Коррозионная активность сред и влияние ее на коррозию металлов

По характеру воздействия на металлы коррозионные среды делятся на две основные группы:
- Электролиты – среды, вызывающие электрохимическую коррозию металлов.
-Не электролиты – среды, вызывающие химическую коррозию металлов за счет прямого взаимодействия.
Основные характеристики электролитов, определяющие коррозионную активность.
Коррозионная активность электролитов зависит от ряда ключевых параметров, главным из которых является степень диссоциации электролита.
Влияние степени диссоциации на коррозию металлов.
Степень диссоциации (α) напрямую связана с концентрацией раствора электролита: при разбавлении раствора степень диссоциации увеличивается. Это объясняет, почему коррозия металлов в разбавленных растворах, как правило, интенсивнее, чем коррозия в концентрированных и насыщенных растворах.
Классификация электролитов по степени диссоциации:
Сильные электролиты: степень диссоциации α > 0,3 (более 30%).
Средние электролиты: степень диссоциации α = 0,3–0,03 (от 3% до 30%).
Слабые электролиты: степень диссоциации α < 0,03 (менее 3%).
Таким образом, оценка коррозионной активности среды требует анализа ее природы (электролит или не электролит) и, для электролитов, определения степени диссоциации и концентрации раствора, которые являются критическими факторами скорости коррозионного процесса.

Гидратация ионов.

Гидратация ионов — процесс присоединения молекул воды к ионам растворенного вещества — является ключевым фактором, влияющим на кинетику электрохимической коррозии.
Влияние гидратации на подвижность и активность ионов. Степень гидратации ионов напрямую определяет их подвижность в растворе электролита. Чем выше гидратация иона (то есть чем больше молекул воды образует с ним гидратную оболочку), тем ниже его подвижность и химическая активность.
Роль гидратации в процессе коррозии металлов. Высокая гидратация ионов в электролите затрудняет их участие в коррозионном процессе. Для непосредственного электрохимического воздействия на металл ионы электролита должны пройти стадию дегидратации (потери гидратной оболочки). Таким образом, процесс гидратации может замедлять скорость коррозии, выступая как естественный барьер для ионов. Иными словами, подвижность ионов в растворе и их активность в коррозионном процессе обратно пропорциональны степени их гидратации. Этот принцип важен для оценки коррозионной агрессивности водных сред и прогнозирования коррозии металлов.

Водородный показатель среды (рН)

Этот параметр хар-ет концентрацию ионов водорода в водном растворе.pH водных растворов может изменяться от 0 до 14:
pH = 7 в нейтральных растворах,
pH < 7 в кислых средах,
pH > 7 в щелочных средах.
Скорость коррозии металлов в водных растворах протекает по разному в зависимости от кислотности. Зависимость скорости коррозии от pH раствора различна для разных металлов. На графиках, характеризующих коррозионную стойкость металлов при различных pH, видно, что в зависимости от pH раствора значения потенциалов одних и тех же металлов могут быть различны в кислых, щелочных или нейтральных растворах.

Электропроводность растворов.

Ключевая характеристика электролита, напрямую влияющая на скорость электрохимических реакций. Эта характеристика является функцией концентрации ионов: чем больше концентрация ионов в растворе, тем выше электропроводность. Однако концентрация ионов зависит от двух основных факторов: степени диссоциации электролита и общей концентрации растворенного вещества.
Из-за этой двойной зависимости прямой зависимости электропроводности от концентрации раствора не наблюдается. На графике эта зависимость представляет собой кривую, которая проходит через максимум: после определенной точки дальнейшее увеличение концентрации может снижать степень диссоциации и, как следствие, электропроводность.
Следовательно, влияние электропроводности растворов на процессы коррозии металлов в них неоднозначно.

Оно связано с концентрацией и степенью диссоциации, которые, в свою очередь, обусловлены природой и pH электролита. Высокая электропроводность среды обычно ускоряет коррозию, так как облегчает перенос ионов между анодными и катодными участками на поверхности металла.
Особенно важна электропроводность при почвенной коррозии, то есть при коррозии металлических конструкций, расположенных в земле. Эти процессы имеют электрохимический характер, поскольку полностью обусловлены наличием влаги в грунте, которая создает электролитическую среду. Состав почвы, ее влажность и солесодержание (определяющие электропроводность грунтового раствора) являются главными факторами скорости разрушения подземных трубопроводов, свай и фундаментов.

Водные вытяжки почв, которые отражают состав почвенного раствора, в зависимости от минералогического состава характеризуются различным pH. Чаще всего почвы имеют нейтральную реакцию с pH в диапазоне 6—7,5. Однако некоторые почвы имеют кислую реакцию (pH 3—6), щелочную реакцию с pH от 7,5 до 9,5.
Второй ключевой показатель —увлажненность почвы, которая напрямую характеризуется ее электропроводностью. По величине электропроводности можно судить о степени коррозионной агрессивности почвы, так как она отражает общее содержание растворимых солей и влаги, необходимых для протекания электрохимической коррозии.
Ниже приводится предполагаемая связь между удельным электрическим сопротивлением почвы, pH водной вытяжки и агрессивностью почвы,