Механизм электрохимической коррозии железа

Чистая вода всегда вызывает коррозию железа, так как между ними нет области термодинамической устойчивости, но кинетика электрохимического процесса коррозии различна в зависимости от того, развивается этот процесс в присутствии кислорода или без него. В последнем случае коррозия вызывается водородом.

Электрохимические процессы

В процессе механизма электрохимической коррозии железа, если какой-либо металл погружен в раствор электролита, имеется тенденция к растворению его положительно заряженных ионов, в то время как сам металл приобретает отрицательный заряд. При этом образуется электрод, потенциал которого может быть определен по уравнению Нернста:

E = RT/nF * ln * P/p = RT / nF * ln * C/c

где n — валентность ионов рассматриваемого металла; Т — абсолютная температура; R — газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль*К); Р — давление, при котором растворяется металл; р — осмотическое давление раствора; с — активность ионов металла в растворе; С — константа, определяющая концентрацию ионов в металле; F — число Фарадея.

Шкала Нернста стандартных равновесных потенциалов по отношению к стандартному водородному электроду при 25 °С (металл погружен в стандартный раствор одной из его солей).

Этот потенциал является стандартным для стандартного раствора данного иона; обозначив его как E₀, можно записать общее уравнение, определяющее электродный потенциал металла при 25 °С:

E = E₀ + 0,058/n* lg c

По аналогии потенциал стандартного водородного электрода может быть выражен следующим образом:

Ен = 0,058 lg [H+] = —0,058 pH.

На практике стандартные потенциалы могут быть измерены только по отношению к эталонному газовому электроду, называемому стандартным водородным электродом, значение которого принимается равным 0.

Поэтому для железа E=—0,44+0,029 lgFe2+.

В таблице выше приведена классификация металлов по их потенциалу, который положителен для благородных, а для обычных металлов отрицателен. Указанные потенциалы определены теоретически; измеренные потенциалы могут существенно отличаться от теоретических в зависимости от качества металла и особенно от характера электродных процессов. Например, кроме описанного растворения металла на участках металла с более высоким потенциалом протекает сопряженный процесс. Благодаря этому устанавливается разность потенциалов и образуется электрический ток, который способствует растворению металла электрода или коррозии.

Процесс протекает по-разному в присутствии или отсутствии кислорода.

Электрохимическая коррозия влияет также и на механизмы, с которыми контактирует вода. К таким механизмам, прежде всего, относятся насосы. Насосы, как и другие агрегаты подвергающиеся коррозии следует периодически ремонтировать, поэтому при их выборе следует обращать внимание и на ремонтопригодность. Отличительной особенностью шиберных насосов является их хорошая ремонтопригодность.