КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Поляризационная кривая и диаграмма Пурбэ

При появлении электрохимического (электродного) потенциала катод­ного или анодного процесса (р в растворе возникает движение ионов, а в ме­талле — электронов, т. е. в системе возникает ток і. Анодный ток харак­теризуется удалением от металла его ионов, т. е. он показывает скорость анодного растворения металла, скорость его коррозии. На катодном участке электроны передаются деполяризаторам, находящимся в растворе, которые восстанавливаются. Сам металл этого участка защищается от окисления, т. е. не корродирует.

Зависимость потенциала электрода ір от проходящего через него тока г показывает поляризационная кривая.

Для анализа коррозионного процесса большое значение имеет поляри­зационная кривая (рис. 12.46).

Поляризационная кривая неоднозначна. На участке ABC происходит увеличение скорости растворения при увеличении потенциала — раство­рение металла в активном состоянии. После достижения максимального значения в точке С при <рп скорость растворения металла снижается из-за образования защитной пленки. От точки Д до точки Е скорость растворения минимальна, постоянна, не зависит от (р. Участок ДЕ — область пассивации или пассивного состояния металла. На участке EF при росте <р скорость растворения опять увеличивается — область перепассивации. Потенциал в точке Д <^пм называют потенциалом пассивации (Фладе — потенциалом), в точке Е — потенциал пробоя (рир (потенциал перепассивации). В ряде слу­чаев вместо участка АВ может быть участок А'В, где г не зависит от кр — участок псевдопассивации. В некоторых водных средах область пассивации

Отсутствует — идет непрерывный процесс растворения металла. Отсюда возникает одна из задач водного режима — создать такой водно-химический режим, при котором достигается пассивность металла.

Поэтому важно знать характеристи­ки системы железо-вода-кислород. Для анализа свойств этой системы использу­ются диаграммы </?-рН или диаграммы Пурбэ. Эти диаграммы показывают связь между электродным потенциалом метал­ла <р водородного показателя рН водно­го раствора и термодинамически устой­чивыми формами оксидов железа, при этом учитывается и растворимость полу­чаемых оксидов или гидрооксидов желе­за (Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeO, Fe304, Fe203 и др.).

На рис. 12.47 показана упрощенная диаграмма Пурбэ для системы железо-во­да-кислород. При определенных сочета­ниях <р и рН могут быть: зона коррозии металла (присутствуют ионы Fe2+, Fe3+, HFeO^T);зона иммунитета (железо не кор­родирует; ср < (рА — см. рис. 12.46); зона пассивации (область пассивности; железо не корродирует из-за образования защит­ной оксидной пленки из Fe203 и Fe304). Сопоставление рис. 12.46 и 12.47 пока­зывает, что поляризационная кривая со­ответствует диаграмме Пурбэ при рН = = const.

Из диаграммы Пурбэ (рис. 12.47) видно, что для системы железо-вода-кислород имеются две зоны (при вы­соком и низком значениях рН), коррозия металла в которых равномерна. Воздействуя на среду каким-либо восстановителем, потенциал электрода можно понизить до значений зоны иммунитета. Металл в зоне иммунитета термодинамически устойчив и не корродирует.

Второй способ защиты металла: воздействуя на систему окислителем, увеличить значение окислительно-восстановительного потенциала до зна­чений, при которых наступит зона пассивности. Железо в зоне пассив­ности термодинамически неустойчиво. Железо покрывается слоем Fe203 или Fe304, который защищает его, изолируя от водного теплоносителя. Ес­ли пленка твердая, то железо не корродирует. Если же пленка неплотная, то

Корродируют слабо защищенные места, т. е. коррозия питтинговая. Увели­чение концентрации окислителя увеличивает защитные свойства пленки.

Проведенный анализ показыва­ет, что кислород, с одной стороны, способствует протеканию коррози­онных процессов, с другой — со­здает защитные оксидные пленки на металле. Для воды высокой чисто­ты перевод металла в область пасси­вации достигается при относитель­но невысоких концентрациях кис­лорода (десятки-сотни мкг/кг), что может быть реально осуществле­но на электростанциях. Для вод с большим солесодержанием (при электрической проводимости свы­ше 0,2-0,3 мкСм/см) для пассивации металла необходима высокая кон­центрация кислорода (десятки грам­мов на литр воды), что обеспечить на станциях практически невозмож­но. Поэтому такие воды надо деаэ­рировать для удаления кислорода и предотвращения коррозии металла.