Паглынанне кіслароду супраць карозіі з вылучэннем вадароду: Асноўныя адрозненні

Водная карозія з'яўляецца найбольш распаўсюджанай і эканамічна разбуральнай формай дэградацыі металу ў прамысловасці, марская, інфраструктура, і палі хімічнай апрацоўкі.

Усе працэсы вільготнай электрахімічнай карозіі абапіраюцца на парныя рэакцыі аноднага акіслення металу і катоднага аднаўлення.

Заснаваны на розных механізмах катоднай дэпалярызацыі, водная карозія металаў строга падзяляецца на два асноўных тыпу: карозія з вылучэннем вадароду (HEC) і карозія паглынання кіслароду (OAC).

Гэтыя два рэжымы карозіі рэгулююць амаль усе сцэнары разбурэння металу ў вадкай фазе, але яны рэзка адрозніваюцца па электрахімічных прынцыпах, экалагічныя трыгеры, кінетыка рэакцыі, марфалагічная характарыстыка, і стратэгіі кантролю.

Няправільная ацэнка дамінуючага механізму карозіі з'яўляецца асноўнай прычынай неэфектыўнай антыкаразійнай канструкцыі, заўчасны выхад абсталявання з ладу, і павелічэнне выдаткаў на тэхнічнае абслугоўванне.

1. Што такое кіслародная абсорбцыйная карозія?

Карозія паглынання кіслароду, дакладней наз карозія аднаўлення кіслароду, з'яўляецца адным з найбольш распаўсюджаных электрахімічных механізмаў карозіі, якія ўплываюць на вугляродзістую сталь і іншыя металы ў водных асяроддзях.

Ён асабліва распаўсюджаны ў нейтральнай і слабощелочной вадзе, дзе раствораны кісларод дзейнічае як асноўны катодны рэагент, які падтрымлівае растварэнне металу.

Механізм лёгка не заўважыць, таму што ён не абавязкова наносіць хуткія або драматычныя пашкоджанні ў пачатку. Замест, карозія можа працякаць адносна павольна, але бесперапынна.

На працягу некалькіх месяцаў ці гадоў, гэтая паступовая страта металу можа паменшыць таўшчыню сценкі, ствараюць прадукты карозіі, ініцыяваць лакалізаваную атаку, і ў канчатковым выніку прывесці да ўцечкі або перфарацыі.

Простая інжынерная інтэрпрэтацыя:

Вада забяспечвае электраліт, раствораны кісларод падтрымлівае катодную рэакцыю, і метал пастаўляе электроны праз аноднае растварэнне.

Вось чаму кіслародная карозія асабліва важная ў сістэмах, дзе вада пастаянна падвяргаецца ўздзеянню паветра або бесперапынна цыркулюе.

Да тыповых прамысловых умоў належаць сістэмы цэнтральнага кандыцыянавання паветра з астуджанай вадой, прамысловыя контуры астуджэння вады, градзірні, камунальныя і будаўнічыя водаправоды, танкі, цеплаабменнікі, і розныя сістэмы ачысткі вады.

Хоць класічнай асяроддзем з'яўляецца нейтральная і слабашчолачныя вада, аднаўленне кіслароду таксама можа ўдзельнічаць у карозіі ў кіслых умовах.

Павышэнне кіслотнасці звычайна змяняе катодную кінэтыку і можа паскорыць агульную карозію, у той час як аднаўленне кіслароду можа працягваць дзейнічаць разам з рэакцыямі вылучэння вадароду.

Дзе адбываецца карозія пры паглынанні кіслароду?

Кіслародна-аднаўленчая карозія можа развіцца кожны раз, калі металічная паверхня падвяргаецца ўздзеянню воднага электраліта, які змяшчае раствораны кісларод.

Цяжар залежыць ад канцэнтрацыі кіслароду, хімія вады, тэмпература, паток, Умова паверхні, і здольнасць кіслароду дасягаць металу.

Цэнтральныя сістэмы ацяплення, кандыцыянавання і астуджэння вады

Адкрытыя або дрэнна дэаэраваныя цыркуляцыйныя сістэмы могуць бесперапынна падаваць кісларод у ваду.

Помпы, пашыральныя бачкі, падліўная вада, уцечкі, і мерапрыемствы па тэхнічным абслугоўванні могуць ствараць магчымасці для пранікнення паветра.

Трубаправоды і кампаненты з вугляродзістай сталі могуць паступова падвяргацца агульнай карозіі, адклады іржы, і лакалізаваны прыступ, калі кісларод не кантралюецца належным чынам.

Прамысловыя сістэмы астуджэння вады

Сістэмы астуджэння часта сумяшчаюць цыркуляцыю вады, падвышаная тэмпература, раствораных соляў, і бесперапынны кантакт з паветрам.

Градзірні асабліва актуальныя, таму што вада наўмысна падвяргаецца ўздзеянню атмасферы.

Гэта стварае бесперапынную падачу кіслароду, які можа падтрымліваць карозію труб з вугляродзістай сталі, цеплаабменнікі, танкі, і іншае металічнае абсталяванне.

Градзірні

Градзірні - гэта класічнае асяроддзе, багатае кіслародам, таму што вада размяркоўваецца па вялікіх плошчах паверхні і непасрэдна ўзаемадзейнічае з атмасферным паветрам.

Спалучэнне:

Вялікі інтэрфейс вада-паветра + бесперапынная цыркуляцыя + раствораных соляў + перапады тэмпературы

можа стварыць спрыяльныя ўмовы для карозіі, калі хімічны склад вады і кантроль карозіі не кіруюцца належным чынам.

Муніцыпальныя і будаўнічыя сістэмы водазабеспячэння

Водаразмеркавальныя трубы і сістэмы захоўвання таксама могуць падвяргацца кіслароднай карозіі, асабліва там, дзе вада застаецца аэраванай і прысутнічаюць схільныя да карозіі металы.

Слабапраточныя ўчасткі, мёртвыя ногі, дрэнна дрэнаваныя ўчасткі, і стаялая вада можа стварыць істотныя адрозненні ў лакальнай канцэнтрацыі кіслароду і, такім чынам, спрыяць лакальнай карозіі.

Сістэмы з чыстай або апрацаванай вадой пры тэмпературы навакольнага асяроддзя

Нават адносна чыстая вада не з'яўляецца аўтаматычна неагрэсіўнай. Нізкае іённае забруджванне можа паменшыць праводнасць электраліта, але раствораны кісларод усё яшчэ можа ўдзельнічаць у электрахімічных рэакцыях.

Каразійныя паводзіны ў выніку залежаць ад металу, тэмпература, канцэнтрацыя кіслароду, умоў плыні, і павярхоўная плёнка.

Як працуе кіслародная карозія?

Працэс карозіі складаецца з спалучаных аноднай і катоднай рэакцый.

У аноднай вобласці, метал губляе электроны і трапляе ў навакольную ваду ў выглядзе іёнаў металу.

Затым гэтыя электроны рухаюцца праз металічную структуру да катодных абласцей, дзе зніжаецца колькасць растворанага кіслароду.

Для жалеза і вугляродзістай сталі, спрошчаная паслядоўнасць:

Растварэнне металу → вызваленне электронаў → аднаўленне кіслароду → утварэнне гідраксіду → развіццё прадуктаў карозіі

Такім чынам, раствораны кісларод дзейнічае як акцэптар электронаў, які дазваляе працягваць рэакцыю аноднага растварэння.

Гэта тлумачыць, чаму карозія можа працягвацца, нават калі металічная паверхня выглядае візуальна стабільнай.

Электрахімічны працэс адбываецца на мікраскапічных анодных і катодных участках, якія з часам могуць зрушвацца.

Канчатковыя бачныя прадукты — бурая іржа, чорныя аксіды, аранжавыя радовішчы, або тоўстыя вузельчыкі карозіі - гэта другасныя прадукты электрахімічных рэакцый, а не першапачатковы механізм карозіі.

Тэмпература таксама змяняе паводзіны кіслароднай карозіі

Тэмпература мае канкуруючыя эфекты.

Павышэнне тэмпературы звычайна паскарае кінэтыку электрахімічных рэакцый і працэсы, звязаныя з дыфузіяй.

У той жа час, растваральнасць кіслароду ў вадзе звычайна памяншаецца з павышэннем тэмпературы пры атмасферным ціску.

Такім чынам, уплыў тэмпературы на кіслародна-аднаўленчую карозію немагчыма прадказаць толькі па тэмпературы.

Для інжынерных сістэм, трэба ўлічваць:

Тэмпература + раствораны кісларод + паток + хімія вады + ўстойлівасць плёнкі да карозіі

Гэта асабліва важна для сістэм астуджэння і цеплаабменнікаў, дзе тэмпература вады можа істотна змяняцца па контуры.

Тыповыя характарыстыкі кіслароднай абсорбцыйнай карозіі

Асноўная антыкаразійная стратэгія для кіслароднай карозіі

Галоўная мэта - паменшыць умовы, якія дазваляюць аднаўляць кісларод для падтрымання аноднага растварэння металу.

Паменшыце ўздзеянне кіслароду

Там, дзе дазваляе праект сістэмы, памяншэнне пранікнення паветра і растворанага кіслароду можа знізіць рухаючую сілу кіслародна-аднаўленчай карозіі.

Магчымыя меры ўключаюць кантраляваную дэаэрацыю, звядзенне да мінімуму непатрэбнага ўцягвання паветра, і памяншэнне шматразовага ўздзеяння атмасфернага кіслароду на цыркуляцыйную ваду.

Выкарыстоўвайце інгібітары карозіі

Адпаведныя інгібітары могуць перашкаджаць аноднаму растварэнню, катодныя рэакцыі, альбо абодва.

Выбар павінен быць заснаваны на канкрэтным метале, хімія вады, працоўная тэмпература, і экалагічныя патрабаванні.

Наляпіце ахоўныя плёнкі

Для некаторых водных сістэм, апрацоўка папярэдняй плёнкай або пасіўаванне можа стварыць больш ахоўны стан паверхні. Эфектыўнасць моцна залежыць ад хімічнага складу матэрыялу і вады.

Кантроль накіпу і асадка

Выдаленне адкладаў дапамагае прадухіліць развіццё клетак дыферэнцыяльнай аэрацыі.

Падрыхтоўка вады, фільтраванне, прадзьмухванне, ачыстка, таму кантроль адкладаў можа ўскосна паменшыць лакалізаваную кіслародную карозію.

Кантроль па хіміі вады

ph, шчолачнасць, праводнасць, хларыд, раствораных цвёрдых рэчываў, мікрабіялагічная актыўнасць, і канцэнтрацыя інгібітараў можа ўплываць на паводзіны карозіі.

Важны кантроль pH, але кіслародная карозія не павінна зводзіцца да простай праблемы «адрэгуляваць pH»..

Даступнасць кіслароду і дыферэнцыяльная аэрацыя могуць заставацца важнымі, нават калі pH знаходзіцца ў межах запланаванага працоўнага дыяпазону.

2. Што такое вадародная карозія?

Вылучэнне вадароду карозія гэта электрахімічны механізм карозіі, пры якім у выніку катоднай рэакцыі на паверхні металу ўтвараецца вадарод.

Гэта найбольш моцна звязана з кіслымі воднымі асяроддзямі, дзе іёны вадароду лёгка даступныя для прыняцця электронаў, якія выдзяляюцца падчас аноднага растварэння металу.

У параўнанні з кіслародна-аднаўленчай карозіяй, што часта з'яўляецца ўстойлівым працэсам у газаванай вадзе, карозія з вылучэннем вадароду можа быць значна больш агрэсіўнай у дастаткова кіслых умовах.

Для вугляродзістай сталі і многіх іншых актыўных металаў, паніжэнне pH раствора можа істотна павялічыць хуткасць аноднага растварэння, таму што катодная рэакцыя вылучэння вадароду можа працякаць лёгка.

Вось чаму карозія з вылучэннем вадароду часта сустракаецца падчас кіслотнага травлення, хімічная чыстка, выдаленне накіпу, кіслотна-працэсных аперацый, апрацоўка кіслых сцёкавых вод, і іншыя працэсы з выкарыстаннем раствораў з нізкім рН.

Спрошчанае практычнае апісанне:

Метал губляе электроны, іёны вадароду спажываюць гэтыя электроны, і на паверхні ўтвараецца газападобны вадарод.

Такім чынам, бачныя бурбалкі вадароду не з'яўляюцца прычынай карозіі. Яны з'яўляюцца прадуктам катоднай рэакцыі, якая дазваляе працягваць акісленне металу.

Сцэнарыі ўзнікнення

Вылучэнне вадароду асабліва важна, калі электраліт кіслы або калі метал падвяргаецца моцнай катоднай палярызацыі.

Агульныя сцэнарыі ўключаюць:

• Кіслотнае марынаванне: Кіслата выдаляе аксідную акаліну са сталі, але празмернае ўздзеянне можа таксама атакаваць асноўны метал.
• Хімічнае выдаленне накіпу і ачыстка: Растворы кіслот, якія выкарыстоўваюцца для выдалення адкладаў, могуць працягваць раствараць падкладку пасля таго, як адклад будзе ліквідаваны.
• Сістэмы кіслых сцёкавых вод: Сцёкавыя вады з нізкім рН могуць бесперапынна ўздзейнічаць на трубаправоды з вугляродзістай сталі, танкі, і іншае абсталяванне.
• Кіслотныя сістэмы тэхналагічнай вады: Прамысловыя вадкасці, якія змяшчаюць мінеральныя або арганічныя кіслоты, могуць выклікаць агрэсіўную карозію.
• Катодная абарона: Празмерна адмоўны патэнцыял можа павялічыць выпрацоўку вадароду, асабліва на высокатрывалых сталях.
• Электрахімічная апрацоўка: Вадарод можа выдзяляцца падчас гальванікі, электравылучэнне, марынаванне, і іншыя катодныя працэсы.

Цяжар залежыць не толькі ад pH. Канцэнтрацыя кіслаты, тэмпература, час уздзеяння, кіслотнага тыпу, склад сплаву, Умова паверхні, паток, і эфектыўнасць інгібітараў можа істотна змяніць хуткасць карозіі.

Механізм карозіі

Карозія з вылучэннем вадароду складаецца з спалучаных аноднага і катоднага працэсаў.

На анодных участках, метал губляе электроны і раствараецца ў электраліце.

Вызваленыя электроны рухаюцца праз метал да катодных участкаў, дзе вадародзмяшчальныя віды спажываюць іх.

У кіслых асяроддзях, іёны вадароду аднаўляюцца на паверхні, у канчатковым рахунку, утвараючы малекулярны вадарод. У менш кіслых асяроддзях, скарачэнне вады можа забяспечыць крыніца вадароду.

Такім чынам, агульны працэс можна разумець як:

Растварэнне металу → перанос электрона → аднаўленне вадароду → утварэнне вадароду на паверхні → вылучэнне газавага вадароду

Кіслае асяроддзе

У моцнакіслых растворах, аднаўленне пратонаў можа лёгка адбывацца на многіх актыўных металах.

Гэта дазваляе катоднай рэакцыі падтрымліваць хуткае аноднае растварэнне, таму вугляродзістая сталь можа вельмі хутка падвяргацца карозіі пры бескантрольнай апрацоўцы кіслатой.

Кінетыка паверхні

Вылучэнне вадароду моцна залежыць ад паверхні металу. Перанапружанне вадароду, каталітычная актыўнасць, аксідныя плёнкі, легіруючыя элементы, радовішчаў, і стан паверхні ўплываюць на хуткасць рэакцыі.

Такім чынам, два металы, падвергнутыя ўздзеянню адной і той жа кіслаты, могуць праяўляць істотна розныя каразійныя паводзіны.

Пранікненне вадароду ў метал

Не ўвесь вадарод, які ўтвараецца на паверхні, абавязкова выходзіць у выглядзе газу. Фракцыя можа заставацца адсарбаванай на паверхні і, пры падыходных умовах, увайсці ў метал.

Гэта стварае патэнцыйную паслядоўнасць:

Адукацыя вадароду → адсорбцыя → паглынанне → дыфузія/захоп

Для адчувальных высокатрывалых сталей, паглынуты вадарод можа спрыяць вадароднай далікатнасці або парэпання з дапамогай вадароду ў спалучэнні з адпаведным напружаннем і мікраструктурнымі ўмовамі.

важна, вылучэнне вадароду і вадародная далікатнасць не з'яўляюцца сінонімамі.

Вылучэнне вадароду забяспечвае патэнцыйную крыніцу вадароду; адчувальнасць матэрыялу і паглынанне вадароду вызначаюць, ці будзе развівацца значнае пашкоджанне.

Тыповыя характарыстыкі

Вадародная карозія мае некалькі характарыстык, якія адрозніваюць яе ад кіслародна-аднаўленчай карозіі.

Адной асабліва важнай характарыстыкай з'яўляецца тое, што моцная карозія не абавязкова выклікае багатую іржу.

У кіслай асяроддзі, прадукты карозіі жалеза могуць заставацца растворанымі, а не ўтвараць густыя чырванавата-карычневыя адклады, якія звычайна назіраюцца ў газаванай нейтральнай вадзе.

У выніку, кампанент можа выглядаць адносна чыстым, калі адбываецца значная страта асноўнага металу.

Асноўная антыкаразійная стратэгія

Асноўная мэта - кантраляваць хімічныя і электрахімічныя ўмовы, якія дазваляюць празмернае растварэнне металу і выпрацоўку вадароду.

Кантроль канцэнтрацыі кіслаты

Выкарыстоўвайце толькі тую канцэнтрацыю кіслаты, якая патрэбна для дасягнення запланаванай мэты ачысткі або апрацоўкі. Лішак кіслотнасці можа паскорыць атаку субстрата.

Абмежаванне часу экспазіцыі

Апрацоўка кіслатой павінна мець пэўнае акно працэсу. Пасля выдалення накіпу або адкладаў, працяглае ўздзеянне павялічвае страты асноўнага металу, не забяспечваючы эквівалентных пераваг працэсу.

Кантроль тэмпературы

Больш высокія тэмпературы могуць паскорыць кінэтыку электрахімічнай рэакцыі.

Такім чынам, кіслотная ачыстка павінна працаваць у правераным дыяпазоне тэмператур, а не спадзявацца на залішне высокія тэмпературы.

Выкарыстоўвайце адпаведныя інгібітары карозіі

Інгібітары могуць паменшыць уздзеянне кіслаты на асноўны метал, адначасова дазваляючы кіслаце выконваць прызначаную ачышчальную функцыю.

Правільны інгібітар і канцэнтрацыя павінны быць правераны для канкрэтнай кіслаты, сплаў, і рабочая тэмпература.

Неадкладна прамыйце і нейтралізуйце

Пасля апрацоўкі кіслатой, Рэшткі кіслаты павінны быць хутка выдалены праз адпаведныя працэдуры прамывання і нейтралізацыі, каб прадухіліць далейшае ўздзеянне падчас захоўвання або наступнай апрацоўкі.

Кантроль катоднай абароны

Для ахоўных збудаванняў, патэнцыял павінен падтрымлівацца ў зададзеным дыяпазоне кантролю. Празмерна адмоўны патэнцыял можа павялічыць вылучэнне вадароду і стварыць рызыку паглынання вадароду.

Улічвайце адчувальнасць матэрыялаў

Дзе выпрацоўка вадароду непазбежная, выбар матэрыялу павінен ўлічваць успрымальнасць да вадароду, асабліва для высокатрывалых сталей і іншых сплаваў, схільных да парэпання пры дапамозе вадароду.

3. Зніжэнне кіслароду супраць. Карозія з вылучэннем вадароду: Фундаментальная розніца

Хоць абодва механізмы з'яўляюцца катоднымі працэсамі, якія падтрымліваюць аноднае растварэнне металу, яны прынцыпова адрозніваюцца сваімі рэагентамі, экалагічныя патрабаванні, кантралюючыя фактары, Карозійнае паводзіны, і стратэгіі прафілактыкі.

4. Аднаўленне кіслароду і вылучэнне вадароду ў рэальных каразійных сістэмах

У рэальных прамысловых умовах, карозія рэдка ідзе па ідэальна ізаляваным механізме.

Аднаўленне кіслароду і вылучэнне вадароду могуць адбывацца адначасова, змагаюцца за катодны ток, або стаць дамінуючым у розных месцах і этапах абслугоўвання.

Баланс залежыць ад растворанага кіслароду, ph, патэнцыял электрода, тэмпература, склад электраліта, умоў плыні, і электрахімічныя характарыстыкі металічнай паверхні.

Гэта асабліва важна пры аналізе няўдач. Ідэнтыфікацыі асяроддзя проста як "кіслародная карозія" або "кіслотная карозія" можа быць недастаткова.

Дамінуючая катодная рэакцыя можа змяняцца па меры змены мясцовага асяроддзя.

Газіраваная нейтральная вада: Звычайна дамінуе аднаўленне кіслароду

У адкрытых або кіслародных сістэмах вады, раствораны кісларод лёгка даступны на паверхні металу.

Для многіх сістэм з вугляродзістай сталі, якія працуюць каля нейтральнага pH, таму аднаўленне кіслароду з'яўляецца важным катодным працэсам.

Тыповыя прыклады ўключаюць:

• Прамысловыя контуры астуджэння вады
• Градзірні
• Адкрытыя ёмістасці для захоўвання
• Сістэмы цыркуляцыі HVAC
• Вадаправоды
• Фільмы атмасфернай вады

У гэтых умовах, карозія часта характарызуецца паступовай, але пастаяннай стратай металу.

Цыркуляцыя вады можа пастаянна папаўняць раствораны кісларод, у той час як адклады і застойныя зоны могуць ствараць лакальныя адрозненні канцэнтрацыі кіслароду.

Асноўныя інжынерныя праблемы - агульнае патанчэнне сцен, дыферэнцыяльна-аэрацыйная карозія, аплавоў, і лакалізаваная атака з дапамогай дэпазіту.

Вада дэаэраваная: Выдаленне кіслароду змяняе катодны шлях

Дэаэрацыя можа істотна здушыць аднаўленне кіслароду, але гэта не абавязкова пазбаўляе ад карозіі.

Пасля растварэння кіслароду становіцца мала, іншы катодны працэс можа падтрымліваць спажыванне электронаў.

У залежнасці ад pH, патэнцыял, тэмпература, і паверхні матэрыялу, аднаўленне вады і вылучэнне вадароду могуць стаць усё больш важнымі.

Гэта стварае важнае інжынернае адрозненне:

Дэаэрацыя можа выдаліць адзін асноўны катодны шлях, не робячы метал электрахімічна неактыўным.

У выніку хуткасць карозіі можа істотна знізіцца, але астатні катодны працэс усё роўна трэба ўлічваць.

Гэта асабліва актуальна ў закрытых прамысловых сістэмах водазабеспячэння, дзе канцэнтрацыя кіслароду можа пастаянна змяняцца падчас запуску, адключэнне, падтрыманне, або хімічная апрацоўка.

Кіслотныя і газаваныя растворы: Абедзве рэакцыі могуць суіснаваць

Кіслы раствор можа ўтрымліваць як іёны вадароду, так і раствораны кісларод.

У гэтых умовах, катодная паверхня можа падтрымліваць:

Памяншэнне кіслароду

і

Вылучэнне вадароду

у той жа час.

Якая рэакцыя ўносіць большы ўклад у агульны катодны ток, залежыць ад кінетыкі паверхні металу, транспарт кіслароду, ph, і электродны патэнцыял.

У пачатку экспазіцыі, багаты кіслародам кіслы раствор можа праяўляць значную актыўнасць па аднаўленні кіслароду.

Паколькі кісларод спажываецца або транспарт становіцца абмежаваным, вылучэнне вадароду можа стаць адносна больш важным.

Так, катодны механізм можа развівацца з часам:

Багатыя кіслародам → змешаныя катодныя паводзіны → збедненыя кіслародам → большы ўклад вадароду

Такое дынамічнае паводзіны асабліва актуальна ў шчылінах, радовішчаў, закрытыя пасудзіны, і застойныя ўчасткі.

Шчылінная і пададкладавая карозія

Шчыліны - гэта класічны прыклад таго, як можа змяніцца мясцовая катодная рэакцыя.

У пачатку экспазіцыі, кісларод можа знаходзіцца як унутры, так і звонку шчыліны.

Паколькі закрытая вобласць спажывае кісларод хутчэй, чым можа быць папаўнены, канцэнтрацыя кіслароду ўнутры шчыліны памяншаецца.

Знешняя паверхня можа працягваць падтрымліваць скарачэнне кіслароду, у той час як бедная кіслародам шчыліна становіцца адносна аноднай.

Гэта стварае лакалізаваную электрахімічную ячэйку:

Па меры развіцця карозіі, мясцовая хімія можа станавіцца ўсё больш агрэсіўнай.

Канцэнтрацыя хларыдаў, кіслотнасць, прадукты гідролізу, і назапашванне прадуктаў карозіі можа яшчэ больш паскорыць лакалізаваную атаку.

Важным момантам з'яўляецца тое, што памяншэнне кіслароду можа быць прычынай электрахімічнай рухаючай сілы па-за шчылінай, у той час як моцнае растварэнне металу адбываецца ўнутры яго.

Сістэмы астуджэння вады: Практычны прамысловы прыклад

Сістэмы ахалоджвання вады часта ўтрымліваюць усе зменныя, якія абцяжарваюць дыягностыку карозіі:

Раствораны кісларод + паток + тэмпература + солі + радовішчаў + мікраарганізмы + змена хіміі

Памяншэнне кіслароду можа дамінаваць у паводзінах катода ў насычаных кіслародам частках контуру.

У той жа час, адклады і біяплёнкі могуць ствараць мікраасяроддзе з бедным кіслародам, дзе лакалізаваная карозія становіцца моцнай.

У выніку можа быць зманліва слабая сярэдняя хуткасць карозіі ў спалучэнні з лакальна глыбокімі ямамі.

Па гэтай прычыне, маніторынг толькі хімічнага складу аб'ёмнай вады можа недастаткова апісаць стан карозіі асобных кампанентаў.

Кіслотнае траўленне і хімічная ачыстка

Кіслотная ачыстка забяспечвае кантраснае асяроддзе.

Кіслата прызначана для выдалення накіпу або адкладаў, але тая ж хімія можа таксама атакаваць аголеную падкладку.

Вылучэнне вадароду становіцца важнай катоднай рэакцыяй, асабліва калі раствор моцна кіслы.

Пры выпрацоўцы вадароду могуць узнікаць бачныя бурбалкі.

Тыповая паслядоўнасць працэсу:

Выдаленне накіпу → уздзеянне падкладкі → працяг кіслотнай атакі → вылучэнне вадароду → страта металу

Калі працэс ачысткі працягваецца занадта доўга, аператар можа выдаліць не толькі непажаданы дэпазіт, але і ўсё большая колькасць асноўнага металу.

Вось чаму канцэнтрацыя кіслаты, тэмпература, час лячэння, канцэнтрацыя інгібітараў, і паласканне пасля ачысткі трэба кантраляваць як адзін працэс, а не самастойна.

Катодная абарона: Кантроль карозіі можа павялічыць выпрацоўку вадароду

Катодная абарона наўмысна ссоўвае абароненую структуру ў бок больш адмоўнага патэнцыялу для падаўлення аноднага растварэння.

Гэта можа быць вельмі эфектыўным для трубаправодаў, марскія збудаванні, танкі, і заглыбленыя сталёвыя сістэмы.

Аднак, паколькі патэнцыял становіцца ўсё больш адмоўным, вылучэнне вадароду можа стаць больш важным.

Гэта стварае важны інжынерны кампраміс:

Ніжняя анодная карозія ↔ патэнцыйна больш высокая выпрацоўка вадароду

Для матэрыялаў, успрымальных да крэкінгу з дапамогай вадароду, асабліва некаторыя высокатрывалыя сталі, празмерная катодная палярызацыя можа выклікаць іншы механізм адмовы, нават калі звычайная карозія зніжаецца.

Такім чынам, катодная абарона павінна быць распрацавана вакол матэрыялу, навакольнае асяроддзе, стан пакрыцця, і прыдатныя крытэрыі абароны, а не проста максімізаваць негатыўны патэнцыял.

Праточная вада: Перанос кіслароду і масаперанос

Паток можа моцна ўплываць на кіслародна-аднаўленчую карозію, змяняючы транспарт растворанага кіслароду да паверхні металу.

Большы паток можа паменшыць таўшчыню дыфузійнага памежнага пласта і павялічыць транспарт кіслароду.

Аднак, вынікам не з'яўляецца паўсюдна больш высокая хуткасць карозіі, таму што паток можа адначасова змяняць ахоўныя плёнкі, выдаленне прадуктаў карозіі, размеркаванне інгібітараў, і эрозіі.

На досыць высокіх хуткасцях, эрозійна-каразійны можа стаць важным.

На вылучэнне вадароду таксама можа паўплываць паток, але яго сувязь з патокам звычайна адрозніваецца, таму што катодны рэагент не з'яўляецца раствораным кіслародам.

Замест гэтага паток можа змяняць мясцовую канцэнтрацыю, Умова паверхні, тэмпература, і выдаленне бурбалак вадароду.

Тэмпература змяняе баланс паміж двума механізмамі

Тэмпература ўплывае як на аднаўленне кіслароду, так і на вылучэнне вадароду, але праз розныя і часам канкуруючыя механізмы.

Павышэнне тэмпературы звычайна паскарае электрахімічную кінэтыку.

У той жа час, канцэнтрацыя растворанага кіслароду ў вадзе звычайна памяншаецца па меры павышэння тэмпературы пры дадзеным ціску.

Такім чынам:

Больш высокая тэмпература → больш хуткая кінетыка рэакцыі

але таксама:

Больш высокая тэмпература → меншая раўнаважная растваральнасць кіслароду

Такім чынам, вынік кіслародна-аднаўленчай карозіі не заўсёды просты.

Вылучэнне вадароду можа таксама паскарацца з павышэннем тэмпературы, таму што кінетыка рэакцыі звычайна павялічваецца, але ў выніку каразійныя паводзіны па-ранейшаму залежыць ад pH, патэнцыял, Умова паверхні, і матэрыяльная адчувальнасць.

5. Conclusion

Карозія з вылучэннем вадароду і карозія з-за паглынання кіслароду з'яўляюцца двума асноўнымі электрахімічнымі механізмамі карозіі металаў у вадзе, з істотнымі адрозненнямі ў адаптацыі да асяроддзя, кінетыка рэакцыі, марфалагічныя пашкоджанні, і логіка кіравання.

Карозія з вылучэннем вадароду адбываецца ў кіслых асяроддзях з нізкім утрыманнем кіслароду, паказваючы раўнамернае растварэнне металу, якое кантралюецца электрахімічнымі рэакцыямі на паверхні паверхні.

Карозія паглынання кіслароду дамінуе ў нейтральнай/шчолачнай вадзе, багатай кіслародам, прадстаўляючы разбуральную лакалізаваную карозію, абмежаваную масапераносам дыфузіі кіслароду.

Большасць паломак прамысловага воднага абсталявання адбываецца з-за кіслароднай карозіі, у той час як карозія з вылучэннем вадароду абмяжоўваецца канкрэтнымі сцэнарамі кіслотнага працэсу.

Для прамысловага кантролю карозіі, спачатку вызначыўшы дамінуючы механізм карозіі, затым прыняцце мэтавага адбору матэрыялу, сярэдняя рэгуляванне, і меры абароны могуць максымізаваць антыкаразійную эфектыўнасць, знізіць частату адмоваў абсталявання, і больш нізкія доўгатэрміновыя эксплуатацыйныя і тэхнічныя выдаткі.

Авалоданне гэтымі двума асноўнымі механізмамі з'яўляецца асноўнай перадумовай прафесійнага праектавання каразійнай тэхнікі і аналізу адмоваў.

 

FAQ

У чым асноўная розніца паміж аднаўленнем кіслароду і вылучэннем вадароду?

Аднаўленне кіслароду выкарыстоўвае раствораны кісларод у якасці катоднага рэагента, у той час як вылучэнне вадароду аднаўляе іёны вадароду або ваду і вырабляе вадарод.

Памяншэнне кіслароду цесна звязана з газаванай вадой, тады як вылучэнне вадароду становіцца асабліва важным у кіслых або моцна катодна палярызаваных асяроддзях.

Ці можа адначасова адбывацца аднаўленне кіслароду і вылучэнне вадароду??

Так. Кіслы раствор можа ўтрымліваць як раствораны кісларод, так і іёны вадароду, дазваляючы абедзвюм катодным рэакцыям адбывацца адначасова.

Іх адносны ўклад залежыць ад pH, канцэнтрацыя кіслароду, патэнцыял электрода, кінетыка паверхні, і масаперанос.

Ці спыняе карозію выдаленне растворанага кіслароду?

Ніякі. Дэаэрацыя можа моцна душыць аднаўленне кіслароду, але іншыя катодныя рэакцыі, уключаючы аднаўленне вады і вылучэнне вадароду, можа працягвацца пры адпаведных умовах.

Чаму знясіленне кіслароду выклікае шчылінную карозію?

Кісларод у абмежаванай шчыліне спажываецца хутчэй, чым можа папаўняцца.

Гэта стварае ячэйку з дыферэнцыяльнай аэрацыяй, у якой збедненая кіслародам вобласць становіцца адносна аноднай і адчувае канцэнтраванае растварэнне металу.

Ці заўсёды вылучэнне вадароду азначае вадародную далікатнасць?

Ніякі. Вылучэнне вадароду з'яўляецца патэнцыйнай крыніцай паглынутага вадароду, але вадародная далікатнасць патрабуе адчувальнага матэрыялу і адпаведных камбінацый паглынання вадароду, стрэс, і мікраструктурных умоў.

Ці заўсёды большая колькасць растворанага кіслароду азначае больш хуткую карозію?

Неабавязкова. Раствораны кісларод можа павялічыць катодную ёмістасць для аднаўлення кіслароду, але фактычная карозія залежыць ад пасіўных плёнак, інгібітары, масаабмен, анодная кінетыка, Умова паверхні, і лакалізаванай хіміі.

Які механізм карозіі больш небяспечны?

Ні адзін з механізмаў не з'яўляецца больш небяспечным.

Памяншэнне кіслароду можа падтрымліваць моцную лакалізаваную карозію і доўгатэрміновае пранікненне сценкі, у той час як вылучэнне вадароду можа выклікаць хуткую кіслотную атаку і можа прывесці да пашкоджання з дапамогай вадароду. Рызыка залежыць ад матэрыялу і асяроддзя абслугоўвання.