Oxigénabszorpció vs hidrogénfejlődés korrózió: Legfontosabb különbségek

A vizes korrózió a fémdegradáció legelterjedtebb és gazdaságilag legpusztítóbb formája az iparban, tengeri, infrastruktúra, és vegyipari feldolgozó területeken.

Minden nedves elektrokémiai korróziós folyamat páros anódos fémoxidációs és katódos redukciós reakciókon alapul.

Különálló katódos depolarizációs mechanizmusokon alapul, A vizes fémkorrózió szigorúan két magtípusba sorolható: hidrogénfejlődési korrózió (HEC) és oxigénabszorpciós korrózió (OAC).

Ez a két korróziós mód szinte minden folyadékfázisú fémmeghibásodási forgatókönyvet szabályoz, mégis drasztikusan különböznek elektrokémiai elveikben, környezeti kiváltó tényezők, reakciókinetika, morfológiai jellemzők, és ellenőrzési stratégiák.

A domináns korróziós mechanizmus téves megítélése a nem hatékony korróziógátló tervezés egyik fő oka, a berendezés idő előtti meghibásodása, és megnövekedett karbantartási költségek.

1. Mi az oxigénabszorpciós korrózió?

Oxigénabszorpciós korrózió, pontosabban hívják oxigén redukciós korrózió, az egyik leggyakoribb elektrokémiai korróziós mechanizmus, amely a szénacélt és más fémeket vizes környezetben érinti.

Különösen elterjedt semleges és enyhén lúgos vízben, ahol az oldott oxigén a fő katódos reagens, amely fenntartja a fém oldódását.

The mechanism is easy to overlook because it does not necessarily produce rapid or dramatic damage at the beginning. Helyette, corrosion may proceed relatively slowly but continuously.

Hónapokon vagy éveken keresztül, this gradual metal loss can reduce wall thickness, korróziós termékeket hozzon létre, lokalizált támadást indítani, és végül szivárgáshoz vagy perforációhoz vezethet.

Egy egyszerű mérnöki értelmezés:

A víz biztosítja az elektrolitot, az oldott oxigén fenntartja a katódos reakciót, and the metal supplies the electrons through anodic dissolution.

This is why oxygen corrosion is particularly important in systems where water is repeatedly exposed to air or continuously circulated.

Typical industrial environments include central-air-conditioning chilled-water systems, ipari hűtővíz hurkok, hűtőtornyok, kommunális és építési vízvezetékek, tartályok, hőcserélők, és különféle vízkezelő rendszerek.

Bár a semleges és gyengén lúgos víz a klasszikus környezet, Az oxigén redukciója savas körülmények között is részt vehet a korrózióban.

A savasság növelése általában megváltoztatja a katódos kinetikát, és felgyorsíthatja az általános korróziót, míg az oxigénredukció a hidrogénfejlődési reakciók mellett tovább működhet.

Hol fordul elő az oxigénabszorpciós korrózió?

Oxigénredukciós korrózió alakulhat ki, amikor egy fémfelületet oldott oxigént tartalmazó vizes elektrolit hatásának tesznek ki..

A súlyosság az oxigénkoncentrációtól függ, vízkémia, hőmérséklet, folyik, felületi állapot, és az oxigén képessége, hogy elérje a fémet.

Központi HVAC és hűtöttvíz rendszerek

A nyitott vagy rosszul légtelenített keringető rendszerek folyamatosan oxigént juttathatnak a vízbe.

Szivattyúk, tágulási tartályok, sminkvíz, szivárog, és a karbantartási tevékenységek mind lehetőséget biztosíthatnak a levegő bejutására.

A szénacél csövek és alkatrészek fokozatosan általános korróziót okozhatnak, rozsdalerakódások, és lokalizált támadás, amikor az oxigén nincs megfelelően szabályozva.

Ipari hűtővíz rendszerek

A hűtőrendszerek gyakran kombinálják a vízkeringést, emelkedett hőmérséklet, oldott sók, és folyamatos érintkezés a levegővel.

A hűtőtornyok különösen fontosak, mivel a víz szándékosan van kitéve a légkörnek.

Ez folyamatos oxigénellátást hoz létre, amely támogatja a szén-acél csövek korrózióját, hőcserélők, tartályok, és egyéb fém berendezések.

Hűtőtornyok

A hűtőtornyok klasszikus oxigénben gazdag környezetek, mivel a víz nagy felületeken oszlik el, és közvetlenül kölcsönhatásba lép a légköri levegővel.

A kombináció a:

Nagy víz-levegő interfész + folyamatos keringés + oldott sók + hőmérséklet változás

kedvező feltételeket teremthet a korróziónak, ha a vízkémiát és a korrózióvédelmet nem megfelelően kezelik.

Települési és építési vízrendszerek

A vízelosztó csövek és a tárolórendszerek oxigén okozta korróziót is tapasztalhatnak, különösen ott, ahol a víz levegős marad és korrózióra hajlamos fémek vannak jelen.

Alacsony átfolyású szakaszok, halott lábak, rosszul vízelvezető területek, és az állóvíz jelentős eltéréseket okozhat a helyi oxigénkoncentrációban, és ezáltal hozzájárulhat a helyi korrózióhoz.

Környezeti hőmérsékletű tiszta vagy kezelt víz rendszerek

Még a viszonylag tiszta víz sem automatikusan nem korrozív. Az alacsony ionos szennyeződés csökkentheti az elektrolit vezetőképességét, de az oldott oxigén továbbra is részt vehet az elektrokémiai reakciókban.

A keletkező korróziós viselkedés a fémtől függ, hőmérséklet, oxigénkoncentráció, áramlási feltételek, és felületi film.

Hogyan működik az oxigénabszorpciós korrózió?

A korróziós folyamat összekapcsolt anódos és katódos reakciókból áll.

Anódos területen, a fém elektronokat veszít és fémionként kerül a környező vízbe.

Ezek az elektronok ezután a fémszerkezeten keresztül a katódos régiók felé haladnak, ahol az oldott oxigén redukálódik.

Vashoz és szénacélhoz, az egyszerűsített sorrend az:

Fémoldódás → elektronfelszabadulás → oxigénredukció → hidroxidképződés → korrózió-termékfejlődés

Az oldott oxigén ezért elektronakceptorként működik, amely lehetővé teszi az anódos oldódási reakció folytatását.

Ez megmagyarázza, hogy miért folytatódhat a korrózió akkor is, ha a fémfelület vizuálisan stabilnak tűnik.

Az elektrokémiai folyamat mikroszkopikus anódos és katódos helyeken megy végbe, amelyek idővel eltolódnak.

Az esetleges látható termékek – barna rozsda, fekete oxidok, narancssárga lerakódások, vagy vastag korróziós csomók – az elektrokémiai reakciók másodlagos termékei, nem pedig maga a kezdeti korróziós mechanizmus.

A hőmérséklet az oxigénkorróziós viselkedést is megváltoztatja

A hőmérsékletnek versengő hatásai vannak.

A hőmérséklet emelkedése általában felgyorsítja az elektrokémiai reakciókinetikát és a diffúzióval kapcsolatos folyamatokat.

Egy időben, Az oxigén vízben való oldhatósága általában csökken, ha a hőmérséklet emelkedik a légköri nyomáson.

Következésképpen, a hőmérséklet oxigénredukciós korrózióra gyakorolt ​​hatása nem jósolható meg pusztán a hőmérséklet alapján.

Mérnöki rendszerekhez, mérlegelni szükséges:

Hőmérséklet + oldott oxigén + folyik + vízkémia + korróziós film stabilitás

Ez különösen fontos hűtőrendszerek és hőcserélők esetében, ahol a víz hőmérséklete jelentősen változhat az egész körben.

Az oxigénabszorpciós korrózió tipikus jellemzői

Alapvető korróziógátló stratégia az oxigénabszorpciós korrózióhoz

A központi cél az oxigénredukciót lehetővé tevő körülmények csökkentése az anódos fémoldódás fenntartása érdekében.

Csökkentse az oxigén expozíciót

Ahol a rendszertervezés megengedi, a levegő bejutásának és az oldott oxigénnek a csökkentése csökkentheti az oxigéncsökkentő korrózió hajtóerejét.

A lehetséges intézkedések közé tartozik a szabályozott légtelenítés, minimalizálja a szükségtelen légbeszívást, és a keringő víz ismételt légköri oxigénnek való kitettségének csökkentése.

Használjon korróziógátlókat

A megfelelő inhibitorok megzavarhatják az anódos oldódást, katódos reakciók, vagy mindkettő.

A kiválasztásnak az adott fém alapján kell történnie, vízkémia, üzemi hőmérséklet, és környezetvédelmi követelmények.

Hozzon létre védőfóliákat

Egyes vízrendszerekhez, az előfilmezés vagy passziváló kezelések védőbb felületi állapotot hozhatnak létre. A hatékonyság erősen függ az anyag- és vízkémiától.

Ellenőrző vízkő és iszap

A lerakódások eltávolítása segít megelőzni a differenciális levegőztető sejtek kialakulását.

Vízkezelés, szűrés, lefújás, tisztítás, és a lerakódás szabályozása ezért közvetve csökkentheti a lokális oxigénkorróziót.

Ellenőrző vízkémia

pH, lúgosság, vezetőképesség, klorid, oldott szilárd anyagok, mikrobiológiai aktivitás, és az inhibitor koncentrációja mind befolyásolhatja a korróziós viselkedést.

A pH szabályozása fontos, de az oxigénkorróziót nem szabad egy egyszerű „pH beállítása” problémára redukálni.

Az oxigén elérhetősége és a levegőztetés különbsége akkor is fontos maradhat, ha a pH a tervezett működési tartományon belül van.

2. Mi az a hidrogénfejlődési korrózió?

Hidrogénfejlődés korrózió egy elektrokémiai korróziós mechanizmus, amelyben a katódos reakció során hidrogén keletkezik egy fémfelületen.

A legerősebben a savas vizes környezethez kapcsolódik, ahol a hidrogénionok könnyen hozzáférhetők az anódos fémoldódás során felszabaduló elektronok befogadására.

Az oxigén-redukciós korrózióhoz képest, ami gyakran perzisztens folyamat a levegős vízben, a hidrogénfejlődés korróziója kellően savas körülmények között sokkal agresszívebb lehet.

Szénacélhoz és sok más aktív fémhez, az oldat pH-jának csökkentése jelentősen növelheti az anódos oldódás sebességét, mivel a katódos hidrogénfejlődési reakció könnyen lezajlik.

Ez az oka annak, hogy a savas pácolás során gyakran találkozunk hidrogénfejlődési korrózióval, vegyi tisztítás, deszkaling, savas eljárási műveletek, savas szennyvízkezelés, és egyéb alacsony pH-jú oldatokat tartalmazó eljárások.

Egy egyszerűsített gyakorlati leírás az:

A fém elektronokat veszít, a hidrogénionok felemésztik azokat az elektronokat, és a felszínen hidrogéngáz képződik.

A látható hidrogénbuborékok ezért nem okozzák a korróziót. A katódos reakció termékei, amely lehetővé teszi a fém oxidációjának folytatását.

Előfordulási forgatókönyvek

A hidrogénfejlődés különösen fontos, ha az elektrolit savas, vagy ha a fém erős katódos polarizációnak van kitéve.

A gyakori forgatókönyvek közé tartozik:

• Savas pácolás: A sav eltávolítja az oxidréteget az acélból, de a túlzott expozíció az alapfémet is megtámadhatja.
• Kémiai vízkőmentesítés és tisztítás: A lerakódások eltávolítására használt savas oldatok a lerakódás eltávolítása után tovább oldhatják az aljzatot.
• Savas szennyvízrendszerek: Az alacsony pH-jú szennyvíz folyamatosan támadhatja a szén-acél csöveket, tartályok, és egyéb felszerelések.
• Savas technológiai víz rendszerek: Az ásványi vagy szerves savakat tartalmazó ipari folyadékok agresszív korróziót okozhatnak.
• Katódos védelem: A túlzottan negatív potenciálok növelhetik a hidrogéntermelést, különösen nagy szilárdságú acéloknál.
• Elektrokémiai feldolgozás: A galvanizálás során hidrogén fejlődhet, elektronyerés, pácolás, és más katódos folyamatok.

A súlyosság több, mint a pH-tól függ. Savkoncentráció, hőmérséklet, kitettségi idő, savas típusú, ötvözet összetétele, felületi állapot, folyik, és az inhibitor hatékonysága lényegesen megváltoztathatja a korróziós sebességet.

Korróziós mechanizmus

A hidrogénfejlődési korrózió összekapcsolt anódos és katódos folyamatokból áll.

Anódos helyeken, a fém elektronokat veszít és az elektrolitban oldódik.

A felszabaduló elektronok a fémen keresztül a katódos helyek felé haladnak, ahol a hidrogéntartalmú fajok fogyasztják őket.

Savas közegben, a hidrogénionok redukálódnak a felszínen, végül molekuláris hidrogént képezve. Kevésbé savas környezetben, A vízredukció biztosíthatja a hidrogénforrást.

Az átfogó folyamat tehát úgy értelmezhető:

Fémoldódás → elektrontranszfer → hidrogénredukció → felületi hidrogénképződés → hidrogéngázfejlődés

Savas környezet

Erősen savas oldatokban, A protonredukció számos aktív fémen könnyen végbemenhet.

Ez lehetővé teszi, hogy a katódos reakció fenntartsa a gyors anódos oldódást, ezért a szénacél nagyon gyorsan korrodálódhat az ellenőrizetlen savas kezelés során.

Felületi kinetika

A hidrogénfejlődés nagymértékben függ a fém felületétől. Hidrogén túlpotenciál, katalitikus aktivitás, oxid filmek, ötvöző elemek, betétek, és a felület állapota mind befolyásolja a reakció sebességét.

Következésképpen, két azonos savnak kitett fém jelentősen eltérő korróziós viselkedést mutathat.

Hidrogén bejutása a fémbe

Nem feltétlenül minden felületi hidrogén távozik gázként. Egy frakció adszorbeálva maradhat a felületen és, megfelelő körülmények között, belép a fémbe.

Ez potenciálsorozatot hoz létre:

Hidrogénképződés → adszorpció → abszorpció → diffúzió/csapdázás

Érzékeny, nagy szilárdságú acélokhoz, Az elnyelt hidrogén hozzájárulhat a hidrogén ridegségéhez vagy a hidrogén által segített repedéshez, ha megfelelő feszültséggel és mikroszerkezeti feltételekkel kombinálják.

Fontos, A hidrogénfejlődés és a hidrogénridegedés nem szinonimák.

A hidrogénfejlődés potenciális hidrogénforrást biztosít; az anyagérzékenység és a hidrogénfelvétel határozza meg, hogy jelentős károsodás alakul-e ki.

Tipikus jellemzők

A hidrogénfejlődési korróziónak számos olyan jellemzője van, amelyek megkülönböztetik az oxigénredukciós korróziótól.

Az egyik különösen fontos jellemző, hogy az erős korrózió nem feltétlenül okoz bőséges rozsdát.

Savas környezetben, a vaskorróziós termékek oldott állapotban maradhatnak, ahelyett, hogy sűrű vörösesbarna lerakódásokat hoznának létre a levegőztetett semleges vízben.

Ennek eredményeként, egy alkatrész viszonylag tisztának tűnhet, miközben jelentős nemesfémveszteség lép fel.

Alapvető korrózióellenes stratégia

Az alapvető cél az olyan kémiai és elektrokémiai körülmények szabályozása, amelyek lehetővé teszik a túlzott fémoldódást és a hidrogénképződést.

A savkoncentráció szabályozása

Csak a kívánt tisztítási vagy feldolgozási cél eléréséhez szükséges savkoncentrációt használja. A túlzott savasság felgyorsíthatja a szubsztrátum támadását.

Expozíciós idő korlátozása

A savas kezelésnek meghatározott folyamatablakkal kell rendelkeznie. A vízkő vagy lerakódások eltávolítása után, a folyamatos expozíció növeli az alapfém veszteséget anélkül, hogy ezzel egyenértékű folyamatelőnyt biztosítana.

Hőmérséklet szabályozása

A magasabb hőmérséklet felgyorsíthatja az elektrokémiai reakció kinetikáját.

A savas tisztításnak ezért egy jóváhagyott hőmérsékleti tartományon belül kell működnie, nem pedig szükségtelenül magas hőmérsékletre hagyatkozni.

Használjon megfelelő korróziógátlókat

Az inhibitorok csökkenthetik a nem nemesfém savas támadását, miközben lehetővé teszik a sav számára, hogy elvégezze a kívánt tisztító funkciót.

A megfelelő inhibitort és koncentrációt az adott savra érvényesíteni kell, ötvözet, és üzemi hőmérséklet.

Öblítse le és azonnal semlegesítse

Savas kezelés után, a maradék savat gyorsan el kell távolítani megfelelő öblítési és semlegesítési eljárásokkal, hogy megakadályozzák a folyamatos támadást a tárolás vagy a későbbi feldolgozás során.

Katódos védelem szabályozása

Védett építményekhez, a potenciált a megadott szabályozási tartományon belül kell tartani. A túlzottan negatív potenciálok fokozhatják a hidrogénfejlődést, és hidrogénfelvételi kockázatokat okozhatnak.

Vegye figyelembe az anyagi érzékenységet

Ahol a hidrogénképződés elkerülhetetlen, az anyagválasztásnál figyelembe kell venni a hidrogénérzékenységet, különösen nagy szilárdságú acélokhoz és más ötvözetekhez, amelyek hajlamosak a hidrogén által segített repedésekre.

3. Oxigéncsökkentés vs. Hidrogénfejlődés korrózió: Az alapvető különbség

Bár mindkét mechanizmus katódos folyamat, amely támogatja az anódos fémoldódást, reaktánsaikban alapvetően különböznek egymástól, környezetvédelmi követelmények, irányító tényezők, korróziós viselkedés, és megelőzési stratégiák.

4. Oxigéncsökkentés és hidrogénfejlődés valódi korróziós rendszerekben

Valós ipari környezetben, a korrózió ritkán követi tökéletesen elszigetelt mechanizmust.

Az oxigén redukciója és a hidrogénfejlődés egyidejűleg is végbemehet, versenyeznek a katódos áramért, vagy dominánssá válnak a szolgáltatás különböző helyszínein és szakaszaiban.

Az egyensúly az oldott oxigéntől függ, pH, elektródpotenciál, hőmérséklet, elektrolit összetétel, áramlási feltételek, valamint a fémfelület elektrokémiai jellemzői.

Ez különösen fontos a hibák elemzésekor. A környezet egyszerűen „oxigénkorrózióként” vagy „savkorrózióként” történő azonosítása nem feltétlenül elegendő.

A domináns katódos reakció a helyi környezet változásával változhat.

Levegőztetett semleges víz: Általában az oxigéncsökkentés dominál

Nyílt vagy oxigénes vízrendszerekben, oldott oxigén könnyen elérhető a fém felületén.

Számos szénacél rendszerhez, amelyek semleges pH-érték közelében működnek, Az oxigén redukciója ezért fontos katódos folyamat.

Tipikus példák közé tartozik:

• Ipari hűtővíz körök
• Hűtőtornyok
• Nyissa ki a tárolótartályokat
• HVAC keringtető rendszerek
• Vízvezetékek
• Atmoszférikus vízfilmek

Ilyen feltételek mellett, a korróziót gyakran fokozatos, de tartós fémveszteség jellemzi.

A vízkeringés folyamatosan képes pótolni az oldott oxigént, míg a lerakódások és a pangó zónák lokális oxigénkoncentráció-különbségeket hozhatnak létre.

A fő mérnöki gondok az általános falritkítás, differenciál-levegőztető korrózió, beillesztés, és betétekkel segített lokalizált támadás.

Légtelenített víz: Az oxigén eltávolítása megváltoztatja a katódos utat

A légtelenítés jelentősen elnyomhatja az oxigén redukcióját, de nem feltétlenül szünteti meg a korróziót.

Amint az oldott oxigén megfogyatkozik, egy másik katódos folyamat támogathatja az elektronfogyasztást.

pH-tól függően, potenciális, hőmérséklet, és anyagfelület, a víz redukciója és a hidrogénfejlődés egyre fontosabbá válhat.

Ez fontos mérnöki megkülönböztetést eredményez:

A légtelenítés eltávolíthat egy fő katódos útvonalat anélkül, hogy a fém elektrokémiailag inaktívvá válna.

A keletkező korróziós sebesség jelentősen csökkenhet, de a fennmaradó katódos folyamatot még figyelembe kell venni.

Ez különösen fontos a zárt ipari vízrendszereknél, ahol az oxigénkoncentráció az indítás során folyamatosan változhat, leállítás, karbantartás, vagy vegyszeres kezelés.

Savas és levegős oldatok: Mindkét reakció együtt létezhet

A savas oldat hidrogénionokat és oldott oxigént is tartalmazhat.

Ilyen feltételek mellett, a katódfelület megtámaszthatja:

Oxigéncsökkentés

és

Hidrogénfejlődés

egy időben.

Az, hogy melyik reakció járul hozzá jobban a teljes katódos áramhoz, a fém felületi kinetikájától függ, oxigénszállítás, pH, és elektródpotenciál.

Az expozíció elején, egy oxigénben gazdag savas oldat jelentős oxigénredukciós aktivitást mutathat.

Ha oxigént fogyaszt, vagy a szállítás korlátozódik, a hidrogénfejlődés viszonylag fontosabbá válhat.

Így, a katódos mechanizmus idővel fejlődhet:

Oxigénben gazdag → vegyes katódos viselkedés → oxigénszegény → nagyobb hidrogén-hozzájárulás

Ez a dinamikus viselkedés különösen fontos a hasadékoknál, betétek, zárt edények, és pangó szakaszok.

Repedés és lerakódás alatti korrózió

A rések klasszikus példája annak, hogyan változhat a helyi katódos reakció.

Az expozíció elején, oxigén jelen lehet a résen belül és kívül is.

Mivel a zárt terület gyorsabban fogyasztja az oxigént, mint amennyit pótolni lehetne, a résen belüli oxigénkoncentráció csökken.

A külső felület továbbra is támogathatja az oxigéncsökkentést, míg az oxigénhiányos rés viszonylag anódossá válik.

Ez egy lokalizált elektrokémiai cellát hoz létre:

Ahogy a korrózió kialakul, a helyi kémia egyre agresszívebbé válhat.

Klorid koncentráció, savasság, hidrolízis termékek, és a korróziós termék felhalmozódása tovább gyorsíthatja a helyi támadást.

A lényeg az, hogy az oxigén redukciója felelős lehet a résen kívüli elektrokémiai hajtóerőért, míg benne a súlyos fémoldódás következik be.

Hűtő-víz rendszerek: Gyakorlati ipari példa

A hűtővíz-rendszerek gyakran tartalmaznak minden olyan változót, amely megnehezíti a korrózió diagnosztizálását:

Oldott oxigén + folyik + hőmérséklet + só + betétek + mikroorganizmusok + változó kémia

Az oxigén redukciója uralhatja a katódos viselkedést az áramkör oxigénnel teli részein.

Egy időben, A lerakódások és biofilmek oxigénszegény mikrokörnyezetet hozhatnak létre, ahol a lokális korrózió súlyossá válik.

Az eredmény megtévesztően enyhe átlagos korróziós sebesség és helyileg mély gödrök kombinációja lehet.

Emiatt, ha csak az ömlesztett víz kémiáját figyeljük, akkor előfordulhat, hogy nem írja le megfelelően az egyes alkatrészek korróziós állapotát.

Savas pácolás és vegyi tisztítás

A savas tisztítás kontrasztos környezetet biztosít.

A sav célja a vízkő vagy lerakódások eltávolítása, de ugyanez a kémia megtámadhatja a szabaddá tett hordozót is.

A hidrogénfejlődés fontos katódos reakcióvá válik, különösen, ha az oldat erősen savas.

Hidrogénképződés közben látható buborékok léphetnek fel.

Egy tipikus folyamatsorozat az:

Vízkő eltávolítás → hordozó expozíció → folyamatos savtámadás → hidrogénfejlődés → fémvesztés

Ha a tisztítási folyamat túl sokáig tart, az üzemeltető nemcsak a nem kívánt lerakódást, hanem az alatta lévő fém egyre nagyobb mennyiségét is eltávolíthatja.

Ez az oka a savkoncentrációnak, hőmérséklet, kezelési idő, inhibitor koncentráció, és a tisztítás utáni öblítést egy folyamatként kell irányítani, nem pedig egymástól függetlenül.

Katódos védelem: A korrózióvédelem növelheti a hidrogéntermelést

A katódos védelem szándékosan eltolja a védett szerkezetet egy negatívabb potenciál felé, hogy elnyomja az anódos oldódást.

Ez nagyon hatékony lehet csővezetékeknél, tengeri építmények, tartályok, és eltemetett acélrendszerek.

Viszont, ahogy a potenciál egyre negatívabbá válik, a hidrogénfejlődés fontosabbá válhat.

Ez kritikus mérnöki kompromisszumot hoz létre:

Alacsonyabb anódos korrózió ↔ potenciálisan magasabb hidrogéntermelés

Hidrogén által segített repedésre érzékeny anyagokhoz, különösen egyes nagy szilárdságú acélok, A túlzott katódos polarizáció ezért eltérő meghibásodási mechanizmust vezethet be, még akkor is, ha a hagyományos korróziót csökkentik.

Következésképpen a katódos védelmet az anyag körül kell kialakítani, környezet, bevonat állapota, és az alkalmazandó védelmi kritériumok, nem pedig egyszerűen maximalizálni a negatív potenciált.

Folyó víz: Oxigénszállítás és tömegtranszfer

Az áramlás erősen befolyásolhatja az oxigénredukciós korróziót azáltal, hogy megváltoztatja az oldott oxigén szállítását a fémfelületre.

A nagyobb áramlás csökkentheti a diffúziós határréteg vastagságát és növelheti az oxigénszállítást.

Viszont, az eredmény nem általánosan magasabb korróziós sebesség, mivel az áramlás egyidejűleg módosíthatja a védőfóliákat, korróziós termék eltávolítása, inhibitor eloszlás, és erózió.

Megfelelően nagy sebességgel, erózió-korrózió fontossá válhat.

A hidrogénfejlődést az áramlás is befolyásolhatja, but its relationship with flow is generally different because the cathodic reactant is not dissolved oxygen.

Ehelyett a Flow módosíthatja a helyi koncentrációt, felületi állapot, hőmérséklet, és a hidrogénbuborékok eltávolítása.

A hőmérséklet megváltoztatja a két mechanizmus közötti egyensúlyt

A hőmérséklet az oxigén redukcióját és a hidrogénfejlődést egyaránt befolyásolja, hanem különböző és olykor egymással versengő mechanizmusokon keresztül.

Increasing temperature generally accelerates electrochemical kinetics.

Egy időben, dissolved oxygen concentration in water typically decreases as temperature rises at a given pressure.

Következésképpen:

Magasabb hőmérséklet → gyorsabb reakciókinetika

hanem azt is:

Higher temperature → lower equilibrium oxygen solubility

The net result for oxygen-reduction corrosion is therefore not always straightforward.

Hydrogen evolution can also accelerate with temperature because reaction kinetics generally increase, but the resulting corrosion behavior still depends on pH, potenciális, felületi állapot, és anyagi érzékenység.

5. Következtetés

A hidrogénfejlődési korrózió és az oxigénabszorpciós korrózió a vizes fémkorrózió két alapvető elektrokémiai mechanizmusa, lényeges különbségekkel a környezeti alkalmazkodásban, reakciókinetika, morfológiai károsodás, és a vezérlési logika.

A hidrogénfejlődés korróziója savas, alacsony oxigéntartalmú környezetben fordul elő, határfelületi elektrokémiai reakciókkal szabályozott egyenletes fémoldódással rendelkezik.

A semleges/lúgos, oxigénben gazdag vízben az oxigénabszorpciós korrózió dominál, destruktív lokális korróziót okoz, amelyet az oxigéndiffúziós tömegátadás korlátoz.

A legtöbb ipari vizes berendezés meghibásodása az oxigénabszorpciós korrózióból ered, míg a hidrogénfejlődés korróziója bizonyos savas folyamatokra korlátozódik.

Ipari korrózióvédelemhez, először azonosítani a domináns korróziós mechanizmust, majd célzott anyagválasztás elfogadása, közepes beállítás, és a védelmi intézkedések maximalizálhatják a korrózióvédelem hatékonyságát, csökkenti a berendezések meghibásodásának arányát, és alacsonyabb hosszú távú üzemeltetési és karbantartási költségek.

E két alapvető mechanizmus elsajátítása a professzionális korróziómérnöki tervezés és hibaelemzés alapfeltétele.

 

GYIK

Mi a fő különbség az oxigénredukció és a hidrogénfejlődés között??

Az oxigén redukciója oldott oxigént használ katódos reagensként, míg a hidrogénfejlődés redukálja a hidrogénionokat vagy a vizet és hidrogént termel.

Az oxigéncsökkentés erősen összefügg a levegős vízzel, míg a hidrogénfejlődés különösen fontossá válik savas vagy erősen katódos polarizált környezetben.

Megtörténhet-e az oxigénredukció és a hidrogénfejlődés egyszerre??

Igen. A savas oldatok oldott oxigént és hidrogénionokat is tartalmazhatnak, lehetővé teszi mindkét katódos reakció egyidejű végbemenetelét.

Relatív hozzájárulásuk a pH-tól függ, oxigénkoncentráció, elektródpotenciál, felületi kinetika, és tömegtranszfer.

Az oldott oxigén eltávolítása megállítja a korróziót?

Nem. A légtelenítés erősen elnyomhatja az oxigén redukcióját, hanem más katódos reakciók, beleértve a vízredukciót és a hidrogénfejlődést, megfelelő körülmények között folytatható.

Miért okoz réskorróziót az oxigénhiány??

A korlátozott résben lévő oxigén gyorsabban fogyasztódik el, mint ahogyan pótolni lehetne.

Ez egy differenciális levegőztető cellát hoz létre, amelyben az oxigénhiányos régió viszonylag anódossá válik, és koncentrált fémoldódást tapasztal..

A hidrogénfejlődés mindig hidrogén ridegedést jelent??

Nem. A hidrogénfejlődés potenciális forrást jelent az elnyelt hidrogén számára, de a hidrogén ridegséghez érzékeny anyagra és a hidrogénfelvétel megfelelő kombinációjára van szükség, feszültség, és mikroszerkezeti feltételek.

A magasabb oldott oxigén mindig gyorsabb korróziót jelent??

Nem feltétlenül. Az oldott oxigén növelheti az oxigénredukció katódos kapacitását, de a tényleges korrózió a passzív filmektől függ, inhibitorok, tömegtranszfer, anódos kinetika, felületi állapot, és lokalizált kémia.

Melyik korróziós mechanizmus veszélyesebb?

Egyik mechanizmus sem általánosan veszélyesebb.

Oxygen reduction can support severe localized corrosion and long-term wall penetration, while hydrogen evolution can cause rapid acid attack and may introduce hydrogen-assisted damage. The risk depends on the material and service environment.