Закономерности почвенной коррозии стали 3 в условиях дифференциальной аэрации

• Автор: Глазов, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
4 ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Свойства грунта

1.1.1 Структура грунта

1.1.2 Влияние размеров фракций грунта на коррозионный процесс

1.1.3. Влияние климатических факторов на коррозионный процесс углеродистых сталей.

1.1.4. Минерализация грунта.

1.1.5. Удельное электрическое сопротивление грунта

1.2 Поведение углеродистых сталей в хлоридных средах.

ф. 1.3 Условия дифференциальной аэрации

1.3.1. Моделирование пар дифференциальной аэрации.
1.3.2. Коррозионные процессы на металле в условиях дифференциальной аэрации грунтов
1.4. Протекание коррозионных процессов в парах дифференциальной
аэрации при катодной защите.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Объекты исследования
2.2. Рабочие и исследуемые среды.
2.2.1. Растворы электролитов
2.2.2. Модель грунта
2.3. Аппаратура, приборы и вспомогательные материалы.
2.4. Электрохимические ячейки для исследования дифференциальной аэрации
2.4.1. Малая электрохимическая ячейка.
2.4.2. Многоэлектродная электрохимическая ячейка
2.4.3. Ячейка для исследования процессов коррозии пар дифференциальной аэрации в условиях электрохимической защиты
2.4.4. Вертикальная многоэлектродная электрохимическая ячейка
2.4.5. Сопротивление ионообменной мембраны
4 2.5.Электроды
2.5.1. Вспомогательные электроды
2.5.2. Электроды сравнения
2.5.2.1. Стандартные электроды сравнения
2.5.2.2. Оригинальные электроды сравнения.
2.5.2.3. Дополнительные электроды.
2.6. Проведение экспериментов.
2.6.1. Снятие потенциодинамических поляризационных кривых в растворах электролитов
2.6.2. Исследование процессов, протекающих в растворах электролитов при дифференциальной аэрации.
2.6.3. Исследование процессов, протекающих в растворах электролитов при концентрационной поляризации.
2.6.4. Исследование процессов, протекающих при дифференциальной аэрации в грунтах.
2.6.5. Исследование процессов, протекающих при дифференциальной аэрации в грунтах в условиях электрохимической защиты.
2.6.6. Контроль влажности модели грунта.
2.7. Гравиметрические испытания.
2.8. Измерение экспериментальных сред
2.9. Исследование поверхности образцов и коррозионных повреждений
3. ЭКС1ШРИМЕ1ТГАЛЫ1ЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Электрохимическое поведение стали 3 в нейтральных хлоридных средах.
3.2. Коррозионноэлектрохимическое поведение углеродистой стали в условиях дифференциальной аэрации нейтральных хлоридных растворов
3.3. Коррозионноэлектрохимическое поведение элементов, образованных углеродистой сталью, располагающейся в нейтральных хлоридных растворах различной концентрации.
3.4. Кинетические закономерности подземной коррозии.
3.5 Влияние влажности нейтральных хлоридных сред на скорость
коррозии стали
3.6. Влияние глубины залегания образцов стали 3 на скорость их коррозии .
3.7. Влияние дифференциальной аэрации грунта на скорость коррозии стали
3.7.1. Изменение потенциалов протяженной и составной моделей во
времени при дифференциальной аэрации
3.7.2. Зависимость скорости коррозии стали 3 от расстояния до ГРГ.
Л 3.7.3. приэлектродного слоя грунта при коррозии металла в
условиях дифференциальной аэрации.
3.8. Интерпретация экспериментальных данных по поляризации составной модели в условиях дифференциальной аэрации.
3.8.1. Изменение потенциалов свободной коррозии на составной модели
3.8.2. Поляризация отдельных образцов составной модели
3.8.3. Ток растворения образцов составной модели
3.9. Катодная поляризация пары дифференциальной аэрации
3.9.1. Изменение потенциалов элементов ПДА при катодной защите
3.9.2. Коррозионное состояние элементов ПДА при катодной защите .
3.9.3. Механизм функционирования ПДА при катодной защите
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПДА.
4.1. Основные положения математической модели
4.2. Эквивалентная электрическая схема ПДА и ее расчет.
4.3. Учет в математической модели внешней катодной поляризации.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Почва является капиллярнопористой системой с хаотично расположенными капиллярами. Размеры капилляров определяются дисперсностью частиц, из которых состоит твердая фаза грунта 7. Именно в этих капиллярах или порах содержится почвенная влага, в основном, определяющая электрохимическое поведение металлов. Поведение капиллярной влаги отличается рядом особенностей, свойственных капиллярным системам. Адсорбционная влага, повидимому, практически не влияет на скорость коррозионных процессов, т. ГРГ, обладающих различной дисперсностью. В этом случае вблизи ГРГ возникает область повышенной влажности. Пористость почв в зависимости от литологического состава и глубины залегания варьируется в довольно широких пределах от до . В чисто органогенных горизонтах, например, в торфах и лесных подстилках, она может превышать . Книзу пористость уменьшается, доходя до 4Н в глинистых и суглинистых неоглеенных породах и до в песчаных. В оглеенных суглинках и глинистых породах она уменьшается до 7. Идеальной почвой называют сыпучее тело, состоящее из сферических частиц одинакового диаметра. Такая модель далека от реальной почвы, поскольку частицы реальной почвы, как правило, имеют неправильную форму, и размер частиц изменяется в широких пределах от мелкодисперсных микронных размеров частиц глинозема до крупных размером до десятка сантиметров частиц гранита и других минералов. В почвах и породах широко распространено явление агатообразования. Лишь немногие почвы песчаного состава близки к монодисперсным системам. В рамках идеальной модели шарообразные частицы грунта могут быть различно расположены по отношению друг к другу. Например, если центры шаров располагаются по углам кубической пространственной решетки кубическое расположение, образуется рыхлая структура. Наиболее плотная упаковка соответствует расположению центров сферических частиц грунта в углах равностороннего тетраэдра гексагональная упаковка. В этом случае образуются два типа элементарных пор тетраэдрические и ромбоэдрические с вогнутыми сферическими гранями. Таким образом, почвенное поровое пространство можно представить в виде пространственной трехмерной сетки, состоящей из узлов различной формы и различного размера, соединенных друг с другом перетяжками более узкими капиллярами, соединяющими поры. В суглинистых и глинистых с пластинчатыми частицами почвах форма пор значительно отличается от таковой для идеальной почвы. В верхних гумусовых горизонтах почв вне зависимости от их состава пористость почти всегда значительно выше, чем максимальная пористость идеальной почвы. В более глубоких горизонтах пористость уменьшается. Пористость неоглеенных почв приближается к пористости идеальной почвы. Изменение пористости в почвенном профиле в горизонтальном направлении не значительны, в отличие от вертикальной составляющей, что не позволяет рассматривать почву как простую пористую среду 7. Наиболее важной характеристикой грунтов и почв является характер увлажняющих вод. Атмосферные осадки, конденсат водяных паров, поверх ностные и грунтовые воды, соприкасаясь с твердой фазой поч во грунта, образуют почвенный электролит жидкую фазу. Вода может быть связана с грунтом посредством химической, физикохимической и физикомеханической связи. Химическая связь характеризуется наличием компонентов в строго определенном молекулярном соотношении. Химически связанная вода в процессе почвенной коррозии стали не участвует. Физикохимическая связь возникает в виде адсорбционной связи. Наиболее прочно с твердой фазой почвы связан молекулярный слой воды, толщина которого может достигать нескольких сотен диаметров молекул воды. Количество воды, которое почва или грунт способны удерживать при данной температуре и влажности воздуха, определяет гигроскопическую влажность почвы. К физикомеханическим связям относятся структурные связи капиллярная и смачивания. В порах вода находится под действием капиллярных сил, возникающих на границе твердой, жидкой и газообразной фаз. Высота капиллярного подъема воды в сухих почвах значительно меньше, чем во влажных, и экстремально зависит от диаметра капилляра.