Теории коррозии и защиты металлов

Первопричиной коррозии металлов является их термодина-мическая неустойчивость в различных средах при данных внешних условиях. Термодинамика дает исчерпывающие сведения о возможности или невозможности самопроизвольного протекания коррозионного процесса при определенных условиях. В связи с этим соответствующие термодинамические расчеты представляют определенный интерес.

Роль термодинамики при изучении коррозионных процессов этим не исчерпывается. Термодинамические потенциалы могут быть использованы для количественной оценки движущих сил физико–химических, в том числе и коррозионных процессов, а также для расчета скоростей этих процессов в случаях, когда имеется возможность расчета не только движущих, но и тормозящих сил процессов.

Наконец, одним из практических методов защиты металлов от коррозии является создание условий, уменьшающих или, полностью исключающих возможность протекания коррозионного процесса (применение защитных газовых атмосфер, обескислоро-живание воды, катодная защита), которые могут быть рассчитаны с помощью термодинамики.

Хотя термодинамика дает возможность определить, насколько изучаемая система отдалена от состояния равновесия, однако она не дает ответа на весьма важный и с теоретической, и с практической стороны вопрос: с какой скоростью будет протекать термодинамически возможный коррозионный процесс. Рассмотре-нием этого вопроса, а также уста-новлением влияния различных факторов на скорость коррозии металлов занимается кинетика (учение о скоростях) коррозионных процессов.

Отличительной особенностью коррозионных процессов является их сложность и многостадийность. Обычно коррозионный процесс состоит по меньшей мере из трех основных стадий:

1) переноса реагирующих веществ к поверхности раздела фаз – реакционной зоне;

2) собственно гетерогенной реакции;

3) отвода продуктов реакции из реакционной зоны.

Каждая из этих основных стадий может в свою очередь состоять из элементарных стадий, протекающих последовательно или параллельно.

Установившаяся суммарная скорость коррозионного процес-

са определяется торможением протекания его отдельных стадий. Если заторможенность одной из последовательных стадий процесса значительно больше других, то суммарная скорость процесса определяется в основном скоростью этой наиболее заторможенной стадии. Если коррозионный процесс состоит из ряда одновременно протекающих параллельных стадий и заторможенность одной из них значительно меньше других, то суммарная скорость процесса определяется в основном скоростью этой самой быстрой стадии. Если же торможения отдельных стадий процесса сравнимы между собой, то суммарная скорость процесса определяется протеканием этих стадий, которые взаимно связаны.

Вполне определенные конечные скорости, с которыми протекают термодинамически возможные коррозионные процессы, обусловливаются чаще всего следующими факторами:

1) медленностью диффузии реагентов к поверхности метал-ла или продуктов реакции в обратном направлении (диффузионный контроль процесса);

2) медленностью химических или электрохимических реак-ций (обусловленной их энергией активации) взаимодействия метал-

ла с коррозионной средой или ее компонентами (кинетический контроль процесса);

3) медленностью обеих этих стадий при соизмеримости их торможений (диффузионно-кинетический контроль процесса).