Joomla Software solutions Template

Payday loan

Корозията на металите и сплавите причинява големи щети на стопанството. Те се изразяват в загуба на метали, разходи за ремонт или за подмяна на кородирали конструкции и съоръжения.

Това е наложило създаването на методи за защита на металите от корозия, разработени съобразно с характера на метала и условията на неговата експлоатация. Най-общо те се свеждат до следното: създаване на продукти, устойчиви на корозия; изолиране на метала от агресивното дейстиве на околната среда; избягване на образуването на корозионни галванични елементи или намаляване на активността на анодните и катодните участъци в случай на електрохимична корозия.

Различните методи за защита на металите от корозия могат да бъдат систематизирани в няколко основни групи:

1. Защита чрез легиране – основният метал се сплавя с други метали или с неметали, при което се създават сплави, устойчиви на корозия.
2. Защита чрез обработване на корозионната среда.
3. Електрохимична защита.
4. Защита чрез еднослойни и многослойни метални и неметални покрития.
5. Защита чрез химични съеднинения на металите – оксидни, фосфатни, сулфидни и др., известни още като конверсионни покрития.
6. Емайлиране, торкретиране и др.

Защита на металите от корозия чрез обработване на корозионна среда. Електрохимична защита.

1. Защита на металите от корозия чрез обработване на корозионна среда. Методът има за цел намаляване на агресивността на корозионната среда. Прилага се в случаите, когато средата е течна и с органичен обем. Съществува в две разновидности.

А. Намаляване на съдържанието на деполяризатора, с което се забавя катодният процес, респ. електрохимичната корозия. Това може да се постигне чрез:

деаерация – отстраняване на деполяризатора – О₂, като в течната среда се продухва инертен газ, чрез кипене или дестилация;

внасяне на редуктор;

алкализиране с цел намаляване на деполяризатора – Н⁺-йони.

Б. Добавяне на инхибитори (забавители) на корозията. Към средата се прибавят малки количества, които силно забавят корозията на метала. Инхибиторите имат специфично действие върху  различните метали, действат в различни концентрации и при различно рН. В ролята на инхибитори могат да действат както органични, така и неорганични вещества; летливи и контактни; окислители и редуктори.

Тяхното защитно действие се състои или в намаляване на скоростта на процесите на катодния участък (като резултат на редукция или окисление), или се свързва екраниращото дейстиве на трудноразтворими фосфати, или се дължи на адсорбационни явлениея. В случай молекулите на инхибитора се адсорбират по повърхността на метала и образуват траен филм, който я изолира от корозионната среда.

Окислителите (анодни забавители) имат двояко действие: по отношение на процесите на катодния участък те са деполяризатори, които ускоряват, а спрямо анодните процеси са инхибитори – забавят корозията.

Редукторните (катодни забавители) забавят корозията, като влияят върху процесите на катодните участъци. В случай на корозия с кислородна деполяризация ефикасни инхибитори са редукторите N₂H₄ (хидразни), Na₂SO₃ и др., които реагират с разтворения в корозионната среда О₂ и намаляват концентрацията.

При случаи на корозия с деполяризатор Н⁺-йони подходящи инхибитори са солите на бисмута и арсена. Тяхното действие се състои в контактно отлагане на Bi или As, което повишава водородното свръхнапрежение и корозията се забавя.

Органичните инхибитори се използват при байцване на метали, в парокотелни инсталации и метални резервоари.

Степента на ефикастност на инхибиторното действие се характеризира с коефициента на защитно действие, чиято стойност се изчислява по формулата

или чрез инхибиторния ефект , изразен със зависимостта

където: V₀ е скоростта на корозия на метала в корозионна среда;

V – скоростта на корозия в корозионна среда + инхибитор.

2. Електрохимична защита. Този вид защита е най-ефективна при изделия с големи габарити в корозионна среда с голям обем и добра електропроводност (разтвори на електролити, почва, морска вода и др.). Предимствата на електрохимичната защита са: лесно изпълнима, надеждна, приложима за мощни инсталации, с голям икономически ефект.

Методът се сътои в изменение на потенциала на защитавания чрез катодна и анодна поляризация, които определят двете разновидности на електрохимичната защита – катодна и анодна.

А. Катодна поляризация. Принципът на защита в този случай се състои в това, че металът, приемайки електрони, се превръща в катод и следователно не трябва да кородира. Катодната поляризация на метала се постига по два начина: чрез външен източник на постоянен ток – катодна, или с помощта на протектор – протекторна.

Катодна защита. При свързване на дадена метална конструкция с отрицателния полюс на външен източник на постоянен ток потенциалът на метала се изметва към по-отрицателни стойностти и металната конструкция теоретично не трябва да кородира. Анодът на източника се свързва с друг метал (най-често отпадъчен), поставен в същата корозионна среда, който кородира в резултат на протичащ електролизен процес.

Протректорна защита. Защитаваната метална конструкция се поставя в контакт с по-активен метал ( с по-отрицателен електроден потенциал от този на защитавания метал), с който образува макрокорозионен галваничен елемент. Конструкцията играе роля на катоден участък, а протекторът – на аноден (кородира).

Основни изисквания към протекторите са да бъдат активни, непасивиращи се метали с ниска себестойност. Обикновено като анодни протектори се използват металите цинк, алуминий, магнезий и техни сплави.

Защитното действие на протектора се определя от неговия КПД, който се изчислява по формулата

Ефектът на протектора зависи от начина на прикрепване, от потенциалната разлика между протектора и защитаваната метална конструкция и от електропроводността на средата.

Б. Анодна поляризация. Върху повърхността на метала се формира оксидно покритие с голямо съпротивление, което пасивира метала. Корозията се забавя поради анодна поляризация на метала, чийто потенциал се измества в положителна посока. Начините за постигане на анодна защита са аналогични на тези при катодната защита:

Анодна защита. Състои се в свързване на защитавания метал с положителния полюс на източник на постоянен ток, при което в резултат на електролиза върху метала се отлага пасивиращ оксиден слой.

Протекторна защита. Металната конструкция се прикрепва или съединява чрез метален проводник с катоден протектор, например мед, въглерод, Fe₃O₄, MnO₂ в случай на защита на стомана.

Цел на упражнението. Изучаване на специфичното защитно действие и защитния ефект на различни инхибитори върху скоростта на корозия на стомана. Запознаване с един от методите на електрохимична защита – катодна поляризация, в нейните две разновидностти – катодна и протекторна, и изучаване на реакциите на катодния и анодния процес.

Опит 1. Влияние на инхибиторите върху скоростта на корозия на стомана

Две сотманени пластини се почистват от продуктите на корозия с шмиргелна хартия и се измиват. Обезмасляват се с каша от виенска вар (чрез натриване с тампон) и се измиват обилно с течаща вода. В една епруветка се наливат 20cm³ 20%-на сярна киселина. В друга епруветка се наливат 20cm³ от един от следните разтвори, съдържащи инхибитор:

20% H₂SO₄ и 5% тиокарбамит, CS(NH₂)₂,

20% H₂SO₄ и 2% уротропин,

20% H₂SO₄ и 2% желатин,

20% H₂SO₄ и 0,1% n формалдехид, HCHO.

Двете предварително почистени стоманени пластинки се потапят в двата разтвора. Епруветките се затварят плътно с каучукови тапи, свързани с каучукови тръбички. Последните се поставят в отворите на два градуирани в cm³ и напълнени с вода мерителни цилиндъра, потопени в съд с вода с отворите надолу. В зависимост от скоростта на процесите в двете епруветки ефектът се отчита при стайна температура. Като указание за скоростта на процеса корозия служи количеството на отделящия се водород за единица време. Обемът на водорода в двата мерителни цилиндъра се отчита паралелно. След известо време се вижда, че защитеният метал кородира по-бавно.

Опит 2. Защита на олово с протектор цинк.

В две чаши с обем от 100cm³ се наливат по 50cm³ от 0,4 C_екв разтвор на оцетна киселина, CH₃COOH и се добавят по 10-15 капки от 4%-ен разтвор на калиев йодит, KI.

Опитът се извършва с уредбата, представена на фиг. 1. Закрепеният на металана стойка оловен електрод се спуска и потапя в разтвора на едната чаша. Другите два електрода – оловен и цинков, плътно прилепени или свързани накъсо на обратната страна на стойката се почистват. Те се спускат и потапят едновременно в другия разтвор със същия състав и обем на корозионната среда.

Незащитеният оловен електрод кородира в оцетнокиселата среда в резултат на възникване по повърхността му на микрокорозионни галванични елементи с водородна деполяризация.

В микроанодните участъци се извършва процесът А(-): Pb – 2e = Pb²⁺,

а в микрокатодните участъци – процесът К(+): 2H⁺ + 2e = 2H→H₂.

Преминалите в разтовра Pb²⁺-йони вилзат в реакция с I-йони на калиев йодит.

Pb²⁺ + 2I^- = PbI₂.

Образуваната жълта утайка е от малко разтворимия оловен йодит, PbI₂.

Във втория случай при създаден уловен контакт на оловото с цинка възниква макрокорозионнен галваничен елемент.                Протекторът цинк кородира, А(-): Zn – 2e = Zn²⁺, а върху защитеното олово (катоден участък) се извършва процесът K(+): 2H⁺ + 2e = 2H→H₂

Утайка от PbI₂ практически не трябва да се получи (Zn²⁺-йони не образуват цветно съединение) или ще се образува в незначително количество.

Опит 3. В две чаши с обем 100 cm³ се наливат по 50 cm³ от 3%-ен разтвор на NaCl и се добавят по 3-4 капки от 0,7%-ен разтвор на K₃[Fe(CN)₆] (червена кръвна сол).

Опитът се извършва с уредба, представена на фиг. 2. Закрепеният на метална стойка единичен стоманен електрод се спуска и потапя в единия разтвор. В другия разтвор се потапят едновременно един стоманен електрод, който се свързва с отрицателния полюс на външен източник на постоянен ток (U=2V), и един оловен електрод, който се свързва с положителния полюс на източника на постоянен ток. В тази неутрална корозионна среда незащитената стомана се разтваря в резултат на елктрохимична корозия с кислородна деполяризация:

A(-): Fe-2e=Fe²⁺; K(+): O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-

Наличието на Fe²⁺-йони в разтвора се установява по синьото оцветяване от турнбулово синило, получено по реакцията 3Fe²⁺ + 2[Fe(CN)₆]^3- = Fe₃[Fe(CN)₆]₂

Във втория случай се разтваря свързаният с анода оловен електрод

A(-): Pb – 2e = Pb²⁺;           K(+): O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-,

а свързаният с катода стоманен електрод практически не трябва да кородира.