Коррозия и гальваническая пара Резиновая плитка Gangart и Объемные георешетки

« Назад Коррозия и гальваническая пара  08.11.2011 06:55 Металлы в виду своего разнородного характера не всегда подходят для непосредственного контакта друг с другом тем более, если они находятся в агрессивных средах. Нередко они образуют весьма сильную гальваническую пару, что приводит к быстрому образованию коррозии в местах их непосредственного соприкосновения. Слово «коррозия» заимствованно от латинского слова «corrodere», что означает — пожирать, изгладывать. Наиболее известная форма коррозии, это физико-химической реакция окружающей среды со сталью, которая приводит к появлению ржавчины. Аналогичные процессы проистекают и с другими материалами. Коррозия может быть химической и электрохимической в зависимости от вида процесса разрушения. Химическая коррозия, как правило, вызвана воздействием на сталь сухих газов и жидкостей без электролитных свойств и не сопровождается возникновениями электрических токов. При таком виде коррозии происходит равномерное воздействие на всю поверхность металла, в результате чего появляются окислы в виде рыхлых образований. Химическая коррозия представляет менее опасный вид разрушающих воздействий, в отличие от электрохимической коррозии. Коррозия, при которой происходит возникновение электрического тока, в среде жидкого электролита называется — электрохимическая коррозия. Все металлы и сплавы обладают электрическим потенциалом, из-за наличия в составе сплавов тех или иных веществ их потенциал не однороден. Если взять два материала с разными потенциалами и соединить их между собой, то они образовывают гальваническую пару. Поместив такую связку в электролит, между ними начинается активный электрообмен, что приводит к ускоренному разрушению более активного материала. Электролит, это вещество в среде которого, возможно протекание электрического тока. В качестве электролита может быть не только морская вода, но и обычная водопроводная вода, так как в ней присутствуют минеральные вещества. Коррозионное разрушение алюминиевых частей водной техники, приобретает ускоренный характер, если применять детали из нержавеющей стали в качестве дополнительных элементов. В состав сплава этой легированной стали входят такие вещества как никель и хром, которые не совместимы с алюминием. Какие материалы можно применять для совместного использования без образования гальванической пары можно посмотреть в таблице совместимости металлов и сплавов. К примеру, если металлические детали будет контактировать с деталями на медной основе, процесс разрушения металлических изделий в таком случае резко ускорится. Иногда для защиты стали от коррозии применяют покрытие из слоя олова, но оно будет выполнять свои защитные функции до тех пор, пока не нарушится их целостность. В результате механического воздействия оголяется поверхность материала находившегося под защищающим его слоем, что приводит к образованию гальванической пары олово-железо. Сталь в данном месте будет разрушаться очень быстро. При проведении ремонтных работ нужно учитывать особенности материалов закрепляя их на основное изделие. Замена деталей, не предусмотренных конструкцией, может привести к их преждевременному разрушению и выходу из строя, а в некоторых случаях может повлечь возникновение аварийных ситуаций опасных для жизни. Вот некоторые комбинации несовместимых материалов и сплавов, которые создают гальваническую пару: Алюминий, а так же его сплавы не совместимы с такими материалами как, — медь, сплавы меди, серебро, золото, платина, палладий, родий, олово, никель, хром. Магниево-алюминиевые сплавы при их соединении создают отрицательное взаимодействие с веществами такими как, — никель, хром, олово, медь, свинец, палладий, родий, серебро, золото, платина. Цинк и сплавы на его основе по своей природе не совместимы с медью, славами на основе меди, а так же с некоторыми веществами, например: серебро, золото, платина, палладий, родий. Нелегированная сталь, олово, свинец, кадмий, не совместимы с веществами перечисленными далее: медь, серебро, золото, платина, палладий, родий. Никель и хром, если соединить их с серебром, золотом, платиной, палладием, родием, могут привести к не желательному взаимодействию.

Коррозия металлов. Почему ржавеют автомобильные кузова?

Автор Забытый Автомаляр На чтение 20 мин. Опубликовано 01.09.2016

Коррозия металлов, как известно, приносит много бед. Уж не вам ли, уважаемые автовладельцы, объяснять, чем она грозит: дай ей волю, так от машины одни покрышки останутся. Поэтому, чем раньше начнется борьба с этим бедствием, тем дольше проживет автомобильный кузов.

Чтобы быть успешными в борьбе с коррозией, необходимо выяснить, что же это за «зверь» и понять причины ее возникновения.

Есть ли надежда?

Ущерб, наносимый человечеству коррозией, колоссален. По разным данным коррозия «съедает» от 10 до 25% мировой добычи железа. Превращаясь в бурый порошок, оно безвозвратно рассеивается по белу свету, в результате чего не только мы, но и наши потомки остаемся без этого ценнейшего материала.

Но беда не только в том, что теряется металл как таковой, нет — разрушаются мосты, машины, крыши, памятники архитектуры. Коррозия не щадит ничего.

Неизлечимо больна та же Эйфелева башня — символ Парижа. Изготовленная из обычной стали, она неизбежно ржавеет и разрушается. Башню приходится красить каждые 7 лет, отчего ее масса каждый раз увеличивается на 60-70 тонн.

К сожалению, полностью предотвратить коррозию металлов невозможно. Ну, разве что полностью изолировать металл от окружающей среды, например поместить в вакуум. 🙂 Но какой смысл от таких «консервированных» деталей? Металл должен работать. Поэтому единственным способом защиты от коррозии является поиск путей ее замедления.

В незапамятные времена для этого применяли жир, масла, позднее начали покрывать железо другими металлами. Прежде всего, легкоплавким оловом. В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) и римского ученого Плиния-старшего уже есть упоминания о применении олова для защиты железа от коррозии.

Интересный случай произошел в 1965 году на Международном симпозиуме по борьбе с коррозией. Некий индийский ученый рассказал об обществе по борьбе с коррозией, которое существует около 1600 лет и членом которого он является. Так вот, полторы тысячи лет назад это общество принимало участие в постройке храмов Солнца на побережье у Конарака. И несмотря на то, что эти храмы некоторое время были затоплены морем, железные балки прекрасно сохранились. Так что и в те далекие времена люди знали толк в борьбе с коррозией. Может быть, не все так безнадежно?

Что такое коррозия?

Слово «коррозия» происходит от латинского «corrodo – грызу». Встречаются ссылки и на позднелатинское «corrosio – разъедание». Но так или иначе:

Коррозия – это процесс разрушения металла в результате химического и электрохимического взаимодействия с окружающей средой.

Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, ей также подвергаются бетон, камень, керамика, дерево, пластмассы. Применительно к полимерным материалам, правда, чаще используется термин деструкция или старение.

Коррозия и ржавчина — не одно и то же

В определении коррозии абзацем выше не зря выделено слово «процесс». Дело в том, коррозию частенько приравнивают к термину «ржавчина». Однако это не синонимы. Коррозия — это именно процесс, в то время как ржавчина — один из результатов этого процесса.

Также стоит отметить, что ржавчина — продукт коррозии исключительно железа и его сплавов (таких как сталь или чугун). Поэтому, когда говорим «ржавеет сталь», то подразумеваем, что ржавеет железо в ее составе.

Если ржавчина относится только к железу, значит другие металлы не ржавеют? Не ржавеют, но это не значит, что они не корродируют. Просто продукты коррозии у них другие.

Например, медь, корродируя, покрывается красивым по цвету зеленоватым налетом (патиной). Серебро на воздухе тускнеет — это на его поверхности образуется налет сульфида, чья тонкая пленка придает металлу характерную розоватую окраску.

Патина — продукт коррозии меди и ее сплавов

Механизм протекания коррозионных процессов

Разнообразие условий и сред, в которых протекают коррозионные процессы, очень широко, поэтому сложно дать единую классификацию встречающихся случаев коррозии. Но, несмотря на это, все коррозионные процессы имеют не только общий результат — разрушение металла, но и единую химическую сущность — окисление.

Упрощенно окисление можно назвать процессом обмена веществ электронами. Когда одно вещество окисляется (отдает электроны), другое, наоборот, восстанавливается (получает электроны).

Например, в реакции…

… атом цинка теряет два электрона (окисляется), а молекула хлора присоединяет их (восстанавливается).

Частицы, которые отдают электроны и окисляются, называются восстановителями, а частицы, которые принимают электроны и восстанавливаются, называются окислителями. Два этих процесса (окисление и восстановление) взаимосвязаны и всегда протекают одновременно.

Такие вот реакции, которые в химии называются окислительно-восстановительными, лежат в основе любого коррозионного процесса.

Склонность к окислению у разных металлов неодинакова. Чтобы понять, у каких она больше, а у каких меньше, вспомним школьный курс химии. Было там такое понятие как электрохимический ряд напряжений (активности) металлов, в котором все металлы расположены слева направо в порядке повышения «благородности».

Так вот, металлы, расположенные в ряду левее, более склонны к отдаче электронов (а значит и к окислению), чем металлы, стоящие правее. Например, железо (Fe) больше подвержено окислению, чем более благородная медь (Cu). Отдельные металлы (например, золото), могут отдавать электроны только при определенных экстремальных условиях.

К ряду активности вернемся немного позже, а сейчас поговорим об основных видах коррозии.

Виды коррозии

Как уже говорилось, критериев классификация коррозионных процессов существует множество. Так, различают коррозию по виду распространения (сплошная, местная), по типу коррозионной среды (газовая, атмосферная, жидкостная, почвенная), по характеру механических воздействий (коррозионное растрескивание, явление Фреттинга, кавитационная коррозия) и так далее.

Но основным способом классификации коррозии, позволяющим наиболее полно объяснить все тонкости этого процесса, является классификация по механизму протекания.

По этому критерию различают два вида коррозии:

• химическую
• электрохимическую

Химическая коррозия

Химическая коррозия отличается от электрохимической тем, что протекает в средах, не проводящих электрический ток. Поэтому при такой коррозии разрушение металла не сопровождается возникновением электрического тока в системе. Это обычное окислительно-восстановительное взаимодействие металла с окружающей средой.

Наиболее типичным примером химической коррозии является газовая коррозия. Газовую коррозию еще называют высокотемпературной, поскольку обычно она протекает при повышенных температурах, когда возможность конденсации влаги на поверхности металла полностью исключена. К такому виду коррозии можно отнести, например, коррозию элементов электронагревателей или сопел ракетных двигателей.

Скорость химической коррозии зависит от температуры — при ее повышении коррозия ускоряется. Из-за этого, например, в процессе производства металлического проката, во все стороны от раскаленной массы разлетаются огненные брызги. Это с поверхности металла скалываются частички окалины.

Окалина — типичный продукт химической коррозии, — оксид, возникающий в результате взаимодействия раскаленного металла с кислородом воздуха.

Помимо кислорода и другие газы могут обладать сильными агрессивными свойствами по отношению к металлам. К таким газам относятся диоксид серы, фтор, хлор, сероводород. Так, например, алюминий и его сплавы, а также стали с высоким содержанием хрома (нержавеющие стали) устойчивы в атмосфере, которая содержит в качестве основного агрессивного агента кислород. Но картина кардинально меняется, если в атмосфере присутствует хлор.

В документации к некоторым антикоррозионным препаратам химическую коррозию иногда называют «сухой», а электрохимическую — «мокрой». Однако химическая коррозия может протекать и в жидкостях. Только в отличие от электрохимической коррозии эти жидкости — неэлектролиты (т.е. не проводящие электрический ток, например спирт, бензол, бензин, керосин).

Примером такой коррозии является коррозия железных деталей двигателя автомобиля. Присутствующая в бензине в качестве примесей сера взаимодействует с поверхностью детали, образуя сульфид железа. Сульфид железа очень хрупок и легко отслаивается, освобождая свежую поверхность для дальнейшего взаимодействия с серой. И так, слой за слоем, деталь постепенно разрушается.

Электрохимическая коррозия

Если химическая коррозия представляет собой не что иное, как простое окисление металла, то электрохимическая — это разрушение за счет гальванических процессов.

В отличие от химической, электрохимическая коррозия протекает в средах с хорошей электропроводностью и сопровождается возникновением тока. Для «запуска» электрохимической коррозии необходимы два условия: гальваническая пара и электролит.

В роли электролита выступает влага на поверхности металла (конденсат, дождевая вода и т.д.). Что такое гальваническая пара? Чтобы понять это, вернемся к ряду активности металлов.

Смотрим. Cлева расположены более активные металлы, справа — менее активные.

Если в контакт вступают два металла с различной активностью, они образуют гальваническую пару, и в присутствии электролита между ними возникает поток электронов, перетекающих от анодных участков к катодным. При этом более активный металл, являющийся анодом гальванопары, начинает корродировать, в то время как менее активный коррозии не подвергается.

Схема гальванического элемента

Для наглядности рассмотрим несколько простых примеров.

Допустим, стальной болт закреплен медной гайкой. Что будет корродировать, железо или медь? Смотрим в ряд активности. Железо более активно (стоит левее), а значит именно оно будет разрушаться в месте соединения.

Стальной болт — медная гайка (корродирует сталь)

А если гайка алюминиевая? Снова смотрим в ряд активности. Здесь картина меняется: уже алюминий (Al), как более активный металл, будет терять электроны и разрушаться.

Таким образом, контакт более активного «левого» металла с менее активным «правым» усиливает коррозию первого.

В качестве примера электрохимической коррозии можно привести случаи разрушения и затопления кораблей, железная обшивка которых была скреплена медными заклепками. Также примечателен случай, который произошел в декабре 1967 года с норвежским рудовозом «Анатина», следовавшим из Кипра в Осаку. В Тихом океане на судно налетел тайфун и трюмы заполнились соленой водой, в результате чего возникла большая гальваническая пара: медный концентрат + стальной корпус судна. Через некоторое время стальной корпус судна начал размягчаться и оно вскоре подало сигнал бедствия. К счастью, экипаж был спасен подоспевшим немецким судном, а сама «Анатина» кое-как добралась до порта.

Олово и цинк. «Опасные» и «безопасные покрытия

Возьмем еще пример. Допустим, кузовная панель покрыта оловом. Олово — очень стойкий к коррозии металл, кроме того, оно создает пассивный защитный слой, ограждая железо от взаимодействия с внешней средой. Значит, железо под слоем олова находится в целости и сохранности? Да, но только до тех пор, пока слой олова не получит повреждение.

А когда такое случается, между оловом и железом тут же возникает гальваническая пара, и железо, являющееся более активным металлом, под воздействием гальванического тока начнет корродировать.

Кстати, в народе до сих пор ходят легенды о якобы «вечных» луженых кузовах «Победы». Корни этой легенды таковы: ремонтируя аварийные машины, мастера использовали паяльные лампы для нагрева. И вдруг, ни с того ни с сего, из-под пламени горелки начинает «рекой» литься олово! Отсюда и пошла молва, что кузов «Победы» был полностью облужен.

На самом деле все гораздо прозаичнее. Штамповая оснастка тех лет была несовершенной, поэтому поверхности деталей получались неровными. Вдобавок тогдашние стали не годились для глубокой вытяжки, и образование морщин при штамповке стало обычным делом. Сваренный, но еще не окрашенный кузов приходилось долго готовить. Выпуклости сглаживали наждачными кругами, а вмятины заполняли оловяным припоем, особенно много которого было вблизи рамки ветрового стекла. Только и всего.

Ну, а так ли «вечен» луженый кузов, вы уже знаете: он вечен до первого хорошего удара острым камешком. А их на наших дорогах более чем достаточно.

А вот с цинком картина совсем другая. Здесь, можно сказать, мы бьем электрохимическую коррозию ее же оружием. Защищающий металл (цинк) в ряду напряжений стоит левее железа. А значит при повреждении будет разрушаться уже не сталь, а цинк. И только после того, как прокорродирует весь цинк, начнет разрушаться железо. Но, к счастью, корродирует он очень и очень медленно, сохраняя сталь на долгие годы.

а) Коррозия луженой стали: при повреждении покрытия разрушается сталь. б) Коррозия оцинкованной стали: при повреждении покрытия разрушается цинк, защищая от коррозии сталь.

Покрытия, выполненные из более активных металлов называются «безопасными«, а из менее активных — «опасными«. Безопасные покрытия, в частности оцинковка, давно и успешно применяются как способ защиты от коррозии автомобильных кузовов.

Почему именно цинк? Ведь помимо цинка в ряду активности относительно железа более активными являются еще несколько элементов. Здесь подвох вот в чем: чем дальше в ряду активности находятся друг от друга два металла, тем быстрее разрушение более активного (менее благородного). А это, соответственно, сокращает долговечность антикоррозионной защиты. Так что для автомобильных кузовов, где помимо хорошей защиты металла важно достичь и продолжительного срока действия этой защиты, оцинковка подходит как нельзя лучше. Тем более, что цинк доступен и недорог.

Кстати, а что будет, если покрыть кузов, например, золотом? Во-первых, будет ох как дорого! 🙂 Но даже если золото стало бы самым дешевым металлом, такого делать нельзя, поскольку оно окажет нашей «железке» плохую услугу.

Золото ведь стоит очень далеко от железа в ряду активности (дальше всего), и при малейшей царапине железо вскоре превратится в груду ржавчины, покрытую золотой пленкой.

Автомобильный кузов подвергается воздействию как химической, так электрохимической коррозии. Но главная роль все же отводится электрохимическим процессам.

Ведь, чего греха таить, гальванических пар в автомобильном кузове много: это и сварные швы, и контакты разнородных металлов, и посторонние включения в листовом прокате. Не хватает только электролита, чтобы «включить» эти гальванические элементы.

А электролит тоже найти легко — хотя бы влага, содержащаяся в атмосфере.

Кроме того, в реальных условиях эксплуатации оба вида коррозии усиливаются множеством других факторов. Поговорим о главных из них поподробнее.

Факторы, влияющие на коррозию автомобильного кузова

Металл: химический состав и структура

Конечно, если бы автомобильные кузова изготавливались из технически чистого железа, их коррозионная стойкость была бы безупречной. Но к сожалению, а может быть и к счастью, это невозможно. Во-первых, такое железо для автомобиля слишком дорого, во-вторых (что важнее) — недостаточно прочно.

Но не будем о высоких идеалах, а вернемся к тому, что имеем. Возьмем, к примеру, сталь марки 08КП, широко применяемую в России для штамповки кузовных деталей. При изучении под микроскопом эта сталь представляет собой следующее: мелкие зерна чистого железа перемешаны с зернами карбида железа и другими включениями.

Как вы уже догадались, подобная структура порождает множество микрогальванических элементов, и как только в системе появится электролит, коррозия потихоньку начнет свою разрушительную деятельность.

Интересно, что процесс коррозии железа ускоряется под действием серосодержащих примесей. Обычно она попадает в железо из каменного угля при доменной выплавке из руд. Кстати, в далеком прошлом для этой цели использовался не каменный, а древесный уголь, практически не содержащий серы.

В том числе и по этой причине некоторые металлические предметы древности за свою многовековую историю практически не пострадали от коррозии. Взгляните, к примеру, на эту железную колонну, которая находится во дворе минарета Кутуб-Минар в Дели.

Она стоит уже 1600 (!) лет и хоть бы что. Наряду с низкой влажностью воздуха в Дели, одной из причин такой поразительной коррозионной стойкости индийского железа является, как раз-таки, низкое содержание в металле серы.

Так что в рассуждениях по типу «раньше металл был чище и кузов долго не ржавел», все же есть доля правды, и немалая.

Кстати, почему же тогда не ржавеют нержавеющие стали? А потому, что хром и никель, используемые в качестве легирующих компонентов этих сталей, стоят в электрохимическом ряду напряжений рядом с железом. Кроме того, при контакте с агрессивной средой они образуют на поверхности прочную оксидную пленку, предохраняющую сталь от дальнейшего корродирования.

Хромоникелевая сталь — наиболее типичная нержавейка, но кроме нее есть и другие марки нержавеющих сталей. Например, легкие нержавеющие сплавы могут включать алюминий или титан. Если вы были во Всероссийском выставочном центре, вы наверняка видели перед входом обелиск «Покорителям космоса». Он облицован пластинками из титанового сплава и на его блестящей поверхности нет ни единого пятнышка ржавчины.

Заводские кузовные технологии

Толщина листовой стали, из которой изготавливаются кузовные детали современного легкового автомобиля, составляет, как правило, менее 1 мм. А в некоторых местах кузова эта толщина — и того меньше.

Особенностью процесса штамповки кузовных элементов, да и вообще, любой пластической деформации металла, является возникновение в ходе деформации нежелательных остаточных напряжений. Эти напряжения незначительны, если шпамповочное оборудование не изношено, и скорости деформирования настроены правильно.

В противном случае в кузовную панель закладывается своеобразная «часовая бомба»: порядок расположения атомов в кристаллических зернах меняется, поэтому металл в состоянии механического напряжения корродирует интенсивнее, чем в нормальном состоянии. И, что характерно, разрушение металла происходит именно на деформированных участках (изгибах, отверстиях), играющих роль анода.

Кроме того, при сварке и сборке кузова на заводе в нем образуется множество щелей, нахлестов и полостей, в которых скапливается грязь и влага. Не говоря уже о сварных швах, образующих с основным металлом все те же гальванические пары.

Влияние окружающей среды при эксплуатации

Среда, в которой эксплуатируются металлические конструкции, в том числе и автомобили, с каждым годом становится все более агрессивной. В последние десятилетия в атмосфере повысилось содержание сернистого газа, оксидов азота и углерода. А значит, автомобили омываются уже не просто водичкой, а кислотными дождями.

Коль уж зашла речь о кислотных дождях, вернемся еще раз к электрохимическому ряду напряжений. Наблюдательный читатель подметил, что в него включен также и водород. Резонный вопрос: зачем? А вот зачем: его положение показывает, какие металлы вытесняют водород из растворов кислот, а какие — нет. Например, железо расположено левее водорода, а значит вытесняет его из растворов кислот, в то время как медь, стоящая правее, на подобный подвиг уже не способна.

Отсюда следует, что кислотные дожди для железа опасны, а для чистой меди — нет. А вот о бронзе и других сплавах на основе меди этого сказать нельзя: они содержат алюминий, олово и другие металлы, находящиеся в ряду левее водорода.

Замечено и доказано, что в условиях большого города кузова живут меньше. В этой связи показательны данные Шведского института коррозии (ШИК), установившего, что:

• в сельской местности Швеции скорость разрушения стали составляет 8 мкм в год, цинка — 0,8 мкм в год;
• для города эти цифры составляют 30 и 5 мкм в год соответственно.

Немаловажны и климатические условия, в которых эксплуатируется автомобиль. Так, в условиях морского климата коррозия активизируется примерно в два раза.

Влажность и температура

Насколько велико влияние влажности на коррозию мы можем понять на примере ранее упомянутой железной колонны в Дели (вспомним сухость воздуха, как одну из причин ее коррозионной стойкости).

Поговаривают, что один иностранец решил раскрыть тайну этого нержавеющего железа и каким-то образом отколол небольшой кусочек от колонны. Каково же было его удивление, когда еще на корабле по пути из Индии этот кусочек покрылся ржавчиной. Оказывается, на влажном морском воздухе нержавеющее индийское железо оказалось не таким уж и нержавеющим. Кроме того, аналогичную колонну из Конарака, расположенного поблизости моря, коррозия поразила очень сильно.

Скорость коррозии при относительной влажности до 65% сравнительно невелика, но когда влажность возрастает выше указанного значения — коррозия резко ускоряется, поскольку при такой влажности на металлической поверхности образуется слой влаги. И чем дольше поверхность остается влажной, тем быстрее распространяется коррозия.

Вот почему основные очаги коррозии всегда обнаруживаются в скрытых полостях кузова: cохнут-то они гораздо медленнее открытых частей. Как результат — в них образуются застойные зоны, — настоящий рай для коррозии.

Кстати, применение химических реагентов для борьбы с гололедом коррозии тоже на руку. Вперемешку с подтаявшими снегом и льдом антигололедные соли образуют очень сильный электролит, способный проникнуть куда угодно, в том числе и в скрытые полости.

Что касается температуры, то мы уже знаем, что ее повышение активизирует коррозию. По этой причине вблизи выхлопной системы следов коррозии всегда будет больше.

Доступ воздуха

Интересная все-таки вещь эта коррозия. К примеру, не удивляйтесь, что блестящий стальной трос, с виду абсолютно не тронутый коррозией, внутри может оказаться проржавевшим. Так происходит из-за неравномерного доступа воздуха: в тех местах, где он затруднен, угроза коррозии больше. В теории коррозии это явление называется дифференциальной аэрацией.

Принцип дифференциальной аэрации: неравномерный доступ воздуха к разным участкам металлической поверхности приводит к образованию гальванического элемента. При этом участок, интенсивно снабжаемый кислородом, остается невредимым, а участок хуже снабжаемый им, корродирует.

Яркий пример: капля воды, попавшая на поверхность металла. Участок, находящийся под каплей и потому хуже снабжаемый кислородом, играет роль анода. Металл на этом участке окисляется, а роль катода выполняют края капли, более доступные влиянию кислорода. В результате на краях капли начинает осаждаться гидроксид железа — продукт взаимодействия железа, кислорода и влаги.

Кстати, гидроксид железа (Fe₂O₃·nH₂O) и является тем, что мы называем ржавчиной. Поверхность ржавчины, в отличие от патины на медной поверхности или оксидной пленки алюминия, не защищает железо от дальнейшего корродирования. Изначально ржавчина имеет структуру геля, но затем постепенно происходит ее кристаллизация.

Кристаллизация начинается внутри слоя ржавчины, при этом внешняя оболочка геля, который в сухом состоянии очень рыхлый и хрупкий, отслаивается, и воздействию подвергается следующий слой железа. И так до тех пор, пока все железо не будет уничтожено или в системе не закончится весь кислород с водой.

Вспоминая принцип дифференциальной аэрации, можно представить, сколько существует возможностей для развития коррозии в скрытых, плохо проветриваемых участках кузова.

Ржавеют… все!

Выше в статье упоминался такой известный центр борьбы с коррозией, как Шведский институт коррозии (ШИК) — одна из наиболее авторитетных организаций в данной области.

Раз в несколько лет ученые института проводят интересное исследование: берут кузова хорошо потрудившихся автомобилей, вырезают из них наиболее подверженные коррозии «фрагменты» (участки порогов, колесных арок, кромок дверей и т.д.) и оценивают степень их коррозионного поражения.

Важно отметить, что среди исследуемых кузовов есть как защищенные (оцинковкой и/или антикором), так и кузова без какой либо дополнительной антикоррозионной защиты (просто окрашенные детали).

Так вот, ШИК утверждает, что наилучшей защитой автомобильного кузова является лишь сочетание «цинк плюс антикор». А вот все остальные варианты, включая «просто оцинковку» или «просто антикор», по словам ученых — плохи.

Оцинковка — не панацея

Сторонники отказа от дополнительной антикоррозионной обработки часто ссылаются на заводскую оцинковку: с ней, мол, никакая коррозия автомобилю не грозит. Но, как показали шведские ученые, это не совсем так.

Действительно, цинк может служить в качестве самостоятельной защиты, но только на ровных и плавных поверхностях, к тому же не подверженных механическим атакам. А на кромках, краях, стыках, а также местах, регулярно подвергающихся «обстрелу» песком и камнями, оцинковка перед коррозией пасует.

К тому же, далеко не у всех автомобилей кузова оцинкованы полностью. Чаще всего цинком покрыто лишь несколько панелей.

Ну и не нужно забывать, что цинк хоть и защищает сталь, но в процессе защиты неизбежно расходуется сам. Поэтому толщина цинкового «щита» со временем будет постепенно снижаться.

Так что легенды о долгожительстве оцинкованных кузовов правдивы лишь в тех случаях, когда цинк становится частью общей защиты, дополнением к регулярной дополнительной антикоррозионной обработке кузова.

Пора заканчивать, но на этом тема коррозии далеко не исчерпана. О борьбе с ней мы продолжим говорить в следующих статьях рубрики «Антикоррозионная защита».

Как совместить несовместимое (о коррозии металлов)

Разнородные металлы при их непосредственном контакте «выносят» друг друга далеко не всегда. Нередко они образуют довольно сильную гальваническую пару, что приводит к коррозии одного из контактирующих металлов, а иногда и к «схватыванию» этого соединения, делая невозможной его последующую разборку для ремонта.

На память приходит случай из собственной практики, когда я, еще будучи молодым инженером, работал на автогиганте. Мы доводили новую систему автомобиля — экономайзер с электронным управлением. И столкнулись с тем, что после некоторого пробега машины входящие в систему электромагнитные клапаны, покрытые никелем, наотрез отказывались выворачиваться из своих гнезд. А снимать клапаны приходилось довольно часто — для проверки.

Если же их вывинчивали «насильно», они выходили «с мясом» — вся резьба клапанов была сплошняком покрыта алюминием, выдранным из смесительной камеры карбюратора.

Чтобы избежать подобной неприятности, резьбу смазывали, в том числе и графитовой смазкой, но ничто не помогало. Попробовали было заменить никелевое покрытие клапанов на кадмиевое, но тогда клапаны засели и вовсе «намертво». Чтобы их вывернуть, обычного полуметрового динамометрического ключа (до 10 кгс) уже не хватало — пришлось орудовать ломом. Правда, покрытая кадмием резьба теперь выходила из камеры без привычной алюминиевой корки. Дефект устранялся, если на резьбу наносили слой цинка. Но цинк нас тоже не устраивал. Покрытие из него нестойкое, оно быстро истиралось и вода, всегда содержащаяся в бензине, вызывала ржавление клапанов, которые просто переставали действовать.

Лишь применив комбинированное покрытие «хром по никелю», мы навсегда избавились от этого дефекта. (Никель по-прежнему был нужен, поскольку хром не хотел ложиться на металл клапана.

)

Обратившись уже после к таблице совместимости металлов (она тогда была почему-то секретной!), мы убедились, что наш чисто эмпирический выбор был сделан правильно. Жаль только, что из-за элементарной неразберихи так много времени было тогда убито впустую. Вот если бы эта «секретная» табличка была бы у нас тогда под рукой…

На таблице 1 эти «секретные» данные представлены в сокращенном виде. Из нее видно, что алюминий вполне может контактировать с цинком и хромом (знак +). А вот контакт с никелем ему противопоказан (знак -). Графу с кадмием я не привожу потому, что кадмирование сейчас почти повсеместно отменено из-за канцерогенности этого процесса.

Таблица 1. Гальваническая совместимость металлов

Анализ таблицы 1 показывает, что медь и ее сплавы (латуни и бронзы), алюминий и его сплавы (дюрали), а также олово и его сплавы (припои ПОС) ведут себя синхронно. Значит, эту таблицу можно упростить (см. таблицу 2).

Таблица 2. Упрощенный вид таблицы 1

Это упрощение облегчает пользование таблицей. Но все равно это не решает проблемы в полной мере. Ведь запоминать наизусть, словно «долбицу умножения», столь громоздкую таблицу (состоящую из 49 клеток) вряд ли кто будет. А каждый раз разыскивать таблицу, прежде чем приладить одну деталь к другой, никакой любитель мастерить тоже не будет. Как же быть?

Попробуем переложить таблицу 2 на ряд формальных (мнемонических) фраз, а именно:

1. Сталь (нелигированная!) не любит медь.

2. Алюминий не любит медь и никель, а с оловом его нужно обязательно паять (буква П).

3. Медь не любит сталь, алюминий и цинк, а с оловом ее нужно паять.

4. Хром любит всех, а с оловом нуждается в пайке.

5. Никель не любит алюминий, а с оловом его нужно паять.

6. Цинк не любит медь.

7. Олово любит сталь и цинк, а с остальными — пайку.

Можно заметить, что 6-е высказывание лишнее. Ведь в 3-м высказывании уже содержится «нелюбовь» меди к цинку, а односторонней любви среди металлов не может быть (во всяком случае, мы будем так условно считать). Значит, 3-е высказывание отбрасывать уже нельзя. Затем, 1-е высказывание оказывается лишним: «нелюбовь» стали и меди следует из 3-го высказывания. Далее, 7-е высказывание тоже, видимо, требуется сохранить. Тогда 4-е высказывание будет лишним — слова «с оловом нуждается в пайке» косвенным образом содержатся в 7-м высказывании. Потом, 2-е высказывание тоже требует сохранения, вот только слова «а с оловом его нужно паять» лишние (это и так ясно из 7-го высказывания). Наконец, в 3-м высказывании слово «алюминий» лишнее: «нелюбовь» меди и алюминия уже содержатся во 2-м высказывании. Дальше минимизировать нам уже нечего.

Таким образом, после ряда упрощений мы получили уже не семь, а всего лишь три высказывания:

1. Алюминий не любит никель и медь.

2. Медь не любит сталь и цинк.

3. Олово любит сталь и цинк, с остальными — пайку.

Как стихотворение, эти простые фразы запомнит едва ли не каждый. Они помогут вам правильно ориентироваться при работе с металлом, даже не имея под рукой никакой таблицы.

2-я фраза наиболее показательна: смоченная обычной водой медь беспощадно разрушает сталь и цинк. Помирить их сможет, например, облуживание «агрессивной» меди (полуда не страшна ни стали, ни цинку). «Агрессия» меди распространяется и на алюминий. Спасти последний может лужение меди, а также ее цинкование и хромирование, но не никелирование. Хотя облудить разрешается и алюминий, благо рецептов этой операции сейчас существует уже немало. Спасет лужение алюминий и от «агрессии» со стороны никеля. Следовательно, все конфликты, содержащиеся в 1-й и 2-й фразах, мы разрешили. Ну а к 3-й фразе комментарии, как говорится, излишни.

Откуда известно, какой металл пострадает в нежелательной (или, наоборот, нужной нам) гальванической паре? А из ряда активности металлов. Воспроизведем его частично: Аl, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, Cu. Этот ряд показывает, что алюминий (AI) тут наименее активный металл, то есть самый слабый, а медь (Си), наоборот, наиболее активный металл, то есть она самая сильная. Поэтому в паре, скажем, железо (Fe) и медь (Cu) безусловным победителем окажется медь, то есть разрушаться будет только железо.

Поэтому непременно нужно сказать, что все плюсы и минусы, указанные в таблицах, весьма условны. Любые два разнородных металла образуют гальваническую пару. Только в одних случаях она «сильная», а в других «слабая». К примеру, таблица говорит о допустимости контакта олова (полуды) и стали. Однако попробуйте закопать в землю вскрытую консервную банку. Вскоре от нее останется одна ржавчина с остатками полуды. Влага, а главное соли, приведут к тому, что когда-то защитный слой полуды теперь неизбежно разрушит жесть. Вот если бы контакт полуды и жести не был бы открыт (то есть банка была бы цела), этого бы не произошло.

То же самое можно сказать и контакте стали и цинка. Таблица нам рекомендует эту пару. Но вот если это соединение поливать соленой водой, цинк (Zn) будет непременно разрушаться. Именно на этом как раз и обоснована весьма популярная сейчас анодная защита кузова легкового автомобиля.

Цинковую пластинку надежно прикрепляют к кузову (с небольшим зазором, но без электрического контакта с кузовом). Контакт же пластинки с кузовом производится отдельным проводом, идущим от пластинки (провод крепят к кузову на некотором удалении от пластинки).

Когда всегда имеющаяся на асфальте в сырую погоду соленая вода начнет поливать кузов и цинковую пластинку, в зазоре образуется электролит: пара «кузов-пластинка» превратится в элементарную батарейку. При этом ток от этой батарейки начнет течь через упомянутый провод и кузов машины. Цинк, как более «слабый» в гальванопаре «цинк-железо», начнет разрушаться, предохраняя стальной кузов от коррозии. Установите у себя на автомобиле десяток таких пластин — ржавление кузова прекратится.

Чтобы защитить от коррозии стальную ограду (например, на кладбищенской могиле), достаточно в землю вкопать четыре-пять цинковых пластин, соединив с ними проводом верх ограды. «Батарейкой» (вернее, гальваническим элементом) тут будет сама влажная земля. Такая анодная защита мало чем отличается от автомобильной.

Выходит, «все врут календари», то бишь таблицы. Нет, не врут. Просто они ориентируют нас на обычные условия эксплуатации соединений, когда явной сырости, а тем более соли, нет. Да и в их присутствии урон будет минимальным. Поэтому не поленитесь запомнить найденные нами три предложения. Они помогут вам выполнять свои самоделки грамотно.

Технология цинкирования составом Galvanol

Коррозия термодинамически неизбежна, однако именно термодинамика подсказывает наиболее эффективный способ борьбы с коррозией: катодную протекторную защиту — при таком способе защиты реакция разрушения железа становится термодинамически невозможной и, следовательно, коррозия полностью прекращается! Остальные способы менее эффективны: ингибиторы лишь замедляют процесс, барьерные покрытия склонны к локальной и подпленочной коррозии.

Источником катодной протекторной защиты может быть как внешний ток, так и ток гальванического элемента, возникающего при контакте железа с некоторыми активными металлами, в частности с цинком. Цинкование может осуществляться разными способами: горячим, гальваническим, термодиффузионным. Однако ряд ограничений для каждого из методов не позволяет защитить все без исключения объекты. В этой ситуации на помощь приходит метод цинкирования. Что он из себя представляет?

Цинкирование – процесс покрытия металла (железа или стали) слоем цинка для защиты от коррозии путем нанесения цинкирующего состава (состава класса Zinker).

Однокомпонентный цинкирующий состав наносится в диапазоне температур от -35˚С до +50˚С при помощи кисти, валика, распыления или окунания. Получаемое защитное покрытие – цинкерный слой, содержит в себе 96% ак- тивного стабилизированного цинка HZO SF* чистотой 99. 995%, при этом об- разуется устойчивая гальваническая пара Fe-Zn, в которой цинк выступает в роли анода и защищает черный металл (сталь) электрохимическим способом, одновременно обеспечивая предельную адгезию (1 балл по ГОСТ 31149- 2014).

• Образует стабильную субдисперсионную Zn-Fe зону на поверхности металла.
• Обладает свойством межслойной диффузии.
• Сохраняет функцию поверхностной самоконсервации и самовосстановления в течение всего срока службы.
• Отличается достаточной стойкостью к абразивному воздействию.
• Межатомное расстояние в цинкерном слое аналогично межатомному расстоянию в слое цинка, нанесённого с помощью процесса погружения в ванну.
• Наносится даже зимой при температуре от -35˚С.
• UV-стабильно, имеет благородный серый цвет.

Цинковые покрытия, вне зависимости от способа их нанесения, обладают протекторным действием только до тех пор, пока они способны активно растворяться под действием внешней коррозионной среды. Если же цинк теряет способность активно растворяться, то его катодное защитное действие снижается вплоть до полного исчезновения! Способность полимерной пленки при отверждении некоторых типов связующих блокировать растворение цинка делает невозможным протекторную защиту в таких покрытиях (в частности: полиуретановые, эпоксидные, акриловые).

Подавляющее большинство цинконаполненных материалов, представленных на Российском рынке, используются в качестве грунта в системах покрытий «грунт-финиш» или «грунт-промежуточный слой-финиш», чаще всего такие покрытия называют «холодным» цинкованием. Протекторной защитой такие составы и системы не обладают и выполняют лишь барьерные функции.

НПЦ Антикоррозионной Защиты (НПЦАЗ) разработал, запатентовал и производит цинкирующий состав «GALVANOL»®. Цинковое покрытие на его основе обладает протекторным действием, характерным для других видов цинкования, может использоваться как самостоятельное покрытие, не требует перекрытия финишными слоями.

Покрытие на основе состава «GALVANOL»® — это тонкопленочное цинковое покрытие, эффективно защищающее черные металлы от коррозии, обладающее высокими защитными свойствами, высокой адгезией к металлическим поверхностям.

Цинкирующий состав «ГАЛЬВАНОЛ»® предназначен для антикоррозионной защиты наружных и внутренних поверхностей промышленного оборудования и металлических конструкций.

Покрытие на основе состава «ГАЛЬВАНОЛ»® обеспечивает одновременно активную (катодную) и пассивную (барьерную) защиту от коррозии.

Цинкирующий состав «ГАЛЬВАНОЛ»® можно применять в таких областях, как промышленное и гражданское строительство, транспортное строительство, нефтегазовый комплекс, энергетика, объекты железных дорог и метрополитена, портовые и гидросооружения, автотранспорт.

В 2010-м году были проведены испытания ускоренными коррозионно-электрохимическими методами по результатам которых Центральный Научно-Исследовательский Институт Коррозии и Сертификации (ЦНИИКС) выдал заключение №159/67-3 от 01. 12.10, что покрытие «GALVANOL»® на углеродистой стали в водных средах (морская и пресная вода) и атмосферных условиях по защитной способности не уступает или превосходит горячие цинковые.

В 2012-м году в испытательной лаборатории ОАО НПО «Лакокраспокрытие» проводились испытания покрытия с надрезом на основе состава «GALVANOL»® на стойкость к воздействию соляного тумана. Образцы с толщиной покрытия от 70 до 130 мкм простояли в камере более 1000 часов. В той же лаборатории в 2012-м году проводились испытания по ГОСТ 9.401 метод 6 (УХЛ1).

В 2018-м году покрытие получило заключение от ЦНИИПСК им. Мельникова

Надежно обеспечивает долговременную протекторную (катодную) защиту черных металлов, легкость в применении (наносится любым методом, характерным для нанесения лакокрасочных покрытий: кистью, валиком, распылением и т.д.), быстрое высыхание (30 мин), нанесение при отрицательных температурах (-35°С) и повышенной влажности, ремонтопригодность, продолжительный срок службы покрытия. Состав является однокомпонентным.

Все, что нужно – это подготовить поверхность, тщательно перемешать миксером и нанести любым удобным способом!

Исследование влияния характеристик образцов-свидетелей на эффективность коррозионного мониторинга | Ефременко

Исследование влияния характеристик образцов-свидетелей на эффективность коррозионного мониторинга

А. П. Ефременко, А. Ю. Спащенко, И. Ф. Садретдинов, К. В. Александрова

Аннотация

В работе описаны преимущества коррозионного мониторинга с использованием гравиметрических образцов-свидетелей на предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки, обоснована необходимость и эффективность их применения, показаны дополнительные возможности метода, в частности контроль отложений на внутренних поверхностях оборудования и их влияния на скорость коррозии. Приведены данные по геометрической форме купонов, отмечено, что наибольшее распространение получили образцы-свидетели прямоугольной формы. В статье также представлены сведения о проведенной модернизации купонодержателей для действующей установки ЭЛОУ-АВТ-4 ОАО «Газпром нефтехим Салават», описаны достоинства предложенной конструкции, приведены данные коррозионного мониторинга установки с декабря 2013 г. Отмечено, что провести корректное сравнение купонов различных характеристик в промышленных условиях не представляется возможным, ввиду отсутствия взаимозаменяемости купонодержателей для различных узлов контроля коррозии установки. В связи с этим были проведены сравнительные испытания купонов в лабораторных условиях, для этого выбраны купоны прямоугольной и дискообразной формы, а также купон прямоугольной формы со сварным швом, приведено обоснование выбора данных купонов. Для испытаний была подготовлена лабораторная установка, представлена схема установки. Все образцы были изготовлены из одинакового материала — ВСт3сп ГОСТ 380 — 2005. Испытания проводились в 50% масс. водном растворе лимонной кислоты, продолжительность каждой серии испытаний составила 3, 6 и 9 часов. По результатам испытаний была определена потеря массы образцов и рассчитаны массовый и глубинный показатель скорости коррозии. На основе полученных данных были построены графики зависимости скоростей коррозии от типа образца-свидетеля и от времени испытаний. Полученные результаты показали, что купоны прямоугольной формы с дополнительным источником остаточных внутренних напряжений в виде сварного шва в сравнении с прямоугольным и дискообразным купонами подвергаются более значительному коррозионному воздействию (проявляют большую склонность к коррозии). В статье приведено объяснение выявленной закономерности с привлечением данных о макро- и микроэлектрохимической неоднородности сварных соединений и учения об электрохимических потенциалах. Таким образом, наличие у образцов-свидетелей остаточных внутренних напряжений в виде сварного шва делает коррозионный мониторинг с его использованием максимально приближенным к реальным условиям.

Ключевые слова

corrosion coupon;corrosion inhibitor;corrosion monitoring;corrosion rate;galvanic couple;internal stress;witness sample;внутреннее напряжение;гальваническая пара;ингибитор коррозии;коррозионный мониторинг;купон коррозии;образец-свидетель;скорость коррозии

Литература

Bradford S. A. Corrosion control — Edmonton: CASTI, 2001. 485 p.

ASM Metals Handbook. Volume 13 Corrosion / L.J. Korb, D.L. Olson. Houston: ASM International, 1987. 3455 p.

Бурлов В.В. Альцыбеева А.И., Парпуц И.В. Защита от коррозии оборудования НПЗ. СПБ.: ХИМИЗДАТ, 2005. 248 с.

Коррозия и защита химической аппаратуры / Под ред. А. М. Сухотина, А.В. Шрейдера, Ю.И. Арчакова. М.: Химия, 1974. — Т.9. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. 576 с.

Ahmad Z. Principles of corrosion engineering and corrosion control -Amsterdam: Elsevier Science & Technology Books, 2006. 660 p.

ГОСТ 9.506-87. Ингибиторы коррозии металлов в водно-нефтяных средах. Методы определения защитной способности. Введ. 1988-01-07. М.: Изд-во стандартов, 1988. 17 с.

Винокуров В.А., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.

Земзин В. Н., Шрон Р. 3. Термическая обработка и свойства сварных соединений. Л.: Машиностроение, 1987. 369 с.

Логан Г.Л. Коррозия металлов под напряжением. М.: Металлургия, 1970. 340 с.

Бернштейн М.Л., Займовский М.А. Механические свойства металлов 2-е изд. М.: Металлургия, 1979. 496 с.

Алюминий гальванических пар — Энциклопедия по машиностроению XXL

Алюминий нельзя применять в случае прямого контакта с водопроводной водой (рН=5-ь9) без ее и-мической обработки и добавления ингибитора коррозии. Он может применяться при прямом контакте с дистиллированной или деионизированной водой, содержащей ингибитор коррозии при условии отсутствия контакта с железом или медью, которые, обладая менее положительным электродным потенциалом, образуют с алюминием гальванические пары. Кроме того, алюминий может работать с безводными органическими жидкостями. Скорость воды и водных растворов в трубопроводах не должна превышать 1,25 м/с.  [c.157]
По отношению к большинству металлов алюминий имеет отрицательный электрохимический потенциал и, находясь в контакте с ними, образует гальванические пары, что в присутствии влаги способствует развитию электрохимической коррозии.  [c.121]

Гальванические эффекты. При наличии электрического контакта титана с такими обычными металлами, как сталь или алюминий, может происходить локальная коррозия анодного элемента этой гальванической пары. Разрушение наблюдается непосредственно в месте соединения или около него и протекает в периоды, когда на поверхности металла присутствует влажная солевая пленка. Соединение титана с медью несколько усиливает коррозию меди. В гальванической паре с нержавеющей сталью влияние титана минимально. Данные о коррозии гальванопар представлены в табл. 46.  [c.117]

Гальванические эффекты. Опыт применения титановых сплавов в морских условиях показывает, что их следует использовать только в тех случаях, когда могут быть оправданы затраты, связанные с более высокой по сравнению со сталью и алюминием стоимостью. Морских конструкций, выполненных целиком из титановых сплавов, пока не существует, поэтому титан всегда соседствует в конструкциях с другими металлами. При наличии электрического контакта между титаном и каким-либо металлом происходит увеличение площади поверхности катода, связанного с локальными анодами на этом втором металле. Коррозия таких металлов, как сталь и алюминий, контролируется катодными процессами, поэтому возрастание площади катодной поверхности при образовании гальванической пары с титаном способствует усилению коррозии более анодного элемента пары. Как видно из приведенного электрохимического ряда напряжений, пассивный титан является более катодным металлом по отношению практически ко всем распространенным конструкционным материалам.  [c.120]

Магний является наиболее анодным металлом в электрохимическом ряду напряжений, поэтому в гальванической паре с другим металлом подвергается ускоренной коррозии. При этом может разрушаться и второй элемент пары. Например, при испытаниях на стенде, расположенном в 25 м от океана в Кюр-Бич, магний, соединенный с алюминием, подвергался анодному разрушению. На алюминии происходила щелочная коррозия, являющаяся результатом катодной реакции. Оба металла при этом корродировали быстрее, чем в отсутствие контакта.  [c.160]

Обзор более 70 публикаций, посвященных либо коррозионным испытаниям алюминия в морской воде, либо практическому опыту использования алюминия в опреснительных установках, дан в работе Тейлора [247]. Имеющиеся данные показывают, что наиболее высокой стойкостью в морской воде обладают алюминиевые сплавы, содержащие 1—3% Mg (например, сплав 5052). Важно избегать образования гальванических пар алюминия со сталью или сплавами на основе меди. Описаны методы уменьшения питтинговой коррозии с помощью входных фильтров и ловушек, задерживающих ионы тяжелых металлов. Прекрасная коррозионная стойкость, низкая стоимость и хорошая обрабатываемость делают алюминиевые сплавы наиболее удобным материалом для изготовления оборудования опреснительных установок.  [c.203]

Контактный способ осаждения цинка представляет собой цинкование без внешнего источника тока за счет работы гальванической пары, образующейся при погружении стальных деталей в контакте с алюминием в раствор цинковой соли. Цинк при этом вытесняется алюминием. Покрытия, полученные данным способом, отличаются незначительной толщиной, низкими защитными свойствами и используются только для обработки неответственных деталей.  [c.67]

По второму методу — защита электрохимическая полной изоляции стали от внешней среды при этом не требуется. Сущность его заключается в нанесении на поверхность стали металла, обладающего более отрицательным электродным потенциалом в данной среде, чем сталь (например, цинк, алюминий, сплав или смесь цинка с алюминием). Такое покрытие, изолируя сталь от внешней среды, одновременно защищает ее электрохимически, т. е. в случае повреждения защитного слоя (наличие пор, трещин и т. п.) или влажной пленки образуется гальваническая пара, в которой эти покрытия являются анодом, а оголенная сталь служит катодом. При работе такой гальванической пары анод подвергается постепенному растворению, а сталь остается в сохранности.  [c.202]

Большое практическое значение имеет вопрос о возможности гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта может быть увлажнена, возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди, и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных  [c.207]

Кроме того, алюминий легко разъедается большинством электролитов, особенно в тех случаях, когда он образует в контакте с более положительным металлом (например, металлом покрытия) гальваническую пару.  [c.291]

Однако наличие прочной оксидной пленки значительно затрудняет пайку и создает большое переходное сопротивление в контактах. При действии влаги в местах контакта алюминия с медью образуется гальваническая пара с высоким значением э. д. с. и ток идет от алюминия к меди. При этом алюминиевый проводник сильно разрушается коррозией.  [c.261]

При монтаже свинцовой соединительной муфты на кабеле с алюминиевой оболочкой также образуется контактная гальваническая пара свинец—алюминий, в которой алюминий является анодом, что может вызвать разрушение алюминиевой оболочки через несколько месяцев после монтажа на кабеле свинцовой соединительной муфты. При этом повреждение оболочки. происходит на расстоянии 10—15 см от шейки муфты, т. е. на том месте, где с оболочки при монтаже муфты снимаются защитные покровы.  [c.31]

Как было указано, растворимость кремния в алюминии при комнатной температуре незначительна и при охлаждении кремний выделяется в свободном виде. Силумины обладают высокими антикоррозионными свойствами не только по причине небольшой э. д. с., возникающей в гальванической паре Л1—51, но, главным образом, вследствие склонности кремния в присутствии кислорода покрываться, так же как и алюминий, защитной пленкой.  [c.152]

Области применения цинковых покрытий обширны. Ими пользуются для защиты резервуаров от действия бензина керосина, воды и других агрессивных жидкостей, для защиты труб, арматуры, крепежных деталей. С помощью цинковых покрытий предотвращают контакты между сталью, медью и другими металлами, способными образовывать гальванические пары, приводящие к разрушению металла. Цинк применяют в качестве покрытия не только для стали, но и для меди, латуни, алюминия. При повышенных температурах защитные свойства цинка в воде резко ухудшаются.  [c.184]

Важное практическое значение имеет вопрос о возможности гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди, вследствие чего алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми всегда должны тщательно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подобными способами).  [c.262]

Алюминий имеет отрицательный потенциал от —0,6 до —1,6 в (величина потенциала зависит от характера и агрессивности среды). При нахождении в агрессивной среде металла с более высоким потенциалом образуется гальваническая пара, в которой алюминий и другой металл являются электродами, а среда — электролитом. При прохождении тока разрушается металл с более отрицательным потенциалом (анодный).  [c.25]

При увлажнении мест соединения алюминиевых проводов с проводами из других металлов могут образоваться гальванические пары. При этом алюминиевый провод будет разрушаться возникающими местными гальваническими токами. Чтобы избежать образования гальванических пар, места соединений тщательно защищают от влаги (например, лакированием). Чем выше химическая чистота алюминия, тем лучше он сопротивляется коррозии.  [c.103]

Большое практическое значение имеет вопрос о возможности гальванической коррозии в местах контакта алюминия и меди. Если область контакта может быть увлажнена, возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением э. д. с., причем полярность этой пары такова, что  [c.222]

Кроме этого, для алюминиевых покрытий характерен эффект само-залечивания, имеющий электрохимическую природу. Сущность его в следующем. Если покрытие не сплошное, т. е. имеются незащищенные участки основного металла, или же имело место механическое отслоение основного металла, то в результате образования гальванической Пары активизируется анодное растворение алюминия. Электрохимический процесс сопровождается отложением продуктов коррозии именно на участках несплошности, где формируется достаточно плотная защитная пленка. Таким образом, композиция основной металл — покрытие самопроизвольно залечивает дефектные участки.  [c.220]

В кислых растворах поведение гальванической пары из двух разнородных металлов, один из которых титан, может отличаться от описанного выше. Титан иногда может становиться анодным элементом по отношению к нержавеющей стали и даже к алюминию [24]. По этой причине в средах, с которыми приходится сталкиваться на химических предприятиях, обычно принимают меры для изоляции титана от соседних деталей, изготовленных из других металлов.  [c.193]

Железо и алюминий. Гальваническая пара алюминий— железо в рассоле хлористого кальция успешно защищается введением 2,4 г/л Na rOj [21]. Без замедлителя алюминий гальванически защищает железо. Но в технической водопроводной воде добавка Naj rO переносит коррозию с алюминия на сталь, находящуюся с ним в контакте [24]. В рассоле хлористого кальция при низких температурах Nag rjOy хорошо предохраняет от коррозии как сталь, так и алюминий.  [c.298]

Следовательно, железо, имеющее в морской воде коррозионный потенциал около —0,4 В, непригодно для использования в качестве протектора для катодно защищаемого алюминия, в отличие от цинка, который имеет более подходящий коррозионный потенциал, близкий —0,8 В. Для нержавеющей стали 18-8 критический потенциал в 3 % растворе Na l равен 0,21 В, для никеля — около 0,23 В. Следовательно, контакт этих металлов с имеющими соответствующую площадь электродами из железа или цинка может обеспечить им в морской воде эффективную катодную защиту, предупреждающую питтинговую коррозию. Элементы создаваемых конструкций (например, кораблей и шельфовых нефтедобывающих платформ) иногда специально проектируют таким образом, чтобы можно было успешно использовать гальванические пары такого рода.  [c.227]

Создание гальванической пары из мартенситной нержавеющей стали и электроотрица[тельного металла также может приводить к разрушениям в результате выделения водорода на катодной поверхности стали. Подобные явления наблюдали при лабораторных испытаниях [52]. Как указывалось в разд. 7.4, на практике отмечали случаи разрушения судовых винтов из мартенситной нержавеющей стали. Эти винты самопроизвольно растрескивались вскоре после того, как их приводили в контакт с алюминием в условиях прибрежной атмосферы. Аналогичным образом вели себя винты из упрочненной мартенситной нержавеющей стали, находившиеся в контакте со стальным корпусом корабля они разрушались вскоре после начала эксплуатации. Некоторые марки аустенитных нержавеющих сталей 18-8, подвергнутые  [c. 319]

Влияние легирующих добавок в этих средах зачастую иное, чем в водных растворах- возникающие гальванические пары и внешняя поляризация не влияют на скорость коррозии скорости коррозии одинаковы в паровой фазе и в кипящей жидкости. Все эти факты являются сильными аргументами в пользу того, что коррозия протекает не по электрохимическому механизму . Механизм процесса с участием свободных радикалов подтверждается также данными по аналитическому обнаружению радикалов -СС1з, появление которых, видимо, приводит к красному окрашиванию I4 при взаимодействии его с алюминием. Об этом же свидетельствует легкость, G которой добавки многих органических веществ подавляют реакцию (свободные радикалы очень реакционноспособны).  [c.349]

Протекторная эащита. Принцип защиты катодной поляризацией с помощью протекторов состоит в образовании гальванической пары, катодом в которой служит защищаемое сооружение, а анодом — протектор (рис. 32). Металл протектора должен иметь электродный потенциал, более отрицательный, чем электродный потенциал загцищаемого металла. Так, по отношению к железу или его сплавам, имеющим электродный потенциал около минус 0,44 В по водородному электроду, в качестве протекторов можно использовать магний, обладающий электродным потенциалом минус 2,37 В, алюминий — минус 1,66 В, цинк — ми- ус 0,76 В. При протекторной защите разрушается протектор.  [c.77]

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением (см. 6-20). Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычными методами. Для пайки алюмнния применяются специальные пасты-припои или используются ультразвуковые паяльники. В местах контакта алюминия и меди возможна гальваническая коррозия. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением ЭДС, причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны тщательно защищаться от увлажнения (покрытием лаками и тому подобными способами).  [c.202]

Легирование матрицы в углеалюминиевых композициях с целью повышения коррозионной стойкости материала пока не дало положительных результатов. Вероятно, наличие в таких материалах гальванической пары алюминий—углерод является превалирующим фактором, определяющим поведение материала. В связи с этим в настоящее время ведутся поиски покрытий и технологии нанесения их на углеродные волокна. Такие покрытия, наносимые равномерно сплошным тонким слоем (из газовой фазы или химическим методом), имеют целью предотвратить непосредственный контакт между алюминием и углеродным волокном. В качестве таких покрытий рассматриваются, например, карбид титана, диборид титана, карбид кремния и др. (патент Швейцарии № 528596, 1970 г.).  [c.227]

В некоторых случаях образование гальванических пар дает положительный эффект. Например, питтииговая и общая коррозия алюмн-нпевых сплавов уменьшается при их соединении с алюминиевыми пли цинковыми анодами. В испытаниях, проведенных ВМС США, использование алюминиевого (или цинкового) растворимого аиода приводило к уменьшению средней глубины 5 наибольших питтингов на некоторых сплавах при 12-мес экспозиции в морской воде от 1,0 до 0,08 мм (табл. 57). Аноды из магния применять не следует, так как более высокий потенциал приведет к перезащите и повышению pH среды около катода. В более щелочной среде амфотерный алюминий будет корродировать.  [c.142]

При наличии электрического контакта с такими конструкционными металлами, как сталь или алюминий, на катодной поверхности тантала может выделяться водород. В кислых растворах это вызывает охрупчивание тантала [112], но в щелочной морской воде опасность такого разрушения, по-видимому, гораздо меньше. В гальванических парах с распространенными конструкционными металлами тантал подчиняется таким же закономерностям, как и титаГн.  [c.161]

Специалисты из лаборатории Баттел-Колумбус Университета штата Пенсильвания и Управления охраны окружающей среды исследовали в замкнутых контурах с морской водой коррозию сплавов на основе алюминия в контакте со сплавом Монель 400, латунью, титаном и нержавеющей сталью [229]. В аэрированной морской воде наиболее сильная коррозия алюминия наблюдалась в гальванической паре со сплавом Монель 400, менее сильная — в контакте с твердым анодированным алюминием, самая слабая — в контакте с титаном или нержавеющей сталью. Наиболее эффективным методом предотвращения коррозии было удаление из воды растворенного кислорода. Обескислороживание значительно уменьшало степень коррозионного разрушения, хотя и не исключало его полностью. С помощью обычных ингибиторов не удавалось полностью подавить коррозию алюминия в гальванической паре со сплавом Монель 400.  [c.198]

Ионизирующее излучение, воздействуя на окисную пленку, образующуюся на поверхности металла, может изменять ее электропроводность, защитные свойства и в соответствии с этим коррозионную стойкость металла. И. Л. Розенфельд и Е. К. Оше [1,29] показали, что ток пар цирконий — алюминий, цирконий — железо в движущемся растворе трехпроцентного хлористого натрия значительно возрастает при облучении катода (цирконий) потоком электронов большой энергии (0,8 Меё) с интенсивностью 15 мка/см . После начала облучения сила тока возрастала в 15—20 раз, а затем в течение всего опыта (1 час) оставалась постоянной. По окончании облучения величина тока уменьшалась почти до исходного значения. При облучении анода исследуемых гальванических пар сила тока не увеличивалась. Изменение электрохимической активности циркониевого электрода под действием облучения связано с изменением физических свойств окисной пленки на циркониевом катоде. Окисная пленка на катоде (2гОг) рассматривается как полупроводник. Электрические свойства полупроводников могут существенно изменяться под влиянием облучения, которое в большинстве случаев вызывает резкое увеличение электропроводности полупроводников. Величина тока исследуемых пар определяется скоростью катодной реакции восстановления кислорода. Если допустить, что скорость этой реакции лимитируется высоким сопротивлением пленки-полупроводника на катоде, облучение, уменьшая сопротивление пленки окиси циркония, должно ускорить катодную реакцию и привести к резкому увеличению тока коррозионной пары.  [c.37]

При соприкосновении с медью и другими металлами алюминий образует гальваническую пару, в результате действия которой происходит разрушение алюминия электрохимической коррозией. Это обстоятельство ока13ывает немаловажное влияние на ухудшение контактов в соединениях и оконцева-няях алюминиевых жил.  [c.5]

О.хлаждающие рассолы довольно агрессивны, и стоимость замены холодильников, ремонта трубопроводов и насосов очень велика. Если не соблюдать должной предосторожности, то стоимость применения рассола в других промышленных охлалхлорида натрия и хлорида кальция. Чаще всего требуется защищать железные изделия, однако может также возникнуть необходимость в защите латуни, меди, бронзы, олова, алюминия, цинка и свинца. В системе могут быть щели, застойные участки, старые накопления ржавчины, гальванические пары разнородных металлов. Так, например, алюминий в контакте с железом в неннгибированном рассоле быстро покрывается инееобразным осадком н питтингами.  [c.174]

По сравнению с цинком алюминий имеет отрицательный нормальный электродный потенциал (—1,67 В против 0,76 В у цинка) и в гальванической паре с железом должен был бы разрушаться быстрее. Однако испытания показали, что алюминиевое покрытие при прочих равных условиях имеет в несколько раз более высокую коррозионную стойкость, чем цинковое. Это может быть объяснено склонностью алюминия к самопроизвольной пассивации в присутствии атмосферного или растворенного кислорода и других пассиваторов, что облагораживает стационарный потенциал первоначально активного алюминия [Л. 7]. Поэтому алитиро-ванная сталь более стойка против атмосферной коррозии и коррозии в растворах солей, чем оцинкованная (при атмосферных испытаниях длительность составляет соответственно 19 и 7 лет), а также устойчива в условиях тропиков. В [Л. 8] показано, что при скручивании алитированной проволоки диаметром 3,66 мм алюминиевое покрытие не повреждается оно устойчиво в воде, тогда как на оцинкованной проволоке появляется ржавчина. Прочность паяных и непаяных соединений проволоки с алюминиевым покрытием выше, чем прочность аналогичных соединений оцинкованной проволоки. Полевые испытания в условиях сильной коррозии показали, что срок службы алитированной проволоки вЗ раза больше оцинкованной.  [c.13]

Из алюминиевых сплавов высокой коррозионной стойкостью обладают силумины. Алюминий и кре.мний в гальванической паре. дают чрезвычайно малую э. д. с., а в присутствии кислорода покрываются ПЛОТНО защитно пленкой окислов Л1 0,3 + 51 Оо.  [c.115]

Таким образом, такая комбинированная конструкция по весу оказывается примерно ра Вной решетчатой ко 1-струкции, сплошь выполненной из алюминия, но в которой собственно алюминия расходуется на 15—18% меньше. При изготовлении комбинированных стоек не следует забывать, что стальные плаики должны быть оцинкованы (иначе создается гальваническая пара), а в качестве соединительных болтов должны быть использованы либо алюминиевые лок-болты, либо высокопрочные предварительно напряженные стальные болты, не допускающие сдвиговых деформаций.  [c.302]

Большую роль в растворении цинкового покрытия играют открытые поровые каналы (проникающая пористость). Покрытие в этом случае несет функции протекторной защиты. Возникновение гальванической пары цинковое покрытие — стальная основа в электролите -агрессивной среде ускоряет разрушение цинка. Вместе с тем основной металл не растворяется. Цинк является анодом в системе покрытие -сталь — кислая среда , и, переходя в раствор, интенсивно корродируя, он защищает основной металл. Все это, разумеется, сопровождается уменьшением массы и лишних размеров. Однако однозначно считать, что цинковое покрытие не выполняет защитных функций, неправомерно. Активно растворяясь сам, цинк тем самым защищает поверхность изделия. В алюмоцинковом покрытии с 20 % цинка, вероятно, в первую очередь весьма активно растворялись микрообъемы, занятые частицами цинка. Отрицательную роль сыграло возникновение гальванической пары, что ускорило коррозию. Продукты коррозии цинка не являются столь плотными, как продукты коррозии алюминия. Они не осаждаются в виде пленки на поверхности, не закупоривают откры-  [c.222]

Как уже отмечалось, электрохимические процессы в гальванических парах, в которых тантал является катодом, могут оказывать на него разрушающее воздействие путем охрупчивания. В то же время если тантал оказывается анодом то разрушения не происходит, так как очень быстрая пассивация понижает гальванический ток до очень малой величины. Гальванические пары тантала с платиной, серебром, медью, висмутом, сурьмой, молибденом, никелем, свинцом, оловом, цинком и алюминием в 0,1 н. серной кислоте были исследованы в работе Хайсински [37]. Во всех случаях, за исключением цинка и алюминия, тантал оказывался отрицательным элементом (анодом) пары. В плавиковой кислоте тантал также был более положительным по отношению к пинку и алюминию, но более отрицательным по отношению к платине, серебру, меди, сурьме, никелю и свинцу. Перечисленные шесть пар характеризовались большими стационарными токами, так как в растворах ионов фтора тантал, как правило, не пассивируется, а корродирует. Очевидное аномальное поведение, наблюдавшееся в гальванических парах тантала с висмутом или железом в плавиковой кислоте, Хайсински объяснил образованием нерастворимых фторидов на поверхностях висмутовых и железных электродов.  [c.208]

---

NVT. Системы передачи видео и данных по витой паре

	NV-653T 1-канальный активный передатчик Передача видеосигнала с активным приемником на расстояние до 1600 м (витая пара 2,3 категории) и до 1600 м (витая пара 5 категории) Возможность установки устройства в термокожухе совместно с видеокамерой; Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-652R 1-канальный активный передатчик Дальность с пассивным передатчиком до 1000 м, с активным – до 1600 м (витая пара 5 категории) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-213A 1-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 300 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Передача видеосигнала на расстояние до 300 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-214A-M 1-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Возможность установки устройства в термокожухе совместно с видеокамерой Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-208A-M 1-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-215J-M 1-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м с любым пассивным передатчиком Передача видеосигнала на расстояние до 460 м с концентратором NVT StubEQ Передача видеосигнала на расстояние до 1000 м с активным концентратором DigitalEQ или любым активным приемником
	NV-217J-M 1-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м с любым пассивным передатчиком Передача видеосигнала на расстояние до 460 м с концентратором NVT StubEQ Передача видеосигнала на расстояние до 1000 м с активным концентратором DigitalEQ или любым активным приемником
	NV-452R 4-канальный активный приемник Дальность с пассивным передатчиком до 1000 м, с активным передатчиком до 1600 м (витая пара 5 категории) Регулировка яркости и контрастности по каждому каналу Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-413A 4-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-442 4-х канальный автоматический активный приёмник Дальность передачи до 460 м с пассивными приемо-передатчиками NVT Дальность передачи до 600 м с активными приемо-передатчиками NV-653T Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу Регулировка яркости и контрастности по каждому каналу
	NV-842 8-канальный активный концентратор StubEQ Дальность передачи до 460 м с пассивными приемопередатчиками NVT Дальность передачи до 460 м с активными приемопередатчиками NVT Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу
	NV-813S 8-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Поддержка сигналов телеметрии (до 225 м) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-872 8-канальный активный концентратор DigitalEQ Дальность передачи до 1000 м с пассивными приемопередатчиками NVT Дальность передачи до 1600 м с активными приемопередатчиками NVT 2 выхода видеосигнала усилителя-распределителя на каждый канал Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу
	NV-1613S 16-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Поддержка сигналов телеметрии (до 225 м) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-1642 16-канальный активный концентратор StubEQ Дальность передачи до 460 м с пассивными приемопередатчиками NVT Дальность передачи до 460 м с активными приемопередатчиками NVT Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу
	NV-1672 16-канальный активный концентратор DigitalEQ Дальность передачи до 1000 м с пассивными приемопередатчиками NVT Дальность передачи до 1600 м с активными приемопередатчиками NVT 2 выхода видеосигнала усилителя-распределителя на каждый канал Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу
	NV-3213S 32-канальный пассивный приемник/передатчик Передача видеосигнала на расстояние до 225 м (с любым пассивным приемником) и до 1000 м (с активным приемником) Поддержка сигналов телеметрии (до 225 м) Исключительная помехоустойчивость Встроенная грозозащита и гальваническая развязка Пожизненная гарантия
	NV-3242 32-канальный активный концентратор StubEQ Дальность передачи до 460 м с пассивными приемопередатчиками NVT Дальность передачи до 460 м с активными приемопередатчиками NVT Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу
	NV-3272 32-канальный активный концентратор DigitalEQ Дальность передачи до 1000 м с пассивными приемопередатчиками NVT Дальность передачи до 1600 м с активными приемопередатчиками NVT 2 выхода видеосигнала усилителя-распределителя на каждый канал Автоматическая цифровая регулировка усиления видеосигнала по каждому каналу

Гальваническая коррозия — NACE

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия (также называемая «коррозией разнородных металлов» или ошибочно «электролизом») относится к коррозионным повреждениям, вызванным соединением двух разнородных материалов в коррозионно-активном электролите. Это происходит, когда два (или более) разнородных металла вступают в электрический контакт под водой. Когда образуется гальваническая пара, один из металлов в паре становится анодом и корродирует быстрее, чем сам по себе, в то время как другой становится катодом и корродирует медленнее, чем в одиночку.

Любой (или оба) металла в паре могут подвергаться коррозии сам по себе, а могут и нет. Однако при контакте с разнородным металлом скорость самокоррозии изменится:
Коррозия анода ускоряется. Коррозия катода замедляется или даже прекращается. Гальваническая муфта — основа многих методов мониторинга коррозии

Движущей силой коррозии является разность потенциалов между различными материалами. Биметаллическая движущая сила была открыта в конце восемнадцатого века Луиджи Гальвани в серии экспериментов с обнаженными мышцами и нервами лягушки, которые сокращались при подключении к биметаллическому проводнику.Позже этот принцип был применен на практике Алессандро Вольта, который в 1800 году построил первый электрический элемент или батарею: серию металлических дисков двух видов, разделенных картонными дисками, пропитанными кислотными или солевыми растворами. Это основа всех современных аккумуляторов с жидкими элементами, и это было чрезвычайно важное научное открытие, потому что это был первый обнаруженный метод генерации постоянного электрического тока.

Этот принцип был также разработан сэром Хамфри Дэви и Майклом Фарадеем в начале девятнадцатого века для полезной защиты металлических конструкций.Протекторная коррозия одного металла, такого как цинк, магний или алюминий, является широко распространенным методом катодной защиты металлических конструкций.

В биметаллической паре менее благородный материал станет анодом этой коррозионной ячейки и будет иметь тенденцию к коррозии с большей скоростью, чем в несвязанном состоянии. Более благородный материал будет действовать как катод в коррозионной ячейке. Гальваническая коррозия может быть одной из самых распространенных форм коррозии, а также одной из самых разрушительных.

Следующие примеры иллюстрируют этот тип атаки.
Гальваническая коррозия: винт из нержавеющей стали v стальная шайба с кадмиевым покрытием Гальваническая коррозия внутри горизонтального стабилизатора Гальваническая коррозия Статуи Свободы Контргайка с кадмиевым покрытием.
Относительное благородство материала можно предсказать, измерив его коррозионный потенциал. Хорошо известная гальваническая серия перечисляет относительное благородство определенных материалов в морской воде. Небольшое соотношение площадей анода и катода крайне нежелательно.В этом случае гальванический ток концентрируется на небольшой анодной области. В этих условиях обычно происходит быстрая потеря толщины растворяющегося анода. Проблемы гальванической коррозии следует решать путем проектирования, в первую очередь избегая этих проблем. Ячейки гальванической коррозии могут быть созданы на макроскопическом или микроскопическом уровне. На микроструктурном уровне различные фазы или другие микроструктурные особенности могут подвергаться воздействию гальванических токов

Гальваническая коррозия — SSINA

Фотография: Боба Йованович на Unsplash

Определение

Когда два разных металла или сплава погружаются в коррозионный раствор или регулярно соединяются влагой, в каждом из них разовьется потенциал коррозии. При наличии условий для гальванической коррозии более благородный металл станет катодом, а более активный металл — анодом. Между анодом и катодом может протекать измеримый ток. Если это произойдет, скорость коррозии анода в рабочей среде будет увеличиваться, а скорость коррозии катода снизится. Повышенная коррозия анода называется «гальванической коррозией».

Гальваническая коррозия иногда используется для продления срока службы материалов (т.е.е. цинковые покрытия на углеродистой стали и цинковые аноды в водонагревателях), но, если это не будет учтено и созданы правильные условия, это может привести к неожиданным сбоям.

Требования к гальванической коррозии:
Для возникновения гальванической коррозии требуются три элемента.

1. Два металла с разными потенциалами коррозии
2. Прямой электрический контакт металл-металл
3. Проводящий раствор электролита (например, вода) должен регулярно соединять два металла.Раствор электролита создает «токопроводящую дорожку». Это может произойти при регулярном погружении в воду, конденсации, попадании дождя, тумана или других источников влаги, которые увлажняют и соединяют два металла.

Если какой-либо из этих элементов отсутствует, гальваническая коррозия невозможна. Если, например, исключен прямой контакт между двумя металлами (пластиковая шайба, лакокрасочная пленка и т. Д.) Или если есть какое-либо другое прерывание проводящего пути, гальванической коррозии не может быть, и каждый металл будет корродировать с нормальной скоростью в эта среда обслуживания.На рисунке 1 показаны примеры условий, которые не соответствуют всем требованиям к гальванической коррозии.

Рисунок 1

Рисунок 1: Примеры биметаллических комбинаций, когда гальваническая коррозия не может возникнуть

Примеры биметаллических комбинаций, когда гальваническая коррозия не может возникнуть

Когда два разных металла соединяются вместе в атмосфере или воде, вероятность развития гальванической коррозии можно предсказать с помощью «гальванического ряда». В специализированных приложениях, например, при заделке разнородных металлов в бетон, следует использовать данные о коррозии для этой конкретной среды.

Рисунок 2

На рис. 2 показаны гальванические серии, измеренные в морской воде для некоторых распространенных металлов и сплавов. Когда два металла находятся дальше друг от друга в списке (например, большая разница между двумя числами), движущая сила гальванической коррозии увеличивается. Самые анодные (активные) металлы находятся вверху, а самые катодные (благородные) — внизу. Для нержавеющих сталей показаны сплошные и полые стержни. Полые стержни представляют собой активно корродирующую нержавеющую сталь, которая имеет другой потенциал, чем пассивная (не коррозирующая) нержавеющая сталь.В большинстве случаев, когда сочетаются разнородные металлы, для определения положения нержавеющей стали следует использовать пассивный (сплошной) стержень.

Например, если цинк (представьте оцинкованную сталь), который является активным материалом и находится в верхней части списка, и нержавеющая сталь, благородный металл и в нижней части списка находятся в прямом контакте и в присутствии электролита (воды ), гальваническая коррозия произойдет, если они регулярно подвергаются воздействию электролита.

Рисунок 2: Гальваническая серия в морской воде

Исследование гальванической коррозии в неподвижном растворе бисульфида аммония

Гальваническая коррозия углеродистой стали (CS), соединенной с четырьмя различными сплавами, а именно 316 SS, 321 SS, Incoloy 825 и 2205 SS. учился в деаэрированных 3.5% раствор бисульфида аммония (ABS) при 60 ° C электрохимическими методами в застойном состоянии. Электрохимические работы включали измерения потенциала отдельных сплавов, а также измерения гальванического потенциала и гальванического тока как функции времени и диаграммы Эванса (поляризация) связанных металлов. Определено влияние гальванической связи на скорость анодной и катодной реакции. Было обнаружено, что CS подвергался гальванической коррозии, когда он был соединен со всеми выбранными сплавами, но с разной скоростью; Итак, рекомендуется избегать гальванической связи CS с любым из благородных сплавов в застойных деаэрированных 3.5% ABS при 60 ° C. Результаты показали, что лучшим сплавом для использования с CS в неподвижном деаэрированном 3,5% растворе ABS при 60 ° C является SS 2205, поскольку гальваническая пара имеет самый низкий CR с менее отрицательным значением E _corr , что указывает на то, что CS корродирует при температуре более низкая скорость при подключении к SS2205 в этой среде.

1. Введение

Гальваническая коррозия — это усиленная коррозия между двумя или более электрически соединенными разными металлами изначально, где более активный действует как анод и корродирует, а менее активный — катод [1, 2].Это увеличит скорость коррозии анодного металла и снизит скорость коррозии катодного сплава. Активный металл — это металл с более отрицательным потенциалом в ряду электродвижущих сил металлов, а благородный металл — это металл с меньшим отрицательным потенциалом [3, 4]. Величину разности потенциалов между разнородными металлами нельзя использовать для прогнозирования степени гальванической коррозии, потому что электрохимические потенциалы являются функцией термодинамики, а не кинетики реакции, которая может иметь место.Именно кинетика поверхности определяет степень гальванической коррозии [5, 6].

Коррозия на бисульфид аммония (NH ₄ HS, ABS) — хорошо известная проблема в нефтеперерабатывающей промышленности. Затронутые участки и оборудование — это верхние части отпарной колонны охладителей отработанного воздуха реактора гидроочистки и гидрокрекинга (REAC) и связанные с ними трубопроводы [7, 8]. Имеются многочисленные сообщения о случаях серьезных проблем с коррозией углеродистой стали (CS) и других сплавов, и эта коррозия стала причиной нескольких крупных пожаров, взрывов и дорогостоящих внеплановых остановов [7, 8].CS в основном страдает от общей коррозии и эрозии-коррозии в стоячем и текущем растворе бисульфида аммония (ABS) соответственно. Степень этой коррозии увеличивается, когда CS соединяется с более благородным металлом. Кислый раствор АБС содержит высокую концентрацию H ₂ S и таких загрязнителей, как хлорид, цианид и растворенный кислород. Образующийся щелочно-кислый водный раствор, содержащий растворенные соли АБС, обладает высокой коррозионной активностью [7, 8].

Обычной практикой на нефтеперерабатывающих заводах для предотвращения засорения трубок в охладителях или теплообменниках солью бисульфида аммония является их промывание водой, что приводит к образованию коррозионного АБС, вызывающего равномерную коррозию, коррозию под отложениями и эрозионную коррозию [9, 10]. Этот вид коррозии называется в литературе коррозией на основе бисульфида аммония, которая вызывает серьезные проблемы с коррозией CS и других сплавов, приводящие к утечкам и нескольким крупным пожарам, взрывам и дорогостоящим внеплановым остановам. Протекающие трубы CS иногда заменяются другими сплавами, такими как нержавеющая сталь 430 (SS), 321 SS и сплав 800 [9–11]. Такая замена охладителей и трубок теплообменника (CS с другими сплавами) может привести к гальванической коррозии в ABS, поскольку коллекторная коробка и трубная решетка по-прежнему являются CS, а последняя подключается непосредственно к трубам.

Нефтеперерабатывающая компания Kuwait National Petroleum Company (KNPC) подтвердила, что они заинтересованы в исследовании гальванической коррозии CS в сочетании с пятью различными сплавами (316 SS, 321 SS, сплав 2205 и Incoloy 825) в их реальный раствор, то есть 3,5% АБС с любыми примесями в нем, и при 60 ° C. Гальваническая коррозия ожидается, когда трубы CS в теплообменниках модернизируются в металлургии, в то время как коллектор и трубная решетка все еще являются CS, и когда в трубы CS на входах и выходах устанавливаются манжеты из нержавеющей стали. Основная цель настоящего исследования — оценить гальваническую коррозию CS, связанного с различными сплавами (а именно, SS 316, SS 321, Incoloy 825 и SS 2205) в 3,5% растворе ABS, полученном от нефтеперерабатывающей компании.

2. Экспериментальная работа

Химический состав исследуемых сплавов показан в таблице 1. В экспериментах использовались специально разработанные держатели для образцов, образцы и соляные мостики. Каждый образец был вырезан и обработан в виде пулевидных образцов длиной 2 см и диаметром 0.8 см и площадью 6 см. ² , с резьбовой частью внизу для электрического подключения. Также были изготовлены специальные стопоры для удержания противоэлектрода (СЕ) в коррозионной ячейке. Раствор, использованный во всех экспериментах, представлял собой 3,5% АБС, полученный с местного нефтеперерабатывающего завода. Химический анализ раствора АБС приведен в таблице 2.

Элементы Углеродистая сталь SS 316 SS 321 Инколой 825 SS 2205 Fe 99. 4 68,91 70,13 27,72 66,0 Cr — 16,43 18,94 20,09 22,1 Ni .09 — 10,27 9,08 5,6 Мо — 2,04 0,20 2,60 3,1 Mn 0,46 1,87 1.34 — 2,0 Ti — — 0,31 1,06 — Cu — 0,48 — 2,19 — Nb — — — 0,25 — Si 1.0 N 0.2

Аналитический элемент Единица Результат 900 Натрий (как Na) мг / л 705,19 Кальций (как Ca) мг / л 339,69 Магний (как Mg) мг / л 63. 56 Калий (как K) мг / л 148,85 Стронций (как Sr) мг / л 0,0005 — 0,01 Барий (как Ba) мг / л 0,001 — 0,01 Железо (как Fe) мг / л 0,001 — 0,07 Бор (как B) мг / л 2.33 Литий (как Li ) мг / л 0,001 — 0.04 Кремний (как Si) мг / л 49.96 Хлорид (как Cl — ) 49 Сероводород (H 2 S) ppm 23928,78 Аммиак (NH 3 ) ppm 17786,33 NH 4 HS ppm 35858,17 Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) (рассчитано) мг / л 44443.02 Цианид ppm 2,68 Oil & Grease ppm 82 Карбонатная (ас) щелочность мг / л 13968. 14 Бикарбонатная () щелочность мг / л 6690,48 ОН-щелочность мг / л 4533,79 Общая щелочность мг / л 17555.29 pH при 25 ° C мг / л 9.26 Твердость ppm 1051.91 Плотность при 25 ° C г / см 3 1,00

Испытания на коррозию для несвязанных электродов (CS, SS 321, SS 316, Incoloy 825 и SS 2205) образцы были подготовлены путем шлифования до зернистости 600 с использованием абразивной бумаги с водяным охлаждением. Подготовленные образцы привинчивались к держателю образцов.Насыщенный каломельный электрод (SCE) использовали в качестве электрода сравнения, а платиновый электрод — в качестве противоэлектрода (CE). SCE помещали в пробирку Лугина, заполненную насыщенным раствором KCl. Образец, трубка Лугина, содержащая SCE, и CE были погружены в 3,5% раствор ABS внутри коррозионной ячейки (рис. 1 (а)). После установки коррозионной ячейки, как показано на рисунке 1 (а), вся ячейка была погружена в водяную баню (рисунок 1 (b)), которая была доведена до 60 ° C, а затем испытательная ячейка была деаэрирована N _{. 2} газ за 10 мин.Эксперименты проводились с использованием потенциостата, управляемого программным обеспечением, Biologic Model M300.

Потенциал коррозии каждого сплава (CS, SS 316, SS 321, Incoloy 825 и SS 2205), погруженного в застойный ABS, был измерен в сравнении с внешним SCE в условиях разомкнутого контура как функция времени до достижения квазистационарного состояния. Каждый тестовый запуск длился пять дней. Измерения линейной поляризации (LPR) проводили после достижения установившегося состояния, чтобы определить сопротивление поляризации (R _p ) и скорость коррозии (CR) каждого металла.После завершения экспериментов ABS был проанализирован, а поверхность образца исследована с помощью цифровой камеры и сканирующего электронного микроскопа (SEM). Исследования SEM были выполнены с использованием JEOL JSM-IT300. Поверхность образца очищали деионизированной водой в ультразвуковой ванне, а затем сушили ацетоном перед исследованием с помощью SEM.

При испытаниях на гальваническую коррозию связанных электродов (CS по сравнению с SS 321, CS по сравнению с SS 316, CS по сравнению с 825 и CS по сравнению с SS2 205) образцы шлифовали с использованием бумаги 600 SiC и вставляли в держатель образца.Электрод сравнения (SCE) помещали в трубку Лугина, заполненную насыщенным раствором KCl. Образец CS использовался в качестве рабочего электрода (WE), а другой образец металла использовался в качестве противоэлектрода (CE). Из коррозионной ячейки деаэрировали газ N ₂ в течение 10 мин. Затем измеряли потенциал коррозии гальванической пары в условиях разомкнутой цепи как функцию времени до достижения установившегося состояния. Кроме того, гальванический ток (I) в зависимости от времени был измерен с помощью амперметра нулевого сопротивления (ZRA). Каждый тестовый запуск длился пять дней. После достижения квазистационарных значений тока и потенциала были проведены измерения поляризации с помощью ZRA со скоростью сканирования 0,166 мВ / с и диапазоном сканирования от -1 В до 1 В, и в результате была построена диаграмма Эванса (потенциал зависимости от логарифма тока) для каждой гальванической пары в состоянии стагнации. После экспериментов поверхность образцов исследовали с помощью SEM и EDS.

3. Результаты и обсуждение

Электрохимическое поведение CS и четырех различных сплавов было исследовано в деаэрированной 3.5% ABS при 60 ° C в застойных условиях. Исследование проводилось на отдельных металлах, а также на гальванических парах, которые состояли из углеродистой стали против четырех сплавов. Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, могут быть получены у соответствующего автора по запросу.

3.1. Результаты для несвязанных сплавов

Изменение потенциала коррозии каждого металла, погруженного в застойный деаэрированный раствор АБС, измеряли в условиях разомкнутой цепи как функцию времени до достижения квазистационарных значений. На рис. 2 показаны изменения потенциала коррозии для различных металлов. Тесты проводились по тройкам, и было взято среднее значение. Средние значения потенциала для всех испытанных сплавов в неподвижном деаэрированном 3,5% растворе АБС при 60 ° C были построены в зависимости от времени. Из рисунка 2 видно, что установившиеся потенциалы для CS и SS 316 составляют -0,537 и -0,545 В соответственно. С другой стороны, потенциал коррозии SS 2205 и Incoloy 825 составлял -0,53 В, а затем потенциал упал до более отрицательного значения -0.536 В для Incolony 825 и -0,546 В для SS 2205, достигнув значения квазистационарного состояния SS 321. Возможно, это связано с дуплексной микроструктурой этого сплава.

После достижения квазистационарного значения для каждого металла Rp измеряли с использованием метода LPR в течение одного дня . LPR были измерены последовательно с потенциалом в течение всех 24 часов, в течение которых после каждого измерения LPR проводилось 2 часа измерения потенциала. Все испытания были выполнены в трех экземплярах, и были рассчитаны средние значения Rp для всех испытанных сплавов.График Тафеля был построен для каждого сплава для определения значений ß _a и ß _C , которые использовались для расчета значения коэффициента Штерна-Гири (B) для каждого металла, который требовался для расчета CR вместе с другими параметрами металла, такими как как площадь образца, плотность и эквивалентный вес. После деаэрации газом N ₂ строили график Тафеля, применяя метод программируемой поляризации из системы Bio-multistat с использованием скорости сканирования 0,166 мВ / с. Результаты этой работы представлены в таблице 3.

1 Тип сплава B Эквивалентный вес Площадь Плотность 097 мВ) (см 2 ) (г / см 3 ) CS 4. 43 27,92 6 7,85 SS316 1,17 25,50 6 7,99 A825 1,13 25,52 6 8,14 4,83 25,26 6 8,00 SS2205 1,70 36,28 6 7,91

Общая скорость коррозии (CR) для всех сплавы в 3.5% ABS при 60 ° C в застойном состоянии показаны на рисунке 3. Рисунок показывает, что сравнительно наиболее корродированным сплавом был CS, а наименее корродированным — 316 SS. Но поверхности образцов всех испытанных сплавов оказались блестящими в конце испытаний, и только образцы CS были покрыты пленкой продуктов коррозии оранжевого цвета.

При визуальном наблюдении было замечено, что все испытанные сплавы с 3,5% АБС в застойном состоянии были блестящими и не подвергались коррозии, даже SS 321. С другой стороны, образцы CS имели поверхностную пленку оранжевого цвета, отражающую небольшую коррозию (рис. 4). Это наблюдение было идентично результатам СЭМ, которые показали чистые некорродированные поверхности для всех испытанных сплавов, за исключением CS, который был слегка корродирован в некоторых местах.

3.2. Результаты для связанных сплавов

Исследуемые сплавы (SS 316, SS 2205, 825 и SS321) были соединены с CS в отдельных экспериментах в неподвижном деаэрированном 3,5% ABS при 60 ° C. Для точности эксперименты были проведены в трех повторностях.Для каждой пары потенциал (E) в зависимости от времени измеряли до достижения квазистационарного состояния, а ток (I) в зависимости от времени измеряли с помощью ZRA. Для каждой пары были рассчитаны средние результаты E в зависимости от времени. Затем средние значения потенциала для всех гальванических пар были нанесены на сравнительный график (рис. 5).

Из графика видно, что зависимость потенциала от времени для гальванических пар в целом начиналась почти с одного и того же значения потенциала и имела почти одинаковую тенденцию, но с разными значениями потенциала и времени, за исключением CS и SS. 321 пара.В CS, соединенном с SS 316 и 825, их потенциал начинался с -0,555 В, затем увеличивался, а затем колебался примерно на одном и том же среднем значении потенциала в течение первых 7 часов, а затем резко увеличивался до более благородного значения, достигая квазистационарного состояния. значение -0,53 В. Поведение гальванической пары CS / SS 2205 имело аналогичную тенденцию, но с более медленной скоростью, когда потенциал начинался с -0,555 В, затем увеличивался, а затем колебался примерно на том же среднем значении потенциала для первого 10 ч, а затем резко увеличился до более благородного значения, достигнув квазистационарного значения -0.5475 В. Потенциал для пары CS против SS321 начинался с -0,555 В, а затем колебался примерно на том же среднем значении потенциала в течение первых 2 часов. Затем значение резко увеличилось до более благородного значения, достигнув установившегося значения -0,5425 В между 10 и 20 часами, а затем выросло до другого квазистационарного значения -0,53 В.

После установившегося — были получены значения тока и потенциала, измерения поляризации были измерены с использованием ZRA, и в результате были построены диаграммы Эванса (потенциал в зависимости от логарифма тока).Для каждой пары были рассчитаны средние значения, и был построен сравнительный график для всех связанных сплавов (Рисунок 6). Результаты показывают, что лучшим сплавом для соединения с CS в застойных условиях является SS 2205, поскольку он обеспечивает наименьшее значение I _corr , в то время как другие гальванические пары обеспечивают более высокие значения I _corr с более отрицательными значениями E _corr , что указывает на то, что CS корродирует с большей скоростью, когда он связан с ними. Наконец, количественное соотношение, связывающее основные контролирующие факторы электрохимической коррозии, было определено путем изучения кинетики анодной и катодной реакций.Согласно Томашову [12], отношения d E _c / d i _c и d E _a / d i _a представляют собой истинная поляризация катода и анода соответственно при заданной плотности тока ( i ). Обратная производная, d _i / d _E , является мерой фактической скорости реакции электрода и называется эффективным электродным процессом.На основе вышеупомянутых соотношений были рассчитаны различные параметры поляризации, а именно процентное соотношение анодного и катодного контроля (кинетика катодной и анодной реакций), и результаты представлены в таблице 4.

Пары (анодные) CS Катодные (другие сплавы) = 96 = 01 CR Степень катодного контроля Степень анодного контроля (В) (В) ( A) (мили в год) (В) ( ) (В) ( ) CS / SS2205 -0. 5147 -0,5541 -0,5347 5,71 0,44 0,0194 49,15 0,0200 50,85 CS / SS316 -0,5155 -0,55558 0,54 0,0197 49,16 0,0203 50,84 CS / SS321 -0,5190 -0,5595 -0,5398 6,80 0.52 0,0197 48,70 0,0208 51,30 CS / 825 -0,5241 -0,5644 -0,5449 9,70 0,75 0,0195 ,298 0,0195

Таблица 4 показывает, что пара CS / Incoloy 825 имела самый высокий I _corr (и CR) и самый отрицательный E _corr , что означает, что в застойной деаэрации 3.5% раствор АБС при 60 ° C, образец CS корродировал с наибольшей скоростью, когда он был связан с Incoloy 825. С другой стороны, самые низкие значения I _corr и CR были обнаружены для пары CS / SS 2205. Кроме того, было отмечено, что для всех пар анодный контроль был выше, чем катодный контроль, что указывает на то, что коррозия CS была доминирующим фактором в гальванических парах в застойном деаэрированном 3,5% ABS при 60 ° C. Также эта таблица показывает, что CS подвергся гальванической коррозии, когда он был соединен со всеми выбранными сплавами.

При визуальном наблюдении было замечено, что все испытанные сплавы с 3,5% ABS в застойных условиях были блестящими и не подвергались коррозии, за исключением образцов CS, которые подверглись коррозии (Рисунок 7). Это наблюдение было идентично результатам SEM, которые показали чистые поверхности образцов без какой-либо заметной коррозии для всех испытанных сплавов, за исключением сплава CS, который был сильно корродирован (рис. 8). Фактически образцы CS показали более глубокую атаку в изолированных местах.Исходя из всех вышеперечисленных результатов, рекомендуется избегать гальванической связи CS с любым из благородных сплавов в деаэрированном 3,5% ABS при 60 ° C. Ингибиторы также могут использоваться для уменьшения гальванической коррозии, если избежать сцепления невозможно. В общем, гальваническую коррозию можно предотвратить, используя различные методы, такие как использование ингибиторов или покрытий или соединение с третьим металлом, который действует как анод для обоих исходных сплавов. Кроме того, гальваническую коррозию можно свести к минимуму, выбрав комбинацию металлов, близких друг к другу в гальванической серии, избегая использования небольшой площади анода и большой площади катода, изменения окружающей среды и нарушения проводящего пути между связанными сплавами [ 13, 14].

4. Выводы

(i) Результаты показывают, что лучшим сплавом для использования с CS в неподвижном деаэрированном 3,5% ABS при 60 ° C является SS 2205, поскольку он имеет самый низкий I _corr и, следовательно, самый низкий CR с менее отрицательным значением E _corr , что указывает на то, что CS корродирует с меньшей скоростью, когда он соединен с SS 2205 в этой среде. (ii) Для всех пар анодный контроль выше, чем катодный контроль, Это указывает на то, что коррозия CS является доминирующим фактором в реакции металлических пар в застойном и деаэрированном 3.5% раствор АБС при 60 ° C. (Iii) Исследование гальванической коррозии было проведено для всех пар (CS / SS 321, CS / SS 316, CS / SS 2205 и CS / 825) в стоячих и деаэрированных 3,5. % ABS при 60 ° C. Было обнаружено, что CS подвергался гальванической коррозии, когда он был соединен со всеми выбранными сплавами.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, могут быть получены у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы выразить признательность за финансовую поддержку, оказанную этому проекту Кувейтским институтом научных исследований (KISR) и Кувейтской национальной нефтяной компанией (KNPC). Авторы выражают благодарность команде водной лаборатории KISR за анализ раствора бисульфида аммония.

Выберите подходящие материалы, чтобы избежать гальванической коррозии

Когда разнородные металлы вступают в электрический контакт с проводящим электролитом (водой), возникает гальваническая коррозия.Более благородный металл — как отмечалось в Гальванической серии — разъедает менее благородный.

Гальваническая серия — это список металлов, упорядоченный по их электрическому потенциалу в проточной морской воде. Металлы на анодном или активном конце будут корродировать быстрее, чем металлы на катодном или пассивном конце.

Гальваническая серия — металлы перечислены от анодного (активного) до катодного (неактивного)

ANODIC — Активный

• Магниевые сплавы
• Цинк
• Бериллий
• Алюминий 1100, 3003, 3004, 5052, 6053
• Сталь оцинкованная
• Кадмий
• Алюминий 2017, 2024, 2117
• Мягкая сталь (1018), Кованое железо
• Чугун, низколегированная высокопрочная сталь
• Хромированное железо (активное)
• Нержавеющая сталь, серия 430 (активная)
• Нержавеющая сталь 302, 303, 304, 321, 347, 410, 416, (активный)
• Никель (резист)
• Нержавеющая сталь 316, 317, (активный)
• Carpenter 20 CB-3 нержавеющая сталь (активная)
• Алюминиевая бронза (CA 687)
• Hastelloy C (активный), Inconel 625 (активный), титан (активный)
• Свинцово-оловянные припои
• Свинец
• Олово
• Инконель 600 (активный)
• Никель (активный)
• Латунь (морская, желтая, красная, адмиралтейская)
• Медь (CA102)
• Марганцевая бронза, оловянная бронза
• Кремниевая бронза
• Нейзильбер
• Медно-никелевый сплав
• 430 нержавеющая сталь
• Никель (пассив), алюминий, бронза
• Монель 400, К500
• Припой серебряный
• Никель (пассив)
• Хромированное железо (пассивное)
• 302, 303, 304, 321, 347, нержавеющая сталь (пассив)
• 316, 317, нержавеющая сталь (пассив)
• Carpenter 20 CB-3 нержавеющая сталь (пассивная), Incoloy 825
• Сплав никель-молибд-хром-железо (пассив)
• Серебро
• Титан и титановые сплавы
• Графит
• Цирконий
• Золото
• Платина

Катодно-пассивный

Минимизация гальванической коррозии

Следует всегда избегать контакта между разнородными металлами. Если контакта невозможно избежать, прилегающие поверхности следует покрасить битумной краской, грунтовками или красками на основе хромата цинка. Также эффективны клейкие ленты или прокладки из неабсорбирующих материалов.

Следует проявлять осторожность, чтобы не допустить вымывания поверхностей из медного сплава на соседние открытые поверхности из менее благородных металлов, поскольку следы солей меди, переносимых при промывании, могут ускорить коррозию менее благородных металлов.

Основанный на 165-летнем наследии, компания Wagner является постоянным источником знаний в области изготовления металлических конструкций и архитектурных ограждений.Мы больше, чем просто производитель и поставщик во всем мире, наша ориентация на нишу и знание местного рынка позволяют нам вводить новшества, чтобы мы могли лучше адаптироваться к потребностям клиентов.

Готовясь работать, Вагнер живет, чтобы сотрудничать. Наши клиенты рассчитывают на то, что мы предоставим наилучшее возможное решение для любой установки. Отвечая на звонки и быстро решая проблемы, мы остаемся активными партнерами в проектах и ​​в построении долгосрочных отношений. Как гордые и компетентные металлисты, мы стремимся помочь нашим клиентам найти лучшее, быстрое и более выгодное решение.Как эксперты в области кодовых требований, мы работаем с вами, чтобы гарантировать, что ваши спецификации и установки соответствуют или превосходят их во всем мире.

Мы общаемся открыто и честно и выполняем взятые на себя обещания. Твердо поддерживая наши продукты и услуги, мы заслужили доверие наших клиентов, и именно поэтому они полагаются на нас изо дня в день. Инвестируя в нашу компанию, мы опережаем возникающие тенденции и теперь готовы служить нашим клиентам в будущем.

Посетите наш сайт электронной торговли, чтобы подтвердить наличие и цены на наши продукты.

Гальваническая коррозия Биметаллическая коррозия Коррозия разнородных металлов

Гальваническая коррозия (также обычно называемая биметаллической коррозией или коррозией разнородных металлов) является результатом протекания очень малых электрических токов, обычно между двумя разнородными металлами.

Коррозия — важный фактор при рассмотрении использования металлов.Сталь — это универсальный материал, поэтому ее используют во многих отраслях промышленности для самых разных целей. Однако сталь особенно уязвима к коррозии, и в большинстве внешних сред легко образуется красная ржавчина. Однако использование стальных изделий в агрессивных средах стало возможным благодаря использованию цинка для обеспечения высокого уровня защиты от коррозии при экономичных затратах.

Что вызывает гальваническую коррозию?

Гальваническая коррозия (также обычно называемая биметаллической коррозией) — это электрохимический процесс.Другими словами, это происходит в результате протекания очень малых электрических токов, обычно между двумя разнородными металлами, что вызывает коррозию более анодного из двух металлов, при этом благородный или катодный металл не затрагивается.

Ток протекает, поскольку существует разность потенциалов либо между двумя металлическими частями, либо между различными частями одного и того же металла, а в точке контакта присутствует электролит, например влага.

Необходимость наличия влаги в процессе коррозии подтверждается тем фактом, что в очень сухом климате, например.g., в некоторых частях Индии и Африки, железные изделия глубокой древности были найдены в очень хорошей сохранности.

Так как большая часть коррозии представляет собой процесс окисления, для возникновения коррозии также необходимо наличие постоянного притока кислорода на поверхность металла.

Исключением из необходимости электрического контакта двух металлов для возникновения гальванической коррозии является случай, когда более благородный металл слегка корродирует и растворяется в воде, которая впоследствии течет по менее благородному металлу.Затем более благородный металл может осаждаться на менее благородном металле, образуя истинный биметаллический контакт.

Характеристики биметаллической коррозии

Серьезность биметаллической коррозии зависит от используемых металлов (см. Коррозия металлов), их относительной площади поверхности и проводимости присутствующего электролита. Как правило, уровень биметаллической коррозии в погруженной среде обычно выше, чем в атмосферной.

Например, в атмосферной среде уровень биметаллической коррозии будет низким, если соотношение площадей анодных и катодных металлов низкое и / или если частота или период влажности (например,грамм. наличие электролита) низкое. И наоборот, если различные металлы погрузить в электролит с повышенной проводимостью, такой как морская вода, уровень биметаллической коррозии будет значительно выше. Хотя погружение в пресную воду с меньшей проводимостью будет иметь более значительный эффект, чем атмосферное воздействие (см. Атмосферная коррозия), оно будет менее вредным, чем погружение в морскую воду.

Точно так же пленка конденсата из воздуха может, как дождевая вода, растворять загрязнения и создавать условия для возникновения биметаллической коррозии.

Как предотвратить гальваническую коррозию

Основные принципы предотвращения гальванической коррозии :

1. Использование изоляционного материала между разнородными металлами, чтобы они не находились в прямом электрическом контакте. Это эффективно разрывает электрическую цепь, поэтому ток не может течь.
2. Предотвращение образования мостиков электролита между двумя металлами.

В условиях погружения возможен вариант 1, если изоляция не исключается из-за необходимости электрического соединения.Например, стальные гайка и болт с цинковым покрытием могут быть оснащены изолирующей втулкой и шайбами ​​в том месте, где они проходят через стальную пластину, если на нее нельзя нанести покрытие. В таком случае необходима полная изоляция, поэтому втулка жизненно важна.

Вариант 2 может быть реализован путем нанесения краски или другого органического покрытия на погруженную часть металла. Если с помощью этого средства требуется защита и невозможно покрыть оба металла, предпочтительнее покрыть более благородный металл e.грамм. покрытие обычно не наносят на цинковое покрытие.

Шовные массы не должны пропускать воду, не должны высыхать, трескаться и вызывать коррозию. Если в состав добавлен соответствующий ингибитор коррозии (см. «Защита от ржавчины»), их может хватить для умеренных условий, но может быть рекомендована последующая окраска. Соединительные массы также могут защитить от щелевой коррозии.

Нанесение на собранный стык всей системы окраски или порошкового покрытия металла, подходящей для конкретной среды, является эффективным.Комбинация шпаклевки и последующей покраски лучше, чем любая другая. Пригодны толстые, водостойкие пластмассовые или мастичные покрытия, если они могут быть использованы.

Биметаллическая коррозия

Паспорт биметаллической коррозии

Это техническое описание предлагает информацию о следующем:

• Факторы, от которых зависит уровень биметаллической коррозии
• как устранить биметаллическую коррозию
• Влияние биметаллической коррозии на оцинкованную сталь
• — области применения, в которых оцинкованная сталь сочетается с алюминием, медью, свинцом и нержавеющей сталью.

Разнородные металлы и риск гальванической коррозии ответных разъемов

Меня очаровывает концепция разнородных металлов и гальванической коррозии.

Вчера вечером я просидел до 3:45, просматривая веб-страницы, чтобы узнать больше. Конечно, лгу, но мы задаем вопросы о гальванической коррозии. Робби Хаффман, инженер по обработке межсоединений Samtec, недавно поделился некоторой информацией по этому вопросу с нашими инженерами по продажам на местах.Надеюсь, вы найдете это полезным:

При выборе разъемов для вашего приложения важно выбирать ответные разъемы с аналогичными материалами покрытия в областях контакта. Разнородные металлы в зонах контакта могут вызвать гальваническую коррозию. Гальваническая коррозия — это электрохимический процесс, при котором один металл корродирует преимущественно по отношению к другому, когда оба металла находятся в электрическом контакте, в присутствии электролита.

В приведенной ниже таблице показано, как разные материалы покрытия взаимодействуют друг с другом в отношении их гальванического потенциала.Чем больше абсолютное значение числа на пересечении двух материалов покрытия, тем больше вероятность гальванической коррозии. Если номер выделен зеленым, эта комбинация материалов имеет низкий гальванический потенциал и является предпочтительной. Если число выделено желтым, комбинация не является оптимальной, но все же приемлема. Если он не выделен, потенциал высок, и вы можете не захотеть использовать эту комбинацию.

Варианты покрытия разъемов:

Большинство разъемов уровня на печатных платах покрыты золотом, оловом или имеют селективное покрытие из золота / олова.Дизайнеры часто спрашивают, какое покрытие мы рекомендуем. Необходимо учитывать множество факторов (о чем свидетельствует разнообразие вариантов покрытия большинства основных разъемов), но наилучшее покрытие — это покрытие, соответствующее требованиям вашей системы, при минимальных затратах. Другими словами, убедитесь, что он работает и соответствует вашим требованиям к качеству, но не переусердствуйте с дизайном покрытия.

Gold обычно предназначен для приложений с высокой надежностью, низким напряжением или малым током. Золото используется в многоцикловых приложениях, потому что оно прочное и обладает отличными износостойкими свойствами (вот пример многоциклового соединителя).

Олово является более дешевой альтернативой, чем золото, и имеет отличную паяемость. В отличие от золота, олово не является благородным металлом. Лужие начинает окисляться при контакте с воздухом. Таким образом, контактная система с луженым покрытием требует больших нормальных усилий и большей площади контактной вытирания, чтобы пробить оксидную пленку. Надеюсь, это видео показывает вам то, что я пытаюсь объяснить.Показанный разъем относится к серии SSW.

Дополнительные ссылки:

Решение проблемы гальванической коррозии при защите от электромагнитных помех

Частицы композитного карбида вольфрама и алюминия препятствуют гальванической коррозии алюминия.

Постоянной проблемой при разработке надежного экранирования ЭМС является гальваническая коррозия алюминия. Как можно защитить алюминиевую раму от гальванической коррозии, если она соприкасается с прокладкой EMI, содержащей неалюминиевые частицы? Хроматные конверсионные покрытия давно используются для снижения скорости коррозии алюминия, но с ограничениями RoHS на Cr (VI) проблема становится более серьезной. Жизнеспособным решением этой проблемы является проводящий наполнитель на основе алюминия для прокладок EMI, который почти не вызывает коррозии алюминия. Он не содержит серебра или никеля, но обеспечивает отличную экранирующую эффективность и долгосрочную стабильность. В этой статье описывается механизм гальванической коррозии и его влияние на выбор материала прокладки.

ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

В отличие от окисления, гальваническая коррозия — это процесс, который происходит за счет переноса электронов между двумя разнородными металлами в коррозионной среде.В этой ситуации характеристики естественного окисления каждого металла улучшаются, так что металл, который легче окисляется, испытывает более высокую скорость коррозии, чем если бы он не контактировал с другим металлом. Металл, который менее подвержен окислению, подвержен более низкой скорости коррозии, чем обычно.

В общем, диаграмма гальванической последовательности металлов может использоваться для прогнозирования того, какие металлы будут корродировать быстрее или медленнее при контакте друг с другом (рис. 1).Расположение металлов на диаграмме указывает, какие из них более благородные (катодные), а какие более активные (анодные). Чем дальше друг от друга расположены металлы в серии, тем выше вероятность гальванической коррозии.

В этом и заключается проблема. Алюминий — очень активный металл — он легко образует естественный оксидный слой. Металлы, часто выбираемые для защиты от электромагнитных помех, менее склонны к окислению. Объедините два металла, и появится возможность гальванической коррозии.

Рисунок 1. Гальванический ряд.

ТИПОВЫЕ ПРОВОДЯЩИЕ НАПОЛНИТЕЛИ

Эластомерные прокладки для защиты от электромагнитных помех обычно заполнены металлическими частицами или частицами с металлическим покрытием, которые обладают высокой проводимостью. Частицы с серебряным покрытием часто выбирают для применений, где требуются высокие характеристики и долговременная стабильность, поскольку серебро является наиболее проводящим металлом и даже его оксид в некоторой степени является проводящим. Согласно диаграмме гальванической серии, если серебро находится в контакте с алюминием в коррозионной среде, скорость коррозии алюминия значительно возрастет из-за гальванической связи.По этой причине некоторые производители выбрали никель или графит с никелевым покрытием в качестве альтернативного наполнителя, не содержащего серебра. Однако исследования показывают, что это может вызвать большую коррозию алюминия, чем некоторые наполнители с серебряным покрытием. Поначалу это может показаться противоречащим диаграмме гальванического ряда, но этому есть жизнеспособное объяснение.

В то время как гальванический ряд верен для металлов и металлических сплавов, которые контактируют друг с другом, поведение частиц ядра / оболочки следует более сложному механизму гальванической связи.В документе, представленном на симпозиуме IEEE / EMC в 2004 г., ^[1] , было продемонстрировано, что частицы ядра / оболочки приобретают гальванические характеристики материала ядра, а не покрытия. Следовательно, частица графита с никелевым покрытием будет вести себя больше как графит, чем никель, а алюминий с серебряным покрытием будет вести себя больше как алюминий, чем серебро.

Рис. 2. Коррозия алюминия в солевом тумане.

Испытания на коррозию в солевом тумане, проведенные с фторсиликоновыми прокладками, заполненными алюминием с серебряным покрытием и графитом с никелевым покрытием, показали, что предсказанное поведение частиц соответствует поведению материала сердцевины.Коррозия алюминия, измеренная по потере веса алюминиевого образца при контакте с прокладками, была значительно выше для никеля / графита, чем серебра / алюминия (рис. 2). Это открытие объясняется тем фактом, что графит находится на противоположном конце гальванического ряда по сравнению с алюминием, тем самым создавая прочную гальваническую пару с алюминиевой рамой.

УЛУЧШЕННЫЙ ПРОВОДЯЩИЙ НАПОЛНИТЕЛЬ

На основании более ранних исследований кажется, что лучшим проводящим наполнителем для прокладки, контактирующей с алюминием, будет алюминий. Однако алюминий образует слой естественного оксида, обладающий электрическим сопротивлением, что делает частицы алюминия плохим выбором для проводящих наполнителей. Важно отметить, что существует технология перекрытия оксидного слоя частицы алюминия, чтобы сделать частицы более проводящими без добавления металлического покрытия. ^[2]

Рис. 3. Проникновение частиц алюминия в WC.

Уникальная частица имеет алюминиевый сердечник с покрытием из карбида вольфрама. Частицы карбида вольфрама (WC) фактически проникают через слой оксида алюминия и действуют как многочисленные скоростные пути для электронного потока между частицами алюминия (рис. 3).Сам по себе карбид вольфрама не является металлом, но его удельное электрическое сопротивление аналогично сопротивлению нержавеющей стали (70 мкОм-см). Измерения удельного сопротивления порошка показывают эффективность этой композитной частицы по сравнению с чистым алюминием (рис. 4).

Рис. 4. Удельное сопротивление порошка диаметром 60 мкм.

Самая лучшая особенность карбида вольфрама заключается в том, что он практически не имеет гальванической связи с алюминием. Это гальванически инертный материал. Это позволяет композитным частицам WC-Al быть чрезвычайно совместимыми с алюминиевыми рамами, как если бы алюминий контактировал с алюминием.Испытания в солевом тумане, проведенные с алюминиевыми образцами в контакте с фторсиликоновыми прокладками, наполненными WC-алюминием, серебром / алюминием и никелем / графитом, подтверждают превосходную совместимость частиц WC-алюминия (рис. 5).

Рис. 5. Коррозия алюминия в солевом тумане.

Для использования присадочного материала в прокладке для защиты от электромагнитных помех важны свойства, отличные от совместимости с алюминием. Прокладки, заполненные на 70% по весу наполнителем WC-алюминий диаметром 45 мкм, были отправлены в аккредитованную испытательную лабораторию для анализа.Использовались методы испытаний, описанные в стандарте MIL-DTL-83528C.

Рис. 6. Свойства прокладки с 70 мас. % WC-алюминия.

Интересным аспектом наполнителя из WC-алюминия является то, что он имеет отличные экранирующие свойства, хотя он не такой проводящий, как наполнители с серебряным покрытием (Рисунки 6 и 7). Другие материалы, такие как никель / графит, также проявляют такое поведение.

Возможное использование WC-алюминия

Учитывая комбинацию полезных свойств, демонстрируемых WC-алюминиевым порошком, креативные дизайнеры продукции, несомненно, найдут этому уникальному материалу множество применений.

Рисунок 7. Эффективность экранирования прокладок WC / Al.

Среда с сильной коррозией
Морская среда представляет собой особо серьезную коррозионную среду, когда почти любой проводящий металл при контакте с алюминием вызывает точечную коррозию алюминия. WC-алюминий идеально подходит для этих сред.

Среды с высоким содержанием серы
Серебро особенно склонно к реакции с серой из окружающей среды. Черный сульфид серебра, образующийся на поверхности прокладки, заполненной наполнителем с серебряным покрытием, значительно увеличивает ее удельное электрическое сопротивление. Ситуации, в которых воздействие паров топлива неизбежно, выиграют от наполнителя, не содержащего серебра, WC-алюминия.

Сильное химическое воздействие
Некоторые медицинские и военные приложения требуют воздействия сильнодействующих химикатов, таких как отбеливатель, для дезинфекции. Эта обработка влияет на многие металлы. Карбид вольфрама — это очень химически стойкий материал, который увеличивает химическую стойкость композитных частиц WC-алюминий.

РЕЗЮМЕ

Гальваническая коррозия — повторяющаяся проблема алюминия, с которой приходится сталкиваться разработчикам продукции.Решение состоит в том, чтобы в первую очередь предотвратить образование гальванической пары с алюминием. Проводящий наполнитель для прокладок EMI, который имеет наименьшее количество гальванической коррозии на алюминии, представляет собой уникальную композитную частицу WC-алюминий.

ССЫЛКИ

[1.] A.R. Павлович, «Гальванически совместимый эластомерный уплотнительный материал для защиты от электромагнитных помех», симпозиум IEEE / EMC 2004 г.

No related posts.