การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า

การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าเป็นรูปแบบการกัดกร่อนที่พบบ่อยที่สุด เคมีไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อโลหะสัมผัสกับสื่อนำไฟฟ้าที่อยู่รอบข้าง ในกรณีนี้ การลดองค์ประกอบออกซิไดซ์ของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะไม่เกิดขึ้นพร้อมกันกับการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมของโลหะ และอัตราจะขึ้นอยู่กับศักย์ไฟฟ้าของโลหะ สาเหตุหลักของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีคือความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ของโลหะในสภาพแวดล้อม การกัดกร่อนของท่อ เบาะที่ด้านล่างของเรือเดินทะเล โครงสร้างโลหะต่างๆ ในบรรยากาศ และตัวอย่างอื่นๆ อีกมากมายของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี

การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีรวมถึงประเภทของการทำลายเฉพาะที่ เช่น การกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดกร่อนตามขอบเกรน รอยแยก นอกจากนี้ กระบวนการ การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีเกิดขึ้นในดิน บรรยากาศ ทะเล

กลไกการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีสามารถดำเนินการได้สองวิธี:

1) กลไกที่เป็นเนื้อเดียวกันของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี:

พบชั้นพื้นผิว ถือเป็นเนื้อเดียวกันและเป็นเนื้อเดียวกัน

สาเหตุของการละลายของโลหะคือความเป็นไปได้ทางอุณหพลศาสตร์ของแคโทดหรือแอโนด

ภูมิภาค K และ A อพยพข้ามผิวน้ำทันเวลา

อัตราการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมีขึ้นอยู่กับปัจจัยจลนศาสตร์ (เวลา)

พื้นผิวที่เป็นเนื้อเดียวกันถือได้ว่าเป็นเคสจำกัด ซึ่งสามารถรับรู้ได้ในโลหะเหลว

2) กลไกการสึกกร่อนทางไฟฟ้าเคมีต่างกัน:

ในโลหะหนักพื้นผิวจะไม่เป็นเนื้อเดียวกันเพราะ อะตอมที่แตกต่างกันครอบครองตำแหน่งที่แตกต่างกันในโครงผลึกในโลหะผสม

ความแตกต่างนั้นสังเกตได้จากการปรากฏตัวของสิ่งแปลกปลอมในโลหะผสม

การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้ามีคุณสมบัติบางประการ: แบ่งออกเป็นสองกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกัน (ขั้วลบและขั้วบวก) ซึ่งขึ้นอยู่กับกระบวนการทางจลนศาสตร์ของกันและกัน ในบางพื้นที่ของพื้นผิว การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะที่ การละลายของหลักพบ เกิดขึ้นที่ขั้วบวก

พื้นผิวของโลหะใดๆ ประกอบด้วยไมโครอิเล็กโทรดจำนวนมากที่ลัดวงจรผ่านตัวโลหะเอง เมื่อสัมผัสกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เซลล์กัลวานิกที่ได้นั้นมีส่วนทำให้เกิดการทำลายด้วยไฟฟ้าเคมี

สาเหตุของการเกิดเซลล์กัลวานิกในท้องถิ่นอาจแตกต่างกันมาก:

1) ความแตกต่างของโลหะผสม

พบกับความแตกต่าง เฟสเนื่องจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโลหะผสมและการมีอยู่ของการรวมไมโครและมาโคร

ความไม่สม่ำเสมอของฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวเนื่องจากการมีอยู่ของมาโครและไมโครพอร์ เช่นเดียวกับการก่อตัวที่ไม่สม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนทุติยภูมิ

การปรากฏตัวของขอบเขตเม็ดคริสตัลบนพื้นผิว ลักษณะที่ปรากฏของความคลาดเคลื่อนบนพื้นผิว แอนไอโซโทรปีของคริสตัล

2) ความไม่สม่ำเสมอของตัวกลาง

บริเวณที่จำกัดการเข้าถึงตัวออกซิไดเซอร์จะเป็นแอโนดไปยังพื้นที่ที่เข้าถึงได้ฟรี ซึ่งเร่งการกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้า

3) ความแตกต่างของสภาพร่างกาย

การฉายรังสี (พื้นที่ฉายรังสี - ขั้วบวก);

ผลกระทบของกระแสภายนอก (ตำแหน่งของกระแสหลงทางคือแคโทด, ทางออกคือขั้วบวก);

อุณหภูมิ (สัมพันธ์กับพื้นที่เย็น ความร้อนเป็นแอโนด) เป็นต้น

ระหว่างการทำงานของเซลล์กัลวานิก กระบวนการอิเล็กโทรดสองกระบวนการเกิดขึ้นพร้อมกัน:

อโนดิก- ไอออนของโลหะเข้าสู่สารละลาย

เฟ → เฟ 2+ + 2e

เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

แคโทด- อิเล็กตรอนส่วนเกินจะถูกดูดกลืนโดยโมเลกุลหรืออะตอมของอิเล็กโทรไลต์ซึ่งจะลดลง ปฏิกิริยารีดักชันเกิดขึ้นที่แคโทด

O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - (การแยกขั้วของออกซิเจนในตัวกลางที่เป็นด่าง)

O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (การแยกขั้วของออกซิเจนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด)

2 H + + 2e → H 2 (ระหว่างการสลับขั้วของไฮโดรเจน)

การยับยั้งกระบวนการขั้วบวกนำไปสู่การยับยั้งกระบวนการขั้วลบด้วย

การกัดกร่อนของโลหะเกิดขึ้นที่ขั้วบวก

เมื่อเฟสนำไฟฟ้าสองเฟสสัมผัสกัน (เช่น พบ - ปานกลาง) เมื่อเฟสหนึ่งมีประจุบวกและอีกเฟสมีประจุลบ จะเกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าขึ้น ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของชั้นไฟฟ้าคู่ (EDL) อนุภาคที่มีประจุจะตั้งอยู่อย่างไม่สมมาตรที่ขอบเขตของเฟส

การกระโดดที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมีสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากสาเหตุสองประการ:

ที่พลังงานไฮเดรชั่นที่สูงเพียงพอ ไอออนของโลหะสามารถแยกออกและกลายเป็นสารละลาย โดยปล่อยให้อิเล็กตรอนจำนวนเท่ากันบนพื้นผิว ซึ่งเป็นตัวกำหนดประจุลบของมัน พื้นผิวที่มีประจุลบจะดึงดูดไอออนบวกของยามาสู่ตัวมันเอง จากการแก้ปัญหา ดังนั้นชั้นไฟฟ้าสองชั้นจึงปรากฏขึ้นที่ขอบเฟส

อิเล็กโทรไลต์ไอออนบวกถูกปล่อยออกสู่ผิวโลหะ นี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าพื้นผิวของมาบรรจบกัน ได้รับประจุบวกซึ่งก่อให้เกิดชั้นไฟฟ้าคู่กับประจุลบของสารละลาย

บางครั้งสถานการณ์เกิดขึ้นเมื่อไม่มีการชาร์จพื้นผิว ดังนั้นจึงไม่มี DEL ศักยภาพในการสังเกตปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ศักยภาพของประจุเป็นศูนย์ (φ N) โลหะแต่ละชนิดมีศักยภาพในการชาร์จเป็นศูนย์

ขนาดของศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดมีอิทธิพลอย่างมากต่อธรรมชาติของกระบวนการกัดกร่อน

ไม่สามารถวัดการกระโดดที่อาจเกิดขึ้นระหว่างสองเฟสได้ แต่โดยใช้วิธีการชดเชย เป็นไปได้ที่จะวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าขององค์ประกอบ (EMF) ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิง ศึกษา. ใช้อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานเป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง EMF ของเซลล์กัลวานิก (อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานและองค์ประกอบที่อยู่ระหว่างการศึกษา) เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรด อิเล็กโทรดอ้างอิงอาจเป็นซิลเวอร์คลอไรด์ คาโลเมล คอปเปอร์ซัลเฟตอิ่มตัว

การประชุมนานาชาติในสตอกโฮล์ม ค.ศ. 1953 มีการตัดสินใจวางอิเล็กโทรดอ้างอิงไว้ทางด้านซ้ายเสมอเมื่อทำการบันทึก ในกรณีนี้ EMF จะคำนวณจากความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดด้านขวาและด้านซ้าย

E = Vp - Vl

หากประจุบวกภายในระบบเคลื่อนจากซ้ายไปขวา - EMF ขององค์ประกอบนั้นถือเป็นค่าบวก ในขณะที่

E สูงสุด \u003d - (ΔG T) / mnF,

โดยที่ F คือหมายเลขฟาราเดย์ หากประจุบวกเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม สมการจะมีลักษณะดังนี้:

E สูงสุด =+(ΔG T)/mnF

ระหว่างการกัดกร่อนในอิเล็กโทรไลต์ การดูดซับที่พบมากที่สุดและมีความสำคัญ (การดูดซับของไพเพอร์หรือแอนไอออนที่ขอบเฟส) และศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรด (การเปลี่ยนไอออนบวกจากโลหะเป็นอิเล็กโทรไลต์หรือในทางกลับกัน)

ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดที่โลหะอยู่ในสภาวะสมดุลกับไอออนของตัวมันเองเรียกว่า สมดุล (ย้อนกลับได้) ขึ้นอยู่กับลักษณะของเฟสโลหะ ตัวทำละลาย อุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์ กิจกรรมของเมตไอออน

ศักย์สมดุลเป็นไปตามสมการของ Nernst:

E=E ο + (RT/nF) Lnα Me n+

โดยที่ E ο - พบศักยภาพมาตรฐาน; R คือค่าคงที่ของก๊าซโมลาร์ n คือระดับของการเกิดออกซิเดชันของเมตไอออน T - อุณหภูมิ; F - หมายเลขฟาราเดย์ α Me n+ - กิจกรรมของเมตไอออน

ที่ศักย์สมดุลที่กำหนดไว้ จะไม่มีการสังเกตการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมี

หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเล็กโทรด สภาวะสมดุลจะถูกรบกวน ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดจะเปลี่ยนไปตามทิศทางและความแรงของกระแส การเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ที่นำไปสู่ความแรงของกระแสไฟที่ลดลง โดยทั่วไปเรียกว่าโพลาไรเซชัน การลดลงของความสามารถในการโพลาไรซ์ของอิเล็กโทรดเรียกว่าการสลับขั้ว

อัตราการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมียิ่งต่ำ ยิ่งโพลาไรซ์ยิ่งมากขึ้น โพลาไรเซชันมีลักษณะตามขนาดของแรงดันไฟเกิน

โพลาไรซ์มีสามประเภท:

เคมีไฟฟ้า (เมื่อชะลอกระบวนการ anodic หรือ cathodic);

ความเข้มข้น (สังเกตเมื่ออัตราการเข้าใกล้ของ depolarizer กับพื้นผิวและการกำจัดผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนต่ำ);

เฟส (เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของเฟสใหม่บนพื้นผิว)

นอกจากนี้ยังสังเกตการสึกกร่อนทางไฟฟ้าเคมีเมื่อโลหะสองชนิดที่ไม่เหมือนกันมาสัมผัสกัน ในอิเล็กโทรไลต์พวกมันก่อตัวเป็นคู่กัลวานิก อิเลคโตรเนกาติตีของพวกนี้ก็จะยิ่งเป็นแอโนด ขั้วบวกจะค่อยๆละลายในกระบวนการ ในกรณีนี้ การกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมีที่แคโทดลดลงหรือหยุดลงอย่างสมบูรณ์ (มากกว่าด้วยไฟฟ้าบวก) ตัวอย่างเช่น เมื่อดูราลูมินและนิกเกิลสัมผัสกับน้ำทะเล จะกลายเป็นดูราลูมินที่จะละลายอย่างเข้มข้น

การกัดกร่อนของโลหะ (จากการกัดกร่อนของละตินละติน - การกัดกร่อน) - ปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีของวัสดุโลหะและสิ่งแวดล้อม นำไปสู่การเสื่อมสภาพในคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพของวัสดุ สิ่งแวดล้อม หรือระบบทางเทคนิคซึ่งพวกเขาเป็นส่วนหนึ่ง

การกัดกร่อนของโลหะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมีระหว่างวัสดุกับตัวกลางหรือระหว่างส่วนประกอบ ซึ่งเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน กระบวนการนี้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและเป็นผลตามมาด้วยปฏิกิริยารีดอกซ์ด้วยองค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อม สารเคมีที่ทำลายวัสดุก่อสร้างเรียกว่าก้าวร้าว ตัวกลางที่มีฤทธิ์รุนแรงอาจเป็นอากาศในบรรยากาศ น้ำ สารละลายต่างๆ ของสารเคมี ก๊าซ กระบวนการทำลายล้างของวัสดุจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีกรดหรือเกลือในปริมาณเล็กน้อยในน้ำ ในดินที่มีเกลืออยู่ในน้ำในดินและความผันผวนของระดับน้ำใต้ดิน

กระบวนการกัดกร่อนถูกจำแนก:

1) ตามเงื่อนไขของการกัดกร่อน

2) ตามกลไกของกระบวนการ

3) โดยธรรมชาติของความเสียหายจากการกัดกร่อน

โดย สภาวะการกัดกร่อนซึ่งมีความหลากหลายมากมีการกัดกร่อนหลายประเภท

สารกัดกร่อนและการทำลายที่ก่อให้เกิดเป็นลักษณะเฉพาะที่ชื่อของสื่อเหล่านี้ถูกใช้เพื่อจำแนกกระบวนการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในตัวกลาง ใช่ จัดสรร การกัดกร่อนของแก๊ส, เช่น. การกัดกร่อนของสารเคมีภายใต้อิทธิพลของก๊าซร้อน (ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดน้ำค้างมาก)

บางกรณีเป็นเรื่องปกติ การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี(ส่วนใหญ่มีการลดออกซิเจนแบบแคโทด) ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ: บรรยากาศ- ในอากาศบริสุทธิ์หรืออากาศเสียที่มีความชื้นเพียงพอที่จะสร้างฟิล์มอิเล็กโทรไลต์บนพื้นผิวโลหะ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในที่ที่มีก๊าซที่มีฤทธิ์รุนแรง เช่น CO 2 , Cl 2 หรือละอองของกรด เกลือ ฯลฯ) ทางทะเล - ภายใต้อิทธิพลของน้ำทะเลและใต้ดิน - ในดินและดิน

การกัดกร่อนของความเครียดพัฒนาในด้านการกระทำของแรงดึงหรือแรงดัดงอตลอดจนการเสียรูปถาวรหรือความเค้นจากความร้อนและตามกฎแล้วจะนำไปสู่การแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้นแบบทรานเกรนซึ่งตัวอย่างเช่นสายเคเบิลเหล็กและสปริงอยู่ภายใต้สภาวะบรรยากาศ , เหล็กกล้าคาร์บอนและสเตนเลสในโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ, โลหะผสมไททาเนียมความแข็งแรงสูงในน้ำทะเล ฯลฯ

ภายใต้ภาระสลับกัน มันสามารถประจักษ์เองได้ ความเหนื่อยล้าจากการกัดกร่อนซึ่งแสดงออกด้วยการลดลงอย่างมากในขีดจำกัดความล้าของโลหะในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน การกัดกร่อนของสารกัดกร่อน(หรือ การกัดกร่อนของแรงเสียดทาน) เป็นการสึกหรอแบบเร่งของโลหะภายใต้การกระทำพร้อมกันของปัจจัยกัดกร่อนและการกัดกร่อนเสริมแรงร่วมกัน (แรงเสียดทานเลื่อน การไหลของอนุภาคกัดกร่อน ฯลฯ)

การกัดกร่อนของโพรงอากาศที่เกี่ยวข้องกับมันเกิดขึ้นระหว่างโหมดการเกิดคาวิเทชันของการไหลรอบๆ โลหะที่มีตัวกลางที่ก้าวร้าว เมื่อการเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและการ "ยุบ" ของฟองอากาศสูญญากาศขนาดเล็กทำให้เกิดกระแสของการกระแทกแบบไมโครไฮโดรลิกที่ทำลายล้างซึ่งส่งผลต่อพื้นผิวโลหะ ความหลากหลายที่ใกล้เคียงกันถือได้ว่าเป็น การกัดกร่อนเป็นฝอยสังเกตที่จุดสัมผัสของชิ้นส่วนที่ถูกบีบอัดอย่างแน่นหนาหรือกลิ้งไปมา หากเป็นผลมาจากการสั่นสะท้านระหว่างพื้นผิวของพวกเขา การเคลื่อนตัวของแรงเฉือนด้วยกล้องจุลทรรศน์เกิดขึ้น

การรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านขอบเขตของโลหะที่มีสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทำให้เกิดการขึ้นอยู่กับธรรมชาติและทิศทางของการรั่วไหลปฏิกิริยา anodic และ cathodic เพิ่มเติมที่สามารถนำไปสู่การทำลายโลหะในท้องถิ่นหรือโดยอ้อมโดยตรงหรือโดยอ้อม ( การกัดกร่อนของกระแสไฟหลงทาง). การทำลายที่คล้ายกันซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นใกล้กับการสัมผัสสามารถทำให้เกิดการสัมผัสในอิเล็กโทรไลต์ของโลหะสองชนิดที่ไม่เหมือนกันก่อตัวเป็นเซลล์กัลวานิกแบบปิด - การกัดกร่อนของการสัมผัส.

ในช่องว่างแคบ ๆ ระหว่างส่วนต่าง ๆ เช่นเดียวกับภายใต้การเคลือบหลวมหรือการสะสมซึ่งอิเล็กโทรไลต์แทรกซึม แต่การเข้าถึงออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการทำให้ทู่โลหะนั้นยาก การกัดกร่อนของรอยแยกซึ่งการละลายของโลหะส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่องว่างและปฏิกิริยา cathodic บางส่วนหรือทั้งหมดดำเนินการต่อบนพื้นผิวเปิด

เป็นธรรมเนียมที่จะต้องแยกแยะ การกัดกร่อนทางชีวภาพอยู่ภายใต้อิทธิพลของของเสียจากแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ และ การกัดกร่อนของรังสี- เมื่อสัมผัสกับรังสีกัมมันตภาพรังสี

1 . การกัดกร่อนของแก๊ส- การกัดกร่อนของโลหะในก๊าซที่อุณหภูมิสูง (เช่น การเกิดออกซิเดชันและการแยกคาร์บอนออกจากเหล็กเมื่อถูกความร้อน)

2. การกัดกร่อนของบรรยากาศ- การกัดกร่อนของโลหะในบรรยากาศของอากาศ เช่นเดียวกับก๊าซชื้น (เช่น การเกิดสนิมของโครงสร้างเหล็กในโรงงานหรือในที่โล่ง)

การกัดกร่อนของบรรยากาศเป็นการกัดกร่อนที่พบบ่อยที่สุด โครงสร้างโลหะประมาณ 80% ทำงานในสภาพบรรยากาศ
ปัจจัยหลักที่กำหนดกลไกและอัตราการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศคือระดับการทำให้พื้นผิวโลหะเปียก การกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศมีสามประเภทหลักตามระดับความชื้น:

• การกัดกร่อนของบรรยากาศเปียก– การกัดกร่อนเมื่อมีฟิล์มน้ำที่มองเห็นได้บนพื้นผิวโลหะ (ความหนาของฟิล์มตั้งแต่ 1 µm ถึง 1 มม.) การกัดกร่อนประเภทนี้พบได้ที่ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศประมาณ 100% เมื่อมีการควบแน่นของน้ำบนพื้นผิวโลหะ รวมทั้งเมื่อน้ำกระทบพื้นผิวโดยตรง (ฝน การบำบัดด้วยไฮโดรเจนที่พื้นผิว ฯลฯ)
  
• การกัดกร่อนของบรรยากาศเปียก- การกัดกร่อนในการปรากฏตัวของฟิล์มน้ำบาง ๆ ที่มองไม่เห็นบนพื้นผิวโลหะซึ่งเกิดขึ้นจากเส้นเลือดฝอย การดูดซับ หรือการควบแน่นของสารเคมีที่ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศต่ำกว่า 100% (ความหนาของฟิล์มตั้งแต่ 10 ถึง 1,000 นาโนเมตร)
  
• การกัดกร่อนของบรรยากาศแห้ง- การกัดกร่อนในที่ที่มีฟิล์มดูดซับน้ำบางมากบนพื้นผิวโลหะ (ลำดับของชั้นโมเลกุลหลายชั้นที่มีความหนารวม 1 ถึง 10 นาโนเมตร) ซึ่งยังไม่ถือว่าต่อเนื่องและมีคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์ .
  

เห็นได้ชัดว่าเงื่อนไขการกัดกร่อนขั้นต่ำเกิดขึ้นกับการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศแบบแห้ง ซึ่งดำเนินการตามกลไกของการกัดกร่อนของสารเคมี

ด้วยความหนาของฟิล์มน้ำที่เพิ่มขึ้น กลไกการกัดกร่อนเปลี่ยนจากสารเคมีเป็นไฟฟ้าเคมี ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของกระบวนการกัดกร่อน

จะเห็นได้จากการพึ่งพาอาศัยกันข้างต้นว่าอัตราการกัดกร่อนสูงสุดสอดคล้องกับขอบเขตของภูมิภาค II และ III จากนั้นจะสังเกตเห็นการสึกกร่อนช้าลงบางส่วนเนื่องจากความยากลำบากในการแพร่กระจายออกซิเจนผ่านชั้นน้ำที่หนาขึ้น แม้แต่ชั้นน้ำที่หนากว่าบนพื้นผิวโลหะ (ส่วนที่ IV) ก็ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้ช้าลงเล็กน้อย เนื่องจากจะส่งผลต่อการแพร่กระจายของออกซิเจนในระดับที่น้อยกว่า

ในทางปฏิบัติ เป็นไปไม่ได้เสมอไปที่จะแยกแยะความแตกต่างของการกัดกร่อนในบรรยากาศทั้งสามนี้ให้ชัดเจนได้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจากประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งนั้นขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก ตัวอย่างเช่น โครงสร้างโลหะที่สึกกร่อนจากกลไกการสึกกร่อนแบบแห้งด้วยความชื้นในอากาศที่เพิ่มขึ้น จะเริ่มกัดกร่อนด้วยกลไกการสึกกร่อนแบบเปียก และด้วยการตกตะกอน การกัดกร่อนแบบเปียกจะเกิดขึ้นแล้ว เมื่อความชื้นแห้ง กระบวนการจะเปลี่ยนไปในทิศทางตรงกันข้าม

อัตราการกัดกร่อนของโลหะในบรรยากาศได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ หลักของพวกเขาควรพิจารณาระยะเวลาของการทำให้ชื้นที่พื้นผิวซึ่งพิจารณาจากความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเป็นหลัก ในเวลาเดียวกัน ในกรณีส่วนใหญ่ อัตราการกัดกร่อนของโลหะจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วก็ต่อเมื่อถึงค่าวิกฤตของความชื้นสัมพัทธ์ที่แน่นอน ซึ่งฟิล์มความชื้นต่อเนื่องปรากฏบนผิวโลหะอันเป็นผลมาจากการควบแน่นของน้ำจากอากาศ

ผลกระทบของความชื้นในอากาศสัมพัทธ์ต่ออัตราการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศของเหล็กกล้าคาร์บอนแสดงอยู่ในรูป การพึ่งพาการเพิ่มขึ้นของมวลของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน m ต่อความชื้นในอากาศสัมพัทธ์ W ได้มาจากการนำตัวอย่างเหล็กออกสู่บรรยากาศที่มี 0.01% SO 2 เป็นเวลา 55 วัน

สิ่งเจือปน SO 2 , H 2 S, NH 3 , HCl ฯลฯ ที่บรรจุอยู่ในอากาศ ส่งผลต่ออัตราการกัดกร่อนของบรรยากาศอย่างมาก การละลายในฟิล์มน้ำ จะเพิ่มการนำไฟฟ้าและ

อนุภาคของแข็งจากบรรยากาศที่ตกลงมาบนพื้นผิวของโลหะ เมื่อละลายแล้ว จะทำหน้าที่เป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย (NaCl, Na 2 SO 4) หรือในรูปของอนุภาคของแข็งช่วยให้เกิดการควบแน่นของความชื้นบนพื้นผิว (อนุภาคถ่านหิน ฝุ่น สารกัดกร่อน อนุภาค ฯลฯ )

ในทางปฏิบัติ เป็นการยากที่จะระบุอิทธิพลของปัจจัยแต่ละอย่างที่มีต่ออัตราการกัดกร่อนของโลหะภายใต้สภาวะการทำงานที่เฉพาะเจาะจง แต่สามารถประมาณได้โดยประมาณตามลักษณะทั่วไปของบรรยากาศ (การประมาณจะได้รับในหน่วยสัมพัทธ์):

คอนติเนนตัลแห้ง - 1-9
ทะเลสะอาด - 38
อุตสาหกรรมทางทะเล — 50
อุตสาหกรรม - 65
อุตสาหกรรมที่มีมลพิษมาก - 100

3 .การกัดกร่อนของของเหลว- การกัดกร่อนของโลหะในตัวกลางที่เป็นของเหลว: ในที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์(โบรมีน กำมะถันหลอมเหลว ตัวทำละลายอินทรีย์ เชื้อเพลิงเหลว) และในอิเล็กโทรไลต์ (กรด ด่าง เกลือ ทะเล การกัดกร่อนของแม่น้ำ การกัดกร่อนในเกลือหลอมเหลวและด่าง) ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการทำงานร่วมกันของตัวกลางกับโลหะ การกัดกร่อนของของเหลวของโลหะมีความโดดเด่นด้วยการแช่ที่สมบูรณ์ ไม่สมบูรณ์ และแปรผัน การกัดกร่อนตามแนวตลิ่ง (ใกล้ขอบเขตระหว่างส่วนของโลหะที่แช่และไม่แช่อยู่ในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ) การกัดกร่อนในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแบบไม่ผสม (สงบ) และแบบผสม (เคลื่อนที่) ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ;

การกัดกร่อนของของเหลว

4. การกัดกร่อนใต้ดิน- การกัดกร่อนของโลหะในดินและดิน (เช่น การเกิดสนิมของท่อเหล็กใต้ดิน)

การกัดกร่อนใต้ดิน

ตามกลไกของมันคือไฟฟ้าเคมี การกัดกร่อนของโลหะ การกัดกร่อนใต้ดินเกิดจากปัจจัยสามประการ ได้แก่ ความก้าวร้าวในการกัดกร่อนของดินและดิน (การกัดกร่อนของดิน) การกระทำของกระแสน้ำจรจัด และกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์

ความก้าวร้าวที่กัดกร่อนของดินและดินนั้นพิจารณาจากโครงสร้างแบบแกรนูลเมตริก องค์ประกอบ ud. ไฟฟ้า ความต้านทาน, ความชื้น, การซึมผ่านของอากาศ, ค่า pH, ฯลฯ โดยปกติ การกัดกร่อนของดินที่สัมพันธ์กับเหล็กกล้าคาร์บอนจะถูกประเมินโดยการเต้น ไฟฟ้า ความต้านทานของดิน ความหนาแน่นกระแสแคโทดเฉลี่ยที่การกำจัดศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรด 100 mV เป็นลบมากกว่าศักยภาพการกัดกร่อนของเหล็ก ในความสัมพันธ์กับอลูมิเนียมกิจกรรมการกัดกร่อนของดินประมาณการโดยเนื้อหาของคลอรีนและไอออนของเหล็กในนั้นโดยค่า pH ในความสัมพันธ์กับตะกั่วโดยเนื้อหาของไนเตรตไอออนฮิวมัสโดยค่า pH

5. การกัดกร่อนทางชีวภาพ- การกัดกร่อนของโลหะภายใต้อิทธิพลของกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์ (เช่น การกัดกร่อนของเหล็กที่เพิ่มขึ้นในดินโดยแบคทีเรียที่ลดซัลเฟต)

การกัดกร่อนทางชีวภาพ

การกัดกร่อนทางชีวภาพของโครงสร้างใต้ดินเกิดจากสาเหตุหลัก กิจกรรมที่สำคัญของแบคทีเรียลดซัลเฟต ซัลเฟอร์ออกซิไดซ์ และธาตุเหล็กออกซิไดซ์ ซึ่งมีการสร้างทางแบคทีเรียวิทยา การศึกษาการเก็บตัวอย่างดิน แบคทีเรียที่ลดซัลเฟตมีอยู่ในดินทั้งหมด แต่การกัดกร่อนทางชีวภาพจะเกิดขึ้นในอัตราที่เห็นได้ชัดเจนก็ต่อเมื่อน้ำ (หรือดิน) มีแบคทีเรียที่ทำงานได้ 105-106 ต่อมิลลิลิตร (หรือ 1 กรัม)

6. กับการกัดกร่อนของโครงสร้าง- การกัดกร่อนที่เกี่ยวข้องกับความไม่สอดคล้องกันของโครงสร้างของโลหะ (เช่น การเร่งความเร็วของกระบวนการกัดกร่อนในสารละลายของ H 2 S0 4 หรือ HCl โดยการรวมแคโทด: คาร์ไบด์ในเหล็ก กราไฟท์ในเหล็กหล่อ สารประกอบระหว่างโลหะ CuA1 3 ในดูราลูมิน)

การกัดกร่อนของโครงสร้าง

7. การกัดกร่อนจากกระแสภายนอก- การกัดกร่อนของโลหะด้วยไฟฟ้าเคมีภายใต้อิทธิพลของกระแสจากแหล่งภายนอก (เช่น การละลายของสายดินขั้วบวกของเหล็กของสถานีป้องกัน cathodic ของท่อใต้ดิน)

การกัดกร่อนจากกระแสภายนอก

8. การกัดกร่อนของกระแสไฟฟ้​​า- การกัดกร่อนของโลหะด้วยไฟฟ้าเคมี (เช่น ท่อใต้ดิน) ภายใต้อิทธิพลของกระแสเร่ร่อน

แหล่งที่มาหลักของกระแสน้ำจรจัดในโลกคือไฟฟ้าเซอร์ รถไฟ DC, รถราง, รถไฟใต้ดิน, เหมืองไฟฟ้าขนส่ง, สายไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้ระบบสายดิน กระแสน้ำที่ไหลหลงทำให้เกิดความเสียหายมากที่สุดในบริเวณดังกล่าวของโครงสร้างใต้ดินที่กระแสไหลจากโครงสร้างลงสู่พื้นดิน (โซนแอโนดที่เรียกว่า) การสูญเสียเหล็กจากการกัดกร่อนจากกระแสน้ำจรจัดคือ 9.1 กก. / A·ปี

บนโลหะใต้ดิน โครงสร้างสามารถรั่วไหลของกระแสของคำสั่งของหลายร้อยแอมแปร์ และหากมีความเสียหายในการเคลือบป้องกัน ความหนาแน่นกระแสที่ไหลจากโครงสร้างในเขตแอโนดจะสูงมากจนความเสียหายก่อตัวในผนังของโครงสร้างในระยะเวลาอันสั้น . ดังนั้นในที่ที่มีแอโนดหรือโซนสลับกับโลหะใต้ดิน การกัดกร่อนของโครงสร้างโดยกระแสน้ำจรจัดมักจะเป็นอันตรายมากกว่าการกัดกร่อนของดิน

9. การกัดกร่อนของการสัมผัส- การกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมีที่เกิดจากการสัมผัสของโลหะที่มีศักยภาพคงตัวต่างกันในอิเล็กโทรไลต์ที่กำหนด (เช่น การกัดกร่อนในน้ำทะเลของชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมเมื่อสัมผัสกับชิ้นส่วนทองแดง)

การกัดกร่อนของการสัมผัส

การกัดกร่อนของหน้าสัมผัสในอิเล็กโทรไลต์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงสามารถเกิดขึ้นได้ในกรณีพิเศษดังต่อไปนี้:

เมื่อสัมผัสกับเหล็กโลหะผสมต่ำที่มีเกรดต่างกันหากหนึ่งในนั้นถูกเจือด้วยทองแดงและ (หรือ) นิกเกิล


เมื่อองค์ประกอบเหล่านี้ถูกนำเข้าสู่รอยเชื่อมระหว่างการเชื่อมเหล็กที่ไม่ได้ผสมกับองค์ประกอบเหล่านี้


เมื่อสัมผัสกับโครงสร้างเหล็กที่ไม่ได้เจือด้วยทองแดงและนิกเกิล เช่นเดียวกับจากเหล็กชุบสังกะสีหรือโลหะผสมอลูมิเนียม ฝุ่นที่มีโลหะหนักหรือออกไซด์ของพวกมัน ไฮดรอกไซด์ เกลือ วัสดุที่ระบุเป็นแคโทดที่เกี่ยวข้องกับเหล็ก อะลูมิเนียม สารเคลือบป้องกันโลหะ


เมื่อโครงสร้างที่ทำจากวัสดุตามรายการได้รับหยดน้ำจากชิ้นส่วนทองแดงที่สึกกร่อน


เมื่อฝุ่นกราไฟต์หรือแร่เหล็กชิปโค้กไปบนพื้นผิวของโครงสร้างที่ทำจากเหล็กชุบสังกะสีหรือโลหะผสมอลูมิเนียม


เมื่อโลหะผสมอะลูมิเนียมสัมผัสกัน หากโลหะผสมหนึ่ง (แคโทด) ผสมกับทองแดง และอีกโลหะผสมหนึ่ง (ขั้วบวก) ¾ ไม่ใช่

10. การกัดกร่อนของรอยแยก- การกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้นในรอยแตกและช่องว่างระหว่างโลหะ (เช่น ในข้อต่อเกลียวและข้อต่อหน้าแปลนของโครงสร้างเหล็กในน้ำ) รวมถึงในบริเวณที่สัมผัสหลวมระหว่างโลหะและวัสดุเฉื่อยการกัดกร่อนที่ไม่ใช่โลหะ มีอยู่ในโครงสร้างสแตนเลสในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวที่รุนแรง ซึ่งวัสดุที่อยู่นอกรอยแตกและช่องว่างที่แคบจะมีความเสถียรเนื่องจากสถานะแฝงเช่น เนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มป้องกันบนพื้นผิว

11. การกัดกร่อนของความเครียด- การกัดกร่อนของโลหะพร้อมกับสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนและความเค้นทางกล ขึ้นอยู่กับลักษณะของโหลด อาจมีการกัดกร่อนภายใต้ภาระคงที่ (เช่น การกัดกร่อนของโลหะของหม้อไอน้ำ) และการกัดกร่อนภายใต้ภาระที่แปรผัน (เช่น การกัดกร่อนของเพลาและก้านสูบ สปริง เชือกเหล็ก) การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนพร้อมกันและโหลดแบบสลับหรือแบบวงจรมักทำให้เกิดความล้าจากการกัดกร่อน - ขีดจำกัดความล้าของโลหะลดลง

การกัดกร่อนของความเครียด

12. การเกิดโพรงที่มีฤทธิ์กัดกร่อน- การทำลายโลหะที่เกิดจากการกัดกร่อนและผลกระทบของสภาพแวดล้อมภายนอกพร้อมกัน (เช่น การทำลายใบพัดของเรือเดินทะเล)

การเกิดโพรงที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

คาวิเทชั่น- (จาก lat. cavitas - ความว่างเปล่า) - การก่อตัวของโพรง (ฟองอากาศโพรงหรือโพรง) ในของเหลวที่เต็มไปด้วยก๊าซไอน้ำหรือส่วนผสมของพวกเขา คาวิเทชั่นเกิดขึ้นจากการลดลงของความดันในท้องถิ่นในของเหลว ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น (คาวิเทชั่นอุทกพลศาสตร์) การเคลื่อนที่ไปตามกระแสน้ำไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศสูงกว่าหรือระหว่างครึ่งรอบของการบีบอัด ฟองอากาศคาวิเทชั่นจะยุบตัวลงพร้อมกับปล่อยคลื่นกระแทก

การเกิดโพรงอากาศเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาในหลายกรณี บนอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สกรูและปั๊ม คาวิเทชั่นทำให้เกิดเสียงรบกวนมาก ทำให้ส่วนประกอบเสียหาย ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน และลดประสิทธิภาพการทำงาน

เมื่อฟองอากาศคาวิเทชั่นยุบตัว พลังงานของของเหลวจะกระจุกตัวอยู่ในปริมาตรที่น้อยมาก เป็นผลให้เกิดจุดร้อนและเกิดคลื่นกระแทกซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของเสียง เมื่อถ้ำต่างๆ ถูกทำลาย พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงได้ คาวิเทชั่นสามารถทำลายสารเกือบทุกชนิด ผลที่ตามมาที่เกิดจากการทำลายฟันผุทำให้ส่วนประกอบสึกหรออย่างมาก และสามารถลดอายุการใช้งานของสกรูและปั๊มได้อย่างมาก

เพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

• เลือกวัสดุที่ทนต่อการกัดเซาะประเภทนี้ (เหล็กโมลิบดีนัม);
  
• ลดความหยาบผิว
  
• ลดความปั่นป่วนของการไหล ลดจำนวนรอบ ทำให้ราบรื่นขึ้น
  
• อย่าให้แรงกระแทกโดยตรงของไอพ่นที่กัดเซาะเข้าไปในผนังของอุปกรณ์โดยใช้ตัวสะท้อนแสง, ตัวแบ่งไอพ่น;
  
• ทำให้ก๊าซและของเหลวบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็ง
  
• ไม่อนุญาตให้ใช้เครื่องจักรไฮดรอลิกในโหมดคาวิเทชั่น
  
• ดำเนินการตรวจสอบการสึกหรอของวัสดุอย่างเป็นระบบ
  

13. การกัดกร่อนของแรงเสียดทาน(การกัดกร่อนที่กัดกร่อน) - การทำลายโลหะที่เกิดจากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนและการเสียดสีพร้อมกัน (ตัวอย่างเช่น การทำลายวารสารเพลาเมื่อถูแบริ่งที่ล้างด้วยน้ำทะเล)

14. การกัดกร่อนของรอยร้าว- การกัดกร่อนของโลหะระหว่างการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนของพื้นผิวสองพื้นผิวที่สัมพันธ์กันภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน (เช่น การทำลายพื้นผิวสองส่วนของชิ้นส่วนโลหะของเครื่องจักรที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาด้วยสลักเกลียวอันเป็นผลมาจากการสั่นสะเทือนในบรรยากาศออกซิไดซ์ ที่มีออกซิเจน)

การกัดกร่อนของรอยร้าว

โดย กลไกกระบวนการมีการกัดกร่อนทางเคมีและไฟฟ้าเคมีของโลหะ:

1. การกัดกร่อนของสารเคมี- อันตรกิริยาของโลหะกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งการเกิดออกซิเดชันของโลหะและการลดลงขององค์ประกอบออกซิไดซ์ของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเกิดขึ้นในการกระทำครั้งเดียว ตัวอย่างของการกัดกร่อนประเภทนี้ ได้แก่ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อโครงสร้างโลหะสัมผัสกับออกซิเจนหรือก๊าซออกซิไดซ์อื่นๆ ที่อุณหภูมิสูง (มากกว่า 100°C):

2 เฟ + O 2 \u003d เฟO;

4FeO + 3O 2 \u003d 2Fe2 O 3

หากเป็นผลมาจากการกัดกร่อนของสารเคมีทำให้เกิดฟิล์มออกไซด์ต่อเนื่องซึ่งมีการยึดเกาะที่แข็งแรงเพียงพอกับพื้นผิวของโครงสร้างโลหะแล้วการเข้าถึงของออกซิเจนไปยังโลหะจะถูกขัดขวาง การกัดกร่อนช้าลงแล้วหยุด ฟิล์มออกไซด์ที่มีรูพรุนและมีพันธะไม่ดีกับพื้นผิวของโครงสร้างไม่ได้ป้องกันโลหะจากการกัดกร่อน เมื่อปริมาตรของออกไซด์มากกว่าปริมาตรของโลหะที่เข้าสู่ปฏิกิริยาออกซิเดชันและออกไซด์มีการยึดเกาะที่เพียงพอกับพื้นผิวของโครงสร้างโลหะ ฟิล์มดังกล่าวจะปกป้องโลหะอย่างดีจากการถูกทำลายต่อไป ความหนาของฟิล์มป้องกันออกไซด์มีตั้งแต่ชั้นโมเลกุลหลายชั้น (5-10) x 10 -5 มม. ไปจนถึงหลายไมครอน

การเกิดออกซิเดชันของวัสดุของโครงสร้างโลหะที่สัมผัสกับตัวกลางที่เป็นก๊าซเกิดขึ้นในหม้อไอน้ำ, ปล่องไฟของโรงต้มน้ำ, เครื่องทำน้ำอุ่นที่ทำงานด้วยเชื้อเพลิงแก๊ส, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ทำงานด้วยเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง หากตัวกลางที่เป็นก๊าซไม่มีซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือสิ่งเจือปนที่รุนแรงอื่นๆ และปฏิกิริยาของโครงสร้างโลหะกับตัวกลางนั้นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ทั่วทั้งระนาบของโครงสร้าง ฟิล์มออกไซด์ที่ค่อนข้างหนาจะทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันที่เชื่อถือได้เพียงพอ การกัดกร่อนต่อไป แต่เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนของโลหะและออกไซด์แตกต่างกัน ฟิล์มออกไซด์จึงลอกออกในสถานที่ซึ่งสร้างสภาวะสำหรับการกัดกร่อนเพิ่มเติม

การกัดกร่อนของแก๊สของโครงสร้างเหล็กอาจเกิดขึ้นอันเนื่องมาจากกระบวนการออกซิเดชันไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการรีดักชันด้วย ด้วยความร้อนแรงของโครงสร้างเหล็กภายใต้แรงดันสูงในตัวกลางที่มีไฮโดรเจน สารหลังจะกระจายเป็นปริมาตรของเหล็กและทำลายวัสดุด้วยกลไกคู่ - decarburization เนื่องจากปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับคาร์บอน

เฟ 3 OC + 2H 2 \u003d 3Fe + CH 4 O

และให้คุณสมบัติเปราะแก่เหล็กเนื่องจากการละลายของไฮโดรเจนในนั้น - "การทำให้เปราะบางของไฮโดรเจน"

2. การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า- ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (สารละลายอิเล็กโทรไลต์) ซึ่งการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมของโลหะและการลดลงขององค์ประกอบออกซิไดซ์ของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะไม่เกิดขึ้นในการกระทำครั้งเดียว และความเร็วของพวกมันขึ้นอยู่กับศักยภาพของอิเล็กโทรดของโลหะ (เช่น สนิมเหล็กในน้ำทะเล)

เมื่อสัมผัสกับอากาศ จะเกิดฟิล์มความชื้นบางๆ บนพื้นผิวของโครงสร้าง ซึ่งสิ่งสกปรกในอากาศ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์จะละลายหายไป ในกรณีนี้ สารละลายจะก่อตัวขึ้นเพื่อส่งเสริมการกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้า ส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิวของโลหะใด ๆ มีศักยภาพต่างกัน

สาเหตุของสิ่งนี้อาจเป็นเพราะมีสิ่งเจือปนอยู่ในโลหะ การประมวลผลที่แตกต่างกันของแต่ละส่วน สภาพที่ไม่เท่ากัน (สภาพแวดล้อม) ซึ่งมีส่วนต่างๆ ของพื้นผิวโลหะ ในกรณีนี้ พื้นที่ของพื้นผิวโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้ามากกว่าจะกลายเป็นแอโนดและละลาย

การกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมีเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อน ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการพื้นฐานหลายประการ กระบวนการขั้วบวกเกิดขึ้นในส่วนของขั้วบวก - ไอออนโลหะ (Me) ผ่านเข้าไปในสารละลาย และอิเล็กตรอนส่วนเกิน (e) ที่เหลืออยู่ในโลหะจะเคลื่อนไปยังส่วนแคโทด ในส่วนแคโทดของพื้นผิวโลหะ อิเล็กตรอนส่วนเกินจะถูกดูดซับโดยไอออน อะตอม หรือโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ (depolarizers) ซึ่งจะลดลง:

e + D → [De],

โดยที่ D คือ depolarizer; e คืออิเล็กตรอน

ความเข้มข้นของกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่กัดกร่อนขึ้นอยู่กับอัตราของปฏิกิริยาขั้วบวก ซึ่งไอออนของโลหะผ่านจากโครงผลึกไปยังสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และปฏิกิริยาแคโทดิกซึ่งประกอบด้วยการดูดซึมของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาขั้วบวก

ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนไอออนของโลหะเป็นอิเล็กโทรไลต์นั้นพิจารณาจากความแข็งแรงของพันธะกับอิเล็กตรอนในช่องว่างของผลึกตาข่าย ยิ่งพันธะระหว่างอิเล็กตรอนและอะตอมแน่นแฟ้นมากเท่าใด การเปลี่ยนแปลงของไอออนโลหะเป็นอิเล็กโทรไลต์ก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวก - ไพเพอร์และประจุลบ - แอนไอออน แอนไอออนและไอออนบวกจับโมเลกุลของน้ำเข้ากับตัวมันเอง

โครงสร้างของโมเลกุลของน้ำเป็นตัวกำหนดขั้วของมัน ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นระหว่างไอออนที่มีประจุและโมเลกุลของน้ำในขั้ว ซึ่งเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลของน้ำในขั้วถูกจัดวางในลักษณะที่แน่นอนรอบๆ แอนไอออนและไอออนบวก

ในระหว่างการเปลี่ยนไอออนของโลหะจากตะแกรงผลึกไปเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ จะมีการปล่อยอิเล็กตรอนออกมาในจำนวนที่เท่ากัน ดังนั้นชั้นไฟฟ้าสองชั้นจึงถูกสร้างขึ้นที่ส่วนต่อประสาน "โลหะ - อิเล็กโทรไลต์" ซึ่งโลหะมีประจุลบและอิเล็กโทรไลต์มีประจุบวก มีการกระโดดที่อาจเกิดขึ้น

ความสามารถของไอออนโลหะที่จะผ่านเข้าไปในสารละลายอิเล็กโทรไลต์นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยศักย์ไฟฟ้าซึ่งเป็นลักษณะพลังงานของชั้นไฟฟ้าสองชั้น

เมื่อชั้นนี้ถึงความต่างศักย์ การเปลี่ยนแปลงของไอออนในสารละลายจะหยุดลง (สภาวะสมดุลเข้ามา)

แผนภาพการกัดกร่อน: K, K' - เส้นโค้งโพลาไรซ์แคโทด; A, A' - เส้นโค้งโพลาไรซ์แบบขั้วบวก

โดย ธรรมชาติของความเสียหายจากการกัดกร่อนมีการกัดกร่อนประเภทต่อไปนี้:

1. แข็ง,หรือ การกัดกร่อนทั่วไปครอบคลุมพื้นผิวโลหะทั้งหมดที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนที่กำหนด การกัดกร่อนอย่างต่อเนื่องเป็นลักษณะของการเคลือบป้องกันเหล็ก อะลูมิเนียม สังกะสี และอะลูมิเนียมในสภาพแวดล้อมใดๆ ที่ความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุนี้หรือโลหะเคลือบไม่สูงพอ

การกัดกร่อนประเภทนี้มีลักษณะที่ค่อนข้างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว การเจาะทีละน้อยในความลึกของโลหะ กล่าวคือ ความหนาของส่วนขององค์ประกอบลดลงหรือความหนาของสารเคลือบโลหะป้องกัน

ในระหว่างการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง เป็นด่างเล็กน้อยและเป็นกรดเล็กน้อย องค์ประกอบโครงสร้างถูกปกคลุมด้วยชั้นของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่มองเห็นได้ หลังจากการกำจัดทางกลซึ่งกับโลหะบริสุทธิ์ พื้นผิวของโครงสร้างจะหยาบ แต่ไม่มีแผลที่เห็นได้ชัด การกัดกร่อน จุดและรอยแตก; ระหว่างการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (และสำหรับสังกะสีและอลูมิเนียมและในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง) อาจไม่เกิดชั้นของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่มองเห็นได้

พื้นที่ที่ไวต่อการกัดกร่อนประเภทนี้มากที่สุดตามกฎคือรอยแตกแคบช่องว่างพื้นผิวใต้หัวสลักเกลียวถั่วพื้นที่อื่น ๆ ของการสะสมของฝุ่นความชื้นเนื่องจากในพื้นที่เหล่านี้ระยะเวลาที่แท้จริงของการกัดกร่อน ยาวกว่าบนพื้นผิวเปิด

การกัดกร่อนที่เป็นของแข็งเกิดขึ้น:

* ชุดยูนิฟอร์ม, ซึ่งไหลด้วยความเร็วเท่ากันทั่วทั้งพื้นผิวของโลหะ (เช่น การกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอนในสารละลายของ H 2 S0 4)

* ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งดำเนินการด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในส่วนต่างๆ ของพื้นผิวโลหะ (เช่น การกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอนในน้ำทะเล)

* การเลือกตั้ง ซึ่งส่วนประกอบโครงสร้างหนึ่งของโลหะผสมจะถูกทำลาย (การทำให้เป็นกราไฟท์ของเหล็กหล่อ) หรือส่วนประกอบหนึ่งของโลหะผสม (การทำให้เป็นสนิมด้วยทองเหลือง)

2. การกัดกร่อนในท้องถิ่นครอบคลุมแต่ละส่วนของพื้นผิวโลหะ

การกัดกร่อนเฉพาะที่มันเกิดขึ้น:

* การกัดกร่อนของคราบลักษณะของการเคลือบอลูมิเนียม อลูมิเนียม และสังกะสีในสภาพแวดล้อมที่ความต้านทานการกัดกร่อนใกล้เคียงกับค่าที่เหมาะสมที่สุด และมีเพียงปัจจัยสุ่มเท่านั้นที่อาจทำให้เกิดการละเมิดความเสถียรของวัสดุในท้องถิ่น

การกัดกร่อนประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะเจาะจงความลึกของการกัดเซาะเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดตามขวาง (ในพื้นผิว) ของรอยโรคจากการกัดกร่อน พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจะถูกปกคลุมด้วยผลิตภัณฑ์กัดกร่อนเช่นเดียวกับในกรณีของการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง เมื่อตรวจพบการกัดกร่อนประเภทนี้ จำเป็นต้องระบุสาเหตุและแหล่งที่มาของการเพิ่มขึ้นในพื้นที่ชั่วคราวในความก้าวร้าวของสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการซึมผ่านของสื่อของเหลว (คอนเดนเสท ความชื้นในบรรยากาศระหว่างการรั่วไหล ฯลฯ) บนพื้นผิวของ โครงสร้าง การสะสมหรือการสะสมของเกลือ ฝุ่น เป็นต้น

* การกัดกร่อน แผลพุพองลักษณะเฉพาะสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเป็นหลัก (ในระดับที่น้อยกว่า - สำหรับการเคลือบอะลูมิเนียม อลูมิเนียม และสังกะสี) เมื่อใช้งานโครงสร้างในตัวกลางที่เป็นของเหลวและในดิน

การกัดกร่อนแบบรูพรุนของเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำภายใต้สภาวะบรรยากาศมักเกี่ยวข้องกับโครงสร้างโลหะที่ไม่เอื้ออำนวย กล่าวคือ มีการรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะในปริมาณที่เพิ่มขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นซัลไฟด์ที่มีปริมาณแมงกานีสสูง

การกัดกร่อนในกระเพาะอาหารมีลักษณะโดยลักษณะที่ปรากฏบนพื้นผิวของโครงสร้างของความเสียหายส่วนบุคคลหรือหลาย ความลึกและขนาดตามขวางซึ่ง (จากเศษส่วนของมิลลิเมตรถึงหลายมิลลิเมตร) เทียบได้

โดยปกติแล้วจะมาพร้อมกับการก่อตัวของชั้นหนาของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่ครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมดของโลหะหรือบริเวณที่สำคัญรอบๆ หลุมขนาดใหญ่แต่ละหลุม (โดยทั่วไปสำหรับการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็กที่ไม่มีการป้องกันในดิน) การกัดกร่อนในกระเพาะอาหารของโครงสร้างแผ่น เช่นเดียวกับองค์ประกอบโครงสร้างที่ทำจากท่อผนังบางและองค์ประกอบรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของส่วนที่ปิด ในที่สุดก็กลายเป็นการกัดกร่อนด้วยการก่อตัวของรูในผนังที่มีความหนาไม่เกินหลายมิลลิเมตร

Pits เป็นตัวสร้างความเครียดที่แหลมคมและสามารถเป็นตัวเริ่มต้นของรอยแตกเมื่อยล้าและการแตกหักแบบเปราะ ในการประเมินอัตราการสึกกร่อนของรูพรุนและคาดการณ์การพัฒนาในช่วงต่อๆ ไป จะกำหนดอัตราการเจาะการกัดกร่อนโดยเฉลี่ยในหลุมที่ลึกที่สุดและจำนวนหลุมต่อหน่วยพื้นผิว ข้อมูลเหล่านี้ควรใช้ในอนาคตเมื่อคำนวณความจุแบริ่งขององค์ประกอบโครงสร้าง

* การกัดกร่อนแบบรูพรุนลักษณะของโลหะผสมอะลูมิเนียม รวมทั้งอโนไดซ์ และสแตนเลส เหล็กโลหะผสมต่ำอาจมีการกัดกร่อนประเภทนี้หายากมาก

เงื่อนไขบังคับเกือบในการพัฒนาการกัดกร่อนแบบรูพรุนคือผลกระทบของคลอไรด์ซึ่งสามารถไปบนพื้นผิวของโครงสร้างในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การผลิตโลหะ (การดองของผลิตภัณฑ์รีด) ไปจนถึงการทำงาน (ในรูปของเกลือ ละอองลอย ฝุ่น) .

เมื่อตรวจพบการกัดกร่อนแบบรูพรุน จำเป็นต้องระบุแหล่งที่มาของคลอไรด์และวิธีแยกผลกระทบที่มีต่อโลหะ การกัดกร่อนแบบรูพรุนเป็นการทำลายในรูปแบบของแผลพุพองขนาดเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1–2 มม.) และลึก (ความลึกมากกว่าขนาดตามขวาง)

* ผ่านการกัดกร่อนซึ่งทำให้เกิดการทำลายของโลหะผ่าน (เช่น การกัดกร่อนแบบรูพรุนหรือแบบรูพรุนของโลหะแผ่น)

* การกัดกร่อนของเส้นใย, การขยายพันธุ์ในรูปของเส้นใยส่วนใหญ่ภายใต้สารเคลือบป้องกันที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น บนเหล็กกล้าคาร์บอนภายใต้ฟิล์มเคลือบเงา)

* การกัดกร่อนใต้ผิวดินเริ่มต้นจากพื้นผิว แต่ส่วนใหญ่แพร่กระจายภายใต้พื้นผิวของโลหะในลักษณะที่ผลิตภัณฑ์การทำลายและการกัดกร่อนมีความเข้มข้นในบางพื้นที่ภายในโลหะ การกัดกร่อนใต้ผิวดินมักทำให้โลหะบวมและหลุดลอก (เช่น พุพองบนพื้นผิว
โลหะแผ่นรีดคุณภาพต่ำระหว่างการกัดกร่อนหรือการดอง);

* การกัดกร่อนตามขอบเกรนลักษณะของเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมอะลูมิเนียมชุบแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่เชื่อม และมีลักษณะเฉพาะโดยการกระจายตัวของรอยแตกหลายจุดอย่างสม่ำเสมอทั่วบริเวณขนาดใหญ่ของพื้นผิวของโครงสร้าง ความลึกของรอยแตกมักจะน้อยกว่าขนาดบนพื้นผิว ในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนาการกัดกร่อนประเภทนี้ รอยแตกเกือบจะเกิดขึ้นพร้อมกันจากหลายแหล่ง ซึ่งไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับความเค้นภายในหรือการทำงาน ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง บนส่วนขวางที่ทำจากตัวอย่างที่เลือก จะเห็นได้ว่ารอยร้าวแพร่กระจายไปตามขอบของเม็ดโลหะเท่านั้น เมล็ดพืชและก้อนที่แยกจากกันอาจพังทลายได้ ส่งผลให้เกิดแผลและลอกผิวเผิน การกัดกร่อนประเภทนี้ทำให้สูญเสียความแข็งแรงและความเหนียวของโลหะอย่างรวดเร็ว

* การกัดกร่อนของมีด- การกัดกร่อนเฉพาะที่ของโลหะซึ่งมีรูปแบบของการตัดด้วยมีดในบริเวณฟิวชั่นของรอยต่อรอยในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมาก (เช่น กรณีของการกัดกร่อนของรอยเชื่อมของเหล็กโครเมียม-นิกเกิล Kh18N10 ที่มีปริมาณคาร์บอนสูงในความแข็งแรง HN0 3).

* การแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้น— ชนิดของการแตกหักแบบกึ่งเปราะของเหล็กและโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงภายใต้การกระทำพร้อมกันของความเค้นดึงแบบสถิตและตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โดดเด่นด้วยการก่อตัวของรอยแตกเดี่ยวและหลายจุดที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของงานหลักและความเค้นภายใน รอยแตกสามารถแพร่กระจายระหว่างผลึกหรือตามร่างกายของเมล็ดพืช แต่ในอัตราที่สูงกว่าในระนาบซึ่งเป็นเรื่องปกติต่อความเค้นที่กระทำมากกว่าในระนาบพื้นผิว

เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมต่ำที่มีความแข็งแรงแบบธรรมดาและกำลังที่เพิ่มขึ้นอยู่ภายใต้การกัดกร่อนประเภทนี้ในสื่อจำนวนจำกัด: สารละลายร้อนของด่างและไนเตรต ของผสมของ CO - CO 2 - H 2 - H 2 O และในตัวกลางที่มีแอมโมเนีย หรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ การแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้นของเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง เช่น สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง และโลหะผสมอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูง สามารถพัฒนาได้ในสภาวะบรรยากาศและในตัวกลางที่เป็นของเหลวต่างๆ

เมื่อสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างโดยการแตกร้าวจากการกัดกร่อน จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีสัญญาณของการแตกหักแบบกึ่งเปราะรูปแบบอื่น (ความเปราะเย็น, ความเหนื่อยล้า)

* ความเปราะของการกัดกร่อนได้มาโดยโลหะอันเป็นผลมาจากการกัดกร่อน (เช่น การแตกตัวของไฮโดรเจนของท่อที่ทำจากเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงในสภาพของบ่อน้ำมันไฮโดรเจนซัลไฟด์); ความเปราะบางควรเข้าใจว่าเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่จะสลายตัวโดยไม่ดูดซับพลังงานกลในรูปแบบที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

การหาปริมาณการกัดกร่อน อัตราการกัดกร่อนทั่วไปประเมินโดยการสูญเสียโลหะต่อหน่วยพื้นที่ของการกัดกร่อน , ตัวอย่างเช่น ใน g/m2 ․ ชม,หรือโดยอัตราการเจาะของการกัดกร่อนนั่นคือโดยการลดลงของความหนาของโลหะที่ไม่บุบสลายเพียงฝ่ายเดียว ( พี) ตัวอย่างเช่น ใน มม./ปี

มีการกัดกร่อนสม่ำเสมอ พี = 8,75K/ρ, ที่ไหน ρ - ความหนาแน่นของโลหะใน กรัม/ซม.3สำหรับการกัดกร่อนที่ไม่สม่ำเสมอและเฉพาะที่ การเจาะสูงสุดจะถูกประเมิน ตาม GOST 13819-68 มีการกำหนดระดับความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไป 10 จุด (ดูตาราง) ในกรณีพิเศษ K. สามารถประเมินตามตัวบ่งชี้อื่น ๆ ได้ (การสูญเสียความแข็งแรงทางกลและความเป็นพลาสติก ความต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การสะท้อนแสงลดลง ฯลฯ ) ซึ่งถูกเลือกตามประเภทของ K และวัตถุประสงค์ของ ผลิตภัณฑ์หรือโครงสร้าง

มาตราส่วน 10 จุดสำหรับการประเมินความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมของโลหะ

กลุ่มต่อต้าน	อัตราการกัดกร่อนของโลหะ, มม./ปี	คะแนน
ทนสุดๆ	|น้อยกว่า 0.001	1
ทนมาก	มากกว่า 0.001 ถึง 0.005	2
	มากกว่า 0.005 ถึง 0.01	3
ดื้อดึง	มากกว่า 0.01 ถึง 0.05	4
	มากกว่า 0.05 ถึง 0.1	5
ต้านทานต่ำ	มากกว่า 0.1 ถึง 0.5	6
	มากกว่า 0.5 ถึง 1.0	7
ความต้านทานต่ำ	มากกว่า 1.0 ถึง 5.0	8
	มากกว่า 5.0 ถึง 10.0	9
ไม่เสถียร	มากกว่า 10.0	10

เมื่อเลือกวัสดุที่ทนทานต่อสื่อที่มีฤทธิ์รุนแรงต่างๆ ในสภาวะเฉพาะ ให้ใช้ตารางอ้างอิงเกี่ยวกับการกัดกร่อนและความทนทานต่อสารเคมีของวัสดุ หรือดำเนินการทดสอบในห้องปฏิบัติการและทดสอบการกัดกร่อนของตัวอย่างแบบเต็มขนาด (โดยตรงที่สถานที่ปฏิบัติงานและในสภาพการใช้งานในอนาคต) เช่น รวมทั้งหน่วยและอุปกรณ์กึ่งอุตสาหกรรมทั้งหมด การทดสอบภายใต้สภาวะที่รุนแรงกว่าการปฏิบัติงานเรียกว่าเร่งรัด

การประยุกต์ใช้วิธีการป้องกันโลหะต่างๆจากการกัดกร่อนช่วยลดการสูญเสียโลหะจากการกัดกร่อนได้ในระดับหนึ่ง วิธีการป้องกันดังต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับสาเหตุของการกัดกร่อน

1) การรักษาสิ่งแวดล้อมที่เกิดการกัดกร่อน. สาระสำคัญของวิธีการนี้คือการกำจัดสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวแยกขั้วออกจากสิ่งแวดล้อมหรือเพื่อแยกโลหะออกจากตัวเปลี่ยนขั้ว ตัวอย่างเช่น ใช้สารพิเศษหรือการต้มเพื่อเอาออกซิเจนออกจากน้ำ

การกำจัดออกซิเจนออกจากสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนเรียกว่า deaeration. เป็นไปได้ที่จะชะลอกระบวนการกัดกร่อนให้มากที่สุดโดยการแนะนำสารพิเศษสู่สิ่งแวดล้อม - สารยับยั้ง. สารยับยั้งการระเหยและเฟสไอมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งปกป้องผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะเหล็กและอโลหะจากการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศระหว่างการเก็บรักษา การขนส่ง ฯลฯ

สารยับยั้งจะใช้ในการทำความสะอาดหม้อต้มไอน้ำจากตะกรัน เพื่อขจัดตะกรันออกจากชิ้นส่วนที่ใช้แล้ว เช่นเดียวกับการจัดเก็บและขนส่งกรดไฮโดรคลอริกในภาชนะเหล็ก ในฐานะที่เป็นสารยับยั้งอินทรีย์ ไธโอยูเรีย (ชื่อทางเคมี - คาร์บอนไดอะไมด์ C (NH 2) 2 S), ไดเอทิลเอมีน, ยูโรโทรปิน (CH 2) 6 N 4) และอนุพันธ์ของเอมีนอื่น ๆ

ใช้ซิลิเกต (สารประกอบของโลหะที่มีซิลิกอน Si) ไนไตรต์ (สารประกอบที่มีไนโตรเจน N) ไดโครเมตของโลหะอัลคาไล ฯลฯ เป็นสารยับยั้งอนินทรีย์ กลไกการออกฤทธิ์ของสารยับยั้งคือโมเลกุลของพวกมันถูกดูดซับไว้บนพื้นผิวของโลหะ เพื่อป้องกันการเกิดกระบวนการอิเล็กโทรด

2) สารเคลือบป้องกัน. เพื่อแยกโลหะออกจากสิ่งแวดล้อม สารเคลือบประเภทต่างๆ ถูกนำไปใช้กับมัน: วาร์นิช, สี, สารเคลือบโลหะ โดยทั่วไปคือการเคลือบสี แต่คุณสมบัติทางกลของพวกมันนั้นต่ำกว่าการเคลือบโลหะมาก หลังตามลักษณะของการป้องกันสามารถแบ่งออกเป็นขั้วบวกและขั้วลบ

การเคลือบแอโนด. หากโลหะเคลือบด้วยโลหะอื่นที่มีอิเล็กโตรเนกาทีฟมากกว่า ดังนั้นในกรณีที่เกิดการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี สารเคลือบจะถูกทำลายเพราะ มันจะทำหน้าที่เป็นแอโนด ตัวอย่างของการเคลือบอโนไดซ์คือโครเมียมที่ทับถมบนเหล็ก

เคลือบแคโทด. ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของการเคลือบแคโทดิกมีค่าเป็นบวกมากกว่าโลหะป้องกัน ตราบใดที่ชั้นเคลือบแยกโลหะออกจากสิ่งแวดล้อม การกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้าจะไม่เกิดขึ้น หากความต่อเนื่องของการเคลือบแคโทดแตก จะหยุดป้องกันโลหะจากการกัดกร่อน ยิ่งไปกว่านั้น มันยิ่งทำให้การกัดกร่อนของโลหะฐานรุนแรงขึ้นตั้งแต่ ในคู่กัลวานิกที่เกิด แอโนดเป็นโลหะฐาน ซึ่งจะถูกทำลาย ตัวอย่างคือการเคลือบดีบุกบนเหล็ก (เหล็กกระป๋อง)

ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติของสารเคลือบขั้วบวกและขั้วลบ จึงสรุปได้ว่าการเคลือบแบบขั้วบวกมีประสิทธิภาพสูงสุด พวกเขาปกป้องโลหะฐานแม้ว่าความสมบูรณ์ของการเคลือบจะลดลง ในขณะที่การเคลือบแคโทดิกปกป้องโลหะในทางกลไกเท่านั้น

3) การป้องกันไฟฟ้าเคมี. การป้องกันไฟฟ้าเคมีมีสองประเภท: แคโทดิกและการป้องกัน ในทั้งสองกรณี มีการสร้างเงื่อนไขสำหรับการเกิดศักย์ไฟฟ้าสูงบนโลหะที่ได้รับการป้องกัน

การป้องกันการป้องกัน . ผลิตภัณฑ์ที่ป้องกันการกัดกร่อนจะรวมกับเศษโลหะจากโลหะที่มีไฟฟ้ามากขึ้น (ดอกยาง) ซึ่งเทียบเท่ากับการสร้างเซลล์กัลวานิกซึ่งตัวป้องกันเป็นขั้วบวกและจะถูกทำลาย ตัวอย่างเช่นเพื่อป้องกันโครงสร้างใต้ดิน (ท่อ) เศษโลหะ (ตัวป้องกัน) ถูกฝังไว้ห่างจากพวกเขาโดยยึดติดกับโครงสร้าง

การป้องกัน cathodic แตกต่างจากหน้ายางตรงที่มีโครงสร้างป้องกันซึ่งอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ (น้ำในดิน) เชื่อมต่อกับแคโทดของแหล่งกระแสภายนอก เศษโลหะวางอยู่ในสื่อเดียวกัน ซึ่งเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งกระแสภายนอก เศษโลหะต้องถูกทำลายจึงปกป้องโครงสร้างที่ได้รับการป้องกันจากการถูกทำลาย

ในหลายกรณี โลหะได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อนโดยฟิล์มออกไซด์ที่มีความเสถียรซึ่งก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของมัน (เช่น Al 2 O 3 เกิดขึ้นบนพื้นผิวของอลูมิเนียม ซึ่งจะช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะเพิ่มเติม) อย่างไรก็ตาม ไอออนบางชนิด เช่น Cl - ทำลายฟิล์มดังกล่าว และเพิ่มการกัดกร่อน

การกัดกร่อนของโลหะทำให้เกิดอันตรายทางเศรษฐกิจอย่างมาก มนุษยชาติประสบกับการสูญเสียวัสดุจำนวนมากอันเป็นผลมาจากการกัดกร่อนของท่อส่ง ชิ้นส่วนเครื่องจักร เรือ สะพาน โครงสร้างนอกชายฝั่ง และอุปกรณ์ทางเทคโนโลยี

การกัดกร่อนทำให้ความน่าเชื่อถือในการทำงานของอุปกรณ์ลดลง: อุปกรณ์แรงดันสูง หม้อไอน้ำ ภาชนะโลหะสำหรับสารพิษและสารกัมมันตภาพรังสี ใบพัดกังหันและใบพัด ชิ้นส่วนเครื่องบิน ฯลฯ โดยคำนึงถึงการกัดกร่อนที่เป็นไปได้ จำเป็นต้องประเมินค่าความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์เหล่านี้สูงเกินไป ซึ่งหมายถึงการเพิ่มการใช้โลหะซึ่งนำไปสู่ต้นทุนทางเศรษฐกิจเพิ่มเติม การกัดกร่อนนำไปสู่การหยุดทำงานของการผลิตอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ล้มเหลว การสูญเสียวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ (การรั่วไหลของน้ำมัน ก๊าซ น้ำ) ไปจนถึงต้นทุนด้านพลังงานเพื่อเอาชนะความต้านทานเพิ่มเติมที่เกิดจากส่วนการไหลของท่อที่ลดลงอันเนื่องมาจาก การเกิดสนิมและผลิตภัณฑ์กัดกร่อนอื่นๆ . การกัดกร่อนยังนำไปสู่การปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ และทำให้คุณภาพลดลง

ค่าใช้จ่ายในการชดเชยการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนอยู่ที่ประมาณพันล้านรูเบิลต่อปี ผู้เชี่ยวชาญได้คำนวณว่าในประเทศที่พัฒนาแล้ว ต้นทุนการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนอยู่ที่ 3-4% ของรายได้รวมประชาชาติ

ในช่วงเวลาที่ยาวนานของการทำงานอย่างเข้มข้นของอุตสาหกรรมโลหการ โลหะจำนวนมากถูกหลอมและแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ โลหะนี้สึกกร่อนอยู่ตลอดเวลา มีสถานการณ์เช่นนี้ที่การสูญเสียโลหะจากการกัดกร่อนในโลกนี้มีอยู่แล้วประมาณ 30% ของการผลิตประจำปี เชื่อกันว่า 10% ของโลหะที่สึกกร่อนจะหายไป (ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของสนิม) อย่างแก้ไขไม่ได้ บางทีในอนาคตอาจมีการสร้างเครื่องชั่งโดยที่โลหะจำนวนเท่ากันจะหายไปจากการกัดกร่อนและจะหลอมอีกครั้ง จากทั้งหมดที่กล่าวมา ปัญหาที่สำคัญที่สุดคือการหาวิธีใหม่และปรับปรุงวิธีการป้องกันการกัดกร่อนแบบเก่า

บรรณานุกรม

Kozlovsky A.S. หลังคา. - ม.: "โรงเรียนมัธยม", 2515

Akimov G.V. , พื้นฐานของหลักคำสอนเรื่องการกัดกร่อนและการป้องกันโลหะ, M. , 1946;

Tomashov N. D. , ทฤษฎีการกัดกร่อนและการป้องกันโลหะ, M. , 1959;

Evans Yu. P. , การกัดกร่อนและการเกิดออกซิเดชันของโลหะ, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1962;

Rozenfeld I. L., การกัดกร่อนของโลหะในบรรยากาศ, M. , 1960;

การกัดกร่อนเป็นกระบวนการของการทำลายพื้นผิวของวัสดุที่เกิดขึ้นเองเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม สาเหตุคือความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ขององค์ประกอบทางเคมีต่อสารบางชนิด ตามหลักการแล้ว โพลีเมอร์ ไม้ เซรามิก ยางอาจมีการกัดกร่อน แต่คำว่า "อายุ" มักใช้สำหรับพวกมัน ความเสียหายที่ร้ายแรงที่สุดเกิดจากการขึ้นสนิมของโลหะ สำหรับการป้องกันที่มีการพัฒนามาตรการตอบโต้ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง แต่เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง นักวิทยาศาสตร์แยกแยะระหว่างการกัดกร่อนทางเคมีและไฟฟ้าเคมีของโลหะ

การกัดกร่อนของสารเคมี

มักเกิดขึ้นเมื่อโครงสร้างโลหะสัมผัสกับก๊าซแห้ง ของเหลว หรือสารละลายที่ไม่นำกระแสไฟฟ้า สาระสำคัญของการกัดกร่อนประเภทนี้คือปฏิกิริยาโดยตรงของโลหะกับสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว องค์ประกอบกัดกร่อนทางเคมีระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนหรือจากการทำงานระยะยาวที่อุณหภูมิสูงเพียงพอ สิ่งนี้ใช้กับใบพัดกังหันก๊าซ ข้อต่อสำหรับเตาหลอม ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์สันดาปภายใน และอื่นๆ เป็นผลให้สารประกอบบางชนิดเกิดขึ้นบนพื้นผิว: ออกไซด์, ไนไตรด์, ซัลไฟด์

เป็นผลมาจากการสัมผัสของโลหะกับตัวกลางที่เป็นของเหลวที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ เนื่องจากการเกิดออกซิเดชัน วัสดุดังกล่าวจึงผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่นำไปสู่การก่อตัวของสนิม (ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ละลายน้ำ) หรืออนุภาคโลหะจะผ่านเข้าไปในสารละลายของไอออน

การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า: ตัวอย่าง

แบ่งออกเป็น:

• บรรยากาศซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีฟิล์มของเหลวบนพื้นผิวของโลหะซึ่งก๊าซที่มีอยู่ในบรรยากาศ (เช่น O 2, CO 2, SO 2) สามารถละลายได้ด้วยการก่อตัวของระบบอิเล็กโทรไลต์
• ของเหลวซึ่งไหลในตัวกลางของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
• น้ำบาดาลซึ่งไหลภายใต้อิทธิพลของน้ำบาดาล

สาเหตุ

เนื่องจากโดยปกติโลหะใดๆ ที่ใช้สำหรับความต้องการทางอุตสาหกรรมนั้นไม่บริสุทธิ์ในอุดมคติและมีการเจือปนในลักษณะที่แตกต่างกัน การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของโลหะจึงเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของเซลล์กัลวานิกในท้องถิ่นที่มีการลัดวงจรจำนวนมากบนผิวเหล็ก

ลักษณะที่ปรากฏสามารถเกี่ยวข้องไม่เฉพาะกับการมีอยู่ของสิ่งเจือปนต่างๆ (โดยเฉพาะโลหะ) (การกัดกร่อนของการสัมผัส) แต่ยังรวมถึงความแตกต่างของพื้นผิว ข้อบกพร่องของผลึกขัดแตะ ความเสียหายทางกล และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน

กลไกการโต้ตอบ

กระบวนการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุและลักษณะของสภาพแวดล้อมภายนอก หากโลหะทางเทคนิคที่เรียกว่าฟิล์มเปียกเคลือบแล้ว ในแต่ละองค์ประกอบทางไฟฟ้าเหล่านี้ซึ่งเกิดขึ้นบนพื้นผิวจะเกิดปฏิกิริยาอิสระสองปฏิกิริยา ส่วนประกอบที่ใช้งานมากขึ้นของคู่การกัดกร่อนจะบริจาคอิเล็กตรอน (เช่น สังกะสีในคู่ Zn-Fe) และผ่านเข้าไปในตัวกลางที่เป็นของเหลวในรูปของไอออนไฮเดรต (นั่นคือ มันกัดกร่อน) ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้ (กระบวนการขั้วบวก):

M + nH 2 O \u003d M z + * nH 2 O + ze

ส่วนนี้ของพื้นผิวเป็นขั้วลบขององค์ประกอบขนาดเล็กในท้องถิ่น ซึ่งโลหะจะละลายด้วยไฟฟ้าเคมี

บนพื้นที่ผิวที่มีแอกทีฟน้อยกว่า ซึ่งเป็นขั้วบวกของธาตุขนาดเล็ก (ธาตุเหล็กในคู่ Zn-Fe) อิเล็กตรอนจะถูกผูกมัดเนื่องจากปฏิกิริยารีดักชัน (กระบวนการแคโทด) ตามแบบแผน:

ดังนั้นการปรากฏตัวของสารออกซิไดซ์ในฟิล์มน้ำซึ่งสามารถจับอิเล็กตรอนได้ทำให้สามารถดำเนินการกระบวนการขั้วบวกต่อไปได้ ดังนั้น การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อกระบวนการทั้งขั้วบวกและขั้วลบเกิดขึ้นพร้อมกัน เนื่องจากการยับยั้งหนึ่งในนั้นอัตราการออกซิเดชันจึงลดลง

กระบวนการโพลาไรซ์

กระบวนการทั้งสองข้างต้นทำให้เกิดโพลาไรซ์ของขั้ว (อิเล็กโทรด) ของไมโครอิลิเมนต์ตามลำดับ คุณสมบัติที่นี่คืออะไร? โดยปกติ การกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมีของโลหะจะช้าลงอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นโดยการโพลาไรซ์ของแคโทด ดังนั้นจะเพิ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยที่ป้องกันปฏิกิริยานี้และมาพร้อมกับการขั้วบวกที่เรียกว่าขั้วบวกที่เรียกว่า

ในกระบวนการกัดกร่อนหลายอย่าง การแยกขั้วด้วยขั้วไฟฟ้าโดยการปล่อยไฮโดรเจนไอออนหรือโดยการลดโมเลกุลของน้ำและสอดคล้องกับสูตร:

• ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด: 2H + + 2e \u003d H 2
• เป็นด่าง: 2H 2 O + 2e \u003d H 2 + 2OH -.

ช่วงศักยภาพ

ศักยภาพที่สอดคล้องกับกระบวนการเหล่านี้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกลางที่มีฤทธิ์รุนแรง สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ -0.83 ถึง 0 V สำหรับสารละลายในน้ำที่เป็นกลางที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับมาตรฐาน จะอยู่ที่ประมาณ -0.41 V ดังนั้น ไฮโดรเจนไอออน ที่มีอยู่ในน้ำและในระบบน้ำที่เป็นกลาง สามารถออกซิไดซ์โลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่า -0.41 V เท่านั้น (อยู่ในซีรีย์แรงดันไฟฟ้าจนถึงแคดเมียม) เมื่อพิจารณาว่าองค์ประกอบบางส่วนได้รับการปกป้องโดยฟิล์มออกไซด์ จำนวนโลหะที่ออกซิเดชันในตัวกลางโดยไฮโดรเจนไอออนจึงไม่มีนัยสำคัญ

ถ้าฟิล์มเปียกประกอบด้วยออกซิเจนในอากาศที่ละลายน้ำ แสดงว่าสามารถจับอิเล็กตรอนโดยผลของการขั้วของออกซิเจนได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกลาง ในกรณีนี้ โครงร่างของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีจะเป็นดังนี้:

• O 2 + 4e + 2H 2 O \u003d 4OH - หรือ
• O 2 + 4e + 4H + = 2H 2 O.

ศักยภาพของปฏิกิริยาอิเล็กโทรดเหล่านี้ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับมาตรฐานจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.4 V (อัลคาไลน์) ถึง 1.23 V (กรด) ในตัวกลางที่เป็นกลาง ศักยภาพของกระบวนการลดออกซิเจนภายใต้สภาวะเหล่านี้สอดคล้องกับค่า 0.8 V ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนที่ละลายน้ำสามารถออกซิไดซ์โลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่า 0.8 V (อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าสูงถึงเงิน ).

ตัวออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุด

ประเภทของการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมีมีลักษณะเป็นองค์ประกอบออกซิไดซ์ ที่สำคัญที่สุดคือไฮโดรเจนไอออนและออกซิเจน ในเวลาเดียวกัน ฟิล์มที่มีออกซิเจนละลายน้ำจะกัดกร่อนได้มากกว่าความชื้น ซึ่งไม่มีออกซิเจน และสามารถออกซิไดซ์โลหะได้เฉพาะกับไฮโดรเจนไอออนเท่านั้น เนื่องจากในกรณีหลัง จำนวนชนิดของวัสดุที่สามารถกัดกร่อนได้คือ น้อยกว่ามาก

ตัวอย่างเช่น คาร์บอนเจือปนมีอยู่ในเหล็กและเหล็กหล่อส่วนใหญ่อยู่ในรูปของเหล็กคาร์ไบด์ Fe 3 C ในกรณีนี้ กลไกของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีด้วยการสลับขั้วของไฮโดรเจนสำหรับโลหะเหล่านี้มีดังนี้

• (-) Fe - 2e + nH 2 O = Fe 2+ nH 2 O (อาจเกิดสนิมได้);
• (+) 2H + + 2e \u003d H 2 (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด);
• (+) 2H 2 O + 2e \u003d H 2 + 2OH - (ในตัวกลางที่เป็นกลางและเป็นด่าง)

กลไกการสึกกร่อนของเหล็กซึ่งมีทองแดงเจือปน ในกรณีของการแยกขั้วออกซิเจนของแคโทดอธิบายโดยสมการ:

• (-) Fe - 2e + nH 2 O = Fe 2+ nH 2 O;
• (+) 0.5O 2 + H 2 O + 2e \u003d 2OH - (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด);
• (+) 0.5O 2 + 2H + + 2e \u003d H 2 O (ในตัวกลางที่เป็นกลางและเป็นด่าง)

การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีเกิดขึ้นในอัตราที่ต่างกัน ตัวบ่งชี้นี้ขึ้นอยู่กับ:

• ความต่างศักย์ระหว่างขั้วของไมโครอิลิเมนต์กัลวานิก
• องค์ประกอบและคุณสมบัติของสภาพแวดล้อมอิเล็กโทรไลต์ (pH, การปรากฏตัวของสารยับยั้งการกัดกร่อนและสารกระตุ้น);
• ความเข้มข้น (อัตราการป้อน) ของตัวออกซิไดซ์
• อุณหภูมิ.

วิธีการป้องกัน

การป้องกันไฟฟ้าเคมีของโลหะจากการกัดกร่อนทำได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:

• การสร้างโลหะผสมต้านการกัดกร่อน (โลหะผสม)
• เพิ่มความบริสุทธิ์ของโลหะแต่ละชนิด
• การใช้สารเคลือบป้องกันต่างๆ กับพื้นผิว

ในทางกลับกันสารเคลือบเหล่านี้คือ:

• อโลหะ (สี, วาร์นิช, น้ำมันหล่อลื่น, เคลือบฟัน)
• เมทัลลิก (เคลือบอโนไดซ์และแคโทดิก)
• เกิดขึ้นจากการรักษาพื้นผิวแบบพิเศษ (การทำให้ธาตุเหล็กในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นหรือกรดไนตริกเข้มข้น เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ แมกนีเซียมในสารละลายอัลคาไล การก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ เช่น บนอะลูมิเนียม)

เคลือบป้องกันเมทัลลิก

สิ่งที่น่าสนใจและมีแนวโน้มมากที่สุดคือการป้องกันไฟฟ้าเคมีจากการกัดกร่อนของโลหะอีกประเภทหนึ่ง ตามลักษณะของผลการป้องกัน สารเคลือบที่เป็นโลหะจะแบ่งออกเป็นขั้วบวกและขั้วลบ มาพูดถึงประเด็นนี้กันดีกว่า

การเคลือบแอโนดคือสารเคลือบที่เกิดขึ้นจากโลหะที่มีฤทธิ์ (มีเกียรติน้อยกว่า) มากกว่าโลหะที่ได้รับการป้องกัน กล่าวคือ การป้องกันจะดำเนินการโดยองค์ประกอบที่อยู่ในชุดของแรงดันไฟฟ้าจนถึงวัสดุฐาน (เช่น การเคลือบเหล็กด้วยสังกะสีหรือแคดเมียม) ด้วยการทำลายชั้นป้องกันในท้องถิ่นการเคลือบโลหะที่มีเกียรติน้อยกว่าจะเป็นสนิม ในบริเวณที่เกิดรอยขีดข่วนและรอยร้าว จะเกิดเซลล์กัลวานิกในพื้นที่ แคโทดซึ่งเป็นโลหะที่ได้รับการป้องกัน และแอโนดคือสารเคลือบซึ่งถูกออกซิไดซ์ ความสมบูรณ์ของฟิล์มป้องกันดังกล่าวไม่สำคัญ อย่างไรก็ตาม ยิ่งมีความหนามากเท่าใด การกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้าก็จะยิ่งช้าลง และผลที่เป็นประโยชน์ก็จะยิ่งยาวนานขึ้น

การเคลือบแคโทดิกเป็นการเคลือบด้วยโลหะที่มีศักยภาพสูง ซึ่งในชุดของแรงดันไฟฟ้าจะอยู่หลังวัสดุที่ได้รับการป้องกัน (เช่น การพ่นเหล็กโลหะผสมต่ำด้วยทองแดง ดีบุก นิกเกิล เงิน) การเคลือบจะต้องต่อเนื่อง เนื่องจากหากได้รับความเสียหาย จะเกิดเซลล์กัลวานิกในพื้นที่ ซึ่งโลหะพื้นฐานจะเป็นแอโนด และชั้นป้องกันจะเป็นแคโทด

วิธีป้องกันโลหะจากการเกิดออกซิเดชัน

การป้องกันการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสองประเภท: บูชายัญและแคโทดิก การเคลือบป้องกันคล้ายกับการเคลือบแอโนด แผ่นโลหะผสมที่มีแอกทีฟมากขึ้นติดอยู่กับวัสดุที่จะป้องกัน เกิดเซลล์กัลวานิกขึ้น ซึ่งโลหะฐานทำหน้าที่เป็นแคโทด และตัวป้องกันทำหน้าที่เป็นแอโนด (กัดกร่อน) โดยปกติ โลหะผสมสังกะสี อะลูมิเนียม หรือแมกนีเซียม ใช้สำหรับการป้องกันประเภทนี้ ตัวป้องกันจะค่อยๆ ละลาย ดังนั้นจึงต้องเปลี่ยนใหม่เป็นระยะ

ปัญหามากมายในด้านสาธารณูปโภคและในอุตสาหกรรมโดยรวมเกิดจากการกัดกร่อนของท่อส่งไฟฟ้าเคมี ในการต่อสู้กับมัน วิธีการของโพลาไรเซชัน cathodic เหมาะสมที่สุด ในการทำเช่นนี้ โครงสร้างโลหะซึ่งได้รับการปกป้องจากกระบวนการออกซิเดชันแบบทำลายล้าง จะเชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งกำเนิด DC ภายนอกบางส่วน (จากนั้นจะกลายเป็นแคโทด ในขณะที่อัตราการวิวัฒนาการของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น และอัตราการกัดกร่อนลดลง) และ โลหะมูลค่าต่ำติดอยู่กับขั้วบวก

วิธีการป้องกันไฟฟ้าเคมีมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (น้ำทะเลเป็นตัวอย่างที่สำคัญ) ดังนั้นมักใช้อุปกรณ์ป้องกันเพื่อป้องกันส่วนใต้น้ำของเรือเดินทะเล

การประมวลผลของสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว

วิธีนี้มีประสิทธิภาพเมื่อการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของเหล็กเกิดขึ้นในของเหลวนำไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อย ในกรณีนี้ มีสองวิธีในการจัดการกับกระบวนการทำลายล้าง:

• การกำจัดออกซิเจนออกจากของเหลว (deaeration) อันเป็นผลมาจากการล้างด้วยก๊าซเฉื่อย
• การแนะนำสารยับยั้งสู่สิ่งแวดล้อม - สารยับยั้งการกัดกร่อนที่เรียกว่า ตัวอย่างเช่น หากพื้นผิวถูกทำลายอันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันกับออกซิเจน สารอินทรีย์จะถูกเติมเข้าไป โมเลกุลที่มีกรดอะมิโนบางชนิด (อิมิโน- ไทโอ- และกลุ่มอื่นๆ) พวกมันถูกดูดซับได้ดีบนพื้นผิวโลหะ และลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่นำไปสู่การทำลายชั้นผิวสัมผัส

บทสรุป

แน่นอนว่าการกัดกร่อนของสารเคมีและไฟฟ้าเคมีทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากทั้งในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน หากโลหะไม่เป็นสนิม อายุการใช้งานของชิ้นส่วน ส่วนประกอบ กลไกต่างๆ จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาวัสดุทางเลือกอย่างแข็งขันที่สามารถทดแทนโลหะซึ่งไม่ได้ด้อยประสิทธิภาพ แต่อาจเป็นไปไม่ได้เลยที่จะละทิ้งการใช้งานในระยะสั้น ในกรณีนี้ วิธีการขั้นสูงในการปกป้องพื้นผิวโลหะจากการกัดกร่อนมีมาก่อน

การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีเป็นกระบวนการทำลายโลหะอันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับเซลล์กัลวานิก ซึ่งการเกิดจะเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

1

โดยปกติ การกัดกร่อนของโลหะเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการเกิดออกซิเดชันภายใต้อิทธิพลของกรดที่มีอยู่ในสารละลายที่สัมผัสกับผลิตภัณฑ์ที่เป็นโลหะ หรือออกซิเจนในบรรยากาศ การกัดกร่อนมักส่งผลกระทบต่อโลหะที่อยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจนในชุดความเค้นที่เรียกว่า อย่างไรก็ตาม วัสดุอื่นๆ จำนวนมาก (ที่ไม่ใช่โลหะ) ก็อาจได้รับความเสียหายจากการกัดกร่อนเช่นกัน เช่น คอนกรีตสำหรับอาคาร

การกัดกร่อนเกิดขึ้นจากกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าหรือเคมีบางอย่าง ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งย่อยออกเป็นไฟฟ้าเคมีและเคมี

การกัดกร่อนนำไปสู่การทำลายล้างต่างๆ ของวัสดุ ซึ่งสามารถ:

• ไม่สม่ำเสมอและสม่ำเสมอ
• ท้องถิ่นและทั่วไป

หากโลหะประสบความเค้นทางกลนอกเหนือจากอิทธิพลเชิงลบของสภาพแวดล้อมภายนอก จะสังเกตเห็นการกระตุ้น (และสำคัญ) ของการกัดกร่อนทั้งหมด ซึ่งเกิดจากการทำลายของฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์และความร้อนลดลง ดัชนีความคงตัวของวัสดุ

ควรกล่าวไว้ว่าในบางกรณี กระบวนการกัดกร่อนทำให้เกิดการบูรณะ มากกว่าการเกิดออกซิเดชัน ของส่วนประกอบที่รวมอยู่ในโลหะผสมต่างๆ ตัวอย่างที่เด่นชัดคือการลดคาร์ไบด์ที่มีอยู่ในเหล็กหลายชนิดที่มีไฮโดรเจน (กระบวนการที่ไม่ได้มาตรฐานดังกล่าวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิและความดันสูง)

2

การกัดกร่อนดังกล่าวได้รับการยอมรับว่าเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด จะปรากฏในกรณีที่สื่อที่มีลักษณะการนำไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าทำปฏิกิริยากับโลหะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง สาเหตุหลักสามารถเรียกได้อย่างปลอดภัยว่าความไม่เสถียร (เทอร์โมไดนามิก) ของโลหะในสภาพแวดล้อมที่พวกมันตั้งอยู่ ตัวอย่างของการกัดกร่อนดังกล่าวที่บุคคลใด ๆ รู้จัก ได้แก่ การขึ้นสนิมภายนอกอาคารและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเหล็กหล่อและเหล็กเกรดต่างๆ (และอื่น ๆ ) ก้นของเรือในน้ำทะเล ระบบสาธารณูปโภค และท่อส่งของเหลวต่างๆ และสารประกอบที่มีฤทธิ์รุนแรง ขนส่ง

เซลล์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (โดยทั่วไปเรียกว่าเซลล์กัลวานิก) เกิดขึ้นเมื่อโลหะสองชนิดที่มีศักยภาพต่างกัน (รีดอกซ์) สัมผัสกัน องค์ประกอบดังกล่าวเป็นเซลล์กัลวานิกชนิดปิดทั่วไป ในเซลล์นี้ โลหะที่มีศักยภาพต่ำจะละลายช้า และส่วนประกอบที่สอง (ที่มีศักยภาพสูงกว่า) มักจะไม่เปลี่ยนสถานะ

การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวมักเกิดขึ้นกับโลหะซึ่งมีศักยภาพเชิงลบสูง ในกระบวนการเกิดสนิม (การก่อตัวของส่วนประกอบที่กัดกร่อน) เริ่มต้นขึ้นเมื่อมีสิ่งแปลกปลอมจำนวนเล็กน้อยกระทบพื้นผิว

3

เซลล์กัลวานิกที่อธิบายไว้เกิดขึ้นจากหลายสาเหตุ ประการแรกพวกเขาสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากความไม่เท่าเทียมกันของโลหะผสมซึ่งนำไปสู่:

• การกระจายตัวของฟิล์มออกไซด์ที่ไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวของวัสดุ
• ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของเฟสโลหะ
• การปรากฏตัวของผลึกที่ขอบเกรน;
• ความแตกต่างในการก่อตัวของผลิตภัณฑ์สนิมทุติยภูมิ
• แอนไอโซโทรปีของคริสตัล

นอกจากนี้ เซลล์กัลวานิกยังเกิดจากสาเหตุดังต่อไปนี้:

• ความไม่เท่าเทียมกันของอุณหภูมิ ผลกระทบของกระแสภายนอกและการฉายรังสี
• การปรากฏตัวของโซนที่ตัวออกซิไดเซอร์เข้าสู่ขอบเขตที่ จำกัด

ควรจำไว้เสมอว่าการเกิดสนิมด้วยไฟฟ้าเคมีหมายถึงการเกิดขึ้นของสองกระบวนการในเวลาเดียวกัน - ขั้วบวกและขั้วลบ จากมุมมองของจลนศาสตร์ พวกมันเกี่ยวข้องกันโดยตรง โลหะฐานจะละลายที่ขั้วบวกเสมอ (ปฏิกิริยาออกซิเดชัน)

ภายใต้กระบวนการแคโทดจะเข้าใจสถานการณ์เมื่ออิเล็กตรอน "พิเศษ" ถูกดูดซับโดยอะตอมหรือโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกเรียกคืน กระบวนการแคโทดิกช้าลงหากกระบวนการแอโนดช้าลง อย่างที่คุณเห็น กลไกของการกัดกร่อนของไฟฟ้าเคมีนั้นค่อนข้างเข้าใจง่าย ใครๆ ก็รับมือกับมันได้

4

ปรากฏการณ์นี้เข้าใจว่าเป็นการทำลายโลหะที่เกิดจากการสัมผัสสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนและวัสดุ ยิ่งกว่านั้นด้วยการโต้ตอบดังกล่าว จะสังเกตสองกระบวนการพร้อมกัน:

• ฟื้นฟูสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน;
• โลหะถูกออกซิไดซ์

การกัดกร่อนของโลหะด้วยไฟฟ้าเคมีแตกต่างจากการกัดกร่อนของสารเคมีเนื่องจากการกัดกร่อนจะเกิดขึ้นโดยไม่มีกระแสไฟฟ้า และสาเหตุของการกัดกร่อนประเภทนี้ซึ่งก็คือความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง โลหะสามารถผ่านเข้าไปในสถานะต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย (รวมถึงสถานะที่เสถียรกว่า) และในกรณีนี้ จะสังเกตเห็นการลดลงของศักยภาพทางอุณหพลศาสตร์

• ในสูตรของเหลวที่ไม่จัดเป็นอิเล็กโทรไลต์
• แก๊ส.

ของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์รวมถึงองค์ประกอบที่ไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้:

• อนินทรีย์: กำมะถันหลอมเหลว, โบรมีนเหลว;
• อินทรีย์: น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด คลอโรฟอร์มและอื่น ๆ

อิเล็กโทรไลต์ในรูปแบบบริสุทธิ์จะไม่สัมผัสกับโลหะ แต่เมื่อมีสิ่งเจือปนจำนวนเล็กน้อยปรากฏในของเหลว การกัดกร่อนทางเคมีของโลหะจะ "เริ่มต้น" ทันที (และรุนแรงมาก) ในสถานการณ์ที่เกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเช่นกัน การเกิดสนิมจะรุนแรงขึ้นมาก และถ้าน้ำเข้าไปในของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ กลไกของการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี ซึ่งเราอธิบายไว้ข้างต้นก็เริ่มต้นขึ้น

กระบวนการเกิดสนิม (เคมี) ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในห้าขั้นตอน:

• ขั้นแรกให้ตัวออกซิไดซ์เข้าใกล้พื้นผิวโลหะ
• การดูดซับเคมีของรีเอเจนต์เริ่มต้นที่พื้นผิว
• หลังจากนั้นฟิล์มออกไซด์ก็เริ่มก่อตัว (ปฏิกิริยาของโลหะและตัวออกซิไดซ์);
• มีการสังเกตการดูดซับของวัสดุและออกไซด์
• การแพร่กระจายไปในของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ของออกไซด์ได้รับการแก้ไข

สองขั้นตอนที่ระบุล่าสุดจะไม่ถูกสังเกตทุกครั้ง

5

ภายใต้อิทธิพลของก๊าซ พื้นผิวโลหะสามารถถูกทำลายได้เมื่อมีอุณหภูมิสูง ผู้เชี่ยวชาญเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า การกัดกร่อนของแก๊ส ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันว่าเป็นสนิมที่เกิดจากสารเคมีที่พบได้บ่อยที่สุด รูปแบบที่รู้จักกันดีของกระบวนการนี้คือการสัมผัสของออกซิเจนและพื้นผิวโลหะซึ่งมีตัวบ่งชี้สองตัว:

• ความดันที่อุณหภูมิเฉพาะของการแยกตัวของไอระเหยออกไซด์
• ความดัน (บางส่วน) ของออกซิเจน

ถ้าความดันออกซิเจนน้อยกว่าความดันการแยกตัว โลหะบริสุทธิ์จะปรากฏขึ้น ถ้ามากกว่า จะเกิดออกไซด์ ถ้าค่าเท่ากัน ปฏิกิริยาก็จะสมดุลอย่างสมบูรณ์ ด้วยเหตุนี้ จึงง่ายต่อการคำนวณว่าอุณหภูมิใดที่อาจเกิดอันตรายจากการกัดกร่อน

การกัดกร่อนของสารเคมีเกิดขึ้นในอัตราที่ต่างกัน ค่าเฉพาะของค่าหลังขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:

• คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน
• คุณสมบัติของตัวกลางที่เป็นก๊าซ
• อุณหภูมิ;
• เวลาที่สังเกตปฏิกิริยาของโลหะกับตัวกลาง
• ชนิดและองค์ประกอบของโลหะผสมหรือคุณสมบัติของโลหะ

วัสดุที่ทำจากโลหะภายใต้อิทธิพลทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีของสิ่งแวดล้อมอาจถูกทำลายได้ ซึ่งเรียกว่าการกัดกร่อน การกัดกร่อนของโลหะเกิดจากโลหะที่ผ่านเข้าสู่รูปแบบออกซิไดซ์และสูญเสียคุณสมบัติ ซึ่งทำให้วัสดุที่เป็นโลหะใช้ไม่ได้

มีลักษณะเด่น 3 ประการ การกัดกร่อน:

• การกัดกร่อนจากมุมมองทางเคมี นี่คือกระบวนการรีดอกซ์
• การกัดกร่อน- นี่เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองเนื่องจากความไม่เสถียรของโลหะระบบเทอร์โมไดนามิก - ส่วนประกอบของสิ่งแวดล้อม
• การกัดกร่อน- เป็นกระบวนการที่พัฒนาบนพื้นผิวของโลหะเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การกัดกร่อนสามารถเจาะลึกเข้าไปในโลหะได้

ประเภทของการกัดกร่อนของโลหะ

ที่พบมากที่สุดมีดังต่อไปนี้ ประเภทของการกัดกร่อนของโลหะ:

1. สม่ำเสมอ - ครอบคลุมทั้งพื้นผิวอย่างสม่ำเสมอ
2. ไม่สม่ำเสมอ
3. การเลือกตั้ง
4. จุดท้องถิ่น - กัดกร่อนพื้นที่บางส่วนของพื้นผิว
5. แผลเป็น (หรือหลุม)
6. จุด
7. Intercrystalline - แพร่กระจายไปตามขอบเขตของผลึกโลหะ
8. แตก
9. ใต้ผิวดิน

การกัดกร่อนประเภทหลัก

จากมุมมองของกลไกของกระบวนการกัดกร่อน การกัดกร่อนหลักสามารถแยกแยะได้สองประเภท: เคมีและไฟฟ้าเคมี

การกัดกร่อนทางเคมีของโลหะ

การกัดกร่อนทางเคมีของโลหะ - นี่เป็นผลมาจากการเกิดปฏิกิริยาเคมีดังกล่าว ซึ่งหลังจากการทำลายพันธะโลหะ อะตอมของโลหะและอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นตัวออกซิไดซ์จะก่อตัวขึ้น ในกรณีนี้จะไม่เกิดกระแสไฟฟ้าระหว่างแต่ละส่วนของพื้นผิวโลหะ การกัดกร่อนประเภทนี้มีอยู่ในตัวกลางที่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ ซึ่งก็คือก๊าซ ของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์

การกัดกร่อนทางเคมีของโลหะเป็นก๊าซและของเหลว

การกัดกร่อนของแก๊สของโลหะ - นี่เป็นผลมาจากการกระทำของก๊าซหรือไอระเหยที่รุนแรงบนโลหะที่อุณหภูมิสูง โดยไม่มีการควบแน่นของความชื้นบนพื้นผิวโลหะ ตัวอย่างเช่น ออกซิเจน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไอน้ำ ฮาโลเจน การกัดกร่อนในบางกรณีอาจนำไปสู่การทำลายล้างของโลหะโดยสิ้นเชิง (หากโลหะมีการใช้งาน) และในกรณีอื่นๆ ฟิล์มป้องกันสามารถก่อตัวบนพื้นผิวของมันได้ (เช่น อลูมิเนียม โครเมียม เซอร์โคเนียม)

การกัดกร่อนของโลหะในของเหลว - สามารถเกิดขึ้นได้ในสารที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ เช่น น้ำมัน น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันก๊าด ฯลฯ การกัดกร่อนประเภทนี้ เมื่อมีความชื้นเพียงเล็กน้อย สามารถรับลักษณะทางเคมีไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย

สำหรับการกัดกร่อนของสารเคมีอัตราการทำลายของโลหะยังเป็นสัดส่วนกับอัตราที่ตัวออกซิไดซ์แทรกซึมฟิล์มโลหะออกไซด์ที่ปกคลุมพื้นผิวของมัน ฟิล์มโลหะออกไซด์อาจมีคุณสมบัติป้องกันหรือไม่ก็ได้ ซึ่งถูกกำหนดโดยความต่อเนื่อง

ความต่อเนื่องภาพยนตร์เรื่องนี้ประเมินโดยมูลค่า Pilling-Bedwords ปัจจัย: (α = วี โอเค / วี ฉัน)เกี่ยวกับปริมาตรของออกไซด์ที่ก่อตัวขึ้นหรือสารประกอบอื่นใดกับปริมาตรของโลหะที่ใช้สำหรับการก่อตัวของออกไซด์นี้

α \u003d V ตกลง / V Me \u003d M ตกลง ρ ฉัน / (n A Me ρ ok),

โดยที่ V ok คือปริมาตรของออกไซด์ที่เกิดขึ้น

V Me คือปริมาตรของโลหะที่ใช้ในการสร้างออกไซด์

M ตกลง - มวลโมลาร์ของออกไซด์ที่ได้

ρ ฉัน - ความหนาแน่นของโลหะ

n คือจำนวนอะตอมของโลหะ

A Me คือมวลอะตอมของโลหะ

ρ ok คือความหนาแน่นของออกไซด์ที่เกิดขึ้น

ฟิล์มออกไซด์ซึ่ง α < 1 , ไม่ต่อเนื่องและออกซิเจนสามารถแทรกซึมสู่ผิวโลหะได้อย่างง่ายดาย ฟิล์มดังกล่าวไม่ป้องกันโลหะจากการกัดกร่อน เกิดขึ้นในระหว่างการออกซิเดชันของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ (ไม่รวมเบริลเลียม) ด้วยออกซิเจน

ฟิล์มออกไซด์ซึ่ง 1 < α < 2,5 มีความต่อเนื่องและสามารถป้องกันโลหะจากการผุกร่อน

สำหรับค่า α > 2.5 ไม่เป็นไปตามเงื่อนไขความต่อเนื่องอันเป็นผลมาจากการที่ฟิล์มดังกล่าวไม่สามารถป้องกันโลหะจากการถูกทำลายได้

ด้านล่างเป็นค่า α สำหรับโลหะออกไซด์บางชนิด

โลหะ	ออกไซด์	α	โลหะ	ออกไซด์	α
K	K2O	0,45	สังกะสี	ZnO	1,55
นา	Na2O	0,55	Ag	Ag2O	1,58
หลี่	Li2O	0,59	Zr	ZrO2	1.60
Ca	CaO	0,63	นิ	NiO	1,65
ซีเนียร์	SrO	0,66	เป็น	บีโอ	1,67
บา	BaO	0,73	Cu	Cu2O	1,67
มก.	MgO	0,79	Cu	CuO	1,74
พีบี	PbO	1,15	Ti	Ti2O3	1,76
ซีดี	CdO	1,21	Cr	Cr2O3	2,07
อัล	Al2O2	1,28	เฟ	Fe2O3	2,14
sn	SnO2	1,33	W	WO3	3,35
นิ	NiO	1,52

การกัดกร่อนของโลหะด้วยไฟฟ้าเคมี

การกัดกร่อนของโลหะด้วยไฟฟ้าเคมี- นี่คือกระบวนการทำลายโลหะในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันซึ่งมาพร้อมกับลักษณะของกระแสไฟฟ้าภายในระบบ

ด้วยการกัดกร่อนประเภทนี้ อะตอมจะถูกลบออกจากโครงผลึกอันเป็นผลมาจากกระบวนการสองขั้นตอนร่วมกัน:

• ขั้วบวก - โลหะในรูปของไอออนจะเข้าสู่สารละลาย
• แคโทด - อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการขั้วบวกถูกผูกไว้ด้วยดีโพลาไรเซอร์ (สารเป็นตัวออกซิไดซ์)

กระบวนการในการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากส่วนแคโทดเรียกว่าการสลับขั้ว (depolarization) และสารที่นำไปสู่การกำจัดเรียกว่า ดีโพลาไรเซอร์

ที่แพร่หลายที่สุดคือ การกัดกร่อนของโลหะด้วยไฮโดรเจนและออกซิเจนขั้ว.

การสลับขั้วของไฮโดรเจนดำเนินการที่แคโทดระหว่างการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

2H + +2e - \u003d H 2 การปล่อยไฮโดรเจนไอออน

2H 3 O + + 2e - \u003d H 2 + 2H 2 O

การแยกขั้วของออกซิเจนดำเนินการกับแคโทดระหว่างการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง

O 2 + 4H + + 4e - \u003d H 2 O การกู้คืนออกซิเจนละลายน้ำ

O 2 + 2H 2 O + 4e - \u003d 4OH -

โลหะทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับ การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี, สามารถแบ่งออกเป็น 4 กลุ่มซึ่งกำหนดโดยค่าของพวกเขา:

1. โลหะที่ใช้งาน (ความไม่แน่นอนทางอุณหพลศาสตร์สูง) - เหล่านี้เป็นโลหะทั้งหมดที่อยู่ในช่วงของโลหะอัลคาไล - แคดเมียม (E 0 \u003d -0.4 V) การกัดกร่อนเป็นไปได้แม้ในตัวกลางที่เป็นน้ำที่เป็นกลาง ซึ่งไม่มีออกซิเจนหรือสารออกซิไดซ์อื่นๆ
2. โลหะกิจกรรมระดับกลาง (ความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์) - ตั้งอยู่ระหว่างแคดเมียมและไฮโดรเจน (E 0 \u003d 0.0 V) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง หากไม่มีออกซิเจน พวกมันจะไม่กัดกร่อน แต่กัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด
3. โลหะที่ไม่ใช้งาน (ความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ระดับกลาง) - อยู่ระหว่างไฮโดรเจนกับโรเดียม (E 0 \u003d +0.8 V) ทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางและเป็นกรดที่ไม่มีออกซิเจนหรือสารออกซิไดซ์อื่นๆ
4. โลหะมีตระกูล (ความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์สูง) - ทอง, แพลตตินั่ม, อิริเดียม, แพลเลเดียม สามารถกัดกร่อนได้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเมื่อมีตัวออกซิไดซ์ที่แรง

การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกลาง:

• การกัดกร่อนในสารละลายอิเล็กโทรไลต์- ในสารละลายกรด เบส เกลือ ในน้ำธรรมชาติ
• การกัดกร่อนของบรรยากาศ– ในสภาพอากาศและในสภาพแวดล้อมของก๊าซชื้นใด ๆ นี่คือการกัดกร่อนประเภทที่พบบ่อยที่สุด

ตัวอย่างเช่น เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบด้านสิ่งแวดล้อม บางส่วนของเหล็กทำหน้าที่เป็นขั้วบวก โดยที่เหล็กจะถูกออกซิไดซ์ ในขณะที่ส่วนอื่นๆ ทำหน้าที่เป็นแคโทด ซึ่งออกซิเจนจะลดลง:

A: Fe - 2e - \u003d Fe 2+

K: O 2 + 4H + + 4e - \u003d 2H 2 O

แคโทดเป็นพื้นผิวที่มีออกซิเจนไหลเข้ามากกว่า

• การกัดกร่อนของดิน- ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของดิน รวมถึงการเติมอากาศ การกัดกร่อนสามารถดำเนินไปอย่างเข้มข้นไม่มากก็น้อย ดินที่เป็นกรดมีความก้าวร้าวมากที่สุดในขณะที่ดินทรายมีน้อยที่สุด
• การกัดกร่อนของอากาศ- เกิดขึ้นโดยมีอากาศเข้าไปยังส่วนต่างๆ ของวัสดุไม่สม่ำเสมอ
• การกัดกร่อนทางทะเล- ไหลในน้ำทะเลเนื่องจากมีเกลือละลายก๊าซและสารอินทรีย์อยู่ในนั้น .
• การกัดกร่อนทางชีวภาพ- เกิดขึ้นจากกิจกรรมที่สำคัญของแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ผลิตก๊าซ เช่น CO 2 , H 2 S เป็นต้น ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะ
• การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า- เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของกระแสน้ำจรจัดในโครงสร้างใต้ดินอันเป็นผลมาจากการทำงานของรางไฟฟ้า รางรถราง และหน่วยงานอื่นๆ

วิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ

วิธีหลักในการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะคือ การสร้างสารเคลือบป้องกัน- โลหะ อโลหะ หรือเคมี

สารเคลือบโลหะ

ชุบโลหะนำไปใช้กับโลหะเพื่อป้องกันการกัดกร่อนโดยชั้นของโลหะอื่นที่ทนต่อการกัดกร่อนภายใต้สภาวะเดียวกัน ถ้าเคลือบโลหะทำด้วยโลหะด้วย ศักยภาพเชิงลบมากขึ้น (กระฉับกระเฉงขึ้น ) กว่าป้องกันแล้วจึงเรียกว่า อโนไดซ์. ถ้าเคลือบโลหะทำด้วยโลหะด้วย ศักยภาพในเชิงบวกมากขึ้น(แอคทีฟน้อยกว่า) ถูกป้องกันแล้วเรียกว่า เคลือบแคโทด.

ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ชั้นของสังกะสีกับเหล็ก หากการเคลือบถูกละเมิด สังกะสีจะทำหน้าที่เป็นแอโนดและจะถูกทำลาย และเหล็กจะได้รับการคุ้มครองจนกว่าสังกะสีจะหมด เคลือบสังกะสีในกรณีนี้ ขั้วบวก.

แคโทดสารเคลือบป้องกันเหล็กอาจเป็นทองแดงหรือนิกเกิล หากความสมบูรณ์ของสารเคลือบดังกล่าวถูกละเมิด โลหะที่ได้รับการป้องกันจะถูกทำลาย

สารเคลือบที่ไม่ใช่โลหะ

สารเคลือบดังกล่าวอาจเป็นสารอนินทรีย์ (ปูนซีเมนต์, มวลน้ำเลี้ยง) และสารอินทรีย์ (สารประกอบน้ำหนักโมเลกุลสูง, สารเคลือบเงา, สี, น้ำมันดิน)

สารเคลือบเคมี

ในกรณีนี้ โลหะที่ได้รับการป้องกันจะต้องผ่านการบำบัดทางเคมีเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันการกัดกร่อนของสารประกอบบนพื้นผิว ซึ่งรวมถึง:

ออกซิเดชัน – ได้ฟิล์มออกไซด์ที่เสถียร (Al 2 O 3 , ZnO ฯลฯ );

ฟอสเฟต - รับฟิล์มป้องกันฟอสเฟต (Fe 3 (PO 4) 2, Mn 3 (PO 4) 2);

ไนไตรดิ้ง - พื้นผิวของโลหะ (เหล็ก) อิ่มตัวด้วยไนโตรเจน

บลูลิง – พื้นผิวโลหะทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์

การประสาน - ได้รับบนพื้นผิวของโลหะที่เชื่อมต่อกับคาร์บอน

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของโลหะทางเทคนิคนอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะ ในกรณีนี้ สารประกอบดังกล่าวจะถูกนำมาใช้ในโลหะซึ่งเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน(การนำสารยับยั้งการกัดกร่อนหรือการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากสิ่งแวดล้อม) ยังเป็นวิธีการปกป้องโลหะจากการกัดกร่อนอีกด้วย

การป้องกันไฟฟ้าเคมีขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อของโครงสร้างที่ได้รับการป้องกันกับแคโทดของแหล่งกระแสตรงภายนอกอันเป็นผลมาจากการที่มันกลายเป็นแคโทด ขั้วบวกเป็นเศษโลหะซึ่งเมื่อถูกทำลายจะปกป้องโครงสร้างจากการกัดกร่อน

การป้องกันการป้องกัน - หนึ่งในประเภทของการป้องกันไฟฟ้าเคมี - มีดังนี้

แผ่นโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้นซึ่งเรียกว่า ผู้พิทักษ์. ตัวป้องกัน - โลหะที่มีศักยภาพเชิงลบมากกว่า - คือขั้วบวกและโครงสร้างที่ได้รับการป้องกันคือขั้วลบ การเชื่อมต่อตัวป้องกันและโครงสร้างที่ได้รับการป้องกันกับตัวนำกระแสไฟนำไปสู่การทำลายอุปกรณ์ป้องกัน

หมวดหมู่ ,