Факторы, влияющие на процесс протекания коррозии в водной среде
Коррозия – это процесс разрушения поверхности металла из-за электрохимического и химического влияния окружающей среды.
Электропроводность металлов обусловлена наличием в их кристаллической структуре подвижных или свободных электронов. Во время контакта поверхности металла с речной или болотной водой катионы (положительно заряженные частицы металла) переходят в раствор, а электроны остаются. Таким образом водный слой, который контактирует с поверхностью металла, получает положительный заряд, а оставшиеся в металле электроны сообщают ему отрицательный. Металл и электролит представляют собой сложные системы, которые содержат электрические заряды, поэтому на границе металл-вода возникает скачок электрического потенциала - электродный потенциал. Неоднородность металл-электролит становится причиной того, что электродный потенциал на различных участках границы металл-вода может быть различным. Данное различие становится причиной появления электрохимических пар (катодных и анодных участков), между которыми протекает коррозионный ток. Такая коррозия протекает в виде двух самостоятельных процессов:
Статья: Болотная и речная вода как коррозионная среда
- Катодный процесс, который заключается во взаимодействии лишних электронов металла с атомом или ионом, которые могут восстанавливаться, в основном это реакции восстановления протона до газообразного водорода.
- Анодный процесс, который заключается в переходе ионов металла в раствор.
На интенсивность и скорость процесса коррозии в болотной и речное воде оказывает влияние характер обработки поверхности металла, состав коррозионной среды, а также ее условия. Например, плохо и грубо обработанная поверхность очень активно корродирует, а ее шлифовка или полировка повышают степень устойчивость к процессу коррозии. Поверхность металла становится пассивной из-за образования на ней оксидной пленки.
Оксидная пленка на металле – это пленка, образующаяся при определенных условиях в воздухе или окислительной среде и состоящая из окислов данной среды.
Основными факторами, которые определяют коррозию металла в условиях речной или болотной воды являются:
- Углекислое равновесие.
- Концентрация солей в воде.
- Наличие в воде микроорганизмов.
При углекислом равновесии концентрация свободной углекислоты в речной или болотной воде соответствует тому ее объему, которое нужно для поддержания необходимого объема гидрокарбоната кальция. Если количество углекислого газа соответствует условию равновесной концентрации, то вода называется стабильной. В такой воде протекание процессов выпадения карбоната или растворения не происходит. В случае, если количество углекислого газа ниже, чем равновесной, то при контакте такой воды с поверхностью металла происходит образование пленки (из-за выделения карбоната кальция) с ярко выраженными защитными свойствами. При избытке углекислоты в воде ее называют агрессивной. Защитная пленка карбоната кальция при контакте с такой агрессивной водой разрушается, что способствует протеканию процесса коррозии.
Повышенное содержание солей в болотной или речной воде становится причиной увеличения ее электропроводности, которая способствует росту скорости протекания коррозионных процессов. При этом, значительное превышение содержания солей в воде может быть причиной уменьшения скорости из-за уменьшения степени растворимости кислорода. Некоторые анионы и катионы, присутствующие в составе воды, являются стимуляторами коррозии. Например, ионы хлорида могут замещать собой кислород в защитной пленке, что способствует образованию пор, что облегчает начало процесса коррозии. Сульфаты могут увеличивать электропроводность, что способствует протеканию биологической коррозии.
Некоторые микроорганизмы являются коррозионными агентами. Роль микроорганизмов в протекании процесса коррозии заключается в деполяризации катода при помощи образования пар дифференциальной аэрации, выделения продуктов обмена, а также ферментативного переноса электронов.
Защита трубопроводов от коррозии
Основными способами, задачей которых является защита поверхности металла от коррозии, являются электрохимическая защита или нанесение на металлическую поверхность защитного слоя. Для защиты нефтегазопроводов применяют нанесение защитного слоя. Внешнюю поверхность трубопроводов от коррозии в водной среде защищают при помощи нанесения на нее каменноугольной смолы. При транспортировке речной или болотной воды внутреннюю поверхность защищают при помощи полимерных или битумных покрытий, которые наносятся в процессе изготовления труб на заводе. Также интенсивность и скорость коррозии, во время транспортировки воды можно снизить за счет ее обработки. В воду добавляются специальные реагенты, способствующих осаждению на трубах нерастворимых соединений, которые образуют защитную пленку.
