Page 12 - Zmist-n5-2015

В мягкой воде защитные пленки состоят в основном из продуктов коррозии
и растворения анодов электроотрицательных металлов. Этот факт подтверждает
характер травления поверхности прокорродоровавшей стали в растворе серной
кислоты (для удаления продуктов коррозии). Если в жесткой воде при растворе-
нии карбонатных отложений выделялся газ, то в мягкой этого не наблюдали.
Итак, в зависимости от катионно-анионного содержания воды изменяется
состав и структура защитного слоя. В мягкой, где карбонаты практически не
включаются в поверхностные слои, защитные пленки содержат, в основном, сла-
борастворимые соединения электроотрицательных металлов – гидроксидов, ос-
новных и двойных солей, а в жесткой – карбонат кальция. В то же время защит-
ное действие образовавшихся поверхностных слоев существенно зависит от при-
роды металла анода.
Зависимость антикоррозионной защиты стали от природы металла-ано-
да. При анодном растворении электроотрицательных металлов в воде различной
минерализации образуются растворимые и нерастворимые соединения соответст-
вующих катионов. Основные слаборастворимые соединения формируются, в
первую очередь, на поверхности корродирующей стали из-за подщелачивания
приэлектродного слоя. На их основе образуются защитные пленки смешанного
состава. Возникновение и устойчивость гидроксидов металлов существенно за-
висят от их структуры и рН воды. Гидроксиды алюминия и цинка могут иметь
как аморфную, так и кристаллическую структуру нескольких модификаций, а
гидроксид магния – кристаллическую [7].
–12
Произведения растворимости (ПР) Mg(OH) 2 (ПР 5,5×10 , рН гидратообра-
–4
зования 10,4…12,4) и MgCO 3 (ПР 2×10 ) имеют наибольшие значения по срав-
2+ 3+ 3+ 2+
нению с таковыми гидроксидов и карбонатов с катионами Fe , Fe , Al , Zn ,
2+
Ca [7, 8]. Несмотря на это, ионы магния, накапливаясь в воде, со временем мак-
симально тормозят коррозию (рис. 2), что особенно заметно в жесткой воде. Это
может быть обусловлено несколькими причинами.
Во-первых, при анодном растворении магния быстро подщелачивается среда
(рН в объеме раствора достигал 9,5…11,0); после 30 h испытаний подщелачива-
ние воды было наибольшим именно при растворении магния. Во-вторых, ионы
магния способствуют модифицированию поверхностных карбонатных слоев
[10–13]. Известно [10, 11], что в морской воде они изменяют кристаллографичес-
кую структуру осадка карбоната кальция с кальцита на арагонит с более плотным
защитным слоем. Исследования, проведенные при анодном растворении магния в
пресной воде, также подтвердили преимущественное формирование более плот-
ного осадка карбоната кальция со структурой арагонита [12, 13]. Этим, по-види-
мому, можно объяснить тот факт, что при анодном растворении магния поверх-
ностные слои обладают наилучшими противокоррозионными свойствами (табл. 1).
Растворение алюминиевого анода в водопроводной, как и в жесткой модель-
ной воде (рис. 2с, кривая 2; рис. 2b, кривая 2), в начальный момент способствует
снижению скорости коррозии, однако впоследствии – ее повышению. В водных
растворах может существовать целый ряд соединений алюминия. Дисперсные
или коллоидные частицы гидроксида алюминия не только взаимодействуют меж-
ду собой, но и могут адсорбировать катионы кальция и магния [6]. При этом об-
разуются мицеллы соответствующего состава:
– 2+ 2+
m[Al(OH) 3] n(OH) · 1/2(n–х)Ca }1/2хCa и
2+
–
2+
{m[Al(OH) 3] × nOH · 1/2(n–х)Mg }1/2хMg .
2+
2+
Чем больше таких мицелл, тем меньше ионов Ca и Mg остается в раство-
ре, что снижает его общую жесткость. Соответственно, меньшее количество этих
катионов способно образовывать поверхностные защитные слои, вследствие чего
11