Влияние состава сплавов Fe-C на их анодное поведение в слабощелочных средах при повышенных температурах и положительных тепловых потоках

• Автор: Муратова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Пассивность металлов и ее локальное нарушение.

1.1.1. Явление пассивности современное состояние

и тенденции развития.

1.1.2. Строение, состав и защитные свойства пассивирующих пленок на железе в нейтральных и щелочных средах.

1.2. Питтинговая коррозия

1.2.1. Общая характеристика явления локальной коррозии.

1.2.2. Специфика локальной коррозии железа в нейтральных и щелочных средах.

1.3. Влияние химического и структурнофазового состава сплавов железа на их коррозионное поведение.
1.4. Роль термических условий в процессе электрохимической коррозии . .
1.4.1. Влияние температуры на коррозионные и электрохимические свойства металлов и сплавов.
1.4.2. Роль теплопереноса в коррозионноэлектрохимическом поведении металлов и сплавов
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Объекты исследования
2.2. Установки для проведения электрохимических исследований при повышенных температурах и переносе тепла па фаницс сплавраствор .
2.2.1. Стационарный электрод.
2.2.2. Вращающийся дисковый электрод.
2.2.2.1. Обоснование использования метода ВДЭ
2.2.2.2. Описание экспериментальной установки
2.2.2.З. Гидродинамический и термический режимы работы ВДЭ контактного нагрева
2.3. Подготовка электродов к эксперименту.
2.4. Методы исследования
2.4.1. Поляризационные измерения.
2.4.2. Методы определения стойкости металла к локальной коррозии
2.4.3. Микроскопические исследования состояния поверхности электродов.
2.5. Оценка достоверности полученных результатов
ГЛАВА 3. АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ В СПОКОЙНОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ
3.1. Определение состава пассивного слоя
3.2. Влияние содержания углерода в сплаве и температуры электролита
3.3. Закономерности локальной коррозии углеродистых сталей при различных температурах
3.3.1. Стохастические характеристики питтингообразования г
углеродистых сталей
ГЛАВА4. ВЛИЯНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ РАСТВОРА.
4.1. Закономерности пассивации углеродистых сталей в изотермических условиях
4.2. Локальная коррозия сплавов РсС в изотермических условиях
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГРАНИЦЫ
ТВЕРДАЯ ФАЗАЖИДКОСТЬ НА АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ
ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
5.1. Влияние теплопереиоса на процессы пассивации углеродистых сталей.
5.2. Влияние теплопереноса на локальную коррозию углеродистых
сталей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В последнее время наблюдается тенденция к некоторому сближению вышеописанных представлений, и более правильно говорить о пленочно-адсорбционном механизме пассивации металлов [9, ]. При наличии сплошных бсспористых пленок на поверхности металла адсорбционный механизм является дополнительным и скорее относится к пленкам, а не к чистой поверхности металла [ ]. Обоснование этого эффекта приведено в [], где показано, что он обусловлен установлением равенства скоростей анодного растворения пленки (в результате перехода катионов пассивирующего оксида в электролит) и ее роста (за счет миграционного подвода анионов кислорода к границе пленка/металл). Аналогична предыдущей концепция неравновесной межфазной 1ра-ницы с раствором электролита [, ], согласно которой пассивирующий слой термодинамически неравновесен и функционирует в динамическом режиме образования и растворения. Формирование такого слоя связано с гетерогенным зарождением двухмерных зародышей оксида, начинающимся в тафелевой области поляризационной кривой. При образовании зародышей источником ионов кислорода служат диссоциирующие в плотной части двойного электрического слоя (ДЭС) молекулы воды. Зачастую пассивное состояние металла обусловлено присутствием на его поверхности не только соответствующих оксидов и гидроксидов, но и труднорастворимых солей, так называемая, солевая пассивность. Последняя возникает, когда в результате интенсивного растворения металла (в условиях диффузионных ограничений) в приэлсктродпом слое достигается состояние насыщения и пересыщения малорастворимой солыо, что, приводит к покрытию поверхности электрода экранирующим солевым слоем (например, пассивация РЬ/РЬ4, М^/М^Р2, Си/СиС1) и др. Переход железа в пассивное состояние сопровождается образованием на его поверхности оксидных или солевых пассивирующих пленок. Образование оксидной пленки, как любая анодная реакция, требует термодинамического и кинетического рассмотрения. Для установления границ термодинамической возможности протекания электрохимического процесса обычно используются диаграммы Пурбе [], которые для системы Fc-lbO (или включающей дополнительный компонент, например, С и др. В водных аэрированных средах железо и его сплавы могут корродировать с водородной и кислородной деполяризацией [9]. Потенциал - pH диаграммы систем Fc - 1ЬО [4, , ] показывают, что стабильными формами окисления железа при pH, близких к нейтральным (pH = 7 9) являются Fe(OH)? Однако вопрос о природе пассивности железа остается открытым, поскольку при его пассивации в нейтральных и щелочных средах развиваются сложные процессы гидролиза ионов Fe2+ и Fe3+, приводящие к образованию полимеров, их старению, гелеобразовапию, дегидратации и осаждению оксидно-гидроксидных соединений, состав и строение которых изменяются в широких пределах. Так, в работах [- ] было установлено, что пассивное состояние железа обеспечивают Fc(OH)2 и у-Рез, а образование леиидокрокита y-FcOOH приводит к потере защитных свойств пленки, поскольку это вещество может восстанавливаться до FC3O4, не обладающего защитными характеристиками. Б то же время авторы [] считают, что устойчивость пассивного состояния железа обусловлена наличием на его поверхности оксида FC3O4. Существуют данные и о пассивирующей способности низшего оксида железа FcO []. Не является до конца решенным и вопрос о строении пассивирующей пленки на железе. В настоящее время по этому вопросу в литературе существует две основные точки зрения. Таблица 1. Ре2+ + ЗН = у-Ре3 + 6Н* + 2с 0,-0,И7рН-0,ёаРе2. Согласно первой из них (двухслойная модель) предполагается, что на пассивном железе формируются два оксидных слоя: контактирующий с раствором оксид у-1;Сз и контактирующий с металлом РС3О4 (магнетит). Впервые эта модель была предложена в [] и получила дальнейшее развитие в [-] и ряде других работ. В качестве важного аргумента в пользу двухслойного характера оксидной пленки на пассивном железе обычно используются результаты эллипсометрии []. Однако в [] было показано, что эллипсометрические данные можно интерпретировать с точки зрения формирования одного оксида на поверхности пассивного железа.