Коррозия металлов в природных и технологических средах

1.

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ В
ПРИРОДНЫХ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ

2.

Коррозия металлов в природных средах
Атмосферная коррозия металлов
Атмосферная коррозия — это коррозия сооружений и оборудования,
эксплуатирующихся в нормальной земной атмосфере.
СУХАЯ
ВЛАЖНАЯ
МОКРАЯ

3.

4.

5.

Основным стимулирующим фактором атмосферной коррозии является
вода. При относительной влажности воздуха до 60 % следы
влаги на поверхности металла отсутствуют. В этом случае коррозия
протекает по химическому механизму.
Образующиеся на поверхности оксидные пленки обладают защитными
свойствами и тормозят развитие коррозионных разрушений .

6.

При относительной влажности воздуха, равной 60-70%, начинается
конденсация влаги и на поверхности металла появляется адсорбционная
пленка воды.
Относительная влажность, при которой начинается конденсация влаги на
поверхности металла, называется критической влажностью. Она зависит
от состояния металла и от степени загрязнения воздуха.

7.

При образовании адсорбционного слоя влаги
(толщиной порядка нескольких молекулярных
слоев) на поверхности металла появляется
электролит.
В этих условиях реализуется
электрохимический механизм и скорость
коррозии значительно возрастает.
Пленка влаги имеет небольшую толщину,
кислород проникает через нее
беспрепятственно и катодный процесс не
затруднен.

8.

Критическую влажность
снижают частицы
адсорбированных
загрязнителей,
притягивающих влагу из
воздуха (природные или
антропогенные)
Например сульфат
аммония (уменьшают
критическую влажность с
70 до 50%)или даже
продукты коррозии

9.

При относительной влажности,
близкой к 100 %, или при
непосредственном увлажнении
металла (дождь, туман), на
поверхности происходит
образование видимых фазовых
слоев воды.

10.

Процесс коррозии несколько
затрудняется по сравнению с
влажной коррозией.
При образовании фазовых пленок
в области мокрой коррозии
затруднятся доставка кислорода и
наблюдается катодное
торможение процесса.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

• ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ МЕТАЛЛА ОТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА
НЕГО НАНОСЯТ РАЗЛИЧНОГО РОДА ПОКРЫТИЯ: ЛАКИ,
КРАСКИ,
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
ПОКРЫТИЯ.
НАИБОЛЕЕ
РАСПРОСТРАНЕННЫМИ
ЯВЛЯЮТСЯ
ЛАКОКРАСОЧНЫЕ
ПОКРЫТИЯ, ОДНАКО ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ЗНАЧИТЕЛЬНО НИЖЕ, ЧЕМ У МЕТАЛЛИЧЕСКИХ.
• ПОСЛЕДНИЕ ПО ХАРАКТЕРУ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ МОЖНО
РАЗДЕЛИТЬ НА АНОДНЫЕ И КАТОДНЫЕ

18.

Если металлическое покрытие изготовлено из
металла с более отрицательным потенциалом
(более активный) , чем защищаемый, то оно
называется анодным покрытием.
Пример анодного покрытия может служить –
хром, нанесенный на железо. В случае нарушения
целостности покрытия при контакте с влажным
воздухом будет работать гальванический элемент:
А (–) Cr H2O, O2 Fe (+) К
на аноде: Cr – 2e → Cr2+
на катоде: 2 H2O + O2 + 4e → 4 OH–
Cr2+ + 2 OH– → Cr(OH)2
Гидроксид хрома (II) окисляется кислородом
воздуха до Cr(OH)3:
4 Cr(OH)2 + 2H2O + O2 → 4 Cr(OH)3
Таким образом, в результате электрохимической
коррозии разрушается анодное покрытие.

19.

20.

Неметаллические покрытия.
Такие
покрытия
могут
быть
неорганические
(цементный
раствор,
стекловидная
масса)
и
органические
(высокомолекулярные
соединения,
лаки, краски, битум).
Химические покрытия.
В этом случае защищаемый металл подвергают
химической обработке с целью образования на
поверхности пленки его соединения, устойчивой к
коррозии. Сюда относятся:
оксидирование – получение устойчивых оксидных
пленок (Al2O3, ZnO и др.);
фосфатирование – получение защитной пленки
фосфатов (Fe3(PO4)2, Mn3(PO4)2);

21.

Протекторная защита. Защищаемое от
коррозии изделие соединяют с металлическим
ломом
из
более
электроотрицательного
металла (протектора).
Это равносильно созданию гальванического
элемента, в котором протектор является анодом
и будет разрушаться.
Например, для защиты подземных сооружений
(трубопроводов) на некотором расстоянии от
них закапывают металлолом (протектор),
присоединив его к сооружению

22.

Схема протекторной защиты. А – трубопровод;
Б – протектор; В – проводник

23.

Катодная защита отличается от протекторной тем, что защищаемая
конструкция,
находящаяся
в
электролите
(почвенная
вода),
присоединяется к катоду внешнего источника тока. В ту же среду
помещают кусок металлолома, который соединяют с анодом внешнего
источника тока
Схема катодной защиты. А – конструкция; Б – протектор

24.

25.

26.

Ингибиторы коррозии- химические соединения
или их композиции , присутствие которых в
небольшом количестве в агрессивной среде
замедляет
коррозию
металлов,
например
неорганические:NaNO3, K2CrO4, органические :
уротропин, диэтиламин они адсорбируются на
поверхности металлов, образуя тонкие пленки.
Летучие
(атмосферные ингибиторы) (серии
ИФХАН);
Ингибиторы
применяются при химической
очистке от накипи паровых котлов, снятиии
окалины с обработанных изделий, при хранении
и перевозке соляной кислоты в стальной таре.

27.

В качестве ингибиторов коррозии используют как органические, так и
неорганические вещества различного химического состава.
Различные ингибиторы действуют разными способами:
• либо, адсорбируясь на поверхности металла, влияют на электродные
процессы локальных микроэлементов, тормозя их дальнейшее
действие;
• либо же, вследствие своего окисляющего действия, образуют на
поверхности металла плотную, хорошо защищающую его оксидную
пленку
Принцип действия значительного числа ингибиторов
заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей
поверхности и последующем торможении катодных или анодных
процессов электрохимической коррозии.

28.

Летучие
ингибиторы
атмосферной
коррозии
самопроизвольно
адсорбируются
на
поверхности изделия, находятся при нормальной
температуре в летучем состоянии. Воздействуют на
кинетику электродных реакций.
• К ним относятся соли слабых неорганических и
органических кислот, аминов (бензоаты, нитриты,
фосфаты, нитрофеноляты, нитробензоаты и др.)
• Летучие
ингибиторы
атмосферной
коррозии
адсорбируются на поверхности защищаемого
металла
тонким
мономолекулярным
слоем,
происходит его взаимодействие с металлом.

29.

Анодные ингибиторы чаще всего используют в нейтральных средах
при коррозии с кислородной деполяризацией.
К таким ингибиторам относятся неорганические вещества-окислители:
хроматы, бихроматы, нитриты, молибдаты, вольфраматы щелочных
металлов
Ингибирующее действие фосфатов, полифосфатов, боратов,
силикатов, солей бензойной кислоты проявляется только при
наличии в электролите растворенного кислорода, который и играет
роль пассиватора.
Эти вещества способствуют адсорбции кислорода на поверхности
металла,переводя его в пассивное состояние. Помимо этого, они
тормозят анодный процесс растворения металла за счет
образования труднорастворимых защитных пленок самого
разнообразного характера.

30.

• В зависимости от класса ингибирующего
соединения
оно может ускорять катодную
реакцию (переводит поверхность металла в
пассивное состояние), либо тормозить анодную и
катодную.
• Действие ингибитора зависит от его строения и
состава,
механизма
испарения,
давления
насыщенного пара, адсорбционных свойств
поверхности, самого ингибитора, способности
изменять кинетику процесса.
• Для защиты металлов от атмосферной коррозии
во время перевозки, хранения и консервации
очень
часто
используют
ингибированную
антикоррозионную бумагу. При производстве
ингибированной бумаги, основным ее активным
элементом является ингибирующее вещество.

31.

Антикоррозионные смазки
В
качестве
таких
смазок
используются
нефтяные
масла,
вазелин,
воск.
Нефтяные
смазки
относительно
дешевы,
не
взаимодействуют с защищаемым металлом, достаточно стабильны при
хранении и применении, их легко наносить, удалять, возобновлять.
Применение
таких
смазок
не
требует
тщательной
подготовки
поверхности
защищаемого
изделия
Слой смазки, нанесенный на металлическую поверхность, препятствует
проникновению воды и кислорода воздуха к металлу и тем самым
затрудняет протекание коррозионных процессов.
Консистентные смазки наносят только на сухую поверхность. Для усиления
защитных свойств смазок в них дополнительно вводят ингибиторы коррозии.
Консистентные ингибированные смазки применяют для консервации
наружных поверхностей машин, станков и механизмов.
Наряду с маслами в качестве защитных смазок используется воск

32.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!