4.4. Морская коррозия
Коррозии в морской воде подвержены металлические части морских судов, механизмы и трубопроводы, металлические сооружения морских портов и т. д. Морская вода является хорошо аэрированным, нейтральным электролитом с высокой электропроводностью, обусловленной наличием в ней солей с большим содержанием хлоридов, оказывающих депассивирующее действие.
Механизм морской коррозии металлов электрохимический, преимущественно с кислородной деполяризацией. На скорость морской коррозии оказывают влияние состав морской воды, ее температура и скорость движения, дополнительный механический фактор (аэрирование, кавитация), контакт разнородных металлов, биологический фактор (обрастание подводной части металлических сооружений морскими растительными и животными организмами).
Общая концентрация солей в морской воде достигает 4%, что влияет на ее электропроводность. Йод и бром играют роль дополнительных катодных деполяризаторов и ускоряют коррозию. Хлор-ион является сильным депассиватором, т. е. ускоряет анодный процесс коррозии металлов. Сероводород подкисляет морскую воду и связывает ионы металлов в труднорастворимые сульфиды, облегчая протекание анодного и катодного электродных процессов электрохимической коррозии. При прохождении электрического тока через подводную часть судов и морских сооружений возникает их электрокоррозия.
Большое влияние на скорость коррозии в морской воде оказывает глубина погружения. Скорость коррозии металлов резко уменьшается с глубиной погружения, что связано с уменьшением содержания кислорода в воде. На глубине 1000 м наблюдается минимум скорости коррозии, что соответствует достижению минимального содержания кислорода в морской воде.
Относительно высока скорость коррозии морских судов по ватерлинии. Особенно интенсивно процесс разрушения металла развивается в зоне, расположенной несколько выше этой линии. Этому способствует облегченный доступ кислорода, смывание защитных пленок с поверхности, периодическое ее смачивание электролитом с последующим высыханием, перепадом температур.
Наиболее распространенным методом защиты металлов от коррозии в морской воде является нанесение лакокрасочных покрытий. Используют также цинковые и кадмиевые покрытия как самостоятельные или как подслой под лакокрасочные. Широкое применение находит электрохимическая защита морских судов и сооружений, а также применение некоторых коррозионно-стойких сплавов (например, сплав меди с никелем).
4.5. Коррозия в расплавленных солях
Расплавленные соли широко используются в промышленности при производстве электролитическим способом ряда металлов (алюминий, литий, натрий, магний и др.) в качестве нагревающих сред при термической обработке, как теплоносители в теплоэнергетике. Металлы, соприкасаясь с расплавленными солями, взаимодействуют с ними и подвергаются коррозионному разрушению.
При погружении металлов в расплавленные соли, являющиеся электролитами, в результате взаимодействия между ними возникает разность электрических потенциалов (электродные потенциалы в расплавленных солях). Значения этих потенциалов зависят от природы анионов расплава и существенно отличаются от электродных потенциалов в водных растворах по величине и расположению в электрохимическом ряду напряжений. Для некоторых металлов (серебро, цинк, свинец и др.) установлено, что в расплавах своих солей они ведут себя обратимо и их электродные потенциалы соответствуют термодинамическому уравнению:
(4.1)
Для большинства металлов в расплавах их солей устанавливается необратимый или стационарный электродный потенциал.
Коррозия металлов в расплавленных солях является электрохимической и состоит из двух сопряженных электродных процессов:
- анодного (окисление металла):
;
- катодного (ассимиляция электронов деполяризатором):
.
Катодными деполяризаторами в расплавленных солях, по данным Н. Д. Томашова, могут быть растворенный в расплаве кислород, вода необезвоженного расплава, некоторые катионы:
;
;
;
.
Условием возможности самопроизвольного протекания коррозионного процесса в расплавах является убыль изобарно-изотермического потенциала реагирующей системы, т.е. ∆G < 0. Электрохимическое растворение металлов в расплавах хлористых солей идет в основном на анодных участках - границах зерен, а центральные части зерен являются микрокатодами.
При высоких температурах в расплавленных солях углеродистые стали, помимо их коррозионного растворения, подвергаются обезуглероживанию кислородом воздуха, влаги. Обычно чем агрессивнее расплав в коррозионном отношении, тем сильнее в нем идет обезуглероживание сталей.
На скорость коррозии в расплавленных солях оказывают влияние вид соли, кислород и различные добавки. Расплавы сульфатов агрессивнее расплавов хлоридов, так как сульфат-ион является катодным деполяризатором. Расплавы нитратов еще агрессивнее, так как нитрат-ион представляет собой активный катодный деполяризатор. Пропускание через расплав соли кислорода, воздуха или водяного пара приводит к увеличению скорости коррозии, так как облегчается катодный процесс. Коррозию сталей в расплавах солей снижает добавка таких веществ, как графит, активированный уголь, бура и другие восстановители, понижающие окислительную способность расплавов.
Для защиты металлов от коррозии в расплавленных солях используются следующие методы: применение менее агрессивных расплавов; снижение содержания в расплавах вредных примесей; максимальное снижение скоростей конвективных потоков; электрохимическая катодная защита.