Использование принципов гетерогенной кинетики растворения карбонатов и оксидов для моделирования коррозионного поведения стали 10

• Автор: Артамонова, Инна Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.01, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1. Критический анализ экспериментальных данных по влиянию внешних факторов на скорость коррозии углеродистых сталей в карбонатных растворах.

1.2. Факторы, влияющие на кинетику растворения сидерита и кальцита

1.3. Коррозионное растрескивание углеродистой стали в карбонатных растворах

1.4. Электрохимические особенности влияния карбонатионов на электрохимические стадии коррозионного поведения стали ст. .

1.4.1. Анализ механизма катодного процесса в растворах, содержащих карбонатионы.

1.4.2. Влияние карбонатных ионов на анодную стадию растворения углеродистых сталей.

1.4.3. Особенность протекания анодной стадии в нейтральных и щелочных средах

1.4.4. Моделирование и анализ анодного процесса на электродах, изготовленных из стали , и его механизм в нейтральных средах карбонатных растворов

Глава И. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты и методы коррозионного и электрохимического поведения стали ст. в карбонатных растворах
2.1.1. Материалы и реактивы
2.1.2. Гравиметрический метод коррозионных испытаний
2.1.3. Электрохимические методы изучения коррозионного поведения стали ст. .
2.1.3.1.Определение скорости коррозии по данным поляризационного сопротивления.
2.1.3.2. Импедансные методы исследования скорости коррозии
2.1.4. Математическая обработка экспериментальных результатов и планирование эксперимента
2.2. Методика изучения кинетики растворения карбонатов.
2.3. Методика изучения растворения магнетита.
Глава III. Результаты влияния различных факторов на коррозионное поведение стали в сульфатных и карбонатных растворах.
3.1. Определение эмпирической зависимости скорости коррозии ст. от различных параметров , Т, С и др. в сульфатных и карбонатных растворах.
3.1.1. Методика определения скорости коррозии.
3.1.1.1. Гравиметрические методы определения показателя скорости коррозии р, гм2,ч в сульфатных растворах.
3.1.1.2. Определение показателя скорости коррозии методом поляризационного сопротивления.
3.1.2. Зависимость скорости коррозии от .
3.1.3. Влияние перемешивания на скорость коррозии.
3.1.4. Влияние температуры и давления Рсог и Рог на коррозию стали в карбонатных растворах при .
3.1.5. Зависимость скорости коррозии от потенциала.
3.2. Результаты изучения электрохимического поведения ст. в карбонатных и сульфатных растворах.
3.2.1. Катодный процесс в сульфатных растворах
3.2.2. Исследование особенностей анодного электрохимического процесса в сульфатных растворах.
3.2.3. Особенности электрохимического поведения стали ст. в карбонатных растворах.
3.2.3.1. Общий вид кривых в аэрированных растворах
3.2.3.2. Анодные поляризационные кривые на ст. в дэаэрированных карбонатных растворах.
3.2.3.3. Исследование природы анодного процесса в карбонатных растворах с помощью анализатора частотного отклика импедансными методами.
3.3. Анализ продуктов коррозии на поверхности стали ст.Ю.
Глава IV. Исследование кинетики растворения кальцита
4.1. Исследование кинетики растворения кальцита при различных условиях , парциальное давление, температура, частота оборотов диска и др
4.1.1. Экспериментальное изучение зависимости скорости растворения и изменения концентрации ионов кальция во времени.
4.1.2. Влияние перемешивания на скорость растворения кальцита.
4.1.3. Изучение влияние температуры растворов
4.1.4. Изучение влияние на скорость растворения кальцита.
4.2. Моделирование зависимости скорости растворения кальцита от
4.2.1. Моделирование кинетики растворения кальцита по классической схеме.
4.2.2. Моделирование кинетики растворения кальцита и строения двойного электрического слоя на границе раздела СаСОг электролит с помощью трехслойной модели.
Глава V. Исследование кинетики растворения магнетита как основной фазы на поверхности пассивной стали при различных условиях , парциальное давление, температура, частота оборотов диска и др
5.1. Особенности исследования кинетики растворения
магнетита.
5.1.1. Аппаратура и методика.
5.1.2. Определение микроколичеств железа при помощи
офенантрол ина.
5.2. Результаты исследования кинетики растворения магнетита.
5.3. Применение моделей гетерогенной кинетики для описания кинетических кривых и расчетов удельной скорости растворения магнетита.
5.3.1. Моделирование кинетических кривых растворения оксидов с участием поверхности. 2 Глава VI. Моделирование электрохимических процессов на стали
в сульфатных и карбонатных растворах
6.1. Моделирование электрохимических процессов на стали в сульфатных растворах.
6.2. Моделирование влияния карбонатных ионов на электрохимическое поведение стали при анодной поляризации.
6.3. Влияние ингибиторов на коррозионное и электрохимическое поведение стали ст. в карбонатных растворах при различных .
6.3.1. Влияние ОЭДФ на величину тока коррозионных и электрохимических процессов катодные и анодные процессы.
6.3.2. Влияние молибдата аммония на величину тока коррозионных и электрохимических процессов катодные и анодные процессы.
Общие выводы
Литература


В этом случае появляется возможность проведения статистической обработки и уменьшения влияния ошибок эксперимента. Наконец, можно провести Сплайнаппроксимацию. В этом случае нет нужды в задании функции Атгв явном виде. Поскольку скорость коррозии во времени уменьшается представляет интерес даль количественное описание этого процесса см. Глава III. Влияние скорости потока на коррозионное поведение углеродистой стали в карбонатных растворах ,. Влияние скорости потока изучено в ряде работ ,. Было установлено, что в большинстве случаев коррозия имеет диффузионнокинетический характер, на который сильно влияет температура. Т С практически не зависит от скорости потока и лимитируется гетерогенной реакцией разряда адсорбированных молекул Н2С или РеНСО3. В этом случае ток гетерогенной реакции разряда значительно меньше тока диффузии молекул С и НСО к поверхности электрода см. Рис. Рис. С в карбонатных растворах. Скорость катодного процесса связана с током анодной стадии. В анодной стадии принимают участие частицы продуктов растворения сидерита. Особенно важна роль процесса комплексообразования в растворении карбонатов. ЛС НСО РеНСО лСО. Образующиеся ионы РеНСОспособны принимать участие в катодной реакции разряда. Факторы, влияющие на кинетику растворения сидерита и кальцита. С7,0с является его более высокая скорость растворения по сравнению с гидроксидом железа И, что обусловливает карбонатную коррозию и коррозионное растрескивание стали. Поэтому при адсорбции ионов угольной кислоты на гидроксидах железа они будут стимулировать разрушение пассивной пленки. В этой связи представляет интерес выяснить закономерность растворения карбоната железа при различных условиях. Кинетические закономерности растворения сидерита и кальцита СаСОз близки, поэтому представляет интерес выяснить и сравнить факторы, влияющие на кинетику растворения карбонатов . Наиболее фундаментальные исследования растворения представлены в работах Пламмера , и Сьеберга . В результате проведенных исследований найдено, что процесс растворения имеет смешанную кинетическодиффузионную природу, так как скорость процесса зависит от скорости потока электролита см. Установлено, что кинетика растворения до 4 зависит от концентрации ионов Н ,,. Порядок по ионам Н в кислых средах равен 1. При изучении процесса растворения при 7 найдено, что скорость не зависит от концентрации Н. Б поверхность
К константа скорости растворения мольсм сек. Эффективная энергия активации процесса растворения карбонатов лежит в пределах от кДжмоль до кДжмоль. Таким образом, растворение карбонатов в основном определяется градиентом концентраций между насыщением раствора, ПР и текущей концентрацией ионов М2 и СО. Рис. СаС от величины ПР. Рис. Из рис. Поэтому для уменьшения скорости процесса растворения сидерита скорости коррозии
стали следует увеличивать концентрацию ионов Ме , СО в обескислороженных растворах. В противоположность кинетике растворения карбонатов, скорость удаления гидроксидов лежит в кинетической области Еак кДжмолъ и не зависит от перемешивания. Наблюдается порядок по ионам Н равный 0,5. Скорость растворения на порядок меньше, чем у карбонатов. Как видно из рис. Рис. С и парциальном давлении СОг 0, МПа от и скорости потока 1мс 2мс. Рис. Зависимость скорости коррозии стали от в карбонатных растворах при различных температурах. Уменьшение значения приводит к росту скорости коррозии. Это связано с ростом концентрации ионов НСО и молекул Н2СОг в карбонатных растворах. Данные ИКспектроскопии указывают на то, что в присутствии Сили ионов Спроисходит образование карбоната железа II. При продувке С в воде возрастает концентрация ионов НСОи СО, которые адсорбируются на катодных центрах поверхности железа, где протекает водородная деполяризация. Образующиеся на анодных центрах ионы Я2взаимодействуют с ионами СО, что приводит к формированию нерастворимого поверхностного слоя. Ионы НСОг катализируют растворение железа из пассивной пленки. Адсорбция ионов НСОу на поверхности железа способствует созданию повышенной их концентрации вблизи поверхности.