Bài giảng Vật liệu tinh thể học: Hiện tượng thụ động và các loại ăn mòn cathode

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật liệu tinh thể học - Hiện tượng thụ động và các loại ăn mòn cathode, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Sự thụ động và độ thụ động; Nguyên nhân và đặc tính của thụ động; Phá vỡ lớp màng thụ động; Thụ động ổn định và không ổn định; Tổng quan phản ứng cathode; Ăn mòn do phản ứng khử oxy;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu tinh thể học: Hiện tượng thụ động và các loại ăn mòn cathode

Hiện tượng thụ động và các loại ăn mòn cathode Bộ môn chế biến dầu khí tranhaiung@gmail.com
HIỆN TƯỢNG THỤ ĐỘNG PASSIVITY
Sự thụ động và độ thụ động • Xét quá trình ăn mòn sắt trong dung dịch acid sulfuric nồng độ 1N được loại oxy hoàn toàn bằng cách sục N2 • Khi phân cực bằng điện thế dương hơn điện thế ăn mòn Ecorr bắt đầu xuất hiện dòng điện ăn mòn • Giai đoạn đầu của quan hệ E-i thuộc về phân cực hoạt hóa có dạng đường thẳng • Khi nồng độ ion Fe2+ tăng cao, xuất hiện phân cực nồng độ làm tăng điện thế cân bằng, xuất hiện kết tủa sulfate làm giảm bề mặt phản ứng, làm dòng điện ăn mòn i chỉ tăng đến giá trị tối đa icr
Sự thụ động và độ thụ động
Sự thụ động và độ thụ động • Tiếp tục tăng điện thế dòng điện i tiếp tục giảm đến giá trị tối thiểu ip • Khi tiếp tục tăng điện thế, dòng điện ăn mòn không đổi tại giá trị ip cho đến khi có mặt phản ứng của oxy thì dòng điện bắt đầu tăng lại
Nguyên nhân sự thụ động
Nguyên nhân và đặc tính của thụ động • Với sắt, sự thụ động do lớp oxit Fe2O3, với các kim loại khác cũng có các oxit tính năng tương tự • Lớp oxit có độ dẫn ion thấp và độ hòa tan thấp, có lỗ xốp nên cho phép electron đi qua (tạo dòng ip) • Sự khác biệt giữa giản đồ Pourbaix và đường cong phân cực có thể xuất hiện do các hiện tượng phân cực nồng độ…
Nguyên nhân và đặc tính của thụ động Lớp phủ bề mặt chia làm 3 nhóm (1)Cản trở phản ứng anode mà không cản trở phản ứng cathode ví dụ màng thụ động của Fe, Ni, Cr và hợp kim của chúng (2)Cản trở cả phản ứng anode và cathode ở mức độ cao, ví dụ màng thụ động của nhôm (3)Lớp màng làm giảm phản ứng anode và cathode nhưng không đủ lớn để tạo hiệu quả thụ động ví dụ lớp rỉ sét và muối xốp
Phá vỡ lớp màng thụ động (1)Phá vỡ cơ học: tạo vết nứt do phá hủy vật liệu, bào mòn do dòng chảy lỏng, hạt rắn. Lớp màng cần có khả năng tự sửa nhờ phản ứng hóa học hoặc điện hóa (2)Phá hủy hóa học: hòa tan trực tiếp lớp màng do tác động của pH, nhiệt độ tăng, nồng độ chất phản ứng tăng (3)Phá hủy điện hóa: do thay đổi điện thế vùng thụ động để chuyển xuống vùng hoạt hóa, hoặc chuyển lên vùng quá độ thụ động
Phá vỡ lớp màng thụ động Đường phân cực anode của thép 18-8 CrNi trong axit sulfuric 1N không có oxy 50oC
Phá vỡ lớp màng thụ động • Trong môi trường có Cl, lớp oxit bị phá hủy cục bộ dẫn đến ăn mòn tạo rãnh ở điện thế ăn mòn tạo rãnh Ep thấp hơn cả điện thế tới hạn • Với thép 18-8CrNi Ep=0.168 – 0.088 log aCl- với aCl-  CCl- • Khi điện thế lớn hơn điện thế ăn mòn tạo rãnh, quá trình ăn mòn do oxy kết hợp Cl xuất hiện
Phá vỡ lớp màng thụ động Thép 18-8CrNi trong môi trường có mặt Na2SO4 và NaCl
Thụ động ổn định và không ổn định Thụ động ổn định Thụ động không ổn định Hoạt động Hoạt động ổn định
Ứng dụng thực tế hiện tượng thụ động Sử dụng vật liệu trong vùng điện thế bảo đảm xuất hiện tượng thụ động sẽ chống ăn mòn • Kết hợp vật liệu và môi trường sao cho sự thụ động ổn định xuất hiện tự xảy tức thời • Sử dụng chất ức chế tạo sự thụ động ổn định • Sử dụng biện pháp bảo vệ anode bằng cách nâng điện thế đến vùng thụ động • Sử dụng bảo vệ cathode (Phân cực cathode) để giữ điện thế thấp hơn mọi điện thế xảy ra ăn mòn cục bộ
ĂN MÒN CATHODE
Tổng quan phản ứng cathode • Khử oxy: O2  4H 4e 2H2O • Khử hydro: 2H  2e H2 • Khử ion kim loại: Cu2  2e Cu • Khử acid carbonic: H2CO3  e H  HCO3 • Khử sulfur hydric: 2H2S  2e 2H  2HS • Khử clo: Cl2  2e 2Cl • Khử acid nitric: HNO3  3H  3e NO  2H2O
Tổng quan phản ứng cathode • Khi tăng nồng độ chất oxi hóa, ăn mòn tăng
Tổng quan phản ứng cathode • Với kim loại hoạt động-thụ động
Ăn mòn do phản ứng khử oxy Phản ứng tổng (a) (b) Điện thế cân bằng 1.23V (aH=1, PO2=1) 0.4V (aOH=1 PO2=1)
Ăn mòn do phản ứng khử oxy Ảnh hưởng của nhiệt độ Với bề mặt sạch Nhỏ