ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние температуры и давление на скорость коррозии металлов и электродных процессов из "Коррозия конструкционных материалов ядерных и тепловых энергетических установок " В большинстве случаев с повышением температуры скорость коррозии металлов возрастает. Однако возможен и более сложный ход зависимости скорости коррозии от температуры [1,11]. Рассмотрим, как влияет температура на кинетику электроводных процессов. При растворении металлов в активном состоянии с повышением температуры анодная поляризационная кривая, выражающая зависимость скорости растворения металла от его потенциала для меди, железа, никеля и ряда других металлов, смещается в сторону более отрицательных потенциалов [1,12]. [c.25] Это говорит о том, что скорость анодного процесса растворения металлов в активном состоянии (при постоянном потенциале) с повышением температуры возрастает. [c.25] Как известно, в пассивном состоянии наблюдается аналогичное явление. Участок анодной поляризационной кривой, характеризующий растворение металла в области перепассивации, с повышением температуры также смещается в область более отрицательных потенциалов. Такое явление характерно для никеля в растворе хлористого натрия [1,12]. [c.25] В закрытой системе, где концентрация кислорода в растворе остается постоянной, скорость реакции ионизации кислорода возрастает с повышением температуры в большей степени — 10% на ГС [1,12]. Температура изменяет эффективность катодного процесса и в том случае, когда он определяется скоростью диффузии кислорода из раствора к поверхности металла. Из уравнения (1-5) следует, что на величину предельного диффузионного тока с повышением температуры влияют изменение коэффициента диффузии кислорода, толщина диффузионного слоя и растворимость кислорода в электролите. [c.26] Рассчитанные по уравнениям (Г8), (1-9) и измеренные экспериментальным путем на вращающемся дисковом медном электроде в подкисленном растворе 0,005Н хлористого железа по методу Б. Н. Кабанова и Ю. Г. Сивера [1,14], величины передельного диффузионного тока и толщина диффузионного слоя при различных температурах приведены в табл. 1-2. [c.26] Вязкость с повышением температуры уменьшается, а сила предельного диффузионного тока, как это видно из перечисленных выше факторов, увеличивается. С повышением температуры электролита толщина диффузионного слоя увеличивается, но очень мало —0,19% на ГС. Такой вывод на первый взгляд кажется несколько неожиданным. Однако из анализа уравнения (Г20) следует, что толщина диффузионного слоя зависит от коэффициента диффузии в большей степени, чем от вязкости коэффициент диффузии входит в степени Гз, а вязкость — в степени Ге- А так как коэффициент диффузии с повышением температуры увеличивается, толщина диффузионного слоя на вращающемся дисковом электроде с повышением температуры также несколько увеличивается (в 1,1 раза) при изменении температуры с 20° до 80° С) [1,12]. Ввиду того, что растворимость кислорода с повышением температуры до 100° С уменьшается, величина предельного диффузионного тока при восстановлении кислорода как до перекиси водорода (п = 2), так и до воды (п = 4) на медном амальгамированном вращающемся электроде с повышением температуры достигает максимума (табл. ГЗ). [c.27] Это происходит вследствие уменьшения растворимости кислорода с повышением температуры, которая оказывает на величину предельного диффузионного тока большее влияние, чем увеличение коэффициента диффузии и уменьшение вязкости. Толщина же диффузионного слоя с повышением температуры несколько увеличивается. [c.28] Вследствие уменьшения растворимости кислорода с повышением температуры кривые, выражающие зависимость предельного диффузионного тока в открытой системе от температуры, проходят через максимум. В закрытой системе, где концентрация кислорода остается постоянной, величина предельного диффузионного тока с повышением температуры непрерывно увеличивается (рис. 1-9). [c.29] Следует, однако заметить, что растворимость кислорода уменьшается лишь при повышении температуры до 100° С. [c.29] При дальнейшем росте температуры растворимость кислорода вновь возрастает. [c.29] Скорость катодного процесса разряда ионов водорода с повышением температуры увеличивается. Перенапряжение водорода уменьшается при этом на 2—4 мв на Г С. [c.29] Если различные участки одного и того же металла, погруженного в электролит, имеют различную температуру, возможна термогальваническая коррозия. Участок металла, имеющий более высокую температуру, является анодом и подвергается разрушению. Интенсивность работы термогальванической пары зависит от разницы стационарных потенциалов горячего и холодного металлов, электропроводности среды, поляризуемости электродов. Как правило, эффективность работы термогальванических пар определяется скоростью катодного процесса [I, 16]. В связи с этим увеличение площади менее нагретых участков металла интенсифицирует работу термогальванической пары и приводит к возрастанию скорости коррозии более нагретых участков металла. [c.29] Если эффективность катодного процесса определяется скоростью диффузии кислорода к поверхности металла, размешивание среды может существенным образом увеличить термогальваническую коррозию. При неблагоприятных условиях (значительном перепаде температур, высокой проводимости среды, большой величине отношения площади менее нагретых участков металла к более нагретым, интенсивном размешивании раствора) термогальваническая коррозия может быть очень опасной. [c.30] С повышением температуры может изменяться агрегатное состояние коррозионной среды, и при определенных давлениях металл контактирует уже не с водным раствором, а с насыщенным паром. [c.30] Рассмотрим природу коррозионных процессов в паровой фазе. Измерения, проведенные в специальном автоклаве для электрохимических исследований показали, что образцы, изготовленные из различных материалов и помещенные в насыщенный пар, образуют гальваническую пару. Ток пары может быть зафиксирован. Более электроотрицательный металл является в такой паре анодом. Результаты измерения токов гальванических пар между различными образцами, помещенными в насыщенный пар, представлены в табл. 1-4. [c.30] Возможность образования гальванических пар свидетельствует о том, что в насыщенном паре могут возникать и работать коррозионные макро- и микроэлементы, т. е. коррозионные процессы в насыщенном паре имеют электрохимическую природу. [c.30] Для исследования природы коррозионных процессов в перегретом паре проводился следующий эксперимент. В стеклянную ампулу впаивались два электрода и штуцер, к которому присоединяли манометр. Затем в ампулу заливалось расчетное количество воды, необходимое для получения при заданной температуре (200°С) перегретого пара определенного давления. Ампула герметизировалась и помещалась в электрическую печь. Величина температуры (200° С) и давления (4 ат), согласно термодинамическим таблицам воды и водяного пара, подтвердили то, что в ампуле находился перегретый пар. При подключении к образцам сухих анодных батарей, между ними возникал электрический ток порядка десяти микроампер. [c.30] Аналогичный результат был получен в ампуле без манометра, в которую заливалось расчетное количество воды. Величина удельного объема ампулы свидетельствовала о том, что в ней находился перегретый пар. Изложенное выше подтверждает, что и в перегретом паре могут быть коррозионные макро- и микроэлементы, а коррозионные процессы имеют электрохимическую природу. Вследствие высокого электрического сопротивления перегретого пара работа макропар в нем малоэффективна. [c.30] Принципы коррозионностойкого легирования, разработанные для водных сред, можно применить для паровых фаз. С точки зрения электрохимической коррозии следует также рассматривать и влияние внешних и внутренних факторов при коррозии в паровых средах. Можно полагать, что только при очень низких давлениях пара коррозионные процессы будут протекать по механизму газовой коррозии. При постоянной температуре давление воды не влияет на кинетику электродных процессов. На рис. 1-10, 1-11 представлены анодные и катодные кривые, снятые в автоклаве для электрохимических исследований при комнатной температуре с образцов из стали 1Х18Н9Т. [c.33] Из рис. 1-10 следует, что при постоянной температуре и концентрации кислорода, увеличение давления воды с 1 до 60 ат не изменяет скорости катодного процесса ионизации кислорода и величины предельного диффузионного тока. Рис.1-11 показывает, что увеличение давления в тех же пределах не влияет на скорость анодного процесса как в пассивном состоянии, так и в области перепассивации. [c.33] Вернуться к основной статье