16. Легирование как метод защиты от электрохимич. Коррозии

С целью изменения коррозионной стойкости изменяют природу металла путем добавления лигирующих элементо (хром,алюм..никель). Из всех ост. Компонентов влияет хром . Увеличивая концентрацию хрома до 3%тоже можетувеличить стойкость на 20-30% . Чтобы получить по наст кор стойкие стали стали стоящие в условии Эл.хим кор необходимо использовать выс лигирование сод комп более10% . Осн элем кор стойкого лигирования явл хром причем в кор стойкие ст должны вводится всоотв справилом Таммана»Кор стойкость сплава с ростом сод легир элем не плавно ,а скачками они наблюдаются при дост концент лег элем n/8 атомной доли где,n=1,2,3,до7.Они не подвергаются общ кор ,а фиттинговой и язв. Вводя доп никель увел стойкость и обесп хор технолог и эксплуат свойствами стали . Эти стали не плохо стоят в многих солях и слабых кислотах. Они назыв аустенитными сталями и они не магнитятся.

12. Коррозия бетона и железобетона в жидких средах.

Бетон (б.)- сложный пористый искуственный материал. Цементный камень содержит Cа(ОН)₂ -известь.

-гидросиликат кальция, гидроалюминат кальция, гидроферит кальция, гидросульфоалюминат кальция.

Все эти вазы находятся в равновесии с водой в порах бетона, обеспечивают ее рH =12-13, здесь устойчивы, как все составляющие бетона так и арматура.

1. Вода Н₂О.

Мягкие природные воды, содержащие небольшое количество растворенных компонентов, в частности, солей жесткости, оказывают коррозионное воздействие на бетонные и ЖБ сооружения напорного типа, в которых происходит фильтрация воды через бетон и ЖБ.

При эксплуатации таких сооружений возможны два случая:

а) скорость фильтрации больше скорости испарения (V_ф> V_исп);

_б) скорость фильтрации меньше скорости испарения (V_ф< V_исп);

Для практики наиболее опасна первая ситуация, когда V_ф< V_исп. В этом случае мягкие промывные воды при фильтрации через бетон вымывают из поровой жидкости известь Са(ОН)_2, рН внутри пор уменьшается, повышается растворимость малорастворимых составляющих бетона, в частности, кристаллического Са(ОН)_2, и они начинают растворяться. Известь Са(ОН)₂ и другие растворяющиеся компоненты бетона вместе с фильтрующимися водами выносят на поверхность бетона со стороны воздуха. На поверхности происходит реакция взаимодействия извести с углекислым газом, присутствующим в воздухе. Са(ОН)₂+ СО₂= СаСО₃+ Н₂О (известь) (мел)

В результате этой реакции на поверхности бетона появляются белые подтеки мела.При постепенном вымывании Са(ОН)₂ и других компонентов бетона возрастает пористость бетона и происходит его нейтрализация (рН внутри бетона уменьшается). Существенно увеличение пористости увеличивает фильтрацию, ухудшает рабочие хар-ки бетона и может приводить к появлению морозильных эффектов. При нейтрализации бетона до рН<11,8 начинается коррозия арматуры с образованием объемных продуктов коррозии, которые в конце концов приводят к растрескиванию бетона вдоль арматуры.

2. Коррозионное воздействие жидких сред с компонентами, которые вступают во взаимодействие с составляющими бетона и образуют при этом растворимые соединения.

Кислотная коррозия. Кислые среды, взаимодействуя со многими составляющими бетона, приводят к появлению растворимых веществ легко вымываемых из бетона, вследствие чего резко ухудшаются его технологические свойства. Одновременно кислые растворы приводят к быстрой нейтрализации бетона, в результате чего начинается коррозия арматуры, сопровождающаяся растрескиванием бетона.

Кислые воды любого состава с рН<3 для бетонов с повышенной плотностью являются сильноагрессивными. Для бетонов меньшей плотности агрессивными являются растворы с рН<4. Чем выше концентрация кислот, тем меньше них устойчивость бетона. Агрессивными по отношению к бетону являются и растворы органических кислот, прежде всего молочной, масляной, уксусной, яблочной и других.

Щелочная коррозия. Для бетона опасны растворы щелочей с концентрацией более 50г/л. В результате действия на бетон таких растворов растворимость Са(ОН)₂ значительно понижается, но одновременно резко возрастает растворимость кремнезема SiO₂ и некоторых оксидов. Взаимодействие этих соединений со щелочами приводит к образованию растворимых или гелеобразных соединений.

SiO₂+ 2NaOH= Na SiO₃+ Н₂О

Al₂O₃+ 2NaOH= 2NaAlO₂+ Н₂О

Магнезиальная коррозия. В сточных и грунтовых водах часто встречаются соли магния, в частности, хлорид магния. При его взаимодействии с Са(ОН)_2, находящимся в бетоне, получаются два продукта: CaCl₂ и Mg(OH)₂.

MgCl₂+Ca(OH)₂=CaCl₂+Mg(OH)₂

Один из продуктов малорастворимый Mg(OH)_2. Его процесс образования сопровождается понижением рН в порах бетона, что в свою очередь создает благоприятные условия для растворения и гидролиза гидратных образований в цементом камне. Второй продукт CaCl_2, способен вымываться, в этой связи растворы MgCl₂ с концентрацией 5% и выше разрушают все гидратные образования в цементном камне.

Коррозия в NaCl. Растворы NaCl взаимодействуют с Са(ОН)₂ в бетоне, образуя растворимые CaCl₂ и NaOH, которые постепенно вымываются из бетона.

NaCl+ Са(ОН)₂= CaCl₂+ NaOH

При этом растет пористость бетона и ухудшаются его несущие свойства. Растворы NaCl вызывают коррозию арматуры с образованием объемных соединений даже в том случае, когда нейтрализация бетона еще не прошла, и рН внутри поор остается достаточно высоким. В этой связи, эффект растрескивания ЖБ вдоль арматуры может проявиться очень быстро (2-5 лет).

3. Коррозионное воздействие жидких сред с компонентами, которые вступают во взаимодействие с составляющими бетона и образуют при этом нерастворимые объемные соединения – сульфатная коррозия. Она является особенно распространенной из-за того, что сульфат-ионы присутствуют практически во всех видах природных и сточных вод.

??. локальные виды коррозии металлов(кор растрескивание, питтинговая,язвенная и щелевая кор мет.).

Корроз. растрескивание проявл. на фоне небольшой общей коррозии или на фоне отложений в начале возникновения микротрещин.Коррозионное растрескивание харарктерно для многих Ме в различных средах. В КР различают 2 этапа:

1. Зарождение трещины(80% от времени), 2. Рост трещины. Рост идет довольно быстро, обусловлен: 1. Щелевым эффектом 2. При росте трещины сечение под трещиной постоянно меняется.

Защита: 1. по возможности снимать нагрузки, 2. Удаление активаторов, 3. Ингибиторная защита, 4. ЭХ защита, 5. Использование стойких сталей. 6. Периодическое шлифование.

Питтинговая и язвенная. Питтинговая – в виде точек. Когда питтинг запассивировался рядом возникают еще точки и т.д., затем они сливаются, получается язва. Язва постепенно расширяется и углубляется, что приводит к сквозной коррозии. Язва может возникнуть самостоятельно. Питтинговая коррозия наблюдается в сферах, где Ме в целом пассивен(происходит в морской воде). Чем больше тем-ра, тем быстрее возникает. На чистых поверхностях пятна возникают труднее.

Защита: 1. Рациональный выбор материала, 2. Высокое легирование(Мо), 3. Термообработка(получение более твердой поверхности). 4. Ингибирование 5. ЭХ защита.

10. Подземная коррозия металлов.

Коррозионной средой является грунт (рН грунта 3-10,ночаще 7)→коррозия с кислородной деполяризацией.

Факторы: 1. рН грунта

2. влажность

3. плотность грунта – наиболее опасны средние плотности (часто песчаные более опасны, чем глина)

4. засоленность грунта (Cl^-,SO₄^-2)

5. при подземной коррозии часто есть колония бактерий на поверхности Ме, которые приводят к дополнительной коррозии.

Подвергаются сантех. оборудование и различные резервуары для хранения ГСМ, взрывоопасных веществ.

Подземная коррозия – всегда эл.-химическая коррозия и в основном растворенного в воде грунта кислорода:

• рН грунта: рН≤3÷4-очень агрессивна по отношению к металлу.

• влажность грунта

• плотность грунта

• наличие ,

Подземная коррозия идет неравномерно

Концентрация >0,75г/кг делает грунт весьма агрессивным по отношению к металлу.

Коррозионная агрессивность грунта определяется по его удельному сопротивлению грунта.

При подземной коррозии часто возникают аэрационные пары.

Наличие аэрационных пар всегда приводит к локализации коррозионного процесса на отдельных участках конструкций.

Подземная коррозия усугубляется биокоррозией, т.е. коррозией под действием различных бактерий.

1. Анаэробные бактерии ↑,

2. Аэробные бактерии, выдел.

Подземные коррозии часто усугубляются электрокоррозией, т.е. под действием блуждающих токов.

Блуждающие токи могут появляться с утечек электродв. тр-та, за счет сварочных работ, за счет утечек тока в цехах, за счет проводов с линии ЛЭП.

На месте вытекания блужд. тока из констр-ии он начинает р-рять металл по закону Фарадея m=q∙I∙τ

Электрическая коррозия всегда приводит к высокой скорости разрушения конструкций в месте выхода блуждающего тока.

Защита:

1. Увеличить сопротивление в цепи блуждающего тока (битумные полимеры).

2. Секционирование трубопровод.

3. Использование ….

4. Использование дренажа (отвод блуждающего тока проводником).

5. Использование токосъемников.