CC BY
42
УДК 541.13 : 620.173 : 669.14
ВЛИЯНИЕ АНИОНОВ НА КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СТАЛИ Ст3 В СУЛЬФАТНЫХ СРЕДАХ. СООБЩЕНИЕ 1. ТЕРМОДИНАМИКА
А.Г. Тюрин, А.И. Бирюков
Построены сечения диаграммы потенциал - pH системы «сталь Ст3 -H2SO4 - Н2О». Анализируются термодинамические особенности влияния сульфат-ионов на коррозионно-электрохимическое поведение стали.
Ключевые слова: сталь Ст3, сульфатные среды, диаграмма электрохимического равновесия, коррозионно-электрохимическое поведение.
Введение
Универсальной моделью для определения поверхностных фаз при коррозии сталей и сплавов являются диаграммы потенциал - pH [1]. Метод построения таких диаграмм электрохимического равновесия многокомпонентных металлических и смешанных систем предложен в работе [2].
Диаграмма электрохимического равновесия стали Ст3 в сильнокислых сульфатных растворах построена авторами в работе [3]. Общая диаграмма потенциал - pH стали включает в себя как составляющие равновесные диаграммы для всех возможных фазовых составляющих стали Ст3: феррита (а-фаза ^е)), цементита ^е, Мп)3С, включений сульфида марганца MnS и кремнезема SiO2.
Активности компонентов ферритной фазы стали Ст3 при 25 °С составляют [3]: %е(а) ~ 0,985; аМп(а) ~ 0,0247; а31(а) ~ 4,0 • 10-26 (стандартное состояние - чистый компонент с о.ц.к. решеткой). Марганец в решетке цементита Fe3C может замещать практически все атомы железа. Активности компонентов смешанного карбида ^е, Мп)3С приняты равными их мольным долям (идеальное приближение). Это допущение достаточно корректно, поскольку экспериментальные данные об активностях компонентов отсутствуют, а их изменение в пределах порядка величин практически не сказывается на значениях электродных потенциалов [2].
В настоящей работе диаграмма электрохимического равновесия стали Ст3 обобщена на всю возможную область pH существования сульфатных сред. Диаграмма потенциал - pH системы SO42- - ^О при 25 °С, 1 бар (воздух) и а, = 0,1 моль/л представлена на рис. 1.
Рис. 1. Диаграмма Е-рН системы SO42 - Н2О при 25 °С, давлении 1 бар (воздух) и a 2- = 0,1 моль/л
SO4
На ней можно выделить 13 основных областей преобладания фаз и фазовых составляющих системы. В зависимости от pH раствора и потенциала на поверхности стали Ст3 могут протекать катодные реакции восстановления сульфат- или гидросульфат-ионов до сернистой кислоты Н2803, гидросульфит-ионов Н803- , тетратионат-ионов 84062-, тиосульфат-ионов 82032-, свободной серы S(PoMб), сероводородной кислоты Н28, гидросульфид-ионов Ж , и сульфид-ионов S -, и анодные реакции окисления сульфат- 8042- и гидросульфат-ионов Н804- до персульфат-ионов 82082-.
Потенциалы коррозии (саморастворения) стали Ст3 в сернокислых растворах при температурах 25 - 80°С изменяются в пределах от -0,3 до -0,23 В (н.в.э.) [3], что приходится на область термодинамической устойчивости сероводородной кислоты (области I на рис.1). Поэтому, наряду с водородным электродом (линия а), при коррозии стали в сильнокислых сульфатных растворах необходимо учитывать конкурирующую катодную реакцию
ШО4- + 9Н+ + 8е- = H2SaдC. + 4Н2О; Е°298 = 0,289 В [3].
Однако это явление, возможность «серной» пассивации стали (заштрихованная область IV на рис. 1), образование сульфидов железа и марганца на стали Ст3 и их конкурирующее влияние с оксидами целиком игнорируется в предлагаемых кинетических моделях [4-11] растворения железа и стали в сульфатных растворах.
Результаты расчетов и их обсуждение
Основные химические и электрохимические равновесия в системе «сталь Ст3 - SO42- - Н2О»
при 25 °С, давлении 1 бар (воздух) и а 2804
= 0,1 моль/л, а = 10 3 моль/л (ионов железа, марганца
и кремния), рассчитанные по термодинамическим данным [2, 3, 12], представлены в таблице Диаграмма электрохимического равновесия феррита стали Ст3 в сульфатных средах приведена на рис. 2.
Е, В (н.в.э.)
-0,5-
-1,0
-1,5
Рис. 2. Диаграмма Е-рН системы феррит Ст3 (а-фазы) - SO4 - Н2О при 25 °С, давлении 1 бар (воздух) и а 2- = 0,1 моль/л и а; = 10-3 моль/л (негидратированная форма оксидов)
На ней можно выделить 71 область преобладания различных фаз и фазовых составляющих системы: I - феррит Ст3 (а-фаза (Бе)) + Н^ + Н2(г); II - феррит Ст3 (а-фаза (Бе)) + MnSiOз + Н^ + Н2(г); III - (а-фаза (Бе)) + Ж" + Н2(г); IV - (а-фаза (Fe)) + MnSiO3 + + Н2(г); V - (а-фаза (Fe))
+ S2- + Н2(г); VI - (а-фаза (Бе)) + MnSiO3 + S2- + Н2(г); VII - (а-фаза (Бе)) + MnSiO3 + MnS + S2- + Н2(г); VIII - (а-фаза (Fe)) + MnSiO3 + MnS + Ж- + Н2(г); IX - (а-фаза (Бе)) + MnSiO3 + MnS + H2S + Н2(г); X - (а-фаза (Бе)) + MnSiOз + Mn2+,H2S + Н2(г); XI - (а-фаза (Бе)) + Мп2+,Н^ + Н2(г); XII -(а-фаза (Бе)) + SiO2 + Mn2+,H2S + Н2(г); XIII - С(ф.) + SiO2 + Мп2+, Fe2+, H2S + Н2(г); XIV - С^.) + SiO2 + FeSx (1 < х < 1,105) + Мп2+, H2S + Щг); XV - С^.) + SiO2 + FeSx (1 < х < 1,105) + Мп2+, Бе2+, H2S + Н2(г); XVI - С(гр.) + S(ромб.) + MnSiOз + FeS2 + Мп2+,Бе2+; XVII - С^о + MnSiOз + FeSx + MnS2 + Мп2+, H2S + Н2(г); XVIII - С^.) + MnSiOз + FeSx + Мп2+, H2S + Щг); XIX - С^ + MnSiOз + FeSx + MnS + H2S + Н2(г); XX - С^.) + MnSiOз + S(ромб) + FeSx + MnS2 + Мп2+; XXI - С(гр.) + MnSiOз + S(ромб) + FeSx + MnS + Н2(г); XXII - С^ + MnSiOз + FeSx + MnS + Ш- + Н2(г); XXIII -С(гр.) + MnSiOз + FeSx + MnS + S2Oз2- + Щг); XXIV - С^ + MnSiOз + FeSx + MnS + Є2- + Н2(г); XXV - С(гр.) + MnSiOз + Без04 + MnS + S2- + Щг); XXVI - С^.) + MnSiOз + Бе20з + НМп02-, S2Oз2-; XXVII - С(гр.) + MnSiOз + Бе20з + Мпз04 + S2Oз2-; XXVIII - С^.) + MnSiOз + Бе20з + MnS + S2Oз2-; XXIX - С(гр.) + MnSiOз + FeSx + MnS + S2Oз2-; XXX - С^ + Бе^ + Мп2+^20з2-; XXXI -MnSiOз + Бе20з + Мп2+, S2Oз2-; XXXII - С^.) + MnSiOз + FeS2 + Мп2+, S2Oз2-; XXXIII - MnSiOз + Мп2+, Бе2+, S2Oз2-; XXXIV - SiO2 + FeS2 + Мп2+, S4O62-; XXXV - MnSiOз + Мп2+, Бе2+, S4O62-; XXXVI - MnSiOз + Бе20з + Мп2+^062-; XXXVII - С(гр.) + S(ромб) + SiO2 + Мп2+, Бе2+; XXXVIII -S(ромб) + SiO2 + Мп2+, Бе2+; XXXIX - SiO2 + Бе2+, Мп2+, S4O62-; XL - SiO2 + Бе2+, Мп2+, ШОз-; XLI
- SiO2 + Бе2+, Мп2+, H2SOз; XLII - SiO2 + Бе3+, Мп2+, H2SOз; XLIII - SiO2 + Бе2+, Мп2+, ШО4-; XLIV
- SiO2 + Бе2+, Мп2+, SO42-; XLV - SiO2 + Мп2+, Бе3+, ШО4-; XLVI - SiO2 + Мп3+, Бе3+, ШО4-; XLVII
- SiO2 + Бе203 + Мп2+, Ш04-; XLVIII - SiO2 + Бе203 + Мп02 + Ш04-; XLIX - SiO2 + Бе203 + Мп2+, SO42-; L - MnSiO3 + Бе203 + Мп2+, $042-; LI - MnSiO3 + Бе203 + Мп304 + SO42-; LII - Бе203 + Мп203 + $Юз2-, SO42-; LIII - MnSiOз + Бе20з + Мп20з + Є042-; LIV - MnSiOз + Бе20з + Мп02 + Є042-; LV
- Бе20з + Мп02 + SiOз2-, SO42-; LVI - Бе20з + Мп042-, SiOз2-, Є042-; LVII - SiO2 + Бе20з + Мп02 + SO42-; LVIII - SiO2 + Мп02 + Бе3+, ШО4- + 02(г); LIX - SiO2 + Мп02 + Бе02 + ШО4- + 02(г); LX -SiO2 + Бе3+, Мп04-, ШО4- + 02(г); LXI - SiO2 + Бе02 + Мп04-, ШО4-; LXII - SiO2 + Бе02 + Мп02 + Є042- + 02(г); LXIII - Бе02 + Мп02 + ЄЮз2-, SO42- + 02(г); LXIV - Бе02 + Мп042-, SiOз2-, Є042- + 02(г); LXV - Бе02 + Мп04-, SЮз2-, SO42- + 02(г); LXVI - SiO2 + Бе02 + Мп04-, SO42- ; LXVII -SiO2 + Мп04-, Бе04 2-, SO42- + 02(г); LXVIII - Мп04-, Бе042-, SiOз 2-, SO42- + 02(г); LXIX - Мп04-, Бе04 2-, SiOз 2-, S2O82- + 02(г); LXX - SiO2 + Мп04-, Бе04 2-, S2O82- + 02(г); LXXI- SiO2 + Бе02 + Мп04 , S2O8 + 02(г).
Основные химические и электрохимические равновесия в системе «сталь Ст3 - H2SO4 - Н2О» при 25 °С, давлении 1 бар (воздух) и а 2- = 0,1 моль/л, а; = 10-3 моль/л
Обозначение линии Электродная реакция Равновесный потенциал, В, или pH раствора
а 2Н+ + 2е_ = Н2(г); РНг я 5 10~7 бар 0,186 - 0,0591рН
Ь 02(г) + 4Н+ + 4е- = 2Н2О; Р02 я 0,21 бар 1,219 - 0,0591рН
с С(гр.) + 4Н+ + 4е~ = СН4(г)ж; РСщ я 5 • 10 7 бар 0,318 - 0,0591рН
Феррит (а-фаза(Бе))
1 H2S = Ш- + Н+ рН 6,99
3 Ш- = S2- + Н+ рН 12,60
8 MnS + 2Н+ = Мп2+ + 2Н^ рН 5,73
13 FeSx + 2xH+ = Бе2+ + xH2S: 1<х<1,105 рН 8,945^ - 5,9
17 400Без04 + 663 S2- + 3200Н+ + 1874е~ = 1200Бе81,ю5 + 1600Н20 0,772 - 0,1009рН
18 400Бе304 + 663 Є2О32- + 7178Н+ + 5852е~= 1200Бе8і,ю5 + 3589Н20 0,396 - 0,0725рН
19 S2Оз2- + 8Н+ + 8е = 2Ш- + 3Н2О 0,223 - 0,0591рН
20 S2Оз2- + 6Н+ + 8е = 2S2- + 3Н2О 0,022 - 0,0443рН
Продолжение таблицы
Обозначение линии Электродная реакция Равновесный потенциал, В, или pH раствора
21 2 НМп02- + $2О32- + 12Н+ + 8е_ = 2MnS + 7^0 0,6445 - 0,08865рН
22 Мп304 + 2Н20 + 2е~ = 3НМп02 " + Н+ -0,975 - 0,0295рН
23 3Fe2Oз + 2Н+ + 2е = 2FeзO4 + Н20 0,231 - 0,0591рН
24 2МП3О4 + 3$2О32- + 34Н+ + 28е~ = 6MnS + 17Н20 0,414 - 0,0718рН
25 2SО42- + 10Н+ + 8е = S2О32- + 5Н20 0,544 - 0,0739рН
26 МП3О4 + 8Н+ + 2е = 3Мп2+ + 4Н2О 2,079 - 0,2364рН
27 2Мп2+ + S2Оз2- + 6Н+ + 8е = MnS + 3Н2О 0,135 - 0,0443рН
28 200Fe2Oз + 22^Оз2- + 2526Н+ + 2084 е~ = 400FeSl,l05 + 1263Н20 0,384 - 0,0716рН
29 S(ромб) + Н+ + 2е~ = Ж" -0,0355 - 0,0295рН
30 MnS2 + Мп2+ + 2е_ = 2 MnS -0,249
31 MnS2 + 4Н+ + 2е- = Мп2+ + 2Н^ 0,428 - 0,1182рН
32 S(ромб) + 2Н+ + 2е- = H2S 0,172 - 0,0591рН
33 S2Оз2- + 6Н+ + 4е_ = 2S(ромб) + 3Н2О 0,453 - 0,08865рН
34 Мп2+ + §2Оз2- + 6Н+ + 6е = MnS2 + 3Н2О 0,772 - 0,1009рН
35 Мп2+ + 2S(ромб) + 2е = MnS2 - 0,119
36 221FeS2 + 179Fe2+ + 358е~ = 400FeS1,105 - 0,1135
37 FeS2 + 4Н+ + 2е~ = Fe2+ + 2H2S 0,207 - 0,1182рН
38 Fe2+ + 2S(ромб) + 2е~ = FeS2 0,136
39 2Fe2+ + 34О62- + 12Н+ + 14е" = 2FeS2 + 6Н20 0,385 - 0,0665рН
40 Fe2+ + S2О32- + 6Н+ + 4е = FeS2 + 3Н20 0,477 - 0,08865рН
41 Fe2Oз + 2S2Оз2- + 18Н+ + 14е~ = 2FeS2 + 9Н2О 0,415 - 0,076рН
42 S4О62 + 2е = 2S2О32 0,1095
43 4SО42- + 20Н+ + 14е~ = S4О62- + ЮН2О 0,606 - 0,0844рН
44 Fe2O3 +6Н+ + 2е = 2Fe2+ + 3Н20 0,909 - 0,1773рН
45 S4О62- + 12Н+ + 10е- = 4S(ромб) + 6Н2О 0,385 - 0,0709рН
46 4ШОз- + 8Н+ + 6е = S4О62_ + 6Н2О 0,596 - 0,0788рН
47 SО42- + 3Н+ + 2е = ШОз- + Н2О 0,632 - 0,08865рН
48 ШО4- + 2Н+ + 2е = ШО3- + Н20 0,575 - 0,0591рН
49 H2SОз = ШОз- + н+ pH 1,85
50 4H2SОз + 4Н+ + 6е- = $4О62- + 6Н2О 0,5235 - 0,0394рН
51 ШО4- + 3Н+ + 2е = Н^О3 + Н20 0,630 - 0,08865рН
52 Fe2+ + е~ = Fe3+ 0,771
53 Fe2Oз +6Н+ = 2Fe3+ + 3Н2О pH 0,779
54 ШО4- = 3О42- + н+ pH 1,94
55 Мп02 + 4Н+ + 2е = Мп2+ + 2Н20 1,3145 - 0,1182рН
56 МП2О3 + 6Н+ + 2е = 2Мп2+ + 3Н2О 1,667 - 0,1773рН
57 3МП2О3 + 2Н+ + 2е = 3МП3О4 + Н2О 0,846 - 0,0591рН
59 2Мп02 + 2Н+ + 2е = МП2О3 + Н2О 0,926 - 0,0591рН
62 $Юз2- + 2Н+ = SiO2 + Н2О pH 12,44
63 Мп042- + 4Н+ + 2е = Мп02 + 2Н20 2,1605 - 0,1182pH
64 2FeO2 + 2Н+ + 2е = Fe2Oз + Н2О 1,315 - 0,059^
65 Мп04- + е = Мп042~ 0,588
66 Мп04- + 4Н+ + 3е = Мп02 + 2Н20 1,636 - 0,0788pH
67 FeO2 + 4Н+ + е = Fe3+ + 2Н20 1,453 - 0,2364pH
68 Мп3+ + е~ = Мп2+ 1,510
69 Мп02 + 4Н+ + е = Мп3+ + 2Н2О 1,117 - 0,2364pH
Окончание таблицы
Обозначение линии Электродная реакция Равновесный потенциал, В, или pH раствора
70 FeO42- + 4Н+ + 2е = FeO2 + 2Н20 2,584 - 0,1182рН
71 Є2О82- + 2Н+ + 2е = 2ШО4- 2,1525 - 0,0591рН
72 Є2О82- + 2е- = 25О42- 2,0395
Феррит стали Ст3
2 MnSiOз + 6Н+ + 6е_ = Si(a) + Мп(а) + 3Н20; ^ып(а) ~ 0,025; а8і(а) ~ 4,0 • 10 26 - 0,888 - 0,0591рН
4 MnS + 2е~ = Мп(а) + $2- ; аМп(а) ~ 0,025 - 1,461
5 MnS + Н+ + 2е~ = Мп(а) + ; аМп(а) ~ 0,025 - 1,0897 - 0,0285рН
6 MnS + 2Н+ + 2е~ = Мп(а) + Н^; аМп(а) ~ 0,025 - 0,883 - 0,0591рН
7 Мп2+ + 2е~ = Мп(а); аМп(а) ~ 0,025 - 1,222
10 MnS1Oз + 2Н+ = Мп2+ + S1O2 + Н20 pH 4,05
11 S1O2 + 4Н+ + 4в~ = S1(a) + 2Н20; а81(а) ~ 4,0 • 10 - 0,841 - 0,0591рН
12 Fe2+ + 2е~ = Fe(a); аFe(a) ~ 0,985 - 0,529
14 FeS + 2Н+ + 2е~ = Н^ + Fe(a); аFe(a) ~ 0,985 - 0,351 - 0,0591рН
15 FeS + Н+ + 2е~ = + Fe(a); а^о, ~ 0,985 - 0,557 - 0,0295рН
16 FeS + 2е~ = S2- + Fe(a); а^о, ~ 0,985 - 0,930
58 Мп203 + 2$Ю32- + 6Н+ + 2е = 2MnS1O3 + 3Н20 2,658 - 0,1773рН
60 Мп02 + ЄЮ32- + 4Н+ + 2е = MnS1Oз + 2Н2О 1,8105 - 0,1182рН
61 S1O2 +Мп02 + 2Н+ + 2е = MnS1Oз + Н2О 1,075 - 0,0591рН
Цементит стали Ст3
12’ Fe2+ + 2е~ = Fe(a); аFe(a) ~ 1 - 0,529
14’ FeS + 2Н+ + 2е~ = H2S + Fe(a); аFe(a) ~ 1 - 0,351 - 0,0591рН
15’ FeS + Н+ + 2е~ = + Fe(a); аFe(a) ~ 1 - 0,557 - 0,0295рН
16’ FeS + 2е~ = S2~ + Fe(a); аFe(a) ~ 1 - 0,930
73 3MnS + С(гр) + 6в~ = Мп3С + 3S2- - 1,518
74 MnS + 2е~ = Мп(а) + S2- ; аМп(а) ~ 1 - 1,508
75 3MnS + С(гр) + 3Н+ + 6є- = Мп3С + 3Ш- - 1,146 - 0,0295рН
76 MnS + Н+ + 2е~ = Мп(а) + ; аМп(а) ~ 1 - 1,136 - 0,0295рН
77 3MnS + С(гр.) + 6Н+ + 6е_ = Мп3С + 3Н^ - 0,939 - 0,0591рН
78 MnS + 2Н + 2е~ = Мп(а) + Н^ ; аМп(а, ~ 1 - 0,929 - 0,0591рН
79 3Мп2+ + С(гр) + 6е~ = Мп3С - 1,278
80 Мп2+ + 2е~ = Мп() - 1,268
81 3FeS + С(гр) + 6е~ = Fe3C + 3S2- - 0,9625
82 3FeS + С(гр) + 3Н++ 6в~ = Fe3C + 3Ш- - 0,5895 - 0,0295рН
83 3FeS + С(гр) + 6Н+ + 6е_ = FeзC + 3H2S - 0,3835 - 0,0591рН
84 3Fe2+ + С(гр) + 6е~ = Fe3C - 0,5615
Включения сульфида марганца (MnS)
74 MnS + 2е~ = S2- +Мп(а(Мп)), аМп(а) = 1 - 1,508
76 MnS + Н+ + 2е~ = +Мп(а(Мп)); аМп(а) = 1 - 1,136 - 0,0295рН
78 MnS + 2Н + 2е~ = Н^ +Мп(а(Мп)); аМп(а, = 1 - 0,929 - 0,0591рН
80 Мп2+ + 2е~ = Мп(а(Мп)); аМп(а) = 1 - 1,268
Включения кремнезема
85 S1O2 + 4Н+ + 4е = S1(A) + 2Н20; а§1(а, = 1 - 0,857 - 0,0591рН
86 S1O32 + 6Н+ + 4е = S1(A) + 3Н20; а31(а, = 1 - 0,499 - 0,0591рН
Содержание кремния (0,2 мас. %) и марганца (0,5 мас. %) в стали Ст3 недостаточно, чтобы совместно (MnSiO3) или раздельно (8Ю2, Мп304, Мп203, Мп02) образовывать сплошную оксидную пассивационную пленку. То же самое касается сульфидов марганца (MnS и MnS2) и возможности образования ими сплошной сульфидной пассивационной пленки.
В присутствии MnS оксид марганца (II) на диаграмме неустойчив. Аналогично практически исчезает магнетит ^е304), его область устойчивости XXV ограничена линиями 17, 18 и 23. Таким образом, в сульфидсодержащих средах металлическая матрица стали Ст3 может подвергаться «серной» ^(ромб), области XXXVII и XXXVIII), серно-сульфидной (8(ромб), FeS2 и FeSx, 1 < х < 1,105) или сульфидной (FeS2, FeSх) пассивации, а также оксидной пассивации с образованием ^е203 и/или Fe3O4). Первая область пассивности достигается системой самопроизвольно при потенциалах коррозии, а вторая (оксидная) - только при анодной поляризации. На рис. 2 штрихом отмечены области «серной», серно-сульфидной и сульфидной пассивности, обеспечиваемые наличием избыточных сульфат-ионов в водном растворе.
Диаграмма электрохимического равновесия цементита ^е, Мп)3С с сульфатсодержащей средой при 25 °С и а 2_ = 0,1 моль/л приведена на рис. 3. На ней аналогично рис. 2 можно выде-804
лить 65 областей преобладания. Также штрихом отмечены области «серной», серно-сульфидной и сульфидной пассивности для смешанного карбида.
2,
1,
1,
0,
-0,
-1,
-1,
-2 0 2 4 6 8 10 12 ,, 14
2 Рн
Рис. 3. Диаграмма Е-рН системы цементит ^е, Мп)3С - SO42 - Н2О при 25 °С, давлении 1 бар (воздух) и <^о2_ = 0,1 моль/л и аI = 10-3 моль/л (негидратированная форма оксидов)
Е,В (н.в.э.)
Как видно из рис. 4, включения сульфидов марганца устойчивы в стали лишь в нейтральных и щелочных средах, в кислых они подвергаются активному растворению.
Самой стабильной фазовой составляющей стали Ст3 являются включения кремнезема. На диаграмме Е - pH они термодинамически устойчивы выше линии 85 и левее линии 62 (см. таблицу). Правее линии 62 и выше линии 86 кремнезем термодинамически неустойчив и растворяется с образованием метасиликат-иона (8Ю32-).
Е,В (н.в.э.)_____________________________________________________
"'"-■0.., XXVI МпО/,ЗгОа2' + Ог(г)
2,0-ХХУМпО;,Н5ОЛ + 02(г)
10 12 , . 14
pH
Рис. 4. Диаграмма Е-рН системы включения Мпв - БО/ - Н20 при 25°С, давлении 1 бар (воздух) и а^2_ = 0,1 моль/л и аМп2+ = 10_3 моль/л (негидратированная форма оксидов)
Заключение
1. Построена диаграмма Е-pH системы «сталь Ст3 - 8042- - H20» при 25 °С.
2. Доказано, что самопроизвольно в сульфатсодержащих средах сталь Ст3 может подвергаться «серной», серно-сульфидной или сульфидной пассивности, а в условиях анодной поляризации - оксидной.
Литература
1. Куров, О.В. К определению поверхностных химических соединений при коррозии сплавов / О.В. Куров // Защита металлов. - 1998. - Т. 34, № 3. - С. 237-244.
2. Тюрин, А.Г. Термодинамика химической и электрохимической устойчивости твердых сплавов железа, хрома и никеля: монография / А.Г. Тюрин. - Челябинск: Изд-во Челяб. гос. ун-та, 2011. - 241 с.
3. Тюрин, А.Г. Диаграмма электрохимического равновесия стали Ст3 в сильнокислых сульфатных растворах / А.Г. Тюрин, А.И. Бирюков // Вестник Казанского национального исследовательского технологического университета. - 2012. - Вып. № 18. - С. 40-45.
4. Колотыркин, Я.М. Об участии анионов в элементарных стадиях электрохимической реакции растворения железа в кислых растворах / Я.М. Колотыркин, Г.М. Флорианович, Л.А. Соколова // Электрохимия. - 1967. - Т. 3, № 11. - С. 1359-1363.
5. Савиткин, И.И. Восстановление водорода на вращающемся дисковом электроде на железе армко в слабокислых сульфатных растворах / И.И. Савиткин, Н.И. Подобаев // Электрохимия.
- 1975. - Т. 10, № 4. - С. 582-583.
6. Томашов, Н.Д. Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы /
Н.Д. Томашов, Г.П. Чернова. - М.: Металлургия, 1986. - 200 с.
7. Сухотин, А.М. Физическая химия пассивирующих пленок на железе / А.М. Сухотин. -Л.Химия. - 1989. - 320 с.
8. Киш, Л. Кинетика электрохимического растворения металлов / Л. Киш. - М.: Мир, 1990.
- 272 с.
9. Киш, Л. Моделирование влияния среды на анодное растворение металлов / Л. Киш // Электрохимия. - 2000. - Т. 36, № 10. - С. 1191-1196.
10. Подобаев, Н.И. Уточненная схема механизма анодного растворения железа в кислых сульфатных растворах / Н.И. Подобаев, О.В. Кривохвостова // Защита металлов. - 2003. - Т. 39. -№ 2.- С. 213-216.
11. Плетнев, М.А. Кооперативные эффекты в задаче о кислотной коррозии металлов / М.А. Плетнев, С.М. Решетников // Защита металлов. - Т. 40, № 5. - С. 513-521.
12. Николайчук, П.А. Термодинамика химической и электрохимической устойчивости медно-никелевых сплавов / П.А. Николайчук, А.Г. Тюрин // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2012. - Т. 48, № 4. - С. 398-412.
Тюрин Александр Георгиевич - доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой аналитической и физической и химии, Челябинский государственный университет. 454021, г. Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129. E-mail: [email protected]
Бирюков Александр Игоревич - аспирант, кафедра аналитической и физической химии, химический факультет, Челябинский государственный университет. 454021, г. Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129. E-mail: [email protected]
Bulletin of the South Ural State University
Series “Chemistry” _______________2013, vol. 5, no. 3, pp. 36-44
INFLUENCE OF ANIONS ON THE CORROSION-ELECTROCHEMICAL BEHAVIOR OF STEEL St3 IN SULPHATE MEDIA. REPORT 1. THERMODYNAMICS
A.G. Tyurin, Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected] A.I. Birukov, Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected]
Sections of the diagram "potential - pH" for the system "Steel St3 - H2SO4 -H2O" have been constructed. The thermodynamic characteristics of sulfate ions influence on the corrosion-electrochemical behavior of steel are analyzed.
Keywords: steel St3, sulfate media, diagram of electrochemical equilibrium, corrosion-electrochemical behavior.
References
1. Kurov O.V. Determination of surface chemical compounds in the corrosion of alloys [K opre-deleniju poverhnostnyh himicheskih soedinenij pri korrozii splavov]. Zashhita metallov, 1998, vol. 34, no.3, pp. 237-244.
2. Turin A.G. Termodinamika himicheskoj i jelektrohimicheskoj ustojchivosti tverdyh splavov zheleza, hroma i nikelja: monografija [Thermodynamics of chemical and electrochemical stability of hard alloys of iron, chromium and nickel: Monograph]. Cheljabinsk, Izd-vo Cheljab. gos. un-ta, 2011. 241 p.
3. Turin A.G., Biryukov A.I. Diagram of the electrochemical equilibrium in Article 3 are highly acidic sulfate solutions [Diagramma jelektrohimicheskogo ravnovesija stali St.3 v sil'nokislyh sul'fatnyh rastvorah] / A. G. Tjurin // Vestnik Kazanskogo Nacional'nogo Issledovatel'skogo tehnologicheskogo universiteta, 2012, vol. 18, pp. 40-45.
4. Kolotyrkin Ya. M., Florianovich G.M., Sokolova L.A. Participation anions elementary stages of the electrochemical reaction of iron dissolution in acidic [Ob uchastii anionov v jelementarnyh stadi-jah jelektrohimicheskoj reakcii rastvorenija zheleza v kislyh rastvorah]. Elektrohimija, 1967, vol. 3, no.
11,pp.1359-1363.
5. Savitkin I.I., Podobaev N.I. Recovery of hydrogen on a rotating disk electrode for Armco iron in weakly acidic sulfate solutions [Vosstanovlenie vodoroda na vrashhajushhemsja diskovom jelektrode na zheleze armko v slabokislyh sul'fatnyh rastvorah]. Elektrohimija, 1975, vol. 10, no. 4, pp. 582-583.
6. Tomashov N.D., Chernova G.P. Teorija korrozii i korrozionno-stojkie konstrukcionnye splavy [The theory of corrosion and corrosion-resistant structural alloys]. Moskva, 1986. 200 p.
7. Suhotin A.M. Fizicheskaja himija passivirujushhih plenok na zheleze [Physical Chemistry of the passivating film on iron]. Leningrad, 1989. 320 p.
8. Kish L. Kinetika jelektrohimicheskogo rastvorenija metallov [The kinetics of the electrochemical dissolution of metals]. Moscow, 1990. 272 p.
9. Kish L. Modeling the influence of environment on the anodic dissolution of metals [Modeliro-vanie vlijanija sredy na anodnoe rastvorenie metallov]. Elektrohimija, 2000, vol. 36, no. 10, pp. 11911196.
10. Podobaev N.I., Krivohvostova O.V. The updated scheme of the mechanism of anodic dissolution of iron in acid sulfate solutions [Utochnennaja shema mehanizma anodnogo rastvorenija zheleza v kislyh sul'fatnyh rastvorah]. Zashhita metallov, 2003, vol. 39, no. 2, pp. 213-216.
11. Pletnev M.A., Reshetnikov S.M. Cooperative effects in the problem of acid corrosion of metals [Kooperativnye jeffekty v zadache o kislotnoj korrozii metallov], Zashhita metallov, vol. 40, no. 5, pp.513-521.
12. Nikolajchuk P.A., Turin A.G. [Termodinamika himicheskoj i jelektrohimicheskoj ustojchivosti medno-nikelevyh splavov], Fizikohimija poverhnosti i zashhita materialov, 2012, vol. 48, no. 4. pp.398-412.
Поступила в редакцию 17 июня 2013 г.
