает свежую поверхность стали и тем самым усиливает коррозию Повышение температуры среды способствует ускорению коррозии. Вместе с тем нагрев морской воды может приводить к выпадению защитного осадка или уменьшать концентрацию растворенного кислорода [c.36]

Латуни с высоким содержанием цинка (морская и марганцовистая латуни, мунц-металл) демонстрируют сравнительно низкие скорости коррозии, рассчитанные по потерям массы, однако относительные потери прочности у них гораздо выше, чем у других сплавов этой группы (см. табл. 34). При экспозиции в морских средах названные сплавы испытывают обесцинкование. Вообще говоря, обесцинкованию в морских атмосферах подвержены сплавы меди, содержащие 15 % 2п и более. В случае однофазных латуней склонность к этому виду избирательной коррозии можно регулировать, вводя в сплав небольшие добавки сурьмы, мышьяка или фосфора. Очень хороший эффект дает введение 0,02 % Аз. Мунц-металл, имеющий в своем составе 0,19 % Аз, показывает существенную потерю прочности вследствие обесцинкова-ния. Наличие мышьяка не предотвращает обесцинкование в этом двухфазном сплаве. [c.96]

Конструкционная углеродистая сталь —один нз наиболее практичных и широко используемых материалов. По сочетанию таких свойств, как высокая прочность, обрабатываемость, свариваемость и сравнительная экономичность применения, подобные стали не имеют равных себе среди прочих материалов. В результате объем производства сталей намного превосходит суммарный объем производства других конструкционных металлов. Углеродистые стали широко применяются и в морских средах из них изготавливают корпуса судов, буи, контейнеры, подпорные стенки, сваи и всевозможные узлы подводных конструщий. Самый большой недостаток этих сталей при эксплуатации в морских условиях — склонность к коррозии в солевых средах. [c.440]

Предлагались различные добавки, способные понижать коррозию различных металлов и особенно коррозию железа. Действие"этих добавок как минеральных, так и органических заключается в способности их взаимодействовать с поверхностью металла. В результате образуется тонкая пленка комплексов металла, которая препятствует диффузии растворенного газа к поверхности металла. Предложены и другие методы, например удаление из раствора кислорода -восстановлением или другим способом. Эти различающиеся технологии не обеспечивают достаточно полной защиты, особенно в том случае, если для охлаждения используется мбрская вода. Присутствие хлорид-ионов в морской воде усугубляет коррозию металлов в воднь(х средах. [c.34]

Стоимость защиты стали от коррозии в морских условиях очень высока, однако нередко эти затраты бывают отчасти излищними. Можно назвать две причины подобной перезащиты . Во-первых, объемный и непривлекательный вид продуктов коррозии, создающий впечатление значительного разрушения металла, хотя действительные скорости коррозии материала при продолжительной эксплуатации известны сравнительно плохо. Скорости коррозии, приводимые в литературе, получены, как правило, в краткосрочных испытаниях и представляют средние значения за весь период экспозиции. Известно, однако, что коррозия углеродистой стали в морских условиях обычно протекает очень быстро в начальный период, а затем выходит на стационарный режим, характеризуемый линейной зависимостью. Этот линейный участок зависимости коррозионных потерь от времени и определяет стационарную скорость коррозии — наиболее важный параметр для оценки срока службы стальной конструкции в морской воде. Во-вторых, чрезмерные защитные меры связаны с плохо изученным влиянием биологической активности среды на скорости коррозии металла. Сплавы на основе железа, по-видимому, в наибольшей степени подверл<ены воздействию морских организмов среди всех металлов, однако эти биологические факторы практически игнорируются коррозионистами. В классических курсах коррозии влияние биологической активности на коррозионные процессы либо не упоминается совсем, либо считается несущественным и изолированным явлением. [c.441]

Большинство предшествующих исследований коррозии, вызванной суль-фатвосстанавливающими бактериями, было посвящено почвенной коррозии или влиянию лабораторных культур бактерий. Очень мало внимания уделялось важной роли сульфатвосстанавливающих бактерий в морских средах. Рассмотренные выше результаты натурных коррозионных испытаний, проведенных Научно-исследовательской лабораторией ВМС США, показывают, что эти анаэробные бактерии оказывают определяющее влияние на коррозию конструкционных сплавав на основе железа в океане. Во всех местах, включая полусоленые воды бухты Чисапик, сульфатвосстанавливающие бактерии оказывали воздействие на металл. К концу первого года экспозиции коррозионные продукты, содержащие сульфид железа, были обнаружены на большинстве образцов. Питтинг на всех пластинах был умеренным. Отдельные раковины или участки с толстым слоем отложений не приводили к образованию более глубоких питтингов. В результате деятельности анаэробных бактерий на всех металлических поверхностях под образовавшимся слоем продуктов коррозии и приросших морских организмов возникал мягкий, плохо сцепленный с металлом слой, состоявший в основном из сульфида железа. При наличии такого слоя расположенные над ним продукты коррозии и обрастания легко удаляются большими целыми кусками. Проведенные испытания показали, что при образовании на металле в процессе обрастания достаточно толстого сплошного покрытия создаются анаэробные условия. При этом процесс коррозии определяется бактериальной активностью. [c.450]

Важными коррозионностойкими материалами являются также Ni, Al u, Ti и сплавы на их основе Никель устойчив к воздействию горячих и холодных щелочей, разбавленных неокисляющих орг и неорг к-т, а также воздушной атмосферы Легирование медью повышает его стойкость к коррозии в восстановит средах, а также к питтинговой коррозии в морской воде Легирование хромом повышает сопрот ивление воздействию окислит сред, а молибденом восстановительных, одновременное легирование хромом и молибденом воздействию тех и других сред Алюминий обладает хорошей стойкостью к коррозии в атм условиях, в р-рах уксусной и азотной к-т, парах S, SQ2 и др Легируют AI небольшими кол-вами др металлов, гл обр для улучшения его мех характеристик Медь устойчива к воздействию возд)ха, морской и пресной (горячей и холодной) воды, деаэрир р-ров неокисляющих к-т Сплавы Си с А1 (алюминиевая бронза) и Ni (купроникель) используют для изготов- [c.164]

Ингибиторы коррозии металлов. Применение ингибиторов — один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в окислительных условиях и т.д.). Ингибиторы — это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от лат. inhibere, что означает сдерживать, останавливать. Ингибиторы взаимодействуют с промежуточными продуктами реакции или с активными центрами, на которых протекают химические превращения. Они весьма специфичны для каждой группы химических реакций. Коррозия металлов — это лишь один из типов химических реакций, которые поддаются действию ингибиторов. По современным представлениям защитное действие ингибиторов связано с их адсорбцией на поверхности металлов и торможением анодных и катодных процессов. [c.150]

Е. В. Сивакова, А. С. Строев. ЖАРОСТОЙКИЕ СПЛАВЫ - сплавы, отличающиеся жаростойкостью. К Ж. с. относятся никель-хромистые и железохромоникелевые сплавы (табл., рис.), обладаю-шде высоким сопротивлением газовой коррозии (см. Коррозия металлов) при высокой т-ре (800—1100° С) в среде воздуха и в др. газовых средах. Стойкость против газовой коррозии зависит от хим. состава сплава, т-ры, состава газовой среды, срока эксплуатации, величины мех. напряжений и цикличности нагрузки. Газовая среда, образующаяся при сгорании грубого нефтяного топлива или особо тяжелых топлив (мазута и т. п.), содержащих повышенное количество серы, ванадия, солей щелочных и щелочноземельных метал лов и др., резко ухудшает коррозионную стойкость сплавов, уменьшая срок эксплуатации изделий из них. В очищенном топливе (напр., керосине, бензине) коррозия проявляется в меньшей степени. Однако с повышением рабочей т-ры или увеличением содержания примеси солей морской атмосферы она может быть катастрофической. Сплавы с большим содержанием хрома или сплавы, подвергнутые спец. легированию, а также изделия с диффузионными покрытиями, созданными в процессе алитирования, хромоалитирова-ния или алюмосилицирования, отличаются более высокой стойкостью против газовой коррозии. Жаростой [c.427]