Водная коррозия

Водная коррозия — это электрохимическое разрушение металлов при контакте со средами, содержащими воду, обусловленное сопряженными реакциями анодного растворения и катодного восстановления.

Definition

Электрохимическое окисление металла в водосодержащей среде, при котором растворение металла на анодных участках уравновешивается реакцией восстановления на катодных участках той же или сопряженной поверхности.

Scope

Эта тема охватывает электрохимический механизм коррозии в водных средах: анодное растворение металла и катодное восстановление кислорода или ионов водорода, смешанный коррозионный потенциал и коррозионный ток, термодинамическую стабильность, отображаемую диаграммами Пурбе, а также основные формы разрушения, такие как равномерная, гальваническая, питтинговая и щелевая коррозия. Это основа для прогнозирования и количественной оценки деградации материалов.

Core questions

• Какие анодные и катодные реакции в совокупности вызывают коррозию металла в воде?
• Как коррозионный потенциал и коррозионный ток определяют скорость потери металла?
• Как диаграммы Пурбе предсказывают, будет ли металл корродировать, пассивироваться или оставаться инертным?
• Что отличает равномерную коррозию от локализованных форм, таких как питтинговая и гальваническая коррозия?

Key theories

Теория смешанного потенциала

Корродирующий металл достигает стационарного коррозионного потенциала, при котором суммарные анодные и катодные токи уравновешиваются; величина этого уравновешенного тока, определяемая экстраполяцией Тафеля, дает скорость коррозии.

Диаграммы потенциал–pH (Пурбе)

Карты электродного потенциала в зависимости от pH определяют области, где металл термодинамически инертен, активно корродирует или пассивирован, что помогает в оценке коррозионной стойкости.

Clinical relevance

Водная коррозия лежит в основе отказов и необходимости обслуживания трубопроводов, мостов, судов и биомедицинских имплантатов; понимание ее электрохимии позволяет прогнозировать срок службы, выбирать материалы и разрабатывать стратегии защиты, которые снижают огромные экономические издержки и риски для безопасности.

History

Эванс установил электрохимическую природу коррозии в начале 20 века; Вагнер и Трауд формализовали теорию смешанного потенциала в 1938 году, а Пурбе составил диаграммы равновесия потенциал–pH в середине 20 века, что в совокупности заложило количественную электрохимическую основу для изучения коррозии.

Key figures

• Ulick R. Evans
• Marcel Pourbaix
• Carl Wagner
• Wilhelm Traud

Seminal works

• jones1996
• pourbaix1974
• bard2001

Frequently asked questions

Почему два разных металла при контакте корродируют быстрее?

Когда разнородные металлы электрически соединены в электролите, более активный металл становится анодом и растворяется преимущественно, в то время как более благородный металл действует как катод, ускоряя гальваническую коррозию активного металла.

Что показывает диаграмма Пурбе?

Она показывает, в зависимости от потенциала и pH, является ли металл термодинамически стабильным (инертным), ожидается ли его растворение (коррозия) или он покрыт защитным оксидом (пассивация), хотя она указывает на тенденцию, а не на скорость.