1tom315

12. ELEKTROCHEMIA 632

12. ELEKTROCHEMIA 632

Rys. 12.11. Schemat przebiegu korozji powłok: a) anodowej (cynk na żelazie); b) katodowej (nikiel na żelazie) w obszarze defektu powłoki

Badania korozyjne prowadzić można w warunkach naturalnych lub w laboratorium (badania przyspieszone). W tym ostatnim przypadku stosuje się specjalną aparaturę do badań komory korozyjne — w których można ustalić wszystkie parametry badania (temperaturę, wilgotność, stężenie czynnika korozyjnego itp.).

W Polsce istnieją odpowiednie normy dotyczące wykonania badań korozyjnych, m.in. wyrobów i urządzeń przemysłu elektrotechnicznego i elektronicznego. Pełny wykaz tych norm można znaleźć m.in. w [12.13],

12.2.10. Bezpieczeństwo i higiena pracy

W galwanizerni spotkać się można z. roztworami (kąpielami) kwaśnymi i alkalicznymi, a z tych ostatnich najbardziej niebezpieczne są kąpiele cyjankowe.

Prawie wszystkie kwaśne kąpiele galwaniczne nic stanowią stężonych roztworów kwasów' i dlatego w większości przypadków praca z. tymi kąpielami nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia lub życia. Bardzo duże niebezpieczeństwo przedstawia natomiast sporządzanie tych kąpieli, gdyż wtedy pracownicy stykają się z dużymi na ogół objętościami stężonych kwasów. W przypadku rozbicia szklanych balonów istnieje możliwość poparzenia się (nawet śmiertelnego) kwasami, z których najgroźniejszymi są kwas azotowy i kwas siarkowy, będący podstawowym składnikiem m.in. siarczanowej kąpieli do miedziowania, kąpieli do niklowania oraz różnych kąpieli do trawienia.

W galwanizerni znajduje się wiele roztworów alkalicznych. Niektóre z nich, jak np. kąpiele do odtłuszczania, mogą zawierać alkalia nawet w dość dużym stężeniu. Działanie roztworów alkalicznych nic zagraża życiu ludzkiemu w' przypadku jednorazowego oblania ciała nawet stężoną kąpielą. Wyjątek stanowią oczy, które są bardziej wrażliwe na alkalia niż na kwasy, alkalia bowiem rozpuszczają rogówkę i mogą uszkodzić oko w sposób nieodwracalny. W związku z. tym niezbędne jest obsługiwanie, a przede wszystkim przygotowywanie roztworów alkalicznych w okularach ochronnych.

Roztworów opartych na związkach cyjankowych nie można całkowicie wyeliminować z galwanotechniki. Nie można bowiem —jak dotychczas — osadzić np. powdok srebrnych znanymi powszechnie metodami, nie stosując kąpieli cyjankowych zawierających wolne cyjanki w dość znacznych nawet stężeniach.

Kąpiele cyjankowe mają bardzo cenne właściwości technologiczne, lecz z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy są niebezpieczne dla życia ludzkiego. Śmiertelna dawka cyjanku potasu dla człowieka o wadze 70 kg wynosi 0,15-^0,25 g.

Cyjanek dostaje się do organizmu najczęściej przez przewód pokarmowy, czasem przez uszkodzone miejsca naskórka (rany, zadrapania, poparzenia itp.) lub przez drogi oddechowe w postaci gazowego cyjanowodoru w przypadku działania (najczęściej nieumyślnego) kwasem na jakąkolwiek sól cyjankową.

Istnieją środki umożliwiające ratunek osób zatrutych cyjankami, ale tylko w przypadkach natychmiastowej, skutecznej pomocy. Metody, jak postępować w takim przypadku przed przybyciem lekarza, opisano szczegókwo np. w' [12.13],

12.3. Korozja elektrochemiczna i elektrochemiczne sposoby jej zwalczania

12.3.1.    Wstęp

Korozja konstrukcji metalowych jest zwykle rozpatrywana w trzech płaszczyznach:

—    ekonomicznej — niszczenie urządzeń oraz budowli, zwiększenie częstotliwości kosztownych remontów, kosztowne przestoje w ruchu ciągłym, straty produktu, zanieczyszczenia produktu, kary umowne itp.;

—    bezpieczeństwa i ochrony środowiska naturalnego — katastrofalne skutki korozji rurociągów paliwowych lub z substancjami trującymi i radioaktywnymi;

—    zachowania zasobów naturalnych, wyczerpywanych w szybkim tempie w miarę rozwoju techniki.

12.3.2.    Podstawowe pojęcia

Korozją jest nazywany proces niszczenia metalu w reakcji ze środowiskiem. Jeśli proces ten ma miejsce w środowisku przewodzącym prąd elektryczny za pośrednictwem jonów, czyli w elektrolicie, to jest nazywany korozją elektrochemiczną.

Zjawisko elektrochemicznej korozji można wytłumaczyć na przykładzie omówionego w p. 12.1 ogniwa galwanicznego lub komórki elektrolitycznej.

Proces korozji, czyli rozpuszczania metalu, ma miejsce tylko na powierzchni styku z elektrolitem, przy czym niezależnie od tego, czy korozja wywołana jest pracą ogniwa galwanicznego czy elektrolizą, proces rozpuszczania metalu zachodzi przede wszystkim na anodzie. Katoda, poza nielicznymi przypadkami, nie ulega korozji.

Ogniwo galwaniczne tworzące się przy styku metalu zc środowiskiem elektrolitycznym, w którym procesy elektrodowe prowadzą do rozpuszczania metalu w strefie anodowej, jest nazywane ogniwem korozyjnym.

Niszczenie metalu w strefach anodowych, tj. w strefach upływu prądu do środowiska elektrolitycznego, na skutek oddziaływania prądów elektrycznych dopływających w strefach katodowych z zewnętrznych źródeł prądu do metalowej konstrukcji, jest nazywane korozją elektrolityczną lub korozją powodowaną prądami błądzącymi. Pod pojęciem prądów błądzących rozumie się prądy upływające do środowiska elektrolitycznego z niedostatecznie od tego środowiska izolowanych obwodów elektrycznych.

Masa substancji roztworzonej na elektrodzie ogniwa korozyjnego lub komórki elektrolitycznej zależy — zgodnie z prawem Faradaya — od wartości prądu w obwodzie, od czasu działania tego prądu i od równoważnika elektrochemicznego korodującego metalu. Przykładowo prąd 1 A przepływający w ciągu roku przez korodujący układ może zniszczyć w' strefie anodowej 34 kg ołowiu lub 9,1 kg żelaza.

Wszystkie reakcje elektrochemiczne, zarówno w ogniwie korozyjnym, jak i w komórce elektrolitycznej prowadzą do zmiany stężeń w przyclektrodowej warstwie elektrolitu. Nadnapięcie reakcji i zmiana stężeń powodują przesunięcie potencjałów katody i anody, nazywane polaryzacją elektrochemiczną.

12.3.3.    Ogniwo korozyjne i elektroliza powodowana prądami błądzącymi

Zjawiska galwaniczne i elektroliza znalazły (patrz p. 12.1 i 12.2) praktyczne zastosowania przemysłowe. Zarówno elektrolit, jak też elektrody w opisanych procesach były dobierane celowo do osiągnięcia określonych efektów. Proces korozji jest natomiast przykładem udziału zjawisk galwanicznych i elektrolitycznych w warunkach naturalnych, gdzie elektrolitem może być np. wilgotny grunt lub woda, a elektrodami zróżnicowane potcncjałowo powierzchnie metalowej konstrukcji eksploatowanej w tych środowiskach. Przyczyny zróżnicowania metalu na strefy różnego potencjału, a tym samym na strefy anodowe i katodowe są opisane m.in. w [12.6; 12.12; 12.19].