Анаэробная коррозия

Анаэробная коррозия (также известная как водородная коррозия ) — это форма коррозии металлов, происходящая в бескислородной воде . Обычно после аэробной коррозии анаэробная коррозия включает окислительно-восстановительную реакцию, которая восстанавливает ионы водорода и окисляет твердый металл. ^[1] Этот процесс может происходить либо в абиотических условиях посредством термодинамически спонтанной реакции, либо в биотических условиях посредством процесса, известного как бактериальная анаэробная коррозия . Наряду с другими формами коррозии, анаэробная коррозия имеет важное значение при рассмотрении вопроса о безопасном и постоянном хранении химических отходов. ^[2]

Химические механизмы

Общий процесс коррозии можно представить бимодальной функцией , где тип коррозии меняется со временем, включая как кислородный, так и анаэробный механизмы. ^[1] Доминирующий процесс будет зависеть от данных условий. Во время кислородной коррозии образуются слои ржавчины, образующие различные неоднородные бескислородные ниши по всей поверхности металла. ^[1] Внутри ниш подавляется диффузия кислорода, что создает идеальные условия для возникновения анаэробной коррозии. ^[1]

Абиотический

В бескислородных условиях механизм коррозии требует замены кислорода в качестве окислителя в окислительно-восстановительной реакции. ^[1] Для абиотической анаэробной коррозии этим заменителем является ион водорода, образующийся при диссоциации воды и последующем восстановлении ионов водорода в двухатомный газообразный водород . ^[1] Анодная водном полуреакция включает окисление металла в растворе до гидроксида металла . ^[1] Обычной реакцией, представляющей этот процесс, является превращение твердого железа в стали в гидроксид двухвалентного железа, как показано в следующей общей окислительно-восстановительной реакции. ^[1]

$Fe_{(s)}\;+\;2\,H_{2}O\;\rightarrow \;Fe(OH)_{2}\;+\;H_{2(g)}\;$

Гидроксид железа может быть дополнительно окислен дополнительными ионами водорода в воде с образованием минерала магнетита (Fe ₃ O ₄ ) в процессе, называемом реакцией Шикорра . ^[1]

В целом анаэробная коррозия металлов, таких как железо и медь, происходит очень медленно. ^[1]^[2] Однако в хлоридсодержащих водных средах скорость увеличивается из-за внедрения новых механизмов с добавлением хлорид-анионов. ^[1]^[2]

Биотический

В биотических условиях анаэробной коррозии может способствовать метаболическая активность микроорганизмов окружающей среды. ^[1] Этот процесс известен как микробиологическая коррозия или бактериальная анаэробная коррозия . В частности, производство растворенных сульфидов ( сульфатредуцирующими бактериями SRB) реагирует с твердыми металлами и ионами водорода с образованием сульфидов металлов в окислительно-восстановительной реакции. ^[2]

Экологическая значимость

Эффекты анаэробной коррозии очевидны при оценке безопасности утилизации химических отходов. В настоящее время постоянное захоронение ядерных отходов обычно осуществляется в глубоких геологических хранилищах (ГГХ), где для предотвращения коррозии металла используется медное покрытие. ^[2] Ожидается, что в DGR возникнут четыре основных типа коррозии, включая кислородную, радиационную, анаэробную и микробиологическую коррозию. ^[2] Из них наиболее заметным процессом с точки зрения масштабов коррозии является микробиологическая коррозия. ^[2] Способность микроорганизмов, таких как SRB, выживать в широком диапазоне сред, также делает их актуальными при рассмотрении угрозы коррозии для постоянного захоронения химических отходов. ^[2]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Мельчерс, Роберт Э. (2014). «Микробиологические и абиотические процессы в моделировании долгосрочной морской коррозии стали» . Биоэлектрохимия . 97 : 89–96. doi : 10.1016/j.bioelechem.2013.07.002 . hdl : 1959.13/1063278 . ISSN 1567-5394 . ПМИД 24067447 . Архивировано из оригинала 21 февраля 2023 г. Проверено 23 ноября 2021 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Холл, Дэвид С.; Бехазин, Мехран; Джеффри Биннс, В.; Кич, Питер Г. (2021). «Оценка коррозионных процессов, воздействующих на омедненные контейнеры с ядерными отходами в глубоком геологическом хранилище» . Прогресс в материаловедении . 118 : 100766. doi : 10.1016/j.pmatsci.2020.100766 . ISSN 0079-6425 . S2CID 228835896 .

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Мельчерс, Роберт Э. (2014). «Микробиологические и абиотические процессы в моделировании долгосрочной морской коррозии стали» . Биоэлектрохимия . 97 : 89–96. doi : 10.1016/j.bioelechem.2013.07.002 . hdl : 1959.13/1063278 . ISSN 1567-5394 . ПМИД 24067447 . Архивировано из оригинала 21 февраля 2023 г. Проверено 23 ноября 2021 г.

[:1-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Холл, Дэвид С.; Бехазин, Мехран; Джеффри Биннс, В.; Кич, Питер Г. (2021). «Оценка коррозионных процессов, воздействующих на омедненные контейнеры с ядерными отходами в глубоком геологическом хранилище» . Прогресс в материаловедении . 118 : 100766. doi : 10.1016/j.pmatsci.2020.100766 . ISSN 0079-6425 . S2CID 228835896 .

[1]

[2]