Kompendium korrosjon

More documents

Recommendations

Info

HIN Allmenn Maskin RA 09.01.03 Side 4 av 10 2+ - Zn [1 M]+2e ! Zn 2+ - og Cu [1 M]+2e ! Cu Kobber har sterkere tendens til å ta elektroner enn sink. Kobber er derfor den positive elektroden. Spenningsforskjellen viser seg å være 1,10 volt. Når kontakten lukkes (cellen kortsluttet), viser voltmeteret null volt. Samtidig går det en strøm som av henger av omsetningshastigheten ved elektrodene. Det er ikke likevekt men en nettoreaksjon slik at sink løses opp og kobber skilles ut. Hvis kobberelektroden erstattes av standardhydrogenelektroden, Figur 2, vil voltmeteret vise minus 0,76 volt. Standardhydrogenelektroden er pr. definisjon satt til null volt. Det målte potensialet til sink kalles normalpotensialet 3 . Byttes sinkelektroden ut med standardhydrogenelektroden, viser voltmeteret pluss 0,34 volt, som er normalpotensialet for kobber. Differansen blir Pt H, 2 1 atm. + 1 M H Figur 2. Standard hydrogenelektroden da naturligvis 1,10 volt: 0,34 V-( − 0,76 V) = 1,10 V Alle kjemiske likevekter har et sitt karakteristiske normalpotensial, som betegnes E 0 . I kjemiske tabeller kan man finne flere normalpotensialer. Elektrokjemi ved korrosjon Ved korrosjon av jern (stål) tar vi utgangspunkt i likevekten 2+ - Fe [1 M]+2e ! Fe, E 0 =−0,447 V Nå er det ikke 1 M Fe 2+ i løsningen, men en udefinert og mye lavere konsentrasjon 4 . Potensialet er derfor mye lavere 5 . Jern løses opp og den anodiske reaksjonen er Fe = Fe 2+ + 2 e - . Ved korrosjon av jern i oksygenrikt vann er det O2 + 2 H2O = 4OH - som er katodisk reaksjon. - Her tar vi utgangspunkt i likevekten O 2(gass) [1 atm]+2H2O ! 4OH [1 M], E 0 =+ 0, 44 V . I praksis er partialtrykket av oksygen ca 0,2 atm. (20%) og OH - -konsentrasjonen liten (10 -7 ved pH=7). Potensialet er derfor mye høyere. Drivkreftene er definitivt tilstede (lavt potensial for jernlikevekt og høye potensial for oksygenlikevekt). Begge reaksjonene foregår mange plasser på samme elektrode (jernet), slik at strømkretsene er fullstendig kortsluttet. Måler man potensialet på jernstykket med en standardhydrogenelektrode, finner man et blandingspotensial av det negative og det positive, 3 Standardnormalpotensielt, dersom temperaturen er 25 °C. 4 Null i det samme jernet dyppes i vann, men ganske raskt omgis jernet av en liten mengde jernioner. 5 Det er sterkere drivkrefter til oppløsning av jern, jfr. le Chatelier’s prinsipp i kjemien.
HIN Allmenn Maskin Side 5 av 10 RA 09.01.03 en slags ”kortslutningspotensial”. Dette kalles det frie korrosjonspotensialet, og er for karbonstål i sjøvann på ca -0,44 V 6 . Vann Luft 2 O 2+ Fe - OH 2 2+ - e O - e En nøyere undersøkelse vil vise at de anodiske og de katodiske reaksjonene foregår på separate små flekker. Dette kan illustreres som vis i Figur 3. I ferskvann er det få ioner, og ladningstransporten er langsom. I sjøvann er det salter (NaCl, MgCl mfl.) som dissosierer 7 og gir en elektrolytt med bedre ledningsevne. Ladningsstransporten går mye raskere, dvs. korrosjonen går raskere i sjøvann. jern De katodiske områdene blir stående igjen. Noen ganger kan områdene Figur 3. Korrosjon av jern i vann skifte polaritet, slik at områder som var katodiske blir anodiske, og korroderer. Dette kalles fluktuerende lokalelementer, og forklarer jevn korrosjon er mulig. Jevn korrosjon av jern er mest vanlig i sur væske. I oksygenholdig væske, dannes det utfellinger, som gir tildekninger slik at korrosjonshastigheten begrenses. Jern korroderer raskere i marin atmosfære enn når det neddykket i sjøvann. Årsaken er sammensatt av følgende fakta: Økende saltholdighet når vannet fordamper, rustbelegget holder på fuktigheten, men er likevel så oppsprukket at det blir rikelig tilgang på oksygen. Oppgaver: 1) Beregn korrosjonsstrømmen når stål korroderer med 1 mm/år 2) Skriv opp formlene for oksider av aluminium, magnesium. 3) Forklar valensforholdene i Fe3O4 (magnetitt). 4) Finn (slå opp) standardnormalpotensialene for magnesium og titan. 5) Lag en tegning tilsv. Figur 3 som viser jern som korroderer i syre. Fe Potensialets betydning Metallene er elektrisk ledende, Dette har stor betydning for deres oppførsel med hensyn til korrosjon. Hvis potensialet på et metall senkes med tilført strøm, altså tvinges til et nivå som er lavere enn det naturlige, frie korrosjonspotensialet i vedkommende miljø, vil korrosjonshastigheten avta. Årsaken er at senket potensial betyr tilførsel av negativ ladning, dvs. elektroner, og dermed at metallet ”slipper” å bruke av sine egne elektroner (= slipper å gå 6 Praktiske målinger gjøres med mer robuste elektroder, f.eks. mettet sølv-sølvklorid (Ag/AgCl), som ligger 0,214 V høyere enn standardnormalhydrogenelektroden. Det frie korrosjonspotensialet vil da være ca -0,65 V Ag/AgCl. 7 Dissosierer = spaltes i ioner: NaCl = Na + + Cl - , osv.
Page 1 and 2: HIN Allmenn Maskin RA 09.01.03 Side
Page 3: HIN Allmenn Maskin Side 3 av 10 RA
Page 7 and 8: HIN Allmenn Maskin Side 7 av 10 RA
Page 9 and 10: HIN Allmenn Maskin RA 09.01.03 Side

Kompendium korrosjon

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?