Корозія трубопроводів

Вступ

Термін "корозія" походить від  латинського слова "corrodere", що означає "поїдати". Найбільш відомою формою корозії є ржавіння заліза і сталі. Аналогічні процеси протікають і з іншими металами, а також з неметалічними матеріалами, наприклад пластмасами, бетоном і керамікою. Згідно з визначенням термін "корозія" означає процес. Цей процес полягає у фізико-хімічній реакції між матеріалом і навколишнім середовищем і призводить до змін у властивостях матеріалу. Результатом є "корозійний ефект", звичайно шкідливий, але іноді й корисний. Прикладами шкідливих корозійних ефектів є псування матеріалу, забруднення навколишнього середовища продуктами корозії й порушення функцій системи (наприклад, теплової електростанції), фізико-хімічними складовими частинами якої є й матеріал, і навколишнє середовище. Корозійне руйнування залишків, типу залишених у сільській місцевості порожніх консервних банок, кинутих машин являє собою приклади корозійних ефектів, які можна вважати корисними.

Корозія металів призводить до більших  порушень у житті суспільства.  
Надійність конструкцій перебуває під загрозою. Це стосується, наприклад, до підземних водопроводів, які можуть виходити з ладу через корозію. Іншим прикладом може бути електронне обладнання, на важливі контрольні функції якого може вплинути корозія; морські нафтові платформи, що працюють у надзвичайно важких коррозійнно-небезпечних умовах; ядерні електростанції, де корозійні ушкодження можуть призвести до дорогих аварій, у деяких випадках абсолютно неприпустимимих з погляду безпеки. Перерви виробництва, викликані корозією, здобувають усе більш серйозне значення для суспільства, оскільки використовуються усе більш складні конструкції.  
Зрештою, корозія приводить до втрат енергії, головним чином тієї, яка затрачається в процесі виробництва металів з руд. Однак можуть втрачатись й метали. Як правило, метали не вдається заново одержати із прийнятним енергетичним виходом з корозійних продуктів, які розносяться водою й вітром.  
Може постраждати навколишнє середовище. Наскрізна корозія підземних нафтових цистерн може бути прикладом загрози ґрунтовим водам.  
Було зроблено багато спроб оцінити витрати суспільства, пов'язані з корозією. Це є витрати на захист від корозії, вартість заміни ушкоджених корозією частин, збитки від різних неполадок у результаті корозії: зупинок виробництва або аварій, що приводять до нещасних випадків або руйнувань. Оцінки приводять до висновку, що загальні річні витрати у зв'язку з корозією в розвинених країнах становлять близько 4 % валового національного продукту. Частина цих витрат неминуча, було б економічно нереально повністю виключити корозійне руйнування. Проте, безперечно можна значно скоротити втрати за рахунок кращого використання тих знань, якими ми сьогодні маємо; відповідно одній з оцінок, близько 15 % корозійних витрат віідносяться до цієї категорії.

Враховуючи соціальне значення корозії, важливо, щоб кожний інженер  за час навчання був обізнаний  у питаннях корозії, і щоб усі  доступні відомості можна було б  легко відшукати й застосувати  на практиці. Однак технічний прогрес  постійно породжує нові корозійні проблеми, розробляються нові матеріали, добре  відомі матеріали використовуються в нових конструкціях, створюються  нові корозійні середовища. Із цієї причини поточний рівень знань недостатній  і потрібні подальші дослідження  й досягнення в області корозії  як доповнення до технічного прогресу в цілому.

Основною причиною корозії металу трубопроводів і резервуарів  є термодинамічна нестійкість металів. Саме тому переважна більшість металів  у земній корі перебуває у зв'язаному  стані у вигляді окислів, солей  і інших з'єднань. Згідно із другим законом термодинаміки, будь-яка  система прагне перейти зі стану  з більшою енергією в стан з  меншою енергією.

Підводячи підсумки вищесказаному, можна  зробити невтішний висновок, що корозія  трубопроводів — процес неминучий. Однак знання людей про механізм корозії, може загальмувати його таким  чином, щоб забезпечити збереження працездатності трубопроводів протягом досить тривалого часу.

Існують безліч захисних покриттів  для трубопроводів, резервуарів  і обладнання. Усі вони повинні  задовольняти наступні основні вимоги:

Мати високі діелектричні властивості;

Бути суцільними;

Мати добру адгезію до металу трубопроводу;

Бути водонепроникними;

Мати високу механічну міцність і еластичність;

Бути термостійкими;

Конструкція покриття повинна бути порівняно простою, а технологія їх нанесення — допускати можливість механізації.

Матеріали, що входять до складу покриття, повинні бути недефіцитними, а саме покриття — недорогим і довговічним.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Вибір траси газопроводу та технологічної схеми

 

В даному пункті курсової роботи розглядається  магістральний газопровід “Союз” ділянка Кременчук - Богородчани. Загальна довжина даної дільниці становить 710,5 км. Дана ділянка газопроводу  “Союз” проходить через сім областей України: Полтавська, Кіровоградська, Черкаська, Вінницька, Хмельницька, Тернопільська, Івано-Франківська.

 По території Полтавської області довжина даної дільниці становить 10,5 кілометрів; по Кіровоградській області-150 кілометрів; по Черкаській області- 130 області; по Вінницькій області-185 кілометрів; по Хмельницькій області-115 кілометрів; по Тернопільській області-95 кілометрів; по Івано-Франківській області-25 кілометрів.

Даний участок газопроводу проходить по гірській місцевості 247,5 кілометрів (9,6%), а по рівнинній місцевості довжина складає 463 кілометрів (90,4%).

Початок даного участка газопроводу починається на Північному Сході від міста Кременчук із компресорної станції “Кременчук”. На виході із компресорної станції встановлено кран “В”. На 55-му кілометрі  газопровід перетинає Кременчуцьке водосховище. Тут встановлено лупінг і крановий вузол. На 70-му кілометрі розташована трубозварювальна база на відстані 6 кілометрів від осі магістральнного газопроводу “Союз”. Далі газопровід  проходить поплизу населених пунктів: Микильське, Глинськ, Григорівка, Іванківці, поблизу якого встановлено газорозподільчу станцію. На 96-му  кілометрі встановлено крановий вузол. Поблизу селищ Кривоносілля та Бірки встановлено газорозподілчу станцію. На 100-му кілометрі газопровід перетинає автодорогу Знам’янка-Кам’янка. Також тут підключена газорозподільча станція. На 104-му кілометрі встановлено крановий вузол. На південь від міста Олександріївка встановлена компресорна станція “Олександрівка”. Перед компресорною станцією встановлено кран “А”, а на виході- кран “В”. Далі газопровід проходить неподалік від населиних пунктів: Тишківка, Пастирське. На 170-му кілометрі газопровід перетинає залізницю. У селі Тишківка розташована трубозварювальна база, яка знаходиться на південь від осі трубопроводу на відстані 5 кілометрів. Подальший напрямок газопроводу -  на південний захід , проходячи неподалік від міста Шпола, селища Мокра Калигірка, Красліва.  На 202-му кілометрі встановлено крановий вузол. На 225-му кілометрі підключена газорозподільна станція. На Півдні від міста Тальне встановлена компресорна станція “Тальне”. Перед компресорною станцією встановлено кран “А”, а на виході- кран “В”. Далі газопровід прямує на захід неподалік міста Умань, Христинівка, Маньківка. На 232-му кілометрі встановлено крановий вузол. На 245-му кілометрі газопровід  “Союз” перетинає автодорогу Умань- Київ, а через 1 кілометр встановлено крановий вузол. На Півночі від міста Христинівка до газопроводу підключена газорозподільча станція. На 276-му кілометрі встановлено крановий вузол. На північний захід від міста Гайсин встановлена компресорна станція “Гайсин”. Перед компресорною станцією встановлено кран “А”, а на виході- кран “В”. У місті Ситків, що знаходиться на Півночі від осі магістрального газопроводу “Союз” , розташована трубозварювальна база на відстані 4 кілометра. На 336-му кілометрі газопровід перетинає залізницю та автодорогу Вінниця – Умань. Тут встановлено крановий вузол. На 339-му  кілометрі газопровід  “Союз” перетинає річку Південний Буг. Тут встановлено лупінг та крановий вузол.  На 346-му кілометрі газопровід  “Союз” під’єднюється у паралельну нитку із газопроводами “Прогрес” та “Уренгой-Помари-Ужгород”. На 380-му кілометрі газопровід  “Союз” проходить неподалік від міста Жмеринка, що знаходиться у Вінницькій області. На відстані 6 кілометрів від  осі трубопроводу на Північ розташована трубозварювальна база. На 430-му кілометрі газопровід перетинається із майбутнім нафтопроводом  “Южний-Броди”. На Півдні від міста Бар на відстані 7 кілометрів встановлена компресорна станція “Бар”. Перед компресорною станцією встановлено кран “А”, а на виході- кран “В”. На 466-му кілометрі поблизу міста Дунаївці розташована трубозварювальна база на відстані 3 кілометра. На 475-му кілометрі газопровід перетинає залізницю. На 525-му кілометрі проходить через компресорну станцію “Гусятин”. Вона знаходиться на схід від міста Гусятин на відстані 6 кілометрів. Далі газопровід прямує неподалік міста Гусятин, Чортків, Бучач, Монастирська. На 329-му кілометрі, 359-му кілометрі, 389-му кілометрі, 419-му кілометрі, 449-му кілометрі, 479-му кілометрі, 509-му кілометрі та 639-му кілометрі встановлено кранові вузоли. Неподалік населеного пункту Бариш підключена газорозподільна станція. Дальше газопровід прямує на Південний Захід. На 669-му і 699-му кілометрі встановлено крановий вузол. Дальше газопровід прямує на південний захід і на північ від міста Богородчани на 710-му кілометрі встановлено компресорну станцію “Богородчани”. Перед компресорною станцією встановлено кран “А”, а на виході- кран “В”.

Таким чином, на даній ділянці газопроводу  “Союз” встановлено: 7 компресорних станцій, 21 лінійних кранів, підключено 5 газорозподільчих станцій. По рівнині проходить 463 км трубопроводу, в горах проходить 247,5 км трубопроводу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  Характеристика грунтів по трасі як корозійного середовища

 

Ґрунти  являють  собою  капілярно-пористі,  часто  колоїдні системи, пори яких заповнені повітрям і вологою, причому  вода  з  частками  ґрунту  може  бути  зв'язана фізико-механічно  або  у  вигляді  поверхневих  плівок,  фізико-хімічно і хімічно. Ґрунтова корозія залежить від багатьох факторів, до  яких  належать:  хіміко-мінералогічний склад, показник рН, вологість, вміст газів, структура, електропровідність та бактеріальний склад.

Лінійна частина магістрального трубопроводу знаходиться в різних грунтових, геологічних, кліматичних умовах, перетинає природні та штучні перешкоди, що в свою чергу вимагає застосування різного протикорозійного захисту на окремих ділянках.

Відм. Золотоноша Черкаської області до смт. Гусятин Тернопільської області газопровід прокладений в чорноземах. Для цього типу грунту питомий електричний опір складає 30 Ом*мм²/м, середньорічна температура грунту+10ºС.

На ділянці  Гусятин – Богородчани трубопровід прокладений переважно в сірих лісових грунтах.У лісостеповій зоні середньорічна температура грунтів +8ºС. Питомий електричний опір лесу та лесовидних суглинків 40 Ом*мм²/м.

Частина газопроводу в районі м. Богородчани проходить переважно через гірську місцевість зі скелястими гірсько-лісовими грунтами, середньорічна температура яких становить +6ºС;  питомий опір грунту приймаємо 50 Ом*мм²/м.

Таким чином, для подальших розрахунків будемо користуватися наступними значеннями питомого електричного опору ґрунту на окремих ділянках газопроводу:

- ПК 0 – ПК 480: чорнозем, ρ =30 Ом·мм²/м, T_c=10 °C;

- ПК 480 –  ПК 600: лесовидний ґрунт, ρ =40 Ом·мм²/м;T_c=8 °C;

- ПК 600 –  ПК 720: скелястий ґрунт, ρ =50 Ом·мм²/м; T_c=6 °C.

 

3 Розрахунок фізичних  властивостей газу

 

Молекулярну масу суміші газу визначаємо за формулою:

                                                   (3.1)

Густина газу визначається за  формулою:

                                           (3.2)

де  - молекулярна маса суміші газу;

   - об’ємне число Авогадро, =22,4 л/ моль.

Визначаємо  відносну густину газу за повітрям:

                                          Δ=                                              (3.3)

де   - густина газу;

- густина повітря.

Критична  температура визначається  за формулою:

                                                      (3.4)

де   - критична температура і-того елемента;

 

 

Критичний тиск визначається  за формулою:

                                                 (3.5)

де   - критичний тиск і-того елемента.

 

 

Перехід від об’ємних до масових частин розраховується за формулою:

                                                   (3.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплоємність  суміші газу визначаємо за формулою:

                                            (3.7)

 

 

 

 

Нижча теплота  згорання визначається  за формулою:

                                         (3.8)

 

де   - нижча теплота згорання і-го елемента.

Отже  провівши дані розрахунки ми отримали нижчу теплоту згорання газу з  родовища Оренгбурзьке. Відносна густина газу складає Δ=0,873.

 

 

 

 

4 Загальні відомості про захист трубопроводу від корозії

 

4.1 Види корозії

 

Корозія — це руйнування твердого тіла (металу), що викликане хімічними або електрохімічними процесами при взаємодії з навколишнім середовищем. Слово корозія походить від латинського corrosio — роз'їдання. Середовище, в якому метал зазнає корозії, називається агресивним або корозійним. В процесі корозії утворюються продукти корозії - хімічні сполуки, що містять метал в окисленій формі.

За характером взаємодії металу з навколишнім середовищем розрізняють два основних типи корозії: хімічну та електрохімічну.

Хімічна корозія підпорядкована основним законам чисто хімічної кінетики гетерогенних реакцій і не супроводжується виникненням та протіканням електричного струму. Продукти корозії утворюються по всій поверхні металу, що контактує з агресивним середовищем. Хімічна корозія має види:

  - газова корозія - окислення металу киснем чи іншим газом при високій температурі і відсутності вологи на поверхні металу;

  - корозія в неелектролітах - руйнування металу в рідких агресивних середовищах з низькою електропровідністю.

Електрохімічна корозія — це окислення металу в електропровідних середовищах, яка супроводжується виникненням і протіканням електричного струму. При цьому взаємодія металу з середовищем характеризується катодними і анодними процесами, що протікають на різних ділянках поверхні металу. Продукти корозії утворюються лише на анодних ділянках.

Електрохімічна корозія ділиться на два види:

  - корозія в електролітах - це корозія в рідких середовищах, що проводять електричний струм;

  - ґрунтова корозія - це руйнування металу під дією ґрунтового електроліту;

  - електрокорозія - руйнування металу, що викликане блукаючими струмами;

  - атмосферна корозія - корозія в атмосфері повітря чи іншого вологого газу;

  - бактеріологічна корозія - частковий випадок ґрунтової корозії, що протікає під дією мікроорганізмів, які в рeзультаті життєдіяльності виділяють речовини, що прискорюють корозійні процеси.

Окрім цього можлива корозія  при одночасній дії корозійного середовища і механічних напружень в металі: щілинна корозія — прискорення руйнування металу електролітом у вузьких щілинах; корозійна ерозія — руйнування металу при одночасній дії корозійного середовища та тертя; кавітаційна корозія — руйнування металу при одночасному корозійному та ударному впливі середовища.

За характером корозійного руйнування металу розрізняють наступні види корозії:

  - суцільну - руйнування металу по всій поверхні, що знаходиться під впливом корозійного середовища ;

  - місцеву - руйнування металу на окремих ділянках поверхні.

Суцільна корозія може бути рівномірною  та нерівномірною (рисунок 4.1). Перша протікає з однаковою швидкістю на різних ділянках поверхні металу, а друга — з різною.

Місцева корозія ділиться на:

   - плямисту - у вигляді окремих плям, діаметр яких більший за глибину корозійного шару;

   - виразкову - у вигляді окремих каверн, діаметр і глибина яких приблизно рівні;

   - піттінгову - у вигляді окремих точок діаметром 0,10,2 мм значної глибини;

   - під поверхневу - що починається з поверхні і розповсюджується під поверхнею металу;

   - структурно-вибіркову - при якій руйнується в основному тільки структурна   
складова сплаву;

   - міжкристалічну - що розповсюджується на границях кристалів металу;

   - корозійне розтріскування - утворення корозійних тріщин внаслідок втоми металу.

 

  - бактеріологічна корозія - частковий випадок ґрунтової корозії, що протікає  
під дією мікроорганізмів, які в результаті життєдіяльності виділяють речовини,  
що прискорюють корозійні процеси.

а - суцільне рівномірне; б - суцільне нерівномірне; в - плямисте; г — виразкове; д - пітінгове; е- пидповерхневе; ж - структурно-вибіркове; з - міжкристалічне; і - корозійне розтріскування.

Рисунок 4.1 - Основні види корозійного розтріскування

 

4.2 Хімічна корозія

Хімічна корозія протікає при взаємодії  металів з сухими газами чи рідкими неелектролітами за законами хімічних реакцій.

При взаємодії металу з сухими газами при високих температурах відбувається газова хімічна корозія.

При взаємодії металу з рідинами, що не проводять електричний струм, відбувається хімічна корозія в неелектролітах.

Серед різних видів енергії в  природі необхідно виділити хімічну енергію, яка обумовлена рухом електронів по орбітах атомів і молекул речовини. Ця енергія за певних умов може вивільнюватись, тобто перетворюватись в інші види енергії, що супроводжується утворенням хімічних зв'язків атомів або більш міцних зв'язків, якщо в перетворенні брали участь молекули. З величиною хімічної енергії пов'язаний напрям протікання хімічних реакцій. Відмітимо, що стабільними є такі стани речовини, при яких в даних умовах енергія має найме нше значення. Частину енергії, що перетворюється в роботу, в термодинаміці називають зміною вільної енергії. При цьому, якщо система виконує зовнішню роботу, то зміна вільної енергії відбувається в сторону зменшення. Звідси витікає одне з основних визначень термодинаміки: процес в системі самовільно може протікати тільки в напрямку зменшення її вільної енергії. Таким чином, самовільно відбуваються такі хімічні перетворення, в результаті яких утворюються речовини з меншою вільною енергією.

Значення вільної енергії окремого компонента складної матеріальної системи  називається хімічним потенціалом. Хімічний потенціал залежить від властивостей речовини і концентрації даного компонента в системі. Кожен процес, що веде до зміни складу, протікає з зменшенням хімічного потенціалу всіх компонентів системи. Отже, якщо хімічний потенціал деяких компонентів системи в різних її точках має різну величину, то цей компонент при відсутності будь-яких перешкод перейде від точки з більшим потенціалом до точок з меншим хімічним потенціалом. В результаті система прагне до рівноваги і досягає її, коли хімічні потенціали всіх компонентів по всьому об'єму вирівняються.

З точки зору термодинаміки напрям хімічної реакції між металом і навколишнім середовищем визначається зміною ізобарно-ізотермічного потенціалу.

Розглянемо як приклад декілька реакцій.

Mg + H₂0+0,5O₂ = Mg(Off)₂ ДС = -598Дж

Си + Н-іО +0,5 О₂ = Си(ОН)₂ AG = - 120 Дж

Au+l,5H₂O+l,5O₂=Au(OH)₃ AG =  598 Дж

В останньому випадку зміна AG > 0 вказує на неможливість самовільного протікання реакції.

Кінетику протікання хімічних реакцій  розглянемо на прикладі окислення металу киснем з повітря

пМе- = Ме„О₇ 20 "   ^z

де п — число атомів металу Me, що брали участь в реакції; z -еквівалентність металу.

Ця реакція протікає в дві  стадії. Спочатку на поверхні металу адсорбується шар кисню

20₂

На другій стадії проходить хімічна  взаємодія (окислювальний процес), в якій окислювач (адсорбований кисень О_адс) відбирає у металу валентні електрони, одночасно вступаючи з ним в хімічну сполуку, яка є продуктом корозії

,,     nz

= М?„0„

nMe + — ( 2

r, ... . ^

З термодинамічної точки зору інтенсивність протікання такої реакції залежить від хімічної активності металів по відношенню до кисню. Як правило, в ході таких хімічних реакцій на поверхні металу утворюються оксидні плівки, які гальмують хімічний процес. Якщо утворюється сипка або порошкоподібна плівка, то в подальшому окислюються все нові шари металу і він швидко руйнується. Якщо ж на поверхні утворюється суцільна щільна плівка, через яку не може проникнути кисень, то хімічний процес окислення припиняється.

Відомо, що активність металів по відношенню до кисню зменшується з ростом температури. При нагріванні оксиду металу до відповідної температури проходить його розкладання (дисоціація), і реакція протікає справа наліво до кінця. Мірою стійкості оксиду вважають тиск кисню, що утворюється при розпаді оксиду, поміщеного в закритій посудині. Цей тиск називають тиском дисоціації. Оксид утворюється на поверхні металу тільки при такій температурі, коли тиск дисоціації менший, ніж парціальний тиск кисню в газі, що контактує з металом (повітрі). Так, тиск дисоціації оксиду срібла при t = 400°С перевищує парціальний тиск кисню в повітрі, тому при температурі понад 400°С на поверхні срібла корозія не спостерігається. В окислів заліза тиск дисоціації дуже малий навіть при t = 2000°C, тому окислення заліза протікає і при високих температурах.

Стабільність оксиду металу — необхідна  умова початку процесу корозії, але подальше окислення і величина збитків залежать від властивостей оксиду, який плівкою покриває метал.

Товщина оксидної плівки коливається  від 5 до 10000°А. За товщиною оксидні плівки ділять на три групи:

• тонкі (5 - 400°А);
• середні (400 - 5000°А);
• товсті (понад 5000°А).

Якщо оксидна плівка щільна і  суцільна, добре зчіплюється з металом і має близький з ним коефіцієнт об'ємного розширення, то вона здатна захистити метал від подальшого окислення.

Основна умова захисної дії оксидної плівки — її суцільність, яка залежить від співвідношення об'єму окисленого металу V_м і об'єму утвореного при цьому окислу V_OK .

Якщо окислюється один моль металу, об'єм якого V_M = А / р (А — атомна маса металу; р — густина металу), то об 'єм оксиду, що утворюється

де М_ок — відносна молекулярна маса оксиду; п — число атомів металу в молекулі оксиду; ρ_ок — густина оксиду.

Умову суцільності плівок сформульовано  Піллінгом і Бедворсом. Вона полягає в тому, що молекулярний об'єм оксиду, що утворився з металу і окислювача, повинен бути більшим за об'єм металу, що витрачений на утворення молекули окислу, тому що в іншому випадку плівки окислу не вистачить, щоб покрити всю поверхню металу. Отже, якщо V_OK /V_M < 1 , то утворюється не суцільна і сипка плівка з слабкими захисними властивостями. Якщо V_OK/V_M >1, то утворюються суцільні щільні плівки, що гальмують подальше окислення металу.

Є такі закони росту захисних плівок на металах.

          1. Закон росту несуцільних плівок.

2. Закон росту товщини несуцільної оксидної плівки лінійний.

3. Закон росту товщини оксидної плівки при переважаючій дифузії окислювача параболічний.

 

4.3 Електрохімічна корозія

Електрохімічна  корозія — це руйнування металів  в результаті електрохімічної взаємодії з навколишнім електропровідним середовищем. Основна її причина — це термодинамічна нестійкість багатьох металів в електролітах і їх прагнення переходити в інший стан (рисунок 4.2).

              

а - вихід катіонів з металу в електроліт, б - вхід катіонів з електороліту в метал;

в - адсорбція катіонів в електроліті, г - адсорбція аніонів в електроліті;

д - киснево-катіонна адсорбція на поверхні металу.

Рисунок 4.2 - Подвійний електричний шар на поверхні металу

 

Будова  металу характеризується кристалічною решіткою, у вузлах якої знаходяться атоми металу з послабленими внутрішньоатомними зв'язками.

За звичайних умов напіввільні  електрони не можуть вийти за межі атома, але при витраті додаткової енергії можна створити умови для їх спрямованого руху.

Взаємодія металу з електролітом може спричинити розчинення (руйнування) твердого тіла. У воді атоми кисню і водню утворюють полярні молекули, які характеризуються наявністю, позитивного і негативного полюсів. Це визначає наявність силового електричного поля молекули води.

При зіткненні з водою поверхневі атоми металу зазнають впливу силового поля молекул води, які завдяки своїм малим розмірам втискуються в кристалічну решітку твердого тіла. Ця взаємодія, яку загальноприйнято називати гідратацією, може бути настільки сильною, що послаблені зв'язки атома металу зі своїми зовнішніми електронами порушуються, і атом металу залишає вузол кристалічної решітки, переходячи в розчин. Так утворюється атом-іон, який несе позитивний електричний заряд. Перейшовши в розчин, атом-іон гідратується, тобто оточується орієнтованими навколо нього молекулами води. Вільні електрони, що залишилися після виходу в розчин атома-іона, є носіями негативного електричного заряду. Біля поверхні металу утворюється подвійний електричний шар, який характеризується різницею (скачком ) потенціалів між поверхнею металу і шаром розчину, що до неї прилягає. Причина виникнення скачка потенціалів — перехід катіонів металу з твердого тіла в електроліт або навпаки (так званий електродний потенціал металу).

Можлива також вибіркова адсорбція  заряджених частин однієї фази на поверхні іншої з утворенням подвійного електричного шару в межах однієї фази: адсорбція катіонів або аніонів електроліту на поверхні металу (так званий адсорбційний потенціал).

Утворення подвійного електричного шару може бути обумовлене декількома причинами, наприклад, виникнення іонно-адсорбційного  шару при адсорбції поляризованих  атомів кисню на поверхні металу за умови переходу катіонів з металу в електроліт (іонно-адсорбційний потенціал). При досягненні певного значення скачка потенціалів подальший перехід іонів-атомів з металу в розчин припиняється.

Таким чином, в результаті розчинення металів  в електролітах утворюються частинки, що несуть просторово розділені електричні заряди. Заряджені частинки взаємодіють, утворюючи нейтральні молекули.

В певний момент часу настає динамічна  рівновага між числом утворених  заряджених часток і числом нейтральних  молекул. Ця рівновага характеризується ступенем дисоціації а , який визначається відношенням числа дисоційованих молекул до загального числа молекул в розчині.

При утворенні  подвійного електричного шару на межі фаз носії електричних зарядів  різних знаків перетинають фазову границю в неоднакових кількостях. Часто цю границю може перетнути носій заряду тільки одного знаку. Отже, в одній фазі утворюється надлишок позитивних зарядів, — в іншій — негативних. Виникає різниця потенціалів.

Суть  даного процесу полягає в тому, що в розчині іони міді, які в результаті теплового руху виявились біля поверхні цинкового електрода, віднімуть від атомів цинку два електрони. Атом цинку перетворюється в іон і переходить з поверхні металу в розчин, а іон міді стає нейтральним атомом, який осідає на поверхні електрода.