Показатели коррозии. Способы выражения скорости коррозии

Для количественной оценки скорости коррозии используют нижеследую-щие показатели.

Массометрический показатель скорости коррозии. Он определяется как отношение убыли массы металла в результате коррозии к его поверхности и времени испытания:

Кm = (mo –m) / S×t , (1.1)

где mo, m – соответственно масса образца до и после испытания;

S – площадь поверхности образца;

t – время испытания.

Данный показатель используется при оценке равномерной коррозии. Он непригоден для оценки неравномерной коррозии, межкристаллитной коррозии.

Объемный показатель коррозии. Он определяется отношением объема выделенного или поглощенного газа в процессе коррозии к поверхности образца и времени испытания:

Кv = V / S×t , (1.2)

где V – объем поглощенного или выделенного газа.

Переход металла в продукты коррозии в кислых средах сопровождается выделением эквивалентного количества водорода. В нейтральных кислородосодержащих средах при образовании продуктов коррозии поглощается эквивалентное количество кислорода.

Глубинный показатель скорости. Он определяется как отношение глубины, образовавшейся в результате коррозии каверны, к времени испытания:

Кl = l/t , (1.3)

где l – глубина каверны.

Сопоставление этого показателя с массометрическим позволяет оценить степень неравномерности коррозии.

Механический показатель коррозии. Он характеризует изменение механических свойств металла в % за время испытаний. Например, показатель изменения предела прочности

Кg = Gв1 / Gв , (1.4)

где Gв1, Gв – соответственно предел прочности металла до и после испытаний.

Токовый показатель коррозии. С его помощью оценивается количество прокорродировавшего металла по известной силе коррозионного тока:

Ка = I×A×t / (F×S), (1.5)

где I – ток коррозии;

F – константа Фарадея;

А – атомная масса металла;

n – валентность металла в данном коррозионном процессе.

В соответствии с ГОСТ 13819-68 коррозионную стойкость металлов (стойкость их сопротивляться коррозионному воздействию среды) рекомендуется определять в зависимости от скорости коррозии, которая оценивается по десятибалльной шкале (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов

Группа стойкости Скорость коррозии металла, мм/год Балл
Совершенно стойкие Менее 0,001
Весьма стойкие Свыше 0,001 до 0,05 Свыше 0,005 до 0,01
Стойкие Свыше 0,01 до 0,05 Свыше 0,05 до 0,1
Пониженно-стойкие Свыше 0,1 до 0,5 Свыше 0,5 до 1,0
Малостойкие Свыше 1,0 до 5,0 Свыше 5 до 10,0
Нестойкие Свыше 10

Под скоростью коррозии в десятибалльной шкале понимают проникновение коррозии в глубину металла, которая рассчитывается по потере массы после удаления продуктов коррозии:

П = DМ / r×t , (1.6)

где DМ – убыль массы металла;

r - плотность металла.

Коррозионную стойкость металлов при скорости коррозии 0,5 мм/год и выше оценивают по группам стойкости при скорости коррозии ниже 0,5 мм/год по баллам.

Периодичность оценки скорости коррозии оборудования рекомендуется следующая:

при скорости коррозии более 0,1 мм/год – 1,5…2 мес.;

при скорости коррозии менее 0,1 мм/год – 12 мес.

Следует отметить, что приведенная ниже шкала оценки коррозионной стойкости получила достаточно широкое распространение, однако она не универсальна в силу того, что понятие стойкости относительно и связано с назначением оборудования и свойствами коррозионной среды. В качестве примера в табл. 1.4 приведены данные о скорости коррозии стали нефтяного оборудования при контакте с типичной для него коррозионной средой.

Таблица 1.4

Скорость коррозии стали в двухфазной среде 0,5 н. раствор NaCl -углеводород

  Углеводород Скорость коррозии, г×(м2×ч)   Углеводород Скорость коррозии, г×(м2×ч)
без Н2S 800 мг/л Н2S без Н2S 800 мг/л Н2S
0,5 н. раствор NaCl Гексан Бензол Циклогексан 3,0   2,4 2,6 2,1 4,5   4,6 4,9 4,3 Октан   Этилбензол Гексадекан Додекан 2,2   2,7 1,5 0,5 4,7   4,8 3,5 -

2. Взаимодействие между частицами веществ*

Виды взаимодействий

При сближении молекул появляется притяжение, что обусловливает их взаимодействие. К основным видам взаимодействия молекул относятся ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи и донорно-акцепторное взаимодействие.

Ван-дер-ваальсовы силы включают в себя три составляющие: диполь-дипольное, индукционное и дисперсное взаимодействие (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия

молекул:

а – диполь-дипольное (ориентационное);

б - индукционное; в – дисперсионное

При сближении полярных молекул они ориентируются таким образом, чтобы положительная сторона одного диполя была ориентирована к отрицательной стороне другого диполя. Возникающее взаимодействие называется диполь-дипольным. Энергия этого взаимодействия пропорциональна электрическому моменту диполя и обратно пропорциональна расстоянию между центрами диполей.

Диполи могут воздействовать на неполярные молекулы, превращая их в индуцированные (наведенные) диполи. Между постоянными и наведенными диполями возникает притяжение, энергия которого пропорциональна электрическому моменту диполя и обратно пропорциональна расстоянию между центрами молекул.

Энергия индукционного взаимодействия значительно меньше энергии диполь-дипольного взаимодействия.

В любой молекуле возникают флуктуации электрической плотности, в результате чего появляются мгновенные диполи, которые, в свою очередь, индуцируют мгновенные диполи у соседних молекул. Их появление и распад происходят синхронно. Энергия дисперсионного взаимодействия пропорциональна поляризуемости молекул и обратно пропорциональна расстоянию между центрами частиц.

Суммарная энергия ван-дер-ваальсовского взаимодействия молекул на 1-2 порядка ниже энергии химических связей.

Водородная связь

Химическая связь, образованная положительно поляризованным водородом молекулы А (или полярной группы) и электроотрицательным атомом В другой или той же молекулы, называется водородной связью. Образование водородной связи обусловлено тем , что в полярных молекулах А (или полярных группах) поляризованный атом водорода обладает уникальными свойствами (отсутствием внутренних оболочек, значительным сдвигом электронной пары к атому с высокой электроотрицательностью и очень малым размером), поэтому водород способен глубоко внедряться в электронную оболочку соседнего отрицательно поляризованного атома.

Энергия водородной связи возрастает с увеличением электро-отрицательности и уменьшением размеров атомов В, поэтому наиболее прочные водородные связи возникают, когда в качестве атомов В выступают F, О или N.

В жидком состоянии молекулы, вступающие в водородные связи, ассоциированы, а в твердом состоянии образуют сложные кристаллические структуры.

Образование межмолекулярных водородных связей приводит к существенному изменению свойств веществ: повышению вязкости, диэлектрической постоянной, температур кипения и плавления, теплот плавления и парообразования.

Энергия водородной связи имеет промежуточное значение между энергией ковалентной связи и ван-дер-ваальсовых сил.

Наши рекомендации