ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Макаров АНОДНАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ защита Пассивность металлов и анодная. защита из "Коррозия и защита от коррозии Том 3 " При анодной защите от общей коррозии потенциал металла необходимо удерживать в пределах пассивной области рис. 1), протяженность которой в большинстве случаев достаточно велика например, при защите аустенитных хромоникелевых сталей в серной кислоте средней концентрации при умеренной температуре эта область простирается от 200 до 1200 мв [22, 32]. Выход же за пределы этой области потенциалов может привести к значительному возрастанию скорости растворения металла, в том числе и до величин, превышающих коррозию в отсутствии защиты. Для успешной защиты химического оборудования считается достаточным при применении современных электронных приборов наличие пассивной области в интервале потенциалов 30—50 мв [33]. Скорость коррозии металла, в пассивном состоянии должна лежать ниже конструктивно-допустимой величины, определяемой исходя из срока службы аппаратуры или допустимого накопления продуктов коррозии в агрессивной среде. [c.86] Теории пассивного состояния посвящено огромное количество статей, опубликованных в научной литературе, и детальное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки данного обзора. Современные представления о пассивности подробно изложены, например, в книгах [37, 38] и здесь уместно ограничиться лишь необходимой для дальнейшего краткой характеристикой проблемы. [c.87] Вместе с тем следует учитывать, что изучение анодной защиты на основе детального рассмотрения явления пассивации и пассивности металлов может открыть новые возможности этого метода. В качестве примера можно привести недавно предложенный метод [39] импульсной анодной защиты, позволяющий в некоторых случаях значительно увеличить эффективность защиты. Использование начальной пассивации, возникающей от действия импульса тока на фоне поляризации постоянным током f41], позволяет заметно снизить мощность поляризующих устройств. Рассмотрение конкурирующей адсорбции С1 и МОз ионов дает возможность рекомендовать анодную защиту для борьбы с пит-тинговой коррозией [35] и т. д. [c.87] В настоящее время существуют две основные теории торможения реакции растворения металла при пассивировании. Согласно одной теории, пассивация является результатом образования на металлической поверхности адсорбционных слоев кислорода, кислородсодержащих соединений [5, 52, 43] или анионов [44]. По мнению одних исследователей, торможение растворения металлов связано с тем, что возникновение адсорбционного слоя, обладающего дипольным моментом, резко снижает скачок потенциала в ионном двойном слое, что обусловливает экспоненциальное уменьшение скорости растворения металла с увеличением количества адсорбированных атомов кислорода. По мнению других, адсорбция приводит к насыщению поверхностных валентностей ме-галла и изменению энергетического состояния атомов металла на поверхности. [c.87] Неоднократно отмечалось, что наличие пассивирующей пленки не исключает возможности одновременного существования более тонких и трудно обнаруживаемых адсорбционных слоев, которые могут играть в процессе пассивации особо важную роль. [c.88] По мнению ряда авторов [10], излишняя категоричность утверждения, является ли фазовая пленка или адсорбционный слой причиной пассивности, неправомерна. В зависимости от конкретных условий, воздействие кислорода может завершиться образованием фазового окисла или остановиться на стадии образойания адсорбционного кислородного слоя. Возможен и смешанный вариант, когда вначале на поверхности металла образуется хемосорбированный слой атомов пассивирующего агента (кислорода или анионов), а затем на его основе возникает химическое соединение, образующее отдельную фазу. [c.88] Основными характеристиками зависимости скорости растворения металла от потенциала (рис. 1), существенно влияющими на условия эксплуатации и эффективность анодной защиты, являются . [c.89] Снижение критической плотности тока пассивации не только существенно упрощает перевод металла в пассивное состояние в период начальной пассивации и при колебаниях уровня агрессивной среды, но и уменьшает опасность появления местных очагов повышенной скорости растворения (например, в щелях и зазорах). [c.89] Скорость растворения металла в пассивном состоянии также существенно зависит не только от его природы, но и от состава агрессивной среды и обычно лежит в пределах 10 — 10 aJ M . При увеличении pH раствора in уменьшается. [c.89] В одних случаях нарушение пассивности при достижении потенциала фпп вызвано окислением металла до более высокой степени (чем это имеет место в области пассивности) с образованием хорошо растворимого соединения (например, комплексного иона с одним из компонентов раствора). В этом случае наблюдается явление перепассивации, которое характерно, например, для хромоникелевых сталей в серной кислоте [23]. [c.89] В некоторых случаях возрастание плотности тока на поверхности анодно поляризуемого металла, связанное главным образом с выделением кислорода, сопровождается и некоторым увеличением скорости растворения металла подобное явление наблюдается при анодной защите углеродистой стали в серной кислоте [53, 64]. [c.90] Вопрос о защитном интервале потенциалов, который может быть использован при практическом осуществлении анодной защиты, во всех случаях должен решаться на основании лабораторных исследований анодного поведения металла или сплава в данной среде. В настоящее время, количество работ, содержащих результаты таких исследований для различных металлов и сплавов в различных средах, весьма велико и оно непрерывно возрастает. [c.90] Результаты исследований анодного поведения никеля, хрома, железа, титана, молибдена, вольфрама, циркония, сплавов железо — хром, железо-— никель, хром — никель, хром — кобальт и различных фазовых составляющих сталей и сплавов обсуждаются в ряде обзорных работ 9, 10, 54— 56]. Подробно обсуждается влияние анионного состава агрессивной среды на анодное поведение металлов и сплавов [57]. Подобные исследования, имеющие большое практическое и теоретическое значение, обычно проводятся с целью предсказания коррозионного поведения существующих металлов и сплавов, а также предварительной оценки коррозионной стойкости вновь создаваемых марок сталей. [c.90] Указанные работы, безусловно, имеют большое значение для предварительной оценки возможности применения анодной защиты, допустимости замены высоколегированной стали на менее легированную, определения возможного уменьшения содержания легирующих элементов при применении анодной защиты. Зная анодное поведение металлов в растворах различного анионного состава, можно предварительно оценить влияние примесей тех или иных веществ на коррозионную стойкость металла в технологических растворах. [c.90] Во многих случаях состав технологических растворов настолько сложен [59 , что анодное поведение металла на основании исследований в лабораторных условиях поддается лишь весьма приближенной предварительной оценке. В некоторых случаях вообще не удается зафиксировать постоянный состав агрессивной среды ее свойства непрерывно изменяются в ходе технологического процесса [60]. Например, если удерживать потенциал аппарата, заполненного холодным аэрированным раствором гидроксиламинсульфата [61, 62 , в интервале 0,2—0,4 е, то направление тока будет катодным однако при увеличении температуры и изменении условий аэрации (например, в результате барботажа азота) направление тока изменится на анодное. В таких случаях обычно проводят не только лабораторные, но и модельные эксперименты [62]. [c.91] Защитное значение потенциала обычно значительно по-ложительнее потенциала коррозии (на 0,3—1,5 в в зависимости от конкретных условий защиты). Такое различие между этими потенциалами приводит к тому, что при наложении анодной защиты практически полностью подавляется катодная реакция, компенсирующая анодный процесс при потенциале коррозии. [c.91] В частности, в том случае, когда деполяризующей катодной реакцией является выделение водорода, применение анодной защиты приводит к уменьщению объема выделяющегося водорода. [c.91] Как показано в работе [63] количество выделяющегося водорода при анодной защите стали типа 18—10 в 75%-ной фосфорной кислоте при 93,3° уменьшается в 40 раз, и для той же стали в 75%-ной фосфорной кислоте, содержащей 15 ч. на млн. соляной кислоты при 23,9° — в 70 раз. Такое уменьшение выделения водорода позволяет с помощью анодной защиты предотвратить взрывы цистерн для хранения фосфорной кислоты, имевшие место при применении контактных уровнемеров [63]. [c.91] Вернуться к основной статье