21

2.3. Правила техники безопасности

Все опыты проводятся в пластмассовых кюветах. При проливах коррозионных сред на стол тщательно удалить их протиркой влажной тряпкой. Не допускать по-

падания исследуемых растворов на электроизмерительные приборы.

Лабораторная работа 3

КОРРОЗИЯ С ВОДОРОДНОЙ И КИСЛОРОДНОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯМИ

Цель работы: ознакомиться с наиболее распространенными видами электрохимической коррозии.

3.1. Теоретические предпосылки

Электрохимическая коррозия металлов состоит из трех основных процессов:

- анодного процесса ионизации металла с получением разнообразных продуктов коррозии:

гидратированные катионы [Ме(Н2О)]ne+ комплексные соединения[Ме(Кn)]m+, [Ме(Кn)]m-

Ме - ne оксиды и гидроксиды МеО, Ме(ОН)2 сложные анионы металла МеО -2, МеО22- труднорастворимые соли МеА

-перемещения освободившихся электронов по металлу от анодных участков к катодным и движения ионов в растворе;

-катодного процесса присоединения электронов каким-либо окислителем (де-

поляризатором) коррозионной среды:

Ox + Ze → Red

Наиболее часто в коррозионных процессах в качестве окислителей участвуют ионы водорода (вода) и растворенный в коррозионной среде кислород. В первом случае коррозия металла сопровождается выделением водорода и ее так и назы-

вают: коррозия с выделением водорода, или коррозия с водородной деполяриза-

цией. Во втором случае коррозию называют: коррозия под действием растворен-

22

ного кислорода, или коррозия с кислородной деполяризацией.

3.1.1. Коррозия с водородной деполяризацией

При коррозии с водородной деполяризацией катодная реакция коррозионного

процесса описывается следующими реакциями:

Для того чтобы коррозия с водородной деполяризацией была возможна, необ-

ходимо, чтобы было выполнено термодинамическое условие электрохимической коррозии

Равновесный потенциал металла ( Е равнМе ) можно приравнять к его стандартному потенциалу, который легко найти в литературе; равновесный потенциал водород-

ного электрода ( Е равнН2 ) определяется исходя из рН коррозионной среды:

Как показывает практический опыт, железо и его сплавы корродируют с выде-

лением водорода в средах, имеющих рН < 3, т.е. в кислых средах. Для строитель-

ной практики это коррозия металла в кислых грунтах, кислых сточных водах,

коррозия строительных конструкций на производствах, связанных с применением кислот (травильные участки заводов ОЦМ, гальванические цеха и т.д.). Необхо-

димо помнить, что выделение водорода при коррозии с водородной деполяриза-

цией происходит через стадию образования атомарного водорода, который имеет небольшой радиус и может легко диффундировать в глубь металла, ухудшая его механические характеристики. Такое явление называется наводороживанием ме-

талла, оно приводит к повышению хрупкости металла и затрудняет его сварку.

Кроме того, выделяющийся водород способствует разрушению на металлах защитных покрытий (лакокрасочных, битумных, полимерных), что существенно повышает коррозию металлических конструкций.

23

Учитывая все эти отрицательные особенности коррозии с выделением водоро-

да, можно сделать вывод, что при эксплуатации строительных конструкций такая коррозия должна быть исключена.

3.1.2. Коррозия с кислородной деполяризацией

Растворенный в коррозионной среде кислород является основным окисли-

телем во всех наиболее распространенных на практике видах коррозии(атмо-

сферной, подводной, грунтовой). Именно с коррозией с кислородной деполяриза-

цией строители сталкиваются чаще всего.

Катодный процесс при коррозии с кислородной деполяризацией описывается

Согласно термодинамическим оценкам, под действием растворенного кисло-

рода должны корродировать все металлы за исключением золота.

Так как растворимость кислорода в электролитах невелика, то очень часто скорость коррозии определяется диффузией кислорода к корродирующему метал-

лу и, следовательно, очень сильно зависит от перемешивания коррозионной сре-

ды.

При коррозии в реальных условиях диффузия кислорода к отдельным участ-

кам поверхности корродирующего металла может быть неодинаковой(неравно-

мерная аэрация). В этой связи коррозия с кислородной деполяризацией часто происходит локально, возникают так называемые аэрационные пары, при работе которых металл разрушается в местах, где диффузия затруднена, а катодный про-

цесс коррозии осуществляется на участках с хорошей аэрацией.

Работой аэрационной пары объясняются, например, щелевая коррозия (рис. 3.1) и

неравномерная коррозия подземных трубопроводов на различных участках