Физико-химические основы моделирования коррозионных процессов в морской воде Чернов, Борис Борисович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Все более широкое освоение шельфових и ' глубинных зон Мирового океана требует детального изучения процессов

коррозиоішого поведеїшя металлов и средств их зещиты с отысканием путей для прогнозирования их химического сопротивления по физико-химическим характеристикам морской йоды. Морская вода является природнш многокомпонентным злектролгтом, характеризующимся большим набором равновесных состоянии. Погружение в нее металлов, подвергающихся коррозии, нарушает многие из етих равновесных состояний, реально возможный сдвиг которых и определяет их коррозионное поведение в морской воде. Некоторые из физико-химических характеристик коррозионной агрессивности морской воды являются постоянными величинами, другие, измоняясь в широком диапазоне, определяют ггрлотрянптвешюв распределение коррозии металлов в различных райо-

JTOT МироВОГО ОКвШв. 0ДІ1ШСО 0ТС\~ЇС~,Ї5 "ОЛТГ'ССТВСТПТ!!^ 5НЯНИЙ по

взаимовлиянию факторов коррозионной агрессивности морской воды и изменчивости их воздействия во времени но позволяет предсказывать коррозионную стойкость различных по природе металлов. Поэтому разработка теоретических основ прогнозирования коррозии металлов по физико-химическим характеристикам, морской вода является крупной научной проблемой и моиет быть успешно решена в единстве тормодина-иячвсклго и кинетического рассмотрения. В настоящее время имеется определенный разрыв меяду накоплением результатов, испытаний и отсутствием их аналитического осмысления, что не позволяет перейти к прогнозировании коррозионного поведения металлов в различных районах Мирового океана. Количественно но изучены физико-химические характеристики морской воды, определяющие ее коррозионную агрессивность по отношению к тему или иному металлу. Не разработаны экспрессные приемы оценки коррозионной агрессивности морской воды непосредственно с борта научно-исследовательских судов. Решение ука- зашли проблем и составило предмет исследований.

Работа выполнялась в соответствии о целевой комплексной программой ОЦ. 017 "Защита металлов от коррозии" на 1981-85 гг. (Постановление ГКНТ, Госплана и АН СССР И 516/272/174 от 29.12.81, заданеє 12.12.М7,12.12.01)1 координацйоняаа планид АН СССР (Постанов- . ление ГКНТ Я 198 от 19.06.87 Г..- РАН. СССР- ОТ . 18.08.87'Г.): НГП 0.73.01 Я 10103-1360, Задание «55. йая 1 05.04. Н1, . общегосударственная комплексной программой "Щровой окоан" (Проект "Энарге-тика^и). Задание 03.07.Н 1.

- 2 -Цель работы. Выявить новые закономерности ы дать физико-химическое "обоснование процессов коррозии металлов в морской воде; ] частности, изучить нарушения основных ионных равновесий вблизи, корродирующих металлов, исследовать влияние на коррозию металлов кар бонатно-кальшіевой системы морской воды, выявить закономерност проявления електрохимической гетерогенности поверхности на коррози: металлов в морской воде, теоретически осмислить наблюдаемые вкспе римент альные з акономернос ти.

. На основании изученных закономерностей разработать научны основы' прогнозирования коррозии металлов по физико-химическим ха рактериетикам морокой води в различных районах Мирового океана .Разработать комплекс приемов и средств вкспрессного определен!! коррозионной агрессивности морской вода с -борта научно-иоследова тельских судов.

Научная новизна. Изучены закономерности распределения ионов поверхности металлов, корродирующих в морской воде, и оценены на чалыше скорости коррозии, при которых образуются малораетворимы соединения.

Развиты и експериментально обоснованы новые представления влиянии карбонатно-кальциевого равновесия морской воды, как фактор ее коррозионной аі рессивнооти.

. Впервые предложены теоретические представления о кинетике ОС разавания минеральных осадков при катодной защите металлов»

Детально изучено проявление гетерогенного механизма коррозі 'металлов.

Теоретически развиты и експериментально обоснованы зондові методы выявления электрохимических неоднородностей на поверхноса металлов.

. Предложены количественные модельные представления о коррозии ном поведешы меди и малолегированних сталей в морской воде, о ві ще'лачивании токсинов из необрастающих покрытий диффузионного типі об искажении химических параметров проб в металлических батометра;

Показана еффективнооть защитных покрытий с биполярной ионн< селективностью на коррозию сталей в морокой воде.

Предложены новые опособы определения эффективности защити

покрытий от обраотания (метод замедленной флуоресценции) и скорое

"коррозии (метод элиминирования' анодной реакции), проведена проварі

работоспособности устройств по их роапизацин в условиях морею

экспедиций на научно-исследовательских судах. Преклонен комплекс методик для определения коррозионной агрессивности морской воды.

Практическое значение работы заключается в том, что она существенно расширяет и углубляет наши представления о коррозии " металлов в морской воде.

Тазработпіш" физико-химические модели процессов коррозии, учитывающие гетерогенность поверхности металлов, изменения состава воды у поверхности корродирующего металла, позволяйте определять токи и скорости образования малорастворимых соединении но поверхности корродирующих металлов и прогнозировать скорости коррозии металлов в морской воде по ее фізико-глгж'тееким периметрам о переходим к простропствошому картографированию коррозии металлов в различных районах морей и океанов. Предлоаенные методы ігрогпсоарезашіїї корро-ПТП1 iia_Taniine почро,пяіпт с достаточной для гграктщси точностью давать ;", *» »"ом рнйпнн миіюьоі'о океана м^с* Jutu иісспс^т:с::а Г"3ус мая коррозионная стойкость металлов.

На основе развитых модельных представлений о коррозии металлов в морской воде предлеяен комплекс приемов и способов спределошш коррозионной агрессивности морской вода непосредственно с борта научно-исследовательских судов, что позволяет осуществлять практический выбор зон и районов установи! металлических конструкций, обеспечивающий их максимальную коррозионную стойкость.

КПЗРПТІГО " рЗІІб'І'О НредСІ-аБЛнКйЯ ' "Cp'SZT??, "CTSJI.ICS 2 МОРСКОЙ

І-ІОДО ЇІ021Л7: В уЧебіШО ПрОГрЭМЫЦ ICypCCD КОррОЗІІЛ SI ЗОЩИТ!.' -металлов п

рлсктротімпт Дальневосточного политехнического узшпораїїотіі і: Дальневосточного государственного 'yausopon-veia.

Излоконнс j вше дает основание считать совокупность проаедви -mix исследований новым самостоятельны;.! научпь"» исправлением "Ої-цио закономерности коррозионных процессов с учете;/ гетерогенности л in-мичоских превращений у поверхности корродирующих металлов и основанные па них метода исследования и прогноза коррозии и защиты металлов в морокой воде".

Автор звЕИцает;"

1. Обоснование перспективности попользованного в работе подхода, основывающегося ' на закономерностях маосоперенооа реагирувдих компонентов морокой вода у поверхности корродирующего металла для получения информации о киньтике процессов коррозии металлов-и разработки на втой базе новых приемов прогнозирования их стойкостг.

2. Количественные физико-химические модели влияния карбонат-

- 4 -но-кальциевого равновесия на коррозионное поведение малолегированных сталей в морокой воде, кристаллизации цалорастворишх соедшо-пий но_ч поверхности металлов при катодной защите и выщелачивания токдгаюв из необрастакщих покрытий диффузионного типа.

3. Представления о закономерностях распределешія потенциала, тока коррозии и внешнего тока при гетерогенном механизме коррозии металлов. Результаты развития зовдовнх приемов обнаружения электрохимических неоднородностей на поверхности металлов.

4. Новые способы и устройства для их осуществления, обеспечивающие вкспресснш определения коррозионной агрессивности и биооб-растакщегооя вффекта морской воды в любых- точках Мирового океана непосредственно с борта научно-исследовательских судов.

5. Модельные представления о прогнозировании коррозии металлов в морской воде по ее физико-химическим характеристикам и результаты картографирования коррозии'металлов в некоторых районах морей и океанов, основанные на данных коррозионных исштаїшй. полученных о фиксированием основных физико-химических параметров морской воды.

Апробация работы. Основные результаты диссертации долокеш на .8 Всесоюз. науч.-техн. конф. по электрохимической технологии (Казань, 1977), 4 .Всесоюз. совещании по электрохимии (Москва, 1982), Втором науч.-техн. совещании по проблеме "Состояние и перспективы создания и внедрения коррозионно-стойких материалов, средств и методов 'противокоррозионной защиты' судов"(Владивосток, . 1982), Воесоиз. конф., посвященной 50-летию подготовки инкенеров-сварщиков (Владивосток, 1982), Всесоюз. конф. по сварке в судостроении и судоремонте (Владивосток, 1983),"' 4 Воесозоз. конф."Проблемы научных исследований в области мучения и освоения Мирового океана" (Владивосток, 1983), 2 Всесоюз. ::онф. по енергетико океана (Владивосток, 1985), Третьей межотраслевой науч.-техн. конф."Защита судов от коррозии и обрастания" (Калининград, 1986), 7 Всесоюз.совещании по электрохимии (Черновцы, 1988), Четвертой иекотраолевой науч.-техн. конф. "Защита судов от коррозии и обрастания" (Мугыанск, 1989), Симпозиуме "Строение и реакционная способность крешпШорганчческих обединенлй" (Иркутск, 1989), 3 Всесоюз. конф. по внергетике океана (Владивосток, 1991),* Всесоюз. конф."Проблемы коррозии и защиты, сплавов металлов и конструкций в морской среде" (Владивосток, 1у91), Кшгреосе-Защита 92 (Москва, 1992).

. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 печатных работ и получено два автороких свидетельства.

-5-,.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 320 отраішцах и содержит в том числа 54 рисунка, 12 таблиц и список цитируемой литературы из 212 наименований.