Corrosión electroquímica es la forma más común de corrosión. La electroquímica ocurre cuando el metal entra en contacto con el medio electrolíticamente conductor que lo rodea. En este caso, la reducción del componente oxidante del medio corrosivo no ocurre simultáneamente con la ionización de los átomos metálicos, y sus velocidades dependen del potencial de electrodo del metal. La causa fundamental de la corrosión electroquímica es la inestabilidad termodinámica de los metales en su entorno. La corrosión de tuberías, el tapizado del fondo de una embarcación marítima, diversas estructuras metálicas en la atmósfera son, y muchos más, ejemplos de corrosión electroquímica.
La corrosión electroquímica incluye tales tipos de destrucción local como picaduras, corrosión intergranular, grietas. Además, los procesos corrosión electroquímica ocurren en el suelo, la atmósfera, el mar.
Mecanismo de corrosión electroquímica. puede proceder de dos maneras:
1) Mecanismo homogéneo de corrosión electroquímica:
Se reunió la capa superficial. considerados como homogéneos y homogéneos;
La razón de la disolución del metal es la posibilidad termodinámica de actos catódicos o anódicos;
Las regiones K y A migran sobre la superficie con el tiempo;
La tasa de corrosión electroquímica depende del factor cinético (tiempo);
Una superficie homogénea se puede considerar como un caso límite, que también se puede realizar en metales líquidos.
2) Mecanismo heterogéneo de corrosión electroquímica:
En los metales duros, la superficie no es homogénea porque. diferentes átomos ocupan diferentes posiciones en la red cristalina de la aleación;
Se observa heterogeneidad en presencia de inclusiones extrañas en la aleación.
La corrosión electroquímica tiene algunas características: se divide en dos procesos que ocurren simultáneamente (catódica y anódica), que son cinéticamente dependientes entre sí; en algunas zonas de la superficie, la corrosión electroquímica puede adquirir un carácter local; disolución de la principal met. ocurre en los ánodos.
La superficie de cualquier metal consta de muchos microelectrodos en cortocircuito a través del propio metal. Al entrar en contacto con un medio corrosivo, las celdas galvánicas resultantes contribuyen a su destrucción electroquímica.
Las razones para la aparición de celdas galvánicas locales pueden ser muy diferentes:
1) heterogeneidad de la aleación
Se cumplió la heterogeneidad. fases debido a la falta de homogeneidad de la aleación y la presencia de micro y macro inclusiones;
Irregularidad de las películas de óxido en la superficie debido a la presencia de macro y microporos, así como a la formación irregular de productos de corrosión secundarios;
La presencia de límites de granos de cristal en la superficie, la aparición de una dislocación en la superficie, la anisotropía de los cristales.
2) falta de homogeneidad del medio
Área con acceso limitado agente oxidante será el ánodo en relación con el área con acceso libre, que acelera la corrosión electroquímica.
3) heterogeneidad de las condiciones físicas
Irradiación (área irradiada - ánodo);
El impacto de las corrientes externas (el lugar de entrada de la corriente parásita es el cátodo, el lugar de salida es el ánodo);
Temperatura (en relación a las zonas frías, las calentadas son los ánodos), etc.
Durante la operación de una celda galvánica, dos procesos de electrodos ocurren simultáneamente:
Anódico- Los iones metálicos se disuelven.
Fe → Fe 2+ + 2e
Tiene lugar una reacción de oxidación.
Cátodo- los electrones en exceso son asimilados por moléculas o átomos del electrolito, que luego se reducen. En el cátodo tiene lugar una reacción de reducción.
O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (despolarización del oxígeno en medios alcalinos neutros)
O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (despolarización del oxígeno en ambientes ácidos)
2 H ++ 2e → H 2 (durante la despolarización del hidrógeno).
La inhibición del proceso anódico conduce también a la inhibición del proceso catódico.
corrosión del metal tiene lugar en el ánodo.
Cuando dos fases eléctricamente conductoras entran en contacto (por ejemplo, met. - Medio), cuando una de ellas está cargada positivamente y la otra negativamente, surge una diferencia de potencial entre ellas. Este fenómeno está asociado a la aparición de una doble capa eléctrica (EDL). Las partículas cargadas se ubican asimétricamente en el límite de fase.
Los saltos potenciales en el proceso de corrosión electroquímica pueden ocurrir debido a dos razones:
cuando sea suficiente gran energia hidratación, los iones metálicos pueden desprenderse y disolverse, dejando un número equivalente de electrones en la superficie, que determinan su carga negativa. Una superficie cargada negativamente atrae cationes de metanfetamina hacia sí misma. de una solución. Así, aparece una doble capa eléctrica en el límite de fase.
Los cationes de electrolitos se descargan sobre la superficie del metal. Esto lleva al hecho de que la superficie del met. adquiere una carga positiva, que forma una doble capa eléctrica con los aniones de la solución.
A veces surge una situación en la que la superficie no está cargada y, en consecuencia, no hay DEL. El potencial al que se observa este fenómeno se denomina potencial de carga cero (φ N). Cada metal tiene su propio potencial de carga cero.
La magnitud de los potenciales de electrodo tiene una gran influencia en la naturaleza del proceso de corrosión.
El salto de potencial entre dos fases no se puede medir, pero utilizando el método de compensación, es posible medir la fuerza electromotriz del elemento (EMF), que consiste en un electrodo de referencia (su potencial se toma convencionalmente como cero) y el electrodo bajo estudio. Se toma un electrodo de hidrógeno estándar como electrodo de referencia. La EMF de una celda galvánica (un electrodo de hidrógeno estándar y el elemento bajo estudio) se llama potencial de electrodo. Los electrodos de referencia también pueden ser cloruro de plata, calomelano, sulfato de cobre saturado.
Convención internacional en Estocolmo 1953. se decidió colocar siempre el electrodo de referencia a la izquierda al registrar. En este caso, la FEM se calcula como la diferencia de potencial entre los electrodos derecho e izquierdo.
E = Vp - Vl
Si una carga positiva dentro del sistema se mueve de izquierda a derecha, la FEM del elemento se considera positiva, mientras que
E max \u003d - (ΔG T) / mnF,
donde F es el número de Faraday. Si las cargas positivas se mueven en la dirección opuesta, entonces la ecuación se verá así:
Emax =+(ΔG T)/mnF.
Durante la corrosión en electrolitos, los más comunes y significativos son la adsorción (adsorción de cationes o aniones en el límite de fase) y los potenciales de electrodo (transición de cationes de metal a electrolito o viceversa).
El potencial de electrodo en el que el metal está en equilibrio con sus propios iones se llama equilibrio (reversible). Depende de la naturaleza de la fase metálica, solvente, temperatura del electrolito, actividad de los iones metílicos.
El potencial de equilibrio obedece a la ecuación de Nernst:
E=E ο + (RT/nF) Lnα Me n+
donde, E ο - potencial estándar encontrado; R es la constante molar de los gases; n es el grado de oxidación del ión met; T - temperatura; F - número de Faraday, α Me n+ - actividad de los iones met.
Al potencial de equilibrio establecido, no se observa corrosión electroquímica.
Si una corriente eléctrica pasa a través del electrodo, se altera su estado de equilibrio. El potencial del electrodo cambia dependiendo de la dirección y la fuerza de la corriente. Un cambio en la diferencia de potencial, que conduce a una disminución en la intensidad de la corriente, se denomina comúnmente polarización. La disminución de la polarizabilidad de los electrodos se denomina despolarización.
La tasa de corrosión electroquímica es menor cuanto mayor es la polarización. La polarización se caracteriza por la magnitud de la sobretensión.
La polarización es de tres tipos:
Electroquímica (al ralentizar los procesos anódicos o catódicos);
Concentración (observada cuando la velocidad de acercamiento del despolarizador a la superficie y la eliminación de productos de corrosión es baja);
Fase (asociada a la formación de una nueva fase en la superficie).
La corrosión electroquímica también se observa cuando dos metales diferentes entran en contacto. En el electrolito forman un par galvánico. El más electronegativo de estos será el ánodo. El ánodo se disolverá gradualmente en el proceso. En este caso, hay una desaceleración o incluso un cese completo de la corrosión electroquímica en el cátodo (más electropositivo). Por ejemplo, al contactar agua de mar duraluminio con níquel disolverá intensamente exactamente duraluminio.
Entre todos especies existentes destrucción de metales, la más común es la corrosión electroquímica, que se produce como resultado de su interacción con un medio electrolíticamente conductor. La razón principal de este fenómeno es la inestabilidad termodinámica de los metales en los ambientes que los rodean.
Muchos objetos y estructuras están sujetos a este tipo de corrosión:
- tuberías de gas y agua;
- elementos de vehículos;
- otras estructuras hechas de metal.
Los procesos corrosivos, es decir, la oxidación, pueden ocurrir en la atmósfera, en el suelo e incluso en el agua salada. La limpieza de estructuras metálicas de manifestaciones de corrosión electroquímica es un proceso complejo y prolongado, por lo que es más fácil prevenir su aparición.
Variedades principales
Durante la corrosión en electrolitos, la energía química se convierte en energía eléctrica. En este sentido, se llama electroquímica. Es costumbre distinguir los siguientes tipos corrosión electroquímica.
intergranular
La corrosión intergranular se refiere a un fenómeno tan peligroso en el que los límites de grano de níquel, aluminio y otros metales se destruyen de manera selectiva. Como resultado, se pierden la resistencia y las propiedades plásticas del material. El principal peligro de este tipo de corrosión es que no siempre es visible visualmente.
picaduras
La corrosión electroquímica por picaduras es un daño puntual en áreas individuales de la superficie del cobre y otros metales. Dependiendo de la naturaleza de la lesión, hay picaduras cerradas, abiertas y también superficiales. El tamaño de las áreas afectadas puede variar de 0,1 mm a 1,5 mm.
ranurado
La corrosión electroquímica en grietas se denomina proceso mejorado de destrucción. estructuras metalicas en la ubicación de grietas, huecos y grietas. La corrosión por grietas puede ocurrir en una atmósfera de aire, mezclas de gases así como agua de mar. Este tipo de destrucción es típico de gasoductos, fondos de barcos y muchos otros objetos.
La aparición de corrosión en condiciones de una pequeña cantidad de agente oxidante es común debido al difícil acceso a las paredes de la ranura. Esto conduce a la acumulación de productos corrosivos dentro de los huecos. El electrolito contenido en el espacio interno del espacio puede cambiar bajo la influencia de la hidrólisis de los productos de corrosión.
Para proteger los metales de la corrosión por grietas, se acostumbra aplicar varios métodos:
- sellar huecos y grietas;
- protección electroquímica;
- el proceso de inhibición.
Como métodos preventivos, sólo se deben utilizar aquellos materiales que sean grado mínimo propenso a la oxidación, así como diseñar inicialmente de manera competente y racional tuberías de gas y otras instalaciones importantes.
La prevención competente en muchos casos es un proceso más simple que la posterior limpieza de estructuras metálicas del óxido persistente.
¿Cómo se manifiesta la corrosión?
Como ejemplo del curso de un proceso corrosivo, se puede citar la destrucción de varios dispositivos, componentes de automóviles, así como cualquier estructura de metal y ubicada:
- en el aire atmosférico;
- en las aguas: los mares, los ríos contenidos en el suelo y debajo de las capas del suelo;
- en entornos técnicos, etc.
En el proceso de oxidación, el metal se convierte en una celda galvánica multielectrónica. Entonces, por ejemplo, si el cobre y el hierro entran en contacto en un medio electrolítico, el cobre es el cátodo y el hierro el ánodo. Donando electrones al cobre, el hierro en forma de iones entra en la solución. Los iones de hidrógeno comienzan a moverse hacia el cobre y se descargan allí. Al volverse cada vez más negativo, el cátodo pronto iguala el potencial del ánodo, como resultado de lo cual el proceso de corrosión comienza a ralentizarse.
Los diferentes tipos de corrosión se manifiestan de diferentes maneras. La corrosión electroquímica es más intensa cuando hay inclusiones de metal con menos actividad en el cátodo en comparación con el corrosivo: el óxido aparece en ellas más rápido y es bastante expresivo.
La corrosión atmosférica ocurre en condiciones de aire húmedo y temperatura normal. En este caso, se forma una película de humedad con oxígeno disuelto sobre la superficie del metal. El proceso de destrucción del metal se intensifica a medida que aumenta la humedad del aire y el contenido de óxidos de carbono y azufre gaseosos, siempre que:
- grietas;
- aspereza;
- otros factores que provocan la facilitación del proceso de condensación.
La corrosión del suelo afecta principalmente a una variedad de estructuras subterráneas, gasoductos, cables y otras estructuras. La destrucción del cobre y otros metales ocurre debido a su estrecho contacto con la humedad del suelo, que también contiene oxígeno disuelto. La destrucción de las tuberías puede ocurrir ya seis meses después de su construcción, si el suelo en el que están instalados se caracteriza por una mayor acidez.
Bajo la influencia de corrientes parásitas que emanan de objetos extraños, se produce corrosión eléctrica. Sus principales fuentes son eléctricas. vias ferreas, líneas eléctricas y instalaciones especiales operando en corriente continua. En mayor medida, este tipo de corrosión provoca la destrucción de:
- gasoductos;
- todo tipo de estructuras (puentes, hangares);
- cables eléctricos;
- oleoductos
La acción de la corriente provoca la aparición de zonas de entrada y salida de electrones, es decir, cátodos y ánodos. El proceso destructivo más intenso se da precisamente en las zonas con ánodos, por lo que en ellas se nota más el óxido.
La corrosión de los componentes individuales de las tuberías de gas y agua puede ser causada por el hecho de que el proceso de su instalación se mezcla, es decir, ocurre usando varios materiales. Los ejemplos más comunes son las picaduras en elementos de cobre y la corrosión bimetálica.
Con una instalación mixta de elementos de hierro con aleaciones de cobre y zinc, el proceso de corrosión es menos crítico que con la fundición de cobre, es decir, con aleaciones de cobre, zinc y estaño. La corrosión de las tuberías se puede prevenir utilizando métodos especiales.
Métodos de prevención de la oxidación
Para combatir el óxido insidioso se utilizan varios métodos. Considere aquellos de ellos que son los más efectivos.
Método número 1
Uno de los métodos más populares es la protección electroquímica de hierro fundido, acero, titanio, cobre y otros metales. ¿En qué se basa?
El procesamiento electroquímico de metales es un método especial destinado a cambiar la forma, el tamaño y la rugosidad de la superficie mediante disolución anódica en un electrolito bajo la influencia de una corriente eléctrica.
Para garantizar una protección fiable contra la oxidación, es necesario incluso antes del inicio de la operación. productos metálicos procesarlos con medios especiales, que en su composición contienen varios componentes de origen orgánico e inorgánico. Este método evita la aparición de óxido en tiempo específico, sin embargo, deberá actualizar la cobertura más adelante.
La protección eléctrica es un proceso en el que una estructura metálica se conecta a una fuente externa de energía constante. corriente eléctrica. Como resultado, la polarización de los electrodos del tipo de cátodo se forma en su superficie y todas las regiones de ánodo comienzan a transformarse en cátodos.
El procesamiento electroquímico de metales puede ocurrir con la participación del ánodo o el cátodo. En algunos casos, se produce el procesamiento alterno de un producto metálico por ambos electrodos.
La protección contra la corrosión catódica es necesaria en situaciones en las que el metal a proteger no muestra tendencia a la pasivación. Una fuente de corriente externa está conectada al producto metálico: una estación especial de protección catódica. Este método es adecuado para proteger tuberías de gas, así como tuberías para suministro de agua y calefacción. Sin embargo, este método tiene ciertas desventajas en forma de agrietamiento y destrucción de los recubrimientos protectores; esto ocurre en casos de un cambio significativo en el potencial del objeto en la dirección negativa.
Método número 2
El procesamiento de metales por electrochispa se puede llevar a cabo utilizando instalaciones varios tipos- sin contacto, contacto, así como ánodo-mecánico.
Método número 3
Para una protección confiable de las tuberías de gas y otras tuberías contra la oxidación, a menudo se usa un método como el rociado por arco eléctrico. Las ventajas de este método son obvias:
- espesor significativo de la capa protectora;
- alto nivel de rendimiento y fiabilidad;
- el uso de equipos relativamente económicos;
- proceso tecnológico simple;
- la posibilidad de utilizar líneas automatizadas;
- bajos costos de energía.
Entre las deficiencias este método- baja eficiencia en el procesamiento de estructuras en ambientes corrosivos, así como insuficiente adherencia a la base de acero en algunos casos. En cualquier otra situación, dicha protección eléctrica es muy eficaz.
Método número 4
Para proteger una variedad de estructuras metálicas (gasoductos, estructuras de puentes, todo tipo de tuberías) se requiere un tratamiento anticorrosivo eficaz.
Este procedimiento se lleva a cabo en varias etapas:
- eliminación completa de depósitos grasos y aceites utilizando solventes efectivos;
- la limpieza de la superficie tratada de sales solubles en agua se lleva a cabo utilizando aparatos profesionales de alta presión;
- eliminación de errores estructurales existentes, alineación de bordes: esto es necesario para evitar que se astille la pintura aplicada;
- limpieza a fondo de la superficie con un chorro de arena; esto se hace no solo para eliminar el óxido, sino también para dar el grado de rugosidad deseado;
- aplicación de material anticorrosivo y una capa protectora adicional.
El pretratamiento adecuado de las tuberías de gas y diversas estructuras metálicas les brindará una protección confiable contra la corrosión electroquímica durante la operación.
Conferencia 4
La corrosión electroquímica es una destrucción espontánea de metales como resultado de la interacción electroquímica con electrolitos líquidos con conductividad eléctrica. Estos electrolitos pueden ser agua, soluciones acuosasácidos, álcalis, sales fundidas. La corrosión electroquímica está muy extendida y tiene muchas variedades. La razón de la corrosión electroquímica es la estabilidad termodinámica reducida de la mayoría de los metales y su tendencia a entrar en un estado iónico.
Durante la corrosión electroquímica, la interacción de un metal con el medio ambiente se caracteriza por procesos anódicos y catódicos que ocurren en diferentes partes de la superficie del metal. Los productos de corrosión se forman solo en las áreas del ánodo.
La corrosión electroquímica es el resultado del trabajo de celdas galvánicas corrosivas. Ocurre de la siguiente manera: se produce una reacción de oxidación en los sitios anódicos con la formación de iones metálicos Fe 2+, y se forma hidróxido en los sitios del cátodo bajo la influencia del oxígeno (como resultado de la reacción de despolarización del oxígeno). Los iones Fe 2+ y OH - se envían entre sí y forman un precipitado insoluble de Fe (OH) 2, que puede descomponerse en óxido de hierro y agua. (Fe (OH) 2 -> Fe 2 O 3 + H 2 O). Los electrones liberados durante la reacción de oxidación desde la sección del ánodo sobre el metal del producto fluyen hacia la sección del cátodo y participan en la reacción de reducción.
El modelo de un microelemento de corrosión se muestra en la Figura 4.
Los siguientes tipos de procesos de corrosión proceden con el mecanismo electroquímico:
Corrosión en electrolitos: corrosión de metales en medios líquidos que conducen la electricidad. Dependiendo del tipo de electrolito, la corrosión se distingue en soluciones de ácidos, álcalis y sales (ácido, álcali, sal), en agua de mar y río.
La composición del electrolito determina el mecanismo del proceso de corrosión, afecta su cinética y velocidad. Por ejemplo, la velocidad de corrosión disminuye si el electrolito contiene aniones o agentes oxidantes, como resultado de la interacción con la cual se forma una película de sales poco solubles sobre la superficie del metal.
El oxígeno disuelto en el electrolito tiene un efecto inhibidor o acelerador del proceso de corrosión de los metales.
La concentración de electrolitos también afecta el proceso de corrosión. practicamente en todos ambientes naturales con un aumento en la concentración de sales en el electrolito, la velocidad de corrosión primero aumenta hasta un cierto máximo y luego disminuye como resultado de una disminución en la solubilidad del oxígeno y la dificultad del proceso catódico.
La temperatura del electrolito también afecta la tasa de corrosión. Esto se debe al hecho de que, al aumentar la temperatura, aumenta la conductividad eléctrica del electrolito. Con un aumento en la temperatura del electrolito, la tasa de corrosión a veces puede aumentar en decenas y cientos de veces.
Corrosión del suelo: corrosión de estructuras metálicas subterráneas bajo la influencia de electrolitos del suelo. En la superficie de productos metálicos en contacto con electrolitos del suelo, debido a falta de homogeneidad local del metal o electrolito, un gran número de celdas corrosivas, cuya naturaleza es similar a la naturaleza de las celdas galvánicas.
La corrosión del suelo es el tipo más común de corrosión electroquímica que afecta a las estructuras metálicas subterráneas. Los suelos y los suelos son extremadamente diversos no solo dentro de grandes regiones, sino incluso dentro de las mismas Área pequeña. Entre el suelo, lo más capa superficial tierra, y la tierra no tiene límites claros.
Biocorrosión - caso especial corrosión del suelo, que ocurre bajo la influencia de microorganismos, como resultado de la actividad vital de la cual se forman sustancias que aceleran los procesos de corrosión. En la naturaleza, las bacterias anaeróbicas reductoras de sulfato son las más extendidas, como resultado de lo cual se forma sulfuro de hidrógeno, que, cuando se combina con hierro, da sulfuro de hierro. Las bacterias anaerobias reductoras de sulfato se encuentran comúnmente en el agua, el lodo, aguas residuales, pozos de petróleo, sedimentos de fondo, suelo, cemento. El entorno más favorable para el desarrollo de estas bacterias son los suelos con (óptimamente 6-7,5) a 25-30 0 C. La actividad vital de las bacterias aerobias de hierro va acompañada de la liberación de una película insoluble de hidróxido de hierro como productos de corrosión.
La biocorrosión (ensuciamiento de estructuras submarinas con organismos animales y vegetales marinos - briozoos, balanus, diatomeas, corales) destruye recubrimientos protectores y acelera la destrucción de los metales. Algunos organismos vivos (por ejemplo, los mejillones) ralentizan el proceso de corrosión, ya que consumen mucho oxígeno.
Corrosión atmosférica: corrosión de los metales en la atmósfera del aire o en el entorno de cualquier gas húmedo. En ausencia de humedad en el aire, el hierro se corroe a un ritmo insignificante.
Depende del grado de contenido de humedad de la superficie metálica y, sobre esta base, se divide en tres tipos:
1) corrosión atmosférica húmeda (en humedad relativa aire ~ 100%) en presencia de una película de humedad visible en la superficie del metal;
2) corrosión atmosférica húmeda en presencia de una película invisible de humedad sobre la superficie del metal, que se forma durante la adsorción capilar o la condensación química;
3) corrosión atmosférica seca en ausencia total de humedad en la superficie del metal.
Las atmósferas difieren significativamente en humedad, temperatura y contaminación, por lo que la tasa de corrosión atmosférica en diferentes áreas no es la misma, cuanto más cerca de la costa del mar, más saturado está el aire con sal marina, especialmente NaCl. EN Areas Industriales cantidades significativas de SO 2 aparecen en el aire, que se convierte en ácido sulfúrico. Cuando los motores están funcionando Combustión interna El NO se forma en grandes cantidades, que se libera a la atmósfera. Grandes cantidades de H2S se liberan a la atmósfera en ciudades y centros industriales.
Según la agresividad de la atmósfera, se puede dividir en los siguientes tipos principales: marina, industrial, urbana, rural, ártica.
Los factores específicos que afectan a la agresividad de la atmósfera son (a excepción de los gases) el polvo y la humedad.
Las películas de óxido formadas bajo condiciones atmosféricas pueden tener propiedades protectoras, por lo que la velocidad de corrosión disminuye con el tiempo.
En condiciones reales, todos estos tipos de corrosión se transforman mutuamente. La naturaleza del cambio en la tasa de corrosión atmosférica dependiendo del espesor de la película de humedad se muestra en la figura. Esta tasa varía desde cero para la corrosión atmosférica seca, alcanza un máximo para la corrosión atmosférica húmeda y disminuye hasta un valor constante que caracteriza la tasa de corrosión de un metal dado en el electrolito.
La tasa de corrosión atmosférica de los metales se ve afectada por Número grande factores:
1) humedad del aire (creación de electrolitos);
2) las impurezas del aire (gases SO 2, SO 3, K 2 S, NH 3, Cb-HC1, etc. en contacto con el agua actúan como despasivantes, complejantes o despolarizadores catódicos; las partículas sólidas aumentan la conductividad eléctrica de la película electrolítica y facilitar la adsorción de gases y humedad del aire);
3) la naturaleza de la atmósfera (limpia, sucia, seca, húmeda);
4) área geográfica(tropicales, subtropicales, carril central, vacío, polo);
5) el estado de la superficie del material corrosivo (presencia de productos de corrosión);
6) la presencia de inclusiones extrañas en el metal (algunas protegen contra la corrosión - inclusiones catódicas, como Cu, Pb, Pd, mientras que otras contribuyen a la destrucción del metal);
7) temperatura (a medida que la temperatura aumenta, la tasa de corrosión y la humedad disminuyen).
Los métodos para proteger los metales de la corrosión atmosférica son los siguientes:
a) aplicación de recubrimientos protectores (lubricantes, barnices, películas, zincado, niquelado, cromado, fosfatado, películas de óxido); b) influencia en los procesos de control (pasivación anódica de Cr, Al, Ti, Ni, inclusiones catódicas de Cu, Pd); c) reducción de la capa de electrolito en la superficie del metal corroído (secado y purificación del aire); d) el uso de inhibidores de corrosión (NaNO 2 , nitritos, carbonatos, benzoatos de diciclohexilamina y monoetanolamina) principalmente durante el almacenamiento de metales y su transporte en contenedores o embalajes a partir de materiales de embalaje.
Electrocorrosión: corrosión de estructuras metálicas subterráneas causada por la penetración de corrientes de fuga de los rieles de vehículos electrificados u otras instalaciones y estructuras eléctricas industriales (ferrocarriles electrificados, subterráneos, líneas de transmisión de CC, instalaciones de protección catódica de estructuras metálicas subterráneas) en las estructuras.
Estas corrientes se llaman corrientes vagabundas, su magnitud y dirección pueden cambiar con el tiempo.
La principal magnitud que caracteriza la intensidad del proceso de electrocorrosión es la fuerza de la corriente que fluye desde la estructura subterránea hacia el suelo, por unidad de superficie.
La magnitud de la corriente de fuga de una estructura subterránea depende de muchos factores, en particular:
Resistividad tierra;
La magnitud de las corrientes vagabundas en la tierra;
arreglo mutuo fuentes de corrientes vagabundas y estructuras subterráneas;
El estado del revestimiento aislante externo de la estructura subterránea;
Resistencia longitudinal de una estructura subterránea.
La corrosión por contacto es la corrosión causada por el contacto eléctrico entre dos metales con diferentes potenciales electroquímicos.
La corrosión bajo tensión ocurre cuando el ambiente corrosivo y las tensiones mecánicas en el metal están expuestos simultáneamente.
Corrosión en grietas: aceleración de la destrucción por corrosión del metal por electrolitos en espacios estrechos y grietas (en juntas roscadas y bridadas).
Erosión corrosiva - con exposición simultánea a un ambiente corrosivo y fricción.
La cavitación corrosiva ocurre con corrosión e impacto simultáneos medioambiente(corrosión de las palas de los impulsores de las bombas centrífugas, destrucción de las palas de las hélices de los barcos).
Fretting: la corrosión es una destrucción por corrosión local de los metales cuando se exponen a entorno agresivo en condiciones de movimiento oscilatorio de dos superficies de fricción entre sí.
La corrosión estructural se debe a la falta de homogeneidad estructural de la aleación. En este caso, se produce un proceso acelerado de destrucción por corrosión debido a mayor actividad cualquier componente de la aleación.
La corrosión por contacto térmico ocurre debido al gradiente de temperatura, debido al calentamiento desigual de la superficie del metal.
La corrosión química es un proceso que consiste en la destrucción de un metal al interactuar con un medio agresivo ambiente externo. La variedad química de los procesos de corrosión no tiene relación con el impacto de la corriente eléctrica. Con este tipo de corrosión se produce una reacción oxidativa, donde el material que se destruye es a la vez un agente reductor de los elementos del medio ambiente.
La clasificación de una variedad de un entorno agresivo incluye dos tipos de destrucción de metales:
- corrosión química en líquidos no electrolíticos;
- Corrosión química por gases.
corrosión por gases
El tipo más común de corrosión química, el gas, es un proceso corrosivo que ocurre en los gases a temperaturas elevadas. Este problema es típico para el funcionamiento de muchos tipos de equipos y piezas tecnológicas (accesorios de hornos, motores, turbinas, etc.). Además, sobre altas temperaturas utilizado en el procesamiento de metales presión alta(calentamiento previo a laminación, estampación, forja, procesos térmicos, etc.).
Las características del estado de los metales a temperaturas elevadas están determinadas por sus dos propiedades: resistencia al calor y resistencia al calor. La resistencia al calor es el grado de estabilidad de las propiedades mecánicas de un metal a temperaturas ultra altas. Bajo la estabilidad de las propiedades mecánicas se entiende la retención de la fuerza durante mucho tiempo y la resistencia a la fluencia. La resistencia al calor es la resistencia de un metal a la actividad corrosiva de los gases a temperaturas elevadas.
Velocidad de desarrollo corrosión por gases impulsada por una serie de indicadores, que incluyen:
- temperatura atmosférica;
- componentes incluidos en el metal o aleación;
- parámetros del medio ambiente donde se encuentran los gases;
- duración del contacto con el medio gaseoso;
- propiedades de los productos corrosivos.
El proceso de corrosión está más influenciado por las propiedades y parámetros de la película de óxido que aparece en la superficie del metal. La formación de óxido se puede dividir cronológicamente en dos etapas:
- adsorción de moléculas de oxígeno en una superficie metálica que interactúa con la atmósfera;
- el contacto de una superficie metálica con un gas, resultando en un compuesto químico.
La primera etapa se caracteriza por la aparición de un enlace iónico, como resultado de la interacción del oxígeno y los átomos superficiales, cuando el átomo de oxígeno le quita un par de electrones al metal. El enlace resultante se distingue por una fuerza excepcional: es mayor que el enlace del oxígeno con el metal en el óxido.
La explicación de esta conexión radica en la acción del campo atómico sobre el oxígeno. Tan pronto como la superficie metálica se llena con un agente oxidante (y esto sucede muy rápidamente), a bajas temperaturas, debido a la fuerza de van der Waals, comienza la adsorción de moléculas oxidantes. El resultado de la reacción es la aparición de una película monomolecular muy fina, que se vuelve más espesa con el tiempo, lo que dificulta el acceso del oxígeno.
En la segunda etapa, hay reacción química, durante el cual el elemento oxidante del medio toma electrones de valencia del metal. La corrosión química es el resultado final de la reacción.
Características de la película de óxido
La clasificación de las películas de óxido incluye tres tipos:
- delgado (invisible sin dispositivos especiales);
- medio (colores templados);
- de espesor (visible a simple vista).
La película de óxido resultante tiene capacidades protectoras: ralentiza o incluso inhibe por completo el desarrollo de la corrosión química. Además, la presencia de una película de óxido aumenta la resistencia al calor del metal.
Sin embargo, realmente película efectiva debe reunir una serie de características:
- ser no poroso;
- tener una estructura sólida;
- tener buenas propiedades adhesivas;
- difieren en la inercia química en relación con la atmósfera;
- ser duro y resistente al desgaste.
Una de las condiciones anteriores - una estructura continua tiene un particular importancia. La condición de continuidad es el exceso del volumen de las moléculas de la película de óxido sobre el volumen de los átomos metálicos. La continuidad es la capacidad del óxido para cubrir todo el superficie metálica. Si no se cumple esta condición, la película no puede considerarse protectora. Sin embargo, hay excepciones a esta regla: para algunos metales, por ejemplo, para el magnesio y los elementos del grupo alcalinotérreo (excepto el berilio), la continuidad no es un indicador crítico.
Se utilizan varias técnicas para determinar el espesor de la película de óxido. Las cualidades protectoras de la película se pueden determinar en el momento de su formación. Para ello se estudia la velocidad de oxidación del metal, y los parámetros de cambio de velocidad a lo largo del tiempo.
Para un óxido ya formado, se utiliza otro método, que consiste en estudiar el espesor y caracteristicas protectoras Película (s. Para hacer esto, se aplica un reactivo a la superficie. A continuación, los expertos fijan el tiempo de penetración del reactivo y, a partir de los datos obtenidos, extraen una conclusión sobre el espesor de la película.
¡Nota! Incluso la película de óxido finalmente formada continúa interactuando con el entorno oxidante y el metal.
Tasa de desarrollo de corrosión
La velocidad a la que se desarrolla la corrosión química depende de régimen de temperatura. A altas temperaturas, los procesos oxidativos se desarrollan más rápidamente. Además, la disminución del papel del factor termodinámico de la reacción no afecta el proceso.
De considerable importancia es el enfriamiento y el calentamiento variable. Debido a las tensiones térmicas, aparecen grietas en la película de óxido. A través de los espacios, el elemento oxidante ingresa a la superficie. Como resultado, un nueva capa película de óxido, y el primero se despega.
Los componentes del medio gaseoso también juegan un papel importante. Este factor es individual para diferentes tipos de metales y es consistente con las fluctuaciones de temperatura. Por ejemplo, el cobre se corroe rápidamente si entra en contacto con el oxígeno, pero es resistente a este proceso en un entorno de óxido de azufre. Para el níquel, por el contrario, el óxido de azufre es destructivo y se observa estabilidad en el oxígeno, el dióxido de carbono y el medio acuático. Pero el cromo es resistente a todos los medios enumerados.
¡Nota! Si el nivel de presión de disociación del óxido excede la presión del elemento oxidante, el proceso de oxidación se detiene y el metal se vuelve termodinámicamente estable.
Los componentes de la aleación también afectan la velocidad de la reacción oxidativa. Por ejemplo, el manganeso, el azufre, el níquel y el fósforo no oxidan el hierro. Pero el aluminio, el silicio y el cromo hacen que el proceso sea más lento. El cobalto, el cobre, el berilio y el titanio ralentizan aún más la oxidación del hierro. Las adiciones de vanadio, tungsteno y molibdeno ayudarán a que el proceso sea más intensivo, lo que se explica por la fusibilidad y volatilidad de estos metales. Las reacciones de oxidación más lentas tienen lugar con la estructura austenítica, ya que está más adaptada a las altas temperaturas.
Otro factor del que depende la velocidad de corrosión son las características de la superficie tratada. Una superficie lisa se oxida más lentamente, mientras que una superficie irregular se oxida más rápido.
Corrosión en líquidos sin electrolitos
Los medios líquidos no conductores (es decir, líquidos sin electrolitos) incluyen tales materia orgánica, como:
- benceno;
- cloroformo;
- alcoholes;
- tetracloruro de carbono;
- fenol;
- petróleo;
- gasolina;
- queroseno, etc
Además, una pequeña cantidad de líquidos inorgánicos, como el bromo líquido y el azufre fundido, se consideran líquidos sin electrolitos.
Cabe señalar que los disolventes orgánicos en sí mismos no reaccionan con los metales, sin embargo, en presencia de una pequeña cantidad de impurezas, se produce un intenso proceso de interacción.
Los elementos que contienen azufre en el aceite aumentan la tasa de corrosión. Además, los procesos corrosivos se ven potenciados por las altas temperaturas y la presencia de oxígeno en el líquido. La humedad intensifica el desarrollo de la corrosión de acuerdo con el principio electromecánico.
Otro factor en el rápido desarrollo de la corrosión es el bromo líquido. En temperaturas normales es especialmente destructivo para los aceros con alto contenido de carbono, el aluminio y el titanio. El efecto del bromo sobre el hierro y el níquel es menos significativo. El plomo, la plata, el tantalio y el platino muestran la mayor resistencia al bromo líquido.
El azufre fundido reacciona agresivamente con casi todos los metales, principalmente plomo, estaño y cobre. El azufre afecta menos a los aceros al carbono y al titanio y destruye casi por completo el aluminio.
Las medidas de protección para estructuras metálicas en medios líquidos no conductores se llevan a cabo agregando metales resistentes a un entorno particular (por ejemplo, aceros con alto contenido cromo). Además, se utilizan recubrimientos protectores especiales (por ejemplo, en un ambiente donde hay mucho azufre, se utilizan recubrimientos de aluminio).
Métodos de protección contra la corrosión
Los métodos de control de la corrosión incluyen:
La elección de un material específico depende de la eficiencia potencial (incluyendo tecnológica y financiera) de su uso.
Los principios modernos de protección de metales se basan en los siguientes métodos:
- Mejora de la resistencia química de los materiales. Los materiales químicamente resistentes (plásticos de alto polímero, vidrio, cerámica) han demostrado su eficacia.
- Aislamiento del material del ambiente agresivo.
- Reducir la agresividad del entorno tecnológico. Ejemplos de tales acciones incluyen la neutralización y eliminación de la acidez en ambientes corrosivos, así como el uso de varios inhibidores.
- Protección electroquímica (imposición de corriente externa).
Los métodos anteriores se dividen en dos grupos:
- La mejora de la resistencia química y el aislamiento se aplican antes de que la estructura de acero se ponga en servicio.
- La reducción de la agresividad del medio ambiente y la protección electroquímica ya se utilizan en el proceso de uso de un producto metálico. El uso de estas dos técnicas permite introducir nuevos métodos de protección, como resultado de lo cual la protección se proporciona mediante condiciones de operación cambiantes.
Uno de los métodos de protección de metales más utilizados, el revestimiento anticorrosivo galvánico, no es económicamente rentable con grandes áreas de superficie. Porque en Altos precios para el proceso preparatorio.
El lugar principal entre los métodos de protección lo ocupa el recubrimiento de metales. materiales de pintura. La popularidad de este método para combatir la corrosión se debe a una combinación de varios factores:
- altas propiedades protectoras (hidrofobicidad, repulsión de líquidos, baja permeabilidad a los gases y permeabilidad al vapor);
- fabricabilidad;
- amplias oportunidades para soluciones decorativas;
- mantenibilidad;
- justificación económica.
Al mismo tiempo, el uso de materiales ampliamente disponibles no está exento de inconvenientes:
- humectación incompleta de la superficie del metal;
- adhesión deteriorada del recubrimiento al metal base, lo que conduce a la acumulación de electrolito debajo del recubrimiento anticorrosión y, por lo tanto, contribuye a la corrosión;
- porosidad, lo que conduce a una mayor permeabilidad a la humedad.
Y, sin embargo, la superficie pintada protege el metal de los procesos de corrosión incluso con daños fragmentarios en la película, mientras que los recubrimientos galvánicos imperfectos pueden incluso acelerar la corrosión.
Recubrimientos de organosilicato
La corrosión química prácticamente no se aplica a los materiales organosilicatados. Las razones de esto radican en la mayor estabilidad química de tales composiciones, su resistencia a la luz, propiedades hidrofóbicas y baja absorción de agua. Los organosilicatos también son resistentes a temperaturas bajas, tienen buenas propiedades adhesivas y resistencia al desgaste.
Los problemas de destrucción de metales por efectos de la corrosión no desaparecen, a pesar del desarrollo de tecnologías para combatirlos. La razón es el aumento constante en la producción de metales y cada vez más condiciones difíciles explotación de sus productos. Es imposible resolver finalmente el problema en esta etapa, por lo que los esfuerzos de los científicos se centran en encontrar formas de ralentizar los procesos de corrosión.
