Экология СПРАВОЧНИК

Реакция (2) преобладает в кислых растворах, в которых высока концентрация ионов водорода, а реакция (3)—в нейтральных и основных растворах. Скорость расходования материала определяется суммарным током, протекающим через контур.[ ...]

Электрохимические реакции ограничиваются различными физическими и химическими факторами, т. е. поляризуются. Имеются три типа поляризации — активационная, омическая и концентрационная. Активационная поляризация относится к электрохимическому процессу, который ограничивается последовательностью реакций на поверхности раздела металл — электролит. Омическая поляризация вызывается электросопротивлением электролита: прохождение тока через электролит создает падение напряжения, которое уменьшает электродвижущую силу коррозионного процесса. Концентрационная поляризация возникает, когда реакция ограничивается диффузией реагента, например кислорода, через электролит к поверхности металла. На рис. 2 показан путь кислорода к корродирующему металлу. Кислород должен пересечь поверхность раздела атмосфера-жидкость (слой Лапласа), затем пройти через объем раствора и наконец через слой раствора, непосредственно примыкающий к образцу, т. е. диффузионный слой, также называемый слоем Прандтля, к поверхности металла. Медленнее всего кислород проходит через диффузионный слой. Этот слой относительно статичен, удерживается адсорбционными силами, и поэтому кислород может поступать только путем диффузии. В объеме раствора кислород перемещается не только путем диффузии, но также в результате механического перемешивания, конвекции и тепловых потоков. Перемешивание может уменьшить толщину диффузионного слоя и в результате увеличить диффузию кислорода сквозь этот слой.[ ...]

Коррозионная активность ряда металлов и сплавов уменьшается в определенных окружающих условиях. Такая потеря активности известна под названием «пассивация». Пассивация вызывается формированием защитной пленки (возможно, окис-ной) на поверхности металла. Природа и свойства защитных пленок очень важны с точки зрения стойкости к эрозионной коррозии. Способность этих пленок защищать металл зависит от быстроты и легкости, с которыми они образуются при первоначальной экспозиции металла в среде, от их стойкости к механическим повреждениям и от скорости их возобновления после разрушения или повреждения. Защита от коррозии железа, никеля, титана, алюминия и их сплавов, которые образуют пассивные окисные пленки, зависит от доступа кислорода к их поверхности. В связи с этим условия, при которых увеличивается скорость диффузии кислорода к поверхности указанных металлов, будут способствовать образованию окислов и, следовательно, уменьшению скорости коррозии металлов. Наоборот, увеличение скорости диффузии кислорода к поверхности активных (непассивирующихся) металлов, например меди, приводит к увеличению скорости разъедания металла вследствие возрастания скорости реакции по реакции (3).[ ...]

Электрохимические методы можно использовать для измерения скорости разъедания металла вследствие коррозии [3]. Оценки электродного потенциала позволяют определить склонность металла к коррозии, пассивации, растрескиванию пассивных пленок и репассивации. Для измерений мгновенной скорости коррозии предложены два метода: экстраполяции кривых Тафеля [105] и линейной поляризации [7]. Тем не менее все еще широко применяется старая методика погружения металла в агрессивную среду и измерения потерь его массы.[ ...]

Наиболее часто применяются следующие четыре метода исследования эрозионной коррозии в водной среде: 1) проточные, 2) с вращением образцов, 3) струйные, 4) вибрационные.[ ...]

При испытании с вращением образцов, имеющих форму барабана, диска или плоской пластины, образец укрепляется на периферии диска из коррозионностойкого материала; ось этого диска монтируется на неэлектропроводный шпиндель. Устройство вращается вокруг своей оси в баке, заполненном исследуемой электролитической средой. Испытания с вращением в барабане применяются главным образом для изучения влияния переноса массы коррозионных продуктов на эрозионную коррозию, поскольку характеристики потока жидкости относительно просто и легко регулируются [56].[ ...]

Для измерений влияния скорости в качестве образца обычно используется металлический диск. Скорость жидкости относительно ¡поверхности образца изменяется от нуля в центре диска до максимума на периферии. Эксперимент прост и удобен и достаточно точно моделирует условия воздействия окружающей среды на гребные винты [46]. Однако характеристики потока жидкости относительно диска достаточно сложны и не поддаются простому анализу [14]. Чтобы исследовать эрозионную коррозию большого числа материалов при постоянной скорости, к диску из некорродирующего материала прикрепляются небольшие плоские образцы. Поскольку длина пластины намного меньше размера диска, то изменение скорости по длине образца сравнительно незначительно. Это испытание отличается простотой, однако картина течения жидкости относительно поверхности пластины более сложная, чем относительно диска [106].[ ...]

Испытание с вращением образцов можно приспособить для изучения кавитационной эрозии: от отверстий на периферии диска отрываются кавитационные пузырьки, а образцы помещаются в точках схлопывания этих пузырьков [49].[ ...]

Для определения интенсивности эрозионной коррозии материалов под действием турбулентного потока воды на входе трубных пучков конденсаторов было предложено испытание на стойкость к ударному воздействию струи [59]. Струя жидкости ударяется о неподвижный образец, который обычно полностью погружен в ту же самую жидкость. Характеристики обтекания жидкостью образца при этом испытании совершенно иные, чем ео всех остальных испытаниях. К струе воды можно подмешивать определенный объем воздуха или других газов для изучения влияния на эрозионную коррозию размеров пузырьков.[ ...]

Для ускоренных испытаний на стойкость к кавитационной эрозии чаще всего применяется вибрационное устройство. Кавитация вызывается наконечником, колеблющимся с ультразвуковой частотой в неподвижной жидкости. При движении вверх образуются каверны, которые растут в зоне низкого давления под наконечником, а при движении вниз давление под наконечником увеличивается и каверны схлопываются. Образец прикрепляется на вершине наконечника или неподвижно крепится непосредственно под ним. Считается, что такое испытание является чрезмерно жестким; при этом потери массы металла вызываются только одной механической эрозией. Чтобы продемонстрировать роль коррозии при таких испытаниях, Плессет [77] модифицировал установку, предусмотрев возможность циклических прерываний вибрации. Продолжительность вибрации и ее остановок регулируется таким образом, чтобы оценить относительное влияние коррозии и эрозии на общие потери материала.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Схема диффузии кислорода к поверхности металла через поток жидкости.

Изменения механизма эрозионной коррозии в зависимости от скорости жидкости [106].

Изменение плотности тока и массы полированного образца из поли-кристаллического никеля при выдержке 1 н. Н2504 при потенциале 4-600 мВ (в пассивной области) относительно насыщенного каломельного электрода и последующем воздействии ультразвуковой кавитации [86].

Вернуться к оглавлению