Закономерности анодного растворения и коррозии железа в присутствии промоторов и ингибиторов его наводороживания

• Автор: Ненашева, Татьяна Анатольевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с. : ил

Введение.

1. Литературный обзор

1.1. Общие представления о механизме катодного выделения водорода

и внедрения водорода в металл

1.2. Взаимосвязь между скоростями катодного выделения водорода и внедрения водорода в металл. Влияние электродного потенциала. .

1.3. Влияние промоторов наводороживаиия металла

1.4. Влияние ингибиторов наводороживаиия металла.

1.5. Связь между адсорбцией ПАВ и скоростью катодного

выделения водорода

1.6. Влияние сорбированного водорода на растворение металла

2. Объекты и методы исследования.

2.1. Объекты исследования электроды и растворы
2.2. Методы исследований.
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
3.1. Влияние сорбированного водорода на скорость растворения
железа в присутствии промотора наводороживаиия металла
3.2. Влияние сорбированного водорода на скорость растворения
железа в присутствии ингибиторов наводороживаиия металла
3.3. Влияние адсорбированного водорода на электрохимическую
кинетику растворения железа
3.4. Влияние сорбированного водорода на скорость катодной реакции
и потенциал свободной коррозии железа в кислом растворе
Выводы.
Литература


Одним из основных параметров, количественно описывающих НВ металла в электрохимических процессах, является величина тока проникновения (внедрения) водорода в металл (ір). Эта характеристика зависит от многих факторов: параметров электролита (температура, химический состав, наличие дисперсных частиц и др. Таким образом, внедрение водорода в металл -сложный процесс, который зависит от многих факторов, таких как потенциал поверхности металла на границе с электролитом, плотность тока, pH и состав электролита, включая примеси, а также от природы электрода. НВ характерно для Ре, стали, Кі, Ті, Реї, М& А1. Оно может вызывать как изменение свойств конструкционных материалов (различного оборудования, трубопроводов), так и механизма растворения металлов [7]. При этом водород внутри металла может находиться в различных состояниях [8]. Только концентрация первой из этих форм может прямо зависеть от скорости катодного выделения водорода [8]. Концентрации второй и третьей форм зависят от свойств самого металла, его структурных дефектов. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ СКОРОСТЯМИ КАТОДНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛ. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА. Процесс катодного выделения водорода на металле разделяют, как минимум, на две стадии. Н}0* + Ме + е -> МеН^ + Н (). В результате образуется адсорбированные атомы водорода (МеНа*). Какое из уравнений (7) - (9) описывает скорость катодного выделения водорода - зависит от лимитирующей стадии этого процесса. Mell. Н О' -_? Г, и Г,, Ту и Г3 - скорости прямой и обратной реакции стадий химической и электрохимической десорбции соответственно, р - разряд ионов водорода или молекул воды, х. В зависимости от конкретного механизма реакции выделения водорода при стационарном протекании этого процесса при заданном потенциале на катоде реализуется постоянная степень заполнения поверхности адсорбированными атомами водорода, часть из которых проникает в решетку железа. Наиболее используемым методом изучения внедрения водорода в железо, палладий и ряд других металлов является измерение проникновения водорода через мембрану, осуществляемое по электрохимической методике, разработанной Деванатханом и Стахурским [, ). Основной принцип метода заключается в том, что одна сторона тонкой металлической мембраны (поляризационная) подвергается катодной поляризации. На другую сторону (диффузионную) накладывается анодный потенциал, при котором в растворе щелочи происходит полная ионизация атомов водорода, диффундирующих через мембрану. Ток, идущий на ионизацию водорода, продиффундировавшего через мембрану, фиксируется и позволяет судить как о количестве, так и о скорости диффузии водорода. Точность этого метода зависит от тока, измеренного тогда, когда через мембрану не проходит водород. Проникновение водорода может быть представлено тремя стадиями: внедрение водорода в мембрану; диффузия водорода в мембране; выход водорода из мембраны. Они характеризуются перенапряжением внедрения (Я|), диффузии (Я2) и выхода (Я}). В случае железной или стальной мембраны, чтобы усилить окисление водорода и снизить коррозионный ток на выходной стороне, эта сторона покрывается тонким слоем палладия. Концентрация водорода на выходной стороне должна быть равна нулю (весь выходящий водород подвергается ионизации). С« и Сь - концентрации водорода в металле на входе и выходе; О -коэффициент диффузии водорода в металле. Ъ - заряд ионов. Уравнение () описывает модель стационарной диффузии водорода в среде с наложением фазограничной реакции () на входе в мембрану. Формально такая модель является потенциалонезавнеимой, так как согласно уравнению ( - ) величина стационарного потока водорода не выражается через катодный потенциал или перенапряжение выделение водорода. Однако величина 0 должна быть возрастающей функцией перенапряжения []. Это привязывает модель к кинетике реакции выделения водорода. Рис. I. Диаграмма, демонстрирующая электрохимический метод изучения проникновения водорода через мембрану. Предполагая тот или иной механизм реакции выделения водорода для разных степеней заполнения 0, можно получить аналитические выражения для степени заполнения водородом поверхности и 1Р как функции потенциала. Fe Hutto ?