Особенности коррозии металлов с кислородной деполяриизацией

Известно, что наиболее замедленными (лимитирующими) стадиями катодного процесса в зависимости от условий коррозии являются:

- ионизация кислорода (кинетический контроль);

- диффузия кислорода (диффузионный контроль);

- одновременно ионизация и диффузия кислорода (смешанный диффузионно-кинетический контроль).

Кинетический контроль имеет место при небольших плотностях катодного тока и очень больших скоростях подвода кислорода к металлу. При этом возможна пассивация металла и торможение, благодаря этому, процесса анодного растворения, т.е. повышение коррозионной стойкости металла (см. раздел 3.3.).

При отсутствии пассивности при кинетическом контроле в условиях интенсивной аэрации скорость коррозии металлов определяется перенапряжением ионизации кислорода: чем ниже перенапряжение ионизации кислорода на микрокатодах и чем больше количество и площадь этих микрокатодов, тем больше скорость катодной реакции и коррозионного процесса.

Диффузионный контроль имеет место при катодной плотности тока, близкой к предельной диффузионной плотности тока, и малой скорости подвода кислорода к поверхности металла.

Предельная диффузионная плотность тока соответствует такому состоянию системы, когда весь поступающий за счет диффузии к поверхности металла кислород мгновенно расходуется на протекание катодного процесса, т.е. его концентрация на металле Со = 0.

Затруднения диффузионного процесса наблюдаются: в спокойных (неперемешиваемых) электролитах, при наличии на поверхности металла пленки нерастворимых продуктов коррозии, при подземной коррозии металлов.

При диффузионном контроле природа катодных и анодных участков металла и омическое сопротивление электролита практически не влияют на скорость коррозии.

 

Рис. 3.10. Полная кривая катодной деполяризации: О2- потенциал восстановления кислорода на данном металле, Н2- потенциал выделения водорода на данном металле

 

Смешанный диффузионно-кинетический контроль имеет место при замедленности обеих стадий катодного процесса, что встречается достаточно часто. В этом случае скорость коррозии зависит как от условий диффузии кислорода, так и от природы и содержания катодных примесей.

При коррозии ряда металлов с кислородной деполяризацией при диффузионном или диффузионно-кинетическом контроле возникают аэрационные пары Эванса (пары неравномерной аэрации) в результате неравномерного притока кислорода к различным участкам поверхности металла. Участки с хорошим доступом кислорода являются катодными, с недостаточным доступом - анодными.

Эффект неравномерной аэрации ярко проявляется при коррозии по ватерлинии, характерной для судов и портовых сооружений, а также при щелевой коррозии.

Общий вид полной кривой катодной деполяризации с участием кислорода и водорода приведен на рисунке 3.10.