Презентация на тему: Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,

Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Катодные процессы электрохимической коррозии
Катодные процессы электрохимической коррозии
Катодные процессы электрохимической коррозии
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Термодинамика коррозии с водородной деполяризацией
Коррозия с водородной деполяризацией
Термодинамика коррозии с водородной деполяризацией
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Стадийность катодной реакции выделения водорода
Стадийность катодной реакции выделения водорода
Скорость выделения водорода
Скорость выделения водорода
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия с кислородной деполяризацией
Коррозия с кислородной деполяризацией
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия с кислородной деполяризацией
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Факторы влияющие на коррозию с кислородной деполяризацией
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,
Аэрационные пары
Аэрационные пары
1/30
Средняя оценка: 4.8/5 (всего оценок: 60)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1184 Кб)
1

Первый слайд презентации

Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н., доцент

Изображение слайда
2

Слайд 2

Модуль 2. Электрохимическая коррозии Электрохимическая коррозия состоит из двух сопряженных электрохимических реакций: катодной и анодной. В целом скорость коррозии будет определятся скоростью протекания и той и другой реакции. Рассмотрим более подробно особенности протекания катодной реакции коррозионного процесса. Э лектрохимическая коррозия может вызываться большим количеством окислителей, которые могут присутствовать в электролите (в коррозионной среде). Все окислители можно разделить на 5 групп: Катодные процессы электрохимической коррозии

Изображение слайда
3

Слайд 3: Катодные процессы электрохимической коррозии

Катионы 1.1 1.2 2) Молекулы 2.1 2.2 2.3

Изображение слайда
4

Слайд 4: Катодные процессы электрохимической коррозии

3) Анионы 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4) Оксиды и гидрооксиды 4.1. 4.2 Fe 3 O 4 + 2e + 2H + 3 FeO + H 2 O

Изображение слайда
5

Слайд 5: Катодные процессы электрохимической коррозии

5) Восстановление органических соединений : Из всех перечисленных окислителей можно выделить два главных окислителя: 1) или 2) Растворенный в коррозионной среде

Изображение слайда
6

Слайд 6

В любых водных растворах всегда присутствуют ионы водорода или не диссоциированные молекулы воды. Ионы водорода или молекулы воды являются окислителями и могут вызывать электрохимическую коррозию, при этом катодная реакция электрохимической коррозии идет: 2Н + + 2е 2Н ат Н 2 (кислая среда) или 2Н 2 О + 2е 2Н ат + 2ОН - Н 2 + 2ОН - (нейтральная или щелочная среда) Коррозия под действием ионов водорода или воды, сопровождающаяся выделением молекулярного водорода называется коррозия с водородной деполяризацией. Окислители, вызывающие электрохимическую коррозию

Изображение слайда
7

Слайд 7

Al Zn Fe Ni H 2 Cu Ag O 2 -1,5 - 0, 79 -0,44 -0,23 0 +0,34 1,23 Термодинамика коррозии с водородной деполяризацией Коррозия возможна, если выполняется термодинамическое ее условие: Грубая проверка может быть осуществлена с помощью ряда напряжений, в котором приводится стандартный водородный потенциал. Согласно ряду напряжений, металлы, стоящие левее водорода, могут корродировать по коррозии с водородной деполяризацией, а стоящие справа нет. Более корректно термодинамическое условие коррозии с водородной деполяризацией делать, учитывая зависимость от рН коррозионной среды.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Термодинамика коррозии с водородной деполяризацией

- Зависит от концентрации ионов водорода и давления водорода в газовой фазе Как видно из таблицы зависимость равновесного потенциала водородного электрода от давления водорода в газовой фазе не велика и максимально составляет 0.186 В Более существенной оказывается зависимость равновесного потенциала водородного электрода от рН. Это отражается в диаграмме устойчивости воды. Для уравнения Н 3 О + + е ½ Н 2 + Н 2 О

Изображение слайда
9

Слайд 9: Коррозия с водородной деполяризацией

На диаграмме устойчивости воды зона коррозии с водородной деполяризацией будет ниже линии равновесного водородного электрода электрода, где 1,23 0 0,2 -0,828 0 14 рН Е 2Н + + 2е = 2Н ат = Н 2

Изображение слайда
10

Слайд 10: Термодинамика коррозии с водородной деполяризацией

Анализируя предыдущий график можно сделать вывод: Активные металлы с высоким отрицательным потенциалом, включая железо ( Ɛ 0 = - 0,44 В), могут подвергаться коррозии с водородной деполяризацией в средах с любым рН; Отрицательные металлы, начиная с кадмия ( Ɛ 0 = - 0,40 В до 0) могут подвергаться коррозии с водородной деполяризацией только в кислых средах. Металлы с положительным равновесным потенциалом не могут подвергаться коррозии с водородной деполяризацией ни в каких средах.

Изображение слайда
11

Слайд 11

Кинетика коррозии с водородной деполяризацией Чтобы определить от каких факторов зависит скорость протекания катодной реакции коррозионного процесса при коррозии с водородной деполяризацией. Необходимо рассмотреть стадийность этой реакции: Катодный процесс коррозии с водородной деполяризацией состоит из следующих стадий: 1. Диффузия гидратированных ионов водорода или молекул воды к поверхности корродирующего металла. 2. Разряд водородных ионов или молекул воды: Н 3 О + +е →Н ат +Н 2 О Н 2 О+е → Н ат +ОН –

Изображение слайда
12

Слайд 12: Стадийность катодной реакции выделения водорода

3. Молизация водорода: 3. 1 Электрохимическая десорбция: 3.2 Рекомбинация: 3.3 Эмиссия 4. Отвод водорода в газовую фазу.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Стадийность катодной реакции выделения водорода

Первая стадия диффузия замедлена быть не может в связи с аномальной подвижностью ионов водорода и большим количеством воды. В реальных условиях коррозии наиболее часто замедленными стадиями являются: разряд, электрохимическая десорбция и отвод пузырьков в газовую фазу. Возможность замедленной стадии рекомбинации при рассмотрении коррозионных процессов можно не учитывать, так как рекомбинационная теория водородного перенапряжения справедлива, в основном, для благородных металлов ( Pt, Pd, Ro ), термодинамически не способных к коррозии с водородной деполяризацией. Модуль 2. Электрохимическая коррозия Лекция 2.1

Изображение слайда
14

Слайд 14: Скорость выделения водорода

Согласно теории замедленного разряда скорость выделения водорода определяется уравнением: Где K – константа скорости реакции, a – активность ионов гидроксония, Где ŋ – перенапряжение выделения водорода.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Скорость выделения водорода

Анализируя вышеприведенное уравнение можно сделать вывод, что скорость катодного процесса выделения водорода зависит: от константы скорости этой реакции, которая в свою очередь зависит от природы металла и от температуры. от рН коррозионной среды. От величины потенциала диффузной части двойного слоя, которая зависит от концентрации всех ионов в коррозионной среде и наличия в ней ПАВ.

Изображение слайда
16

Слайд 16

4. От величины перенапряжения выделения водорода, которое зависит от природы металла и наличия в нем примесей других металлов. (Пример: чистый цинк плохо растворяется в соляной кислоте, так как перенапряжение реакции выделения водорода на цинке велико. Но если цинк загрязнен примесью меди реакция выделения водорода резко усиливается.) 5. Скорость стадии разряда не зависит от перемешивания. Но при дополнительной замедленности отвода водорода в газовую фазу скорость выделения водорода может зависеть также и от перемешивания. Факторы, влияющие на скорость выделения водорода.

Изображение слайда
17

Слайд 17

Коррозионная диаграмма, описывающая коррозию с водородной деполяризацией при замедленном разряде ионов водорода Коррозия с водородной деполяризацией

Изображение слайда
18

Слайд 18

Коррозия с водородной деполяризацией Основные особенности Сопровождается выделением атомарного водорода Н ат, который проникая вглубь металла, вызывает его наводороживание. Что в свою очередь ухудшает механические и технологические свойства металла: металл становится более хрупким и плохо сваривается. Коррозия с водородной деполяризацией сопровождается выделением молекулярного водорода, который отрывает защитные покрытия (лакокрасочные, битумные, полимерные), что усугубляет коррозию. Если есть коррозия с водородной деполяризацией, то одновременно есть и коррозия с кислородной деполяризацией. Вывод: коррозия с водородной деполяризацией очень опасна и в ряде отраслей, например в строительной практике ее нужно исключать. (Строительные конструкции не должны контактировать с растворами с рН < 3.)

Изображение слайда
19

Слайд 19

Модуль 4. Катодные процессы электрохимической коррозия Растворенный в коррозионной среде кислород является основным окислителем во всех наиболее распространенных видах коррозии (атмосферной, подводной, грунтовой). Коррозия под действием растворенного в электролитах кислорода, называется коррозией с кислородной деполяризацией. Катодный процесс при коррозии с кислородной деполяризацией описывается следующими реакциями: O 2 + 4Н + + 4е → 2 H 2 O кислая среда, О 2 + 2 H 2 O + 4е → 40Н – нейтральная и щелочная среда. Коррозия с кислородной деполяризацией

Изображение слайда
20

Слайд 20: Коррозия с кислородной деполяризацией

Для реакции O 2 + 4Н + + 4е → 2 H 2 O Равновесный потенциал кислородного электрода в соответствии с уравнение Нернста запишется: - зависит от активности ионов водорода, от рН коррозионной среды и от парциального давления кислорода в газовой фазе.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Коррозия с кислородной деполяризацией

Зависимость стандартного потенциала кислородного электрода от давления кислорода невелика: Ɛ о = 1,218 В при Р= 0,2 ат ; Ɛ о = 1,229 В при Р= 1 ат Равновесный потенциал кислородного электрода всегда на 1,23 В больше равновесного потенциала водородного электрода.

Изображение слайда
22

Слайд 22

Al Zn Fe Ni H 2 Cu Ag O 2 -1,5 - 0, 79 -0,44 -0,23 0 +0,34 1,23 Термодинамика коррозии с кислородной деполяризацией Коррозия возможна, если выполняется термодинамическое ее условие: Грубая проверка может быть осуществлена с помощью ряда напряжений, в котором приводится стандартный водородный потенциал. Согласно ряду напряжений, металлы, стоящие левее кислорода, могут корродировать по коррозии с кислородной деполяризацией, а стоящие справа нет, и к таким металлам относится только золото. Более корректно термодинамическое условие коррозии с кислородной деполяризацией делать, учитывая зависимость от рН коррозионной среды.

Изображение слайда
23

Слайд 23: Коррозия с кислородной деполяризацией

На диаграмме устойчивости воды зона коррозии с кислородной деполяризацией будет ниже линии равновесного кислородного электрода, где 1,23 0,2 0 -0,828 0 14 рН Как видно из диаграммы коррозия с кислородной деполяризацией распространена значительно больше, чем с водородная Е

Изображение слайда
24

Слайд 24

Модуль 4. Катодные процессы электрохимической коррозия Лекция 4.2 Реакция восстановления кислорода включает в себя следующие стадии: - растворение кислорода в коррозионной среде - диффузия растворенного кислорода к поверхности корродирующего металла; - разряд; - отвод образовавшихся продуктов. Так как растворимость кислорода в электролитах невелика, то очень часто скорость коррозии определяется диффузией кислорода к корродирующему металлу. Стадия разряда также может быть замедлена, но только в достаточно редких случаях: при интенсивно перемешиваемых коррозионных средах или в тонких пленках электролита. Отвод продуктов не может быть замедленным, так как ионы ОН – обладают аномальной подвижностью, а воду отводить не надо. Скорость катодного процесса при коррозии с кислородной деполяризацией

Изображение слайда
25

Слайд 25

При замедленности стадии диффузии скорость ее, а следовательно, и скорость коррозионного процесса определяются, исходя из закона Фика : i кор = где С О – концентрация кислорода в коррозионной среде; С S – концентрация кислорода на поверхности корродирующего металла; D – коэффициент диффузии кислорода;  – толщина диффузионного слоя. При С S = 0 наблюдается максимальный коррозионный ток, определяемый предельным током диффузии кислорода: i кор m а x = Модуль 4. Катодные процессы электрохимической коррозия Лекция 4.2 Скорость катодного процесса при коррозии с кислородной деполяризацией

Изображение слайда
26

Слайд 26: Факторы влияющие на коррозию с кислородной деполяризацией

Скорость коррозии с кислородной деполяризацией зависит прежде всего от: концентрации растворенного кислорода в коррозионной среде С о, которая, в свою очередь, определяется давлением кислорода в газовой фазе (Р), температурой, и концентрацией ионов в коррозионной среде. коэффициента диффузии кислорода в коррозионной среде, который зависит от температуры. вязкости коррозионной среды; интенсивности движения коррозионной среды( δ).

Изображение слайда
27

Слайд 27

Толщина диффузионного слоя определяется уравнением δ=3 L 1/2 D 1/3 v –1/2 υ 1/6, где υ – вязкость коррозионной среды, v – скорость перемешивания коррозионной среды. Таким образом, скорость коррозии с кислородной деполяризацией зависит прежде всего от концентрации растворенного кислорода в коррозионной среде, которая, в свою очередь, определяется давлением, температурой и концентрацией ионов в коррозионной среде. Кроме того, скорость коррозии существенно зависит от интенсивности движения коррозионной среды. Модуль 4. Катодные процессы электрохимической коррозия Лекция 4.2 Скорость катодного процесса при коррозии с кислородной деполяризацией

Изображение слайда
28

Слайд 28

Коррозионная диаграмма, описывающая коррозию с кислородной деполяризацией при замедленной диффузии растворенного кислорода Модуль 4. Катодные процессы электрохимической коррозия Лекция 4.2 Коррозия с кислородной деполяризацией

Изображение слайда
29

Слайд 29: Аэрационные пары

Диффузия кислорода к различным участкам корродирующего металла часто неодинакова. В этом случае часто возникают аэрационные пары и коррозия становится локальной. При образовании аэрационной пары в большей мере корродирует участок с меньшей диффузией кислорода к нему. Примером аэрационной пары может быть щелевая коррозия.

Изображение слайда
30

Последний слайд презентации: Коррозия и защита металлов от коррозии Лихачев Владислав Александрович, к.х.н.,: Аэрационные пары

Изображение слайда