About the causes of increasing the corrosion speed under thin water layers

D. G. Korolyanchuk, V. G. Nefedov, V. I. Ovcharenko

Abstract


Purpose. Corrosion of metals and alloys causes significant economic damage. Annually about 25 % of the total amount of metal produced are losses from corrosion destruction. And the rate of corrosion under a thin film of moisture increases by 3...10 times compared with the rate of corrosion in the volume of water. Therefore, an urgent problem for studying is the investigation of the causes of corrosion under thin films of moisture and the development of methods of protection against it. Findings. It was found that the anomalously high corrosion rate of metals under thin films of water can be caused by an increase in the electrical conductivity of the gas − liquid interface due to the tunneling of charges along ordered surface structures. Originality. Possible causes of abnormally high corrosion rates under thin water films were identified. Practical significance. The results of the investigations make it possible to explain the processes of corrosion destruction of metals occurring under thin layers of water, in particular, in atmospheric corrosion.


Keywords


corrosion; film of electrolyte; structure of water; electrical conductivity; current density

References


Розенфельд И. Л. Атмосферная коррозия металлов : монография / И. Л. Розенфельд. – Москва : изд-во АН СССР, 1960. – 372 с.

Nishikata A. Influence of Electrolyte Layer Thickness and pH on the Initial Stage of the Atmospheric Corrosion of Iron / A. Nishikata, V. Ichihara, V. Hayashi, T. Tsuru // J Electrochem. Soc. – April 1997. – Vol. 144, № 4. – Рp. 1244–1252.

Ву Дин Вуй. Атмосферная коррозия металлов в тропиках : монография / Ву Дин Вуй. – Москва : Наука, 1994. – 240 с.

Morcillo M. Аtmospheric corrosion of mild steel / M. Morcillo, D. de la Fuente, I. Díaz, H. Cano // Revista de Metalurgia. – Septiembre − Octubre, 2011. – Vol. 47 (5). – Рp. 426–444.

Nagano Hiroo. Atmospheric Corrosion Process for Weathering Steel / Hiroo Nagano, Masato Yamashita // Corrosion Science and Technology. – 2008. – Vol. 7, № 2. – Рp. 119–124.

Томашов Н. Д. Теория коррозии и защиты металлов : монография / Н. Д. Томашов. – Москва : изд-во АН СССР, 1959. – 592 с.

Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика : монография / В. Г. Левич. – Москва : Изд-во ГИФМЛ, 1959.– 700 с.

Нефедов В. Г. Влияние толщины слоя электролита на его электропроводность / В. Г. Нефедов, В. В. Матвеев,Д. Г. Королянчук, А. А. Вчерашняя // Вопросы химии и химической технологии. – 2010. – № 1. – С. 194–198.

Королянчук Д. Г. Влияние ионного состава электролита на электропроводность поверхности раздела фаз газ − жидкость / Д. Г. Королянчук, В. Г. Нефедов // Вопросы химии и химической технологии. – 2011. – № 4 (1). – С. 264–266.

Королянчук Д. Г. Влияние температуры на электропроводность в тонких слоях электролита на границе с воздухом / Д. Г. Королянчук, В. Г. Нефедов // Вопросы химии и химической технологии. – 2012. – № 1. – С. 171–175.

Королянчук Д. Г. Влияние pH раствора на электропроводность тонких слоев с поверхностью воздух − электролит / Д. Г. Королянчук, В. Г. Нефедов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків : НТУ «ХПІ», 2012. – Вип. 32. – С .100–105.

Гончарук В. В. Кластеры и гигантские гетерофазные кластеры воды / В. В. Гончарук, В. Н. Смирнов, А. В. Сыроешкин, В. В. Маляренко // Химия и технология воды. – 2007. – Т. 29, № 1. – С. 3–17.

Гончарук В. В. Кластерная структура тяжелой, обычной и легкой воды / В. В. Гончарук, Е. А. Орехова, В. В. Маляренко // Украинский химический журнал. – 2009. – Т. 75, № 6. – С. 80–85.

Подобаев А. Н. Адсорбционное взаимодействие воды с металлами и его роль в процессах электрохимической коррозии: автореф. дисс. на соиск. уч. степ. д-ра хим. наук : 05.17.03 / А. Н. Подобаев – Москва, 2008. – 48 с.

Подобаев А. Н. Адсорбция молекул воды в процессе электрохимической ионизации металлов группы железа // Российский химический журнал. – 2008. – Т. LII, № 5. – С. 25−31.

Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии : учебное пособие для вузов / [К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков, под ред. чл.-корр. АН СССР П. Г. Романкова]. − Ленинград : Химия, 1987. – 576 с.

Hoerl S. Advances in understanding atmospheric corrosion of iron. II. Mechanistic modelling of wet–dry cycles / S. Hoerl, F. Mazaudier, Ph. Dillmann, G. Santarini // Corrosion Science. – 2004. – Vol. 46. – Рp. 1431–1465.

Бондарь Д. В. Влияние ионного состава раствора и температуры на аномальную электропроводность тонких слоев электролита при электролизе воды / Д. В. Бондарь, В. Г. Нефедов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – 2008. – № 16. – С. 16–19.

Бондарь Д. В. Электропроводность приповерхностного слоя электролита на границе раздела фаз газ – жидкость. Модельные представления / Д. В. Бондарь, В. Г. Нефедов / Вопросы химии и химической технологии. – 2013. – № 4.– С. 131–135.

Liao Xiao-ning. In-situ investigation of atmospheric corrosion behavior of bronze under thin electrolyte layers using electrochemical technique // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. – 2012. – Vol. 22. – Рp. 1239−1249.

REFERENCES

Rozenfel'd I.L. Atmosfernaya korroziya metallov [Atmospheric corrosion of metals]. Moscow : AS USSR, 1960, 372 p. (in Russian).

Nishikata A., Ichihara V., Hayashi V. and Tsuru N. Influence of Electrolyte Layer Thickness and pH on the Initial Stage of the Atmospheric Corrosion of Iron. J Electrochem. Soc., April 1997, vol. 144, no. 4, pp. 1244–1252.

Vu Din Vuy. Atmosfernaya korroziya metallov v tropikakh [Atmospheric corrosion of metals in the tropics]. Moscow : Nauka Publ., 1994, 240 p. (in Russian).

Morcillo M., de la Fuente D., Díaz I. and Cano H. Аtmospheric corrosion of mild steel. Revista de Metalurgia. Septiember − October, 2011, vol. 47 (5), pp. 426–444.

Nagano Hiroo and Masato Yamashita. Atmospheric Corrosion Process for Weathering Steel. Corrosion Science and Technology, 2008, vol. 7, no. 2, pp. 119–124.

Tomashov N.D. Teoriya korrozii i zashchity metallov [Theory of corrosion and protection of metals]. Moscow : AS USSR, 1959, 592 p. (in Russian).

Levich V.G. Fiziko-khimicheskaya gidrodinamika [Physico-chemical hydrodynamics]. Moscow : GIFML Publ., 1959, 700 p. (in Russian).

Nefedov V.G., Matveyev V.V., Korolyanchuk D.G. and Vcherashnyaya A.A. Vliyaniye tolshchiny sloya elektrolita na yego elektroprovodnost' [Effect of the thickness of the electrolyte layer on its electrical conductivity]. Voprosy khimii i khimicheskoy tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology]. 2010, no. 1, pp. 194–198. (in Russian).

Korolyanchuk D.G. and Nefedov V.G. Vliyaniye ionnogo sostava elektrolita na elektroprovodnost' poverkhnosti razdela faz gaz − zhidkost' [Influence of the ionic composition of the electrolyte on the electrical conductivity of the gas − liquid interface]. Voprosy khimii i khimicheskoy tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology]. 2011, no. 4 (1), pp. 264–266. (in Russian).

Korolyanchuk D.G. and Nefedov V.G. Vliyaniye temperatury na elektroprovodnost' v tonkikh sloyakh elektrolita na granitse s vozdukhom [Effect of temperature on electrical conductivity in thin layers of electrolyte at the boundary with air]. Voprosy khimii i khimicheskoy tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology]. 2012, no. 1, pp. 171–175. (in Russian).

Korolyanchuk D.G. and Nefedov V.G. Vliyaniye pH rastvora na elektroprovodnost' tonkikh sloyev s poverkhnost'yu vozdukh − elektrolit [Effect of pH of the solution on the electrical conductivity of thin layers with the air-electrolyte surface]. Vísnik Natsíonal'nogo tekhníchnogo uníversitetu «KhPÍ» [Bulletin of the National Technical University "KhPI"]. Kharkív : NTU «KHPÍ», 2012, iss. 32, pp .100–105. (in Russian).

Goncharuk V.V., Smirnov V.N., Syroyeshkin A.V. and Malyarenko V.V. Klastery i gigantskiye geterofaznyye klastery vody [Clusters and giant heterophase clusters of water]. Khimiya i tekhnologiya vody [Chemistry and technology of water]. 2007, vol. 29, no. 1, pp. 3–17. (in Russian).

Goncharuk V.V., Orekhova Ye.A. and Malyarenko V.V. Klasternaya struktura tyazheloy, obychnoy i legkoy vody [Cluster structure of heavy, ordinary and light water]. Ukrainskiy khimicheskiy zhurnal [Ukrainian Chemical Journal]. 2009, vol. 75, no. 6, pp. 80–85. (in Russian).

Podobayev A.N. Adsorbtsionnoye vzaimodeystviye vody s metallami i yego rol' v protsessakh elektrokhimicheskoy korrozii : avtoreferat dissertatsii na soiskaniye uchenoy stepeni d-r. khim. nauk: 05.17.03 [Adsorption interaction of water with metals and its role in the processes of electrochemical corrosion : the author's abstract of the thesis for the degree of Doctor of Chemical Sciences]. Moscow, 2008, 48 p. (in Russian).

Podobayev A.N. Adsorbtsiya molekul vody v protsesse elektrokhimicheskoy ionizatsii metallov gruppy zheleza [Adsorption of water molecules in the process of electrochemical ionization of metals of the iron group]. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal [Russian Chemical Journal]. 2008, vol. LII, no. 5, pp.25−31. (in Russian).

Pavlov K.F., Romankov P.G. and Noskov A.A. Primery i zadachi po kursu protsessov i apparatov khimicheskoy tekhnologii [Examples and tasks on the course of processes and devices of chemical technology]. Leningrad : Khimiya, 1987, 576 p. (in Russian).

Hoerl S., Mazaudier F., Dillmann Ph. and Santarini G. Advances in understanding atmospheric corrosion of iron. II. Mechanistic modelling of wet–dry cycles. Corrosion Science, 2004, vol. 46, pp. 1431–1465.

Bondar' D.V. and Nefedov V.G. Vliyaniye ionnogo sostava rastvora i temperatury na anomal'nuyu elektroprovodnost' tonkikh sloyev elektrolita pri elektrolize vody [Effect of the ionic composition of the solution and temperature on the anomalous electrical conductivity of thin electrolyte layers during the electrolysis of water]. Vísnik Natsíonal'nogo tekhníchnogo uníversitetu «KhPÍ» [Bulletin of the National Technical University "KhPI"]. 2008, no. 16, pp. 16−19. (in Russian).

Bondar' D. V. Elektroprovodnost' pripoverkhnostnogo sloya elektrolita na granitse razdela faz gaz-zhidkost'. Model'nyye predstavleniya / D. V. Bondar', V. G. Nefedov / Voprosy khimii i khimicheskoy tekhnologii. – 2013. – №4.– pp. 131-135. (in Russian)

Liao Xiao-ning. In-situ investigation of atmospheric corrosion behavior of bronze under thin electrolyte layers using electrochemical technique. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2012, vol. 22, pp. 1239−1249.


GOST Style Citations