Файл: Учебное пособие Коррозия и защита оборудования от коррозии 2013 г. Закирова Е. В. Преподаватель спецдисциплин.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 1388
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Для снижения агрессивности среды в нее вводят компоненты, которые не вызывают окисления, обезуглероживания и наводороживания. Расчет состава защитной атмосферы для металлов и сплавов проводят с использованием констант равновесия, устанавливающихся в системе металл-газ. Для создания защитных атмосфер разработано несколько газовых смесей:— водород-водяной пар-азот;— водород-водяной пар-оксид углерода-азот;— водород-водяной пар-азот-оксид углерода-диоксид углерода;— азот-оксид углерода-водород.В ряде случаев термическую обработку нержавеющих сталей проводят в вакууме или в атмосфере аргона.Для снижения скорости атмосферной коррозии металла изделия помещают в герметичные чехлы из полиэтиленовой пленки, внутри которых создают атмосферу с относительной влажностью воздуха ниже критической (60%) за счет применения осушителей (силикагель). В искусственно созданной сухой атмосфере коррозионные процессы протекают очень медленно.10.2 Ингибиторы коррозии Характеристика ингибиторовЗамедлителями, или ингибиторами, коррозии называют вещества, введение небольших количеств которых в коррозионную среду значительно снижает скорость коррозии. Уменьшение электрохимической коррозии при введении замедлителя может произойти вследствие торможения анодного или катодного процесса, воздействия на оба процесса или увеличения сопротивления системы при образовании на металлической поверхности пленки, обладающей пониженной электропроводностью.Один из методов изучения механизма действия замедлителей коррозии–построение поляризационных кривых. Торможение ингибитором одной из стадий коррозионного процесса вызывает увеличение поляризации соответствующего процесса. Сравнение поляризационных кривых, полученных для данного металла в растворе с ингибитором и без него, позволяет выяснить, какой процесс преимущественно тормозится при введении данного замедлителя. По составу ингибиторы коррозии подразделяются на неорганические и органические.По условиям, в которых они применяются, их можно разделить на ингибиторы для растворов и летучие ингибиторы, дающие защитный эффект в условиях атмосферной коррозии. Так как эффективность действия ингибитора зависит от рН среды, то ингибиторы подразделяются на кислотные, щелочные и ингибиторы для нейтральных сред. Замедлители наиболее часто применяют для борьбы с коррозией в системах с ограниченным объемом раствора и с атмосферной коррозией металла. Замедлители кислотной коррозии находят широкое применение в процессах удаления с изделий окалины или ржавчины.
По механизму своего действия на процесс электрохимической коррозии ингибиторы подразделяют на анодные, катодные и экранирующие, т. е. изолирующие активную поверхность металла. Механизм действия большинства ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей поверхности с последующим торможением катодных и анодных процессов.Анодные ингибиторы коррозииАнодные ингибиторы коррозии (в первую очередь окислители) большей частью обладают пассивирующими свойствами. Принцип торможения коррозии анодными замедлителями сводится к снижению скорости перехода ионов металла в раствор или к уменьшению площади анодных участков коррозионного элемента за счет изоляции их образовавшимися нерастворимыми пленками.Такие окислители, как хроматы и бихроматы, сильно пассивируют железо, алюминий, цинк, медь. Достаточно добавить в водопроводную воду 0,1% бихромата калия, чтобы резко снизить скорость коррозии углеродистой стали и алюминия.К анодным ингибиторам относятся также нитриты и нитраты. Нитрит натрия значительно уменьшает скорость коррозии стали в растворах ряда солей, а также в морской воде. При необходимости длительного хранения стальных деталей их рекомендуется упаковывать в бумагу, пропитанную 10- 15% раствором нитрита натрия.Известны также анодные ингибиторы коррозии вторичного действия, образующие на анодных участках корродирующей поверхности металла нерастворимые продукты коррозии с ингибитором. К числу таких замедлителей коррозии углеродистой стали относятся гидроксид натрия, карбонат натрия, которые образуют на поверхности нерастворимый слой гидроксида, а также фосфатные соли, которые, в свою очередь, образуют нерастворимые фосфаты железа.Однако анодные замедлители коррозии – окислители в некоторых случаях (например при низкой концентрации ингибитора) могут стимулировать коррозионный процесс, становясь катодными ускорителями коррозии.Катодные ингибиторы коррозииКатодные замедлители уменьшают скорость электрохимической коррозии за счет снижения интенсивности катодного процесса или сокращения площади катодных участков.Торможение катодного процесса основано на снижении содержания кислорода в растворе электролита с целью уменьшения скорости коррозии металла с кислородной деполяризацией, или на затруднении протекания катодного процесса. К числу катодных ингибиторов относятся следующие:
— Катодные замедлители – поглотители кислорода. Их действие основано на уменьшении содержания кислорода в растворе и, следовательно,скорости коррозии . К ним относятся сульфит натрия, гидразин и др.— Катодные замедлители, повышающие перенапряжение выделенияводорода при катодной реакции. В процессах коррозии металлов торможение катодной реакции восстановления водорода достигается путем повышения перенапряжения выделения водорода при добавлении в раствор солей некоторых тяжелых металлов (соли висмута, сурьмы), катионы которых, восстанавливаясь на катодных участках, повышают перенапряжение выделения водорода.— Катодные замедлители, экранирующие площадь катодных участков. Сокращение площади катодных участков достигается образованием нерастворимых соединений в виде изолирующего защитного слоя. По отношению к железу такими замедлителями являются бикарбонат кальция, сульфат цинка, хлорид бария. Выделяющийся на катодных участках нерастворимый карбонат кальция экранирует металл. Органические ингибиторы, адсорбируясь на катодных участках поверхности, также повышают перенапряжение выделения водорода (желатин, клей, декстрин и др.). Катодные замедлители коррозии металлов совершенно безопасны, так как они никогда не приводят к увеличению скорости коррозии.Летучие ингибиторы атмосферной коррозииВ последние годы широко применяются летучие, или парофазные, ингибиторы, которые используются для защиты машин, аппаратов и других изделий во время их эксплуатации в воздушной атмосфере.Летучие ингибиторы вводятся в контейнеры или в упаковочные материалы. Благодаря достаточно высокому давлению паров летучие ингибиторы достигают границы раздела металл – воздух и растворяются в пленке влаги, покрывающей металл. В качестве летучих ингибиторов обычно используются амины с небольшой молекулярной массой, в которые вводятся нитраты или карбонаты.Недостатком летучих ингибиторов коррозии является прекращение их защитного действия после удаления их паров из атмосферы, окружающей металл.11 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТАКлассификация защиты подземных сооруженийЗащита подземных сооружений подразделяется на пассивную, активную и комплексную.
К пассивной защите относятся изоляция сооружений от контакта с окружающим грунтом защитными покрытиями и ограничение влияния блуждающих токов. К активной защите относятся создание защитного потенциала сооружения по отношению к окружающей среде. При комплексной защите одновременно применяют пассивную и активную защиты. Такая защита включает в себя и пассивную защиту в виде защитныхпокрытий сооружений, и одновременно активную, т.е. электрохимическую, защиту с применением ингибиторов коррозии и обработки почвы.Защитные неметаллические покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:- обладать высокими диэлектрическими свойствами и быть химически стойкими;- быть сплошными и иметь хорошую адгезию к металлу;- обладать устойчивостью к воздействию климатических факторов, сохранять защитные свойства при отрицательных и положительных температурах и др.Покрытия классифицируются по ГОСТ 9.602−89 на весьма усиленныеи усиленные. Покрытия весьма усиленного типа применяют для защиты подземных трубопроводов, расположенных в населенных пунктах. Покрытия усиленного типа используют, как правило, на магистральных трубопроводах.В зависимости от используемых материалов покрытия могут быть мастичные и полимерные. К мастичным покрытиям относятся битумные и каменноугольные, к полимерным – экструдированные из расплава, сплавляемые на трубах из порошков, накатываемые на трубы из липких изоляционных лент.Защитные свойства покрытий со временем снижаются в результатевоздействия на них почвенного электролита и катодной поляризации при электрохимической защите.К активной защите относится электрохимическая защита, осуществляемая принудительной поляризацией. Электрохимическую защиту подразделяют на электродренажную, протекторную, катодную и анодную.Электродренажная защитаДренажная защита - это способ защиты от коррозии блуждающими токами. Она заключается в вынужденной катодной поляризации путем отвода блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. Это наиболее эффективная защита от блуждающих токов. Сущность процесса состоит в устранении анодных зон на подземных сооружениях. Защита увеличивается отводом (дренажем) блуждающих токов с участков анодных зон сооружения, например, в рельсовую часть цепи электротяги, имеющей отрицательный (или знакопеременный) потенциал, или на отрицательную сборную шину тяговых подстанций. При этом катодные зоны в местах входа блуждающих токов в сооружение сохраняются.
Электрический дренаж работает только в том случае, когда разность потенциалов "сооружение - рельсы" положительна. Дренажная защита будет работать тогда, когда падение напряжения в дренажном кабеле меньше разности потенциалов "сооружение - рельсы". Поэтому такой метод оправдан, когда подземное сооружение находится вблизи электрической железной дороги. Электродренажную защиту осуществляют с помощью установок прямого, поляризованного и усиленного дренажа. Прямой электрический дренаж − наиболее простой метод защиты (рис. 11.1). Подземное сооружение соединяется с рельсом через реостат для регулирования дренирующего тока.Рис. 11.1 Схема прямого электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регули-руемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 - рельсЭтот метод применяется в том случае, когда потенциал сооружения Ес постоянно положительнее потенциала рельса Ерл, куда отводится блуждающий ток. Поляризованный дренаж отличается от прямого электродренажа односторонней проводимостью и применяется в тех случаях, когда потенциал сооружения Ес по отношению к потенциалам рельсов Ерл и земли Ез более положительный или знакопеременный, т.е. направление блуждающих токов меняется.Рис. 11.2 Схема поляризованного электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регулируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс; 8 – диодНа рис. 11.2 показан один из вариантов схем поляризованного электрического дренажа. Вследствие своей односторонней проводимости поляризованный дренаж препятствует обратному прохождению тока с рельсов в защищаемое сооружение при превышении потенциала рельсов по отношению к потенциалу сооружения, т.е. когда ток рельсов более положительный, чем ток сооружения.Для защиты сооружений, расположенных в зоне влияния переменных блуждающих токов, используют поляризованное дренажное устройство с дополнительным диодом и емкостью в электрической схеме и токоотводом(рис.11.3).
По механизму своего действия на процесс электрохимической коррозии ингибиторы подразделяют на анодные, катодные и экранирующие, т. е. изолирующие активную поверхность металла. Механизм действия большинства ингибиторов заключается в адсорбции ингибитора на корродирующей поверхности с последующим торможением катодных и анодных процессов.Анодные ингибиторы коррозииАнодные ингибиторы коррозии (в первую очередь окислители) большей частью обладают пассивирующими свойствами. Принцип торможения коррозии анодными замедлителями сводится к снижению скорости перехода ионов металла в раствор или к уменьшению площади анодных участков коррозионного элемента за счет изоляции их образовавшимися нерастворимыми пленками.Такие окислители, как хроматы и бихроматы, сильно пассивируют железо, алюминий, цинк, медь. Достаточно добавить в водопроводную воду 0,1% бихромата калия, чтобы резко снизить скорость коррозии углеродистой стали и алюминия.К анодным ингибиторам относятся также нитриты и нитраты. Нитрит натрия значительно уменьшает скорость коррозии стали в растворах ряда солей, а также в морской воде. При необходимости длительного хранения стальных деталей их рекомендуется упаковывать в бумагу, пропитанную 10- 15% раствором нитрита натрия.Известны также анодные ингибиторы коррозии вторичного действия, образующие на анодных участках корродирующей поверхности металла нерастворимые продукты коррозии с ингибитором. К числу таких замедлителей коррозии углеродистой стали относятся гидроксид натрия, карбонат натрия, которые образуют на поверхности нерастворимый слой гидроксида, а также фосфатные соли, которые, в свою очередь, образуют нерастворимые фосфаты железа.Однако анодные замедлители коррозии – окислители в некоторых случаях (например при низкой концентрации ингибитора) могут стимулировать коррозионный процесс, становясь катодными ускорителями коррозии.Катодные ингибиторы коррозииКатодные замедлители уменьшают скорость электрохимической коррозии за счет снижения интенсивности катодного процесса или сокращения площади катодных участков.Торможение катодного процесса основано на снижении содержания кислорода в растворе электролита с целью уменьшения скорости коррозии металла с кислородной деполяризацией, или на затруднении протекания катодного процесса. К числу катодных ингибиторов относятся следующие:
— Катодные замедлители – поглотители кислорода. Их действие основано на уменьшении содержания кислорода в растворе и, следовательно,скорости коррозии . К ним относятся сульфит натрия, гидразин и др.— Катодные замедлители, повышающие перенапряжение выделенияводорода при катодной реакции. В процессах коррозии металлов торможение катодной реакции восстановления водорода достигается путем повышения перенапряжения выделения водорода при добавлении в раствор солей некоторых тяжелых металлов (соли висмута, сурьмы), катионы которых, восстанавливаясь на катодных участках, повышают перенапряжение выделения водорода.— Катодные замедлители, экранирующие площадь катодных участков. Сокращение площади катодных участков достигается образованием нерастворимых соединений в виде изолирующего защитного слоя. По отношению к железу такими замедлителями являются бикарбонат кальция, сульфат цинка, хлорид бария. Выделяющийся на катодных участках нерастворимый карбонат кальция экранирует металл. Органические ингибиторы, адсорбируясь на катодных участках поверхности, также повышают перенапряжение выделения водорода (желатин, клей, декстрин и др.). Катодные замедлители коррозии металлов совершенно безопасны, так как они никогда не приводят к увеличению скорости коррозии.Летучие ингибиторы атмосферной коррозииВ последние годы широко применяются летучие, или парофазные, ингибиторы, которые используются для защиты машин, аппаратов и других изделий во время их эксплуатации в воздушной атмосфере.Летучие ингибиторы вводятся в контейнеры или в упаковочные материалы. Благодаря достаточно высокому давлению паров летучие ингибиторы достигают границы раздела металл – воздух и растворяются в пленке влаги, покрывающей металл. В качестве летучих ингибиторов обычно используются амины с небольшой молекулярной массой, в которые вводятся нитраты или карбонаты.Недостатком летучих ингибиторов коррозии является прекращение их защитного действия после удаления их паров из атмосферы, окружающей металл.11 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТАКлассификация защиты подземных сооруженийЗащита подземных сооружений подразделяется на пассивную, активную и комплексную.
К пассивной защите относятся изоляция сооружений от контакта с окружающим грунтом защитными покрытиями и ограничение влияния блуждающих токов. К активной защите относятся создание защитного потенциала сооружения по отношению к окружающей среде. При комплексной защите одновременно применяют пассивную и активную защиты. Такая защита включает в себя и пассивную защиту в виде защитныхпокрытий сооружений, и одновременно активную, т.е. электрохимическую, защиту с применением ингибиторов коррозии и обработки почвы.Защитные неметаллические покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:- обладать высокими диэлектрическими свойствами и быть химически стойкими;- быть сплошными и иметь хорошую адгезию к металлу;- обладать устойчивостью к воздействию климатических факторов, сохранять защитные свойства при отрицательных и положительных температурах и др.Покрытия классифицируются по ГОСТ 9.602−89 на весьма усиленныеи усиленные. Покрытия весьма усиленного типа применяют для защиты подземных трубопроводов, расположенных в населенных пунктах. Покрытия усиленного типа используют, как правило, на магистральных трубопроводах.В зависимости от используемых материалов покрытия могут быть мастичные и полимерные. К мастичным покрытиям относятся битумные и каменноугольные, к полимерным – экструдированные из расплава, сплавляемые на трубах из порошков, накатываемые на трубы из липких изоляционных лент.Защитные свойства покрытий со временем снижаются в результатевоздействия на них почвенного электролита и катодной поляризации при электрохимической защите.К активной защите относится электрохимическая защита, осуществляемая принудительной поляризацией. Электрохимическую защиту подразделяют на электродренажную, протекторную, катодную и анодную.Электродренажная защитаДренажная защита - это способ защиты от коррозии блуждающими токами. Она заключается в вынужденной катодной поляризации путем отвода блуждающих токов от защищаемого сооружения к источнику этих токов. Это наиболее эффективная защита от блуждающих токов. Сущность процесса состоит в устранении анодных зон на подземных сооружениях. Защита увеличивается отводом (дренажем) блуждающих токов с участков анодных зон сооружения, например, в рельсовую часть цепи электротяги, имеющей отрицательный (или знакопеременный) потенциал, или на отрицательную сборную шину тяговых подстанций. При этом катодные зоны в местах входа блуждающих токов в сооружение сохраняются.
Электрический дренаж работает только в том случае, когда разность потенциалов "сооружение - рельсы" положительна. Дренажная защита будет работать тогда, когда падение напряжения в дренажном кабеле меньше разности потенциалов "сооружение - рельсы". Поэтому такой метод оправдан, когда подземное сооружение находится вблизи электрической железной дороги. Электродренажную защиту осуществляют с помощью установок прямого, поляризованного и усиленного дренажа. Прямой электрический дренаж − наиболее простой метод защиты (рис. 11.1). Подземное сооружение соединяется с рельсом через реостат для регулирования дренирующего тока.Рис. 11.1 Схема прямого электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регули-руемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 - рельсЭтот метод применяется в том случае, когда потенциал сооружения Ес постоянно положительнее потенциала рельса Ерл, куда отводится блуждающий ток. Поляризованный дренаж отличается от прямого электродренажа односторонней проводимостью и применяется в тех случаях, когда потенциал сооружения Ес по отношению к потенциалам рельсов Ерл и земли Ез более положительный или знакопеременный, т.е. направление блуждающих токов меняется.Рис. 11.2 Схема поляризованного электрического дренажа: 1 – трубопровод; 2 – рубильник; 3 – амперметр; 4 – регулируемое сопротивление; 5 – предохранитель; 6 – сигнальное реле; 7 – рельс; 8 – диодНа рис. 11.2 показан один из вариантов схем поляризованного электрического дренажа. Вследствие своей односторонней проводимости поляризованный дренаж препятствует обратному прохождению тока с рельсов в защищаемое сооружение при превышении потенциала рельсов по отношению к потенциалу сооружения, т.е. когда ток рельсов более положительный, чем ток сооружения.Для защиты сооружений, расположенных в зоне влияния переменных блуждающих токов, используют поляризованное дренажное устройство с дополнительным диодом и емкостью в электрической схеме и токоотводом(рис.11.3).