Влияние ионов окислительного типа на устойчивость пассивного состояния стали Х18Н10Т в растворах фосфорной кислоты

• Автор: Филимонов, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Список условных обозначений.

1 Обзор литературы.

1.1 Характеристика коррозионной среды

1.2 Влияние легирующих компонентов нержавеющих сталей на их коррозионную стойкость в кислых средах.
1.3 Коррозионноэлектрохимические свойства нержавеющих сталей в растворах фосфорной кислоты.

1А Методы защиты нержавеющей стали от коррозии в неорганических кислотах

1.5 Об особенностях катодного восстановления нитратов в кислых средах

1.6 Об особенностях растворения и восстановления меди в кислых средах

1.7 О взаимном влиянии нитратионов и ионов меди в растворах.

2 Характеристика использованных реактивов и материалов.
3 Методическая часть.
3.1 Методы исследования
3.1.1 Гравиметрический метод
3.1.2 Хронопотенциометрический метод
3.1.3 Метод поляризационных кривых
3.1.4 Кулонометрический метод.
3.1.5 Метод вращающегося диска
3.1.6 Метод расчта поляризационных диаграмм коррозии.
3.1.7 Метод рентгенофазового анализа
3.2 Оборудование и методика эксперимента
3.2.1 Коррозионные испытания
3.2.2 Хронопотенциометрия с зачисткой образца под раствором.
3.2.3 Потенциостатические исследования.4
3.2.4 Построение поляризационных диаграмм анодного и катодного процесса.
3.2.5 Исследования на вращающемся дисковом электроде
3.2.6 Рентгенофазовый анализ
4 Экспериментальная часть.
4.1 Особенности коррозионного поведения стали ХНТ в фосфорнокислых растворах
4.1.1 Коррозионные испытания с замером потенциала.
4.1.2 Коррозионные испытания в ампулах
4.2 Устойчивость пассивного состояния стали ХНТ в фосфорной кислоте
4.2.1 Исследование устойчивости пассивного состояния стали при зачистке
образца под раствором
4.2.2 Исследование устойчивости пассивного состояния стали
поляризационными методами..
4.3 О нерастворимых продуктах коррозии стали ХНТ в фосфорной кислоте
4.4 Ингибирование коррозии стали из активного состояния.
4.5 О влиянии нитратов на электрохимические характеристики хромоникелевой стали в растворах фосфорной кислоты
4.6 О влиянии ионов меди на электрохимические характеристики хромоникелевой стали в растворах фосфорной кислоты.
4.7 О влиянии совместного присутствия нитратионов и ионов меди на электрохимические характеристики хромоникелевой стали в растворах фосфорной кислоты.
4.8 Каталитическое действие ионов меди на реакцию восстановления нитратов
4.9 Опьгтнопромьпнленные испытания эффективности нитратионов и ионов меди как ингибиторов коррозии.
4.9.1 Аналитический контроль состава водного слоя
4.9.2Потенциометрический контроль коррозионного состояния поверхности стали
4.9.3 Внутренний осмотр оборудования.
4.9.4 Определение фактической скорости коррозии
Выводы.
Список использованной литературы


В жидкой 0%-ной Н3Р около ,7 % от общего содержания Р2С>5 обязательно присутствует в виде пирофосфорной кислоты [2, с. В чистом виде 0%-ная фосфорная кислота может быть получена только в виде твёрдых стёкол. Такая кислота обладает высокой ионной проводимостью, которая обусловлена, как считают, её диссоциацией с образованием иона тетрагидрооксифосфония [6, с. Ортофосфорная кислота является хорошим комплексообразователем для переходных металлов и алюминия. Например, для трёхвалентного железа установлено существование комплексных ионов [Ре(НР)]+, [Ре(НР)2]', [Ре(Р>2]3 [Ре(Р),Г [2, с. Возможность перехода в пассивное состояния и его устойчивость определяются, в основном, содержанием хрома, который относится к легкопассивирующимся металлам []. С увеличением содержания хрома стойкость сталей к кислотной коррозии повышается, причём наиболее резкое изменение наблюдается при содержании хрома на уровне -%. Никель оказывает влияние на коррозионные свойства сталей через изменение её фазового состава. Под влиянием этого элемента образуется мелкозернистая аустенитная однофазная структура, что повышает коррозионную стойкость []. Помимо основных компонентов в состав хромоникелевых сталей входят различные примеси, которые, несмотря на своё низкое содержание, существенным образом влияют на коррозионную стойкость стали в растворах кислот. Так наличие в стали титана повышает коррозионную стойкость стали ХНТ в кислотах по сравнению с аналогичными сталями не стабилизированными титаном ХН9 и 0XН []. Титан в стали ХНТ в значительной степени находится в виде карбида, который имеет высокую стойкость при потенциалах активной коррозии стали и в ходе растворения в кислотах накапливается на поверхности. Вместе с тем на ТІС сравнительно низкое перенапряжение выделения водорода, так что в условиях преимущественной водородной деполяризации его накопление на поверхности способствует увеличению скорости катодной реакции и, как следствие, увеличению скорости коррозии. В других случаях тот же эффект приводит к превышению скорости катодной реакции над анодной и переходу стали в пассивное состояние [, ]. В данном случае карбид титана выступает в роли катодного модификатора, подобно добавкам благородных металлов к пассивирующимся металлам и сплавам []. Из других примесей пассивируемость стали ХН в кислотах резко снижают сульфиды марганца, однако легирование стали титаном уменьшает это воздействие [, ]. Основные компоненты хромоникелевых сталей (железо, хром, никель) термодинамически нестабильны в растворах кислот, их коррозионная устойчивость определяется образованием на поверхности тонкой плотной защитной пленки [,]. Плёнка имеет в основном оксидную природу. Различными спектральными и электрохимическими методами установлено сложное строение оксидной плёнки на поверхности нержавеющих сталей. В зависимости от внешних условий состав окисной плёнки и распределение компонентов по толщине плёнки может сильно варьировать. Это объясняется тем, что скорости растворения, диффузии и миграции составляющих нержавеющей стали (Fe, Ni, Cr, Mo) различны []. Поверхностные слои свежеизготовленного сплава состоят преимущественно из оксида железа. После электрохимической пассивации основу поверхностных плёнок составляют уже оксиды хрома []. На поверхности воздушно-окисленного железо-хромового сплава обнаружен только один оксид, предположительно состава (Fe, Сг)2Оз [, ], толщиной 1-3 нм. При катодной поляризации восстанавливается только часть этого оксида на основе железа, Сг2Оз не восстанавливается. Такой оксид, обладающий известной долей кристалличности и характерный для плёнок, образованных на воздухе, в водном растворе модифицируется, приобретая аморфную структуру []. Самые наружные слои воздушно-окисной плёнки на поверхности хромистых сталей имеют соотношение Cr/Fe близкое к соотношению в объёме сплава. Средние слои существенно обогащены хромом, концентрация которого относительно железа снижается во внутренних слоях и приближается к его концентрации в сплаве. В целом плёнка обогащена хромом [, , ].