Захарчук Валентина Григорівна. Оцінка роботи концентраційних та водневих гальванопар і їх впливу на корозію конструкційних матеріалів

brief description

Захарчук Валентина Григорівна. Оцінка роботи концентраційних та водневих гальванопар і їх впливу на корозію конструкційних матеріалів : Дис... канд. техн. наук: 05.17.14 / НАН України; Фізико-механічний ін-т ім. Г.В.Карпенка. — Л., 2006. — 155арк. : рис., табл. — Бібліогр.: арк. 135-150

Захарчук В.Г. Оцінка роботи концентраційних та водневих гальванопар і їх впливу на корозію конструкційних матеріалів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальностю 05.17.14 - хімічний опір матеріалів і захист від корозії. - Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка Національної Академії Наук України, Львів, Одеська державна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса; 2006.
Дисертація присвячена дослідженню електрохімічних характеристик корозійного ефекту модельних гальванопар конструкційних матеріалів, викликаних градієнтом концентрацій корозійно-активних компонентів середовищ, наявністю сульфат-відновних бактерій та попереднім наводнюванням, а також розробці деяких практичних рекомендацій щодо підвищення їх корозійної та корозійно-механічної тривкості.
Показано, що градієнт концентрації іонів водню та заліза в середовищі спричиняє функціонування гальванопар, які контролюються, у першому випадку, катодним, а у другому - анодним процесами.
Перемішування середовища в анодній комірці гальванопари „деформований (анод) недеформований (катод)” для міднонікелевих сплавів майже не міняє її електрорушійної сили, проте на порядок збільшує струм і, відповідно, корозійний ефект. З підвищенням концентрації NaCl до 2 г/л та температури середовища до 70оС корозійний ефект у гальванопарі різко збільшується.
Встановлено, що струм водневої гальванопари безпосередньо після наводнювання визначається в основному потоком десорбції водню, тоді як частка реакції окиснення заліза складає біля чверті від загального її струму. Корозійний ефект ГП максимальний для діапазону pH 510, що пов’язано з впливом водню на електродний потенціал сталі та захисні властивості поверхневих плівок. Абсорбований нержавіючою сталлю водень інтенсифікує її загальну корозію у гальванопарі, а також викликає схильність до пітингової корозії.
З підвищенням активності біологічного чинника морської води струм біокорозійної гальванопари зростає і визначає опір сталей корозійному розтріскуванню. Зниження вмісту сірки в низьколегованих сталях до 0,003-0,005% зменшує більше ніж на два порядки корозійну агресивність біокорозійної гальванопари та суттєво підвищує їх опір корозійному розтріскуванню.

У дисертації виявлено особливості функціонування різного типу гальванопар, вивчено їх негативний вплив на корозію конструкційних сталей та запропоновано шляхи підвищення корозійної та корозійно-механічної тривкості матеріалів. Дослідженнями встановлено:

Для концентраційної за іонами водню ГП у розчинах хлоридів з одним стальним електродом у нейтральному розчині, а іншим у діапазоні pH 0-12:

а) ГП реалізується у випадках, коли pH розчину менше 4 або більше 11, а анодний процес в обох випадках локалізується на електроді, що міститься в розчині з меншим рН.
б) У кислих розчинах ГП характеризується високим струмом, а у лужних малим. Струм таких ГП не корелює з їх електрорушійною силою і контролюється катодним процесом.

Збільшення у розчині хлоридів концентрації іонів заліза за інтенсивної анодної поляризації низьколегованих сталей знешляхетнює окиснювально-відновлювальний потенціал розчину і, відповідно, стаціонарний потенціал сталей. Це спричиняє роботу концентраційної за іонами заліза ГП, струм якої зростає лінійно зі збільшенням електрорушійної сили і контролюється анодним процесом.
Для міднонікелевих сплавів у розчинах хлоридів ГП реалізується тільки за умови інтенсивного перемішування середовища в анодній комірці. ЇЇ функціонування зумовлене не взаємною поляризацією електродів, а активацією електродних реакцій внаслідок механічного руйнування поверхневих фазових плівок. Корозійний ефект ГП різко збільшується з підвищенням концентрації NaCl до 2 г/л та температури середовища до 70оС. Сплав МН-70-30 характеризується вищим опором корозії у ГП, не створює контактної ГП із сплавом МНЖ-5-1 і його рекомендовано використовувати для вставок вхідних ділянок конденсаторних трубок з метою підвищення їх надійності та довговічності.
Для водневої ГП:

а) Поляризованість у ГП зменшується, а струм розчинення наводнених сталей збільшується зі збільшенням вмісту в них вуглецю, що пов’язано з ростом розчинності водню в сталі із збільшенням частки перліту. Хром до 1 % посилює інтенсивність функціонування ГП.
б) Струм у ГП не корелює із її ЕРС та електродним потенціалом наводненої сталі. Він пропорційний концентрації абсорбованого сталлю водню, однак визначається не загальною його кількістю, а концентрацією в приповерхневому шарі металу. Відповідно, він корелює із струмом наводнювання і слабо залежить від часу наводнювання.
в) На основі поляризаційних характеристик і корозійних втрат маси наводненої вуглецевої сталі у 3%-му розчині NaCl встановлено, що струм ГП безпосередньо після наводнювання визначається, в основному, потоком дифузійно рухливого водню, тоді як частка реакції окиснення заліза складає біля чверті від загального її струму. Швидкість корозії наводненої сталі за таких умов в 20...30 разів більша від ненаводненої. З часом сумарний струм у ГП та її корозійний ефект зменшуються.
г) Електрохімічні характеристики і корозійний ефект ГП залежать також від кислотності середовища і максимальні для діапазону pH 510, що пов’язано з впливом водню на електродний потенціал сталі та захисні властивості поверхневих плівок.
д) Абсорбований нержавіючою сталлю водень інтенсифікує її загальну корозію у ГП, а також викликає схильність до пітингової корозії.

Для біокорозійної ГП:

а) Струм ГП зростає з підвищенням активності біологічного чинника і пропорційний його окрихчуючому впливу при випробах сталей на корозійне розтріскування, що відбиває наводнювальну здатність біоактивного середовища.
б) Зниження вмісту сірки в низьколегованих сталях до 0,003-0,005% зменшує більше ніж на два порядки корозійну агресивність ГП та суттєво підвищує опір корозійному розтріскуванню.