Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

т. е. для создания пассивного состояния необходимо изменить некоторые вненшие условия агрессивной среды. Пассивность определяет корро.шонную стойкость в естественных условиях многих металлических конструкционных материалов, среди них хром, алюмин:ий, нержавеющие стали.

Среди факторов, способствующих нарушению пассивного состояния металла, основными являются восстановительные процессы, механическое повреждение пассивного слоя, повышение температуры раствора, действие таких активных ионов, как С1-, ЗО!"", ОН".

В зависимости от характера пассиватора н активатора в-растворе и соотношения между их концентрациями возможны исриодическне переходы поверхности металла из иасенвиого состояния в активное и наоборот.

С точки зрения тер.модинамической пассивный металл не является более благородным, нежели активный, а замедление коррозионного процесса происходит благодаря образованию на поверхности фазовых или адсорбщюн-ных слоев, тормозящих анодный процесс. Пассивное состояние поверхности металла выражается в смещении электродного потенциала металла в положительную сторону. Например, железо в активном состоянии имеет потенциал (-0,4-:-1-0,58) В, а в пассивном состоянии - около +1,0 В.

Механизм процесса пассивирования очень сложен и недостаточно изучен. Предложено несколько теорий, объясняющ1х пассивность металла и сплавов. Согласно пленочной теории пассивности торможение процесса коррозии металла наступает в результате образования на поверхности металла защитной пленки. Эта теория связывает возникновение пассивного состояния .металлов с образованием тончайшего, часто невидимого защитного оксидного или другого слоя из соединений металла.

Несмотря на широкую распространенность пленочной теории пассивного состояния, все же большее число явлений, наблюдаемых при пассисации, не может быть объяснено только зашитным эффектом образующейся пленки.

По адсорбционной теории пассивности механизм защиты металлов состоит в насыщении валентностей поверхностных атомов металла путем образования химических связей с адсорбирующимися атомами кислорода. Этот так называемый химический вариант адсорбцнон-

HOli теории пассивации предполагает образование неактивного поверхностного слоя металла, связанного с атомами кислорода.

По другому, электрохимическому, варианту адсорбционной теории пассивности - механизм пассн.вацни заключается в том, что кислородные атомы, адсорбпруясь на металле, образуют электрические диполи за счет частичной иоиизацин кислородного атома электроном металла. Прп этом положительный конец образующего диполя располагается в металле и является отрицательным в двойном слое, в растворе. Таким образом, имеющийся на металле ионный скачок потенциала заменяется сложным адсорбционно-ионны.м скачком потенциала. В результате происходит сдвиг общего электродного потенциала в положительную сторону, и ионизация металла уменьшается.

Явление перепасснвации металлов и сплавов связано с увеличением окнслительпои способности среды, что облегчает наступление пассивного состояния многих металлов и сплавов. Это характерно, в частности, для алюминия в растворах HNO3. Однако в ряде случаев при чрезмерном повышении окислительно-восстановительного потенциала запассированный материал теряет свою пассивность и переходит в активное состояние.

Это явление, связанное с нарушением пассивности нержавеющих сталей, железа н других металлов в сильно окислительных средах, получило название перепассивации. Причиной этого явления считают то, что в средах с весьма положительным окислительно-восстановительным потенциалом образуются оксиды металлов высших валентностей, хорошо растворимые в данной среде. Это подтверждается тем обстоятельством, что при добавлении окислителей (К2СГ2О7, КМПО4) к азотной кислоте перепассивация хромистых и хромоникелевых сталей увеличивается. Перепаосивацпп способствуют повышение температуры среды, увеличение количества добавляемого окислителя и рост концентрации кислоты. Объясняется это тем, что вследствие высокого окислительно-восстановительного потенциала растворов азотной кислоты с добавками, например, К2СГ2О7 нержавеющая сталь имеет потенциал, близкий к потенциалу реакции образования шестивалентного хрома:

2СгЗ+ + 7Н2О = Сг202- -f 14Н+ + бе-

Часто легирование металла легко пассивирующимся металлом приводит к образованию достаточно хорошо пассивирующихся сплавов. Примером могут служить различные нержавеющие и кислотостойкие стали типа Fe-Сг-С, устойчивые в воде, растворах нейтральных кислот, в атмосфере. Свойство металлов пассивировать ся имеет большое практическое значение для различных отраслей машиностроения - на нем основано создание многих коррозионно-стойких сплавов.

В современной технике часто используется метод искусственного пассивирования металлов с целью повышения коррозионной стойкости некоторых металлов. Практическое значение пассивации исключительно велико, так как все конструкционные металлы без их самопроизвольного пассивирования подвергались бы быстрой коррозии не только в агрессивных химических средах, но и во влажной земной атмосфере или пресной воде.

Глава XII МЕТОДЫ КОРРОЗИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ

1. Способы оценки коррозионных процессов

Коррозионная стойкость металлов определяется качественно и количественно - скоростью коррозии в данных условиях, баллом стойкости по принятой шкале. Коррозио.нная стойкость может быть оценена:

а) изменением массы металла в результате коррозии, отнесенным к единице поверхности н единице времени;

б) объемом выделившегося водорода (или поглощенного кислорода) .в процессе коррозии, отнесенным к единице поверхности и единице времени;

в) уменьшением толщины металла вследствие коррозии, выраженным в линейных единицах и отнесенным к единице времени;

г) изменением какого-либо показателя механических свойств за определенное время коррозионного процесса, выраженным в процентах, или временем до разрушения образца заданных размеров;

д) изменением отражательной способности поверхности металла за определенное время коррозионного процесса, выраженным в процентах;