Способ определения степени катодной защиты металла от коррозии

 

Изобретение относится к катодной защите металлов от коррозии, в частности к определению степени ее защиты в эксплуатационных условиях. Цель изобретения - повышение точности определения результатов и упрощение процесса. Способ определения степени катодной защиты включает катодную поляризацию поверхности со снятием катодной поляризационной кривой и измерение поляризационного сопротивления при поляризации не более 10мВ и поляризуемости поверхности при поляризации в области предельного диффузионного тока. Степень катодной защиты металлов от коррозии расчитывают по формуле P={1-[(B а+B к)/B к] . (α кор/α защ)}100%, где B а, B к - соответственно анодная и катодная константы Тафеля, В

α кор - поляризационное сопротивление при поляризации не более 10мВ, Ом .м 2

α защ - поляризуемость при поляризации предельным диффузионным током, Ом .м 2. Способ является более простым за счет того, что измерение входящих в расчетную формулу параметров не требует сложной аппаратуры, а использование естественной коррозионной среды повышает точность определения результатов. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 23 F 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рощение процесса.

ГОСУДАРСТ8ЕННЦЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4388241/27-02 (22) 10.02.88 (46) 30.09.90. Бюл. Р 36 (71) Дальневосточный проектно-конструкторский институт по модерниэации, проектированию флота и совершенствованию его технической эксплуатации ."Дальгипрорыбфлот" и Дальневосточный полихевнический институт им.В.В.Куйбьппева (72) Е.Н.Минаев, А.M,Ïoäñóøíûé, А.Г.Суворов, А.Н.Минаев, О.Ф.У(уравлев, М.Г.Гончар, Н.Ф.Маренова и Г.И.Хлынина-. (53) 620.197.5 (088.8) (56) Фархадов А.А. Катодная защита от коррозии стальных сооружений в морской воде. М.: Гостоптехиздат, 1962, с. 135.

Стрижевский И.В. и др. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. Справочник. M. Недра, 1981, с. 158" 167. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА ОТ КОРРОЗИИ (57) Изобретение относится к катодной защите металлов от коррозии, в частИзобретение относится к катодной защите металлов от коррозии, в частности к определению ее степени в эксплуатационных условиях.

Цель .изобретения — повышение точности определения результатов и уп„,Я0„„15 5 43 А1 ности к определению степени ее защиты в эксплуатационных условиях. Цель изобретения — повышение точности определения результатов и упрощение процесса. Способ определения степени катодной защиты включает катодную поляризацию поверхности со снятием катодной поляризационной кривой и измерение поляризационного сопротивления при поляризации не более 10мВ и поляризуемости поверхности при поляризации в области предельного диффузионного тока. Степень катодной защиты металлов от коррозии рассчитывают по формуле Р = 1- j(bд +

+» 1 b„j («кер / e(w )) .100K где », b „ — соответственно анодная и катодная константы Тафеля, В; с, — поляризационное сопротивление при поляризации не более 10мВ, Ом м ; o(— поляризуемость при поляризации предельным диффузионным током, Ом.м2 . Способ является более простым за счет того, что измерение входящих в расчетную формулу параметров не требует сложной аппаратуры, а использование естественной корро-. зионной среды повышает точность определения результатов. 3 табл.

Согласно предлагаемому способу защищаемый металл катодно поляриэуют с одновременным снятием в естественной коррозионной среде катодной поляризационной кривой, по которой графически определяют поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 мВ и поляризуемость образца при поляризации в области предельного диффузионного тока, и степень защиты рассчитывают по формуле

b + Ьк (кор

P = (1 — — — -- — . --- — -) 100, %, "защ где Ь, Ь„ — соответственно анодная и катодная константы

Тафеля, В ; — поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 М8, 0 M2

a „ - поляризуемость при поля- 15 ризации предельным диффузионным током, Ом м2 .

Константы Тафеля определяют из литературных данных.

Поляризационное сопротивление мо- 20 жет быть определено различными методами, например путем измерения тока и потенциала в приэлектродном слое образца, путем мгновенного заряжения коррозионного датчика электричеством 25 и последующего измерения зависимос.ти нарастания потенциала во времени; графическим методом, при котором поляризационное сопротивление определяется как тангенс угла наклона касательной и поляризационной кривой.

Последний метод наиболее прост, но может быть применен только для сред с высокой электропроводностью, наприМер для MopcKQH воды, В МРНее- 3JIeEcT- 35, ропроводных средах (речная, грунтовая вода) при чэмерении поляризационнного сопротивления необходимо предусматривать компенсацию сопротивления коррозионной среды. 40

Практика использования катодной защиты в природных водах показывает, что достаточная для технических целей защита осуществляется при подаче на защищаемую поверхность внешнего тока, равного предельному диффузионному. Так, минимальный критерий защиты для стальных конструкций в морской и .грунтовой воде ра:вен 0,85 В по медносульфатному электроду сра.внения, а этот потенциал соответствует области предельного диффузионного тока. Кроме того, при поляризации пре. дельным диффузионным током защита экономически наиболее эффективна и

55 не вызывает явления перезащиты, связанного с выделением водорода. Поэтому именно прй этой поляризации важно определить степень защиты.

Установлена зависимость, со1ласно которой скорость коррозии металла при защите током, равным предельному диф-. фузионному., обратно прспарциональна поляризуемости образца при этом токе.

В основу изобретения положено использование этой зависимости, Скорость коррозии при отсутствии защиты обратно пропорциональна поляризационному сопротивлению при поляризации не более 10 мВ. Поскольку отношение скорости коррозии при защите к скорости коррозии без защиты определяет степень зэ.щиты, последняя может быть охарактеризована отношением выше указанного поляризационнаго сопротивления к поляризуемости на предельном диФФузионном токе, Для определения лоляризуемости поверхности лри внешнем предельном диффузионном таке необходимо определить этот так из анализа катодной поляризационнай кривой как ток, находящийся на участке кривой, имеющем максимальную крутизну подъема и пред-. шествующем участку начала выделения вод ар ода .

Способ осуществляют следующим образом.

П р и и е р 1. Снимали поляризационную кривую на образце из Ст. 3 в воде Японского моря, измерения проводили гальваностатическим методом при помощи хларсеребряного электрода сравнения. Анализ поляризационной кривой показывает, что плотность предельного диффузионного тока находится в интервале 0,2-0,225 А/м .

Поляризуемость образца в этой области определяли графически, ее величина составила 2.4 Ом и . Поляризационное сопротивление при поляризации до 10 мВ также определяли графически, его величина 0,18 Ом и .

Известно, что при коррозии с кислородной депаляризацией в неперемешиваемых нейтральных электролитах, как эта имеет место в данном эксперименте, катадная константа Тафеля равна бесконечности,. Следовательно, коэффициент, состоящий из комбинации констант Тафеля в формуле, по которой рассчитывают степень защиты, равен 1, а сама формула принимает вид

P = (1 — — — --,; 100, кб; (.1

Подставляя измеренные величины поляризационного сопротивления и поляризуемости образца при.предельном диффузионном токе, получили степень защиты 93%, что согласуется с известными литературными сведениями, сог ласно которым при поляризации 0,10,18 В степень защиты в морской воде равна 90-93%.

Пример 2 ° Испытания прово дили в условиях, когда коррозия протекает с кинематическим контролем (скорость процесса тормозится стадией электрохимической реакции), а именно в условиях движения коррозионной среды и повышенной температуры до 650С, Осуществляли контроль степени катодной защиты нелегированной стали и о

-меди в морской воде при 65 С и скорости потока 0,1 м/с. В качестве источника питания использовали прибор

Б5-29, амперметра — В7-35, вольтметра — В7-31. Площадь катода в 200 раз меньше площади анода, чro позволяет пренебречь падением напряжения на аноде.

Осуществляли следующую последовательность операций.

Измеряли катодные поляризационные кривые гальваностатическим методом, для чего задавали фиксированные значения плотности внешнего тока и измеряли соответствющее падение напряжения на катоде. 3а ноль принимали потенциал при отсутствии BHBIIJHBI тока.

По кривым определяли область предельного диффузионного тока как область, находящуюся на учаcòêå максимальной крутизны кривых. Плотность предельного тока для стали находится в интервале (0,5-0,55) А/м, для меди — в интервале, 0,3 — 0,35)A/ì2.

Измеряли поляризационное сопротивление с,р при поляризации не более 10 мВ. Для этого задавали плотность внешнего тока j = 0,02 А/м, измеряли потенциал р и определяли о(, = q/j.

Результаты представлены в табл. 1.

Измеряли поляризуемость с в

Защ области предельного диффузионного тока. Для этого определяли смещение потенциала при изменении плотности внешнего тока д 1 от 0,5 до 0,55 А/м2 для стали и от 0,3 до 0,35 А/м для

5943 6 меди, Расчитывали (по формуле

М(Щ ,(,„= лч/ j.

Результаты даны в табл. 2, 5

Рассчитывали степень катодной зашиты по формуле (, Ь„+ +bЬ, " - ) 100, %, + За м

Р = (1 — 1,5 --"- †) 100, %. с кор защ

2О Результаты расчетов и их сравнение с температурными данными представлены в табл. 3, Области предельного тока соответствует сдвиг потенциала (100-130) мВ для стали и (130-160) мВ для меди.

Согласно способу-прототипу скорость коррозии можно рассчитать, исходя из формулы

0,09 — 0,058pH — Ь „ 1g 4- -, .1 а

30 где g — электрический потенциал, В; рН вЂ” водородный показатель приэлектродного слоя;

35 bа — анодная константа Тафеля, В; — плотность критического тоI(р

KB А/M скорость коррозии при защите электрическим потенциалом, А/м2 .

Рассчитывая скорость коррозии при различных потенциалах, начиная со

45 стационарного, определяют степень защиты при этих потенциалах, Предлагаемы способ по сравнению со способом-прототипом более прост, так как определение рН приэлектродного слоя представляет сложную техническую задачу, связанную с необходимостью проведения измерения в области диффузионного слоя, имеющего малые размеры (не более 0,5 мм), с использованием специального микроэлектрода и электрохимической ячейки особой конструкции, что усложняет оборудование.

При температуре 65 С в условиях движения коррозионной среды коррозия протекает с кинематическим контролем.

В этих условиях b = 0,067 В, Ь „

0,134 В. Тогда Ъ + Ь„/Ь„= 0,067 +

15 + О, 134/О, 134 = 1,5 и формула принимает вид

1595943 ционную кривую в естественной коррозионной среде, измеряют поляризацион-. ное сопротивление при поляризации не более 10 мВ и поляризуемость при поляризации в области предельного диффузионного тока и степень защиты Р рассчитывают по формуле (Ъс + ЬK Фко ) 100

10; Ь где Ь„, Ь к — соответственно анодная и катодная константы Тафеля, В; ,/„„- поляризационное coIipoTHB

1 ление при поляризации не более 10 мВ, Ом м2, - поляризуемость при поля50>Щ ризации предельным диффузионным током, Ом м2.

Использование предлагаемого способа обеспечивает более точные ре зультаты определения степени защиты, так как замена естественной коррозионной среды на специальный буферированный раствор снижает достоверность способа. формула из обр ет ения

Способ определения степени катодной защиты металла от коррозии, вкЛючающий катодную поляризацию поверхности со снятием поляризационной крйвой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения результатов и упрощения процесса, снимают катодную поляриза20

Таблица 1

<р> кор (коp - 1 > кор мВ (Ом ° м

Ом ° м

Металл 11> измерения

А/м

Сталь

0,02

0,02

1,48

1,40

0,074

0,070

0,072 + О,002

Медь

0,02

0,02

4,02

4,41

0,20

0>22

О 21 + 0 01

Таблица 2

Металл >1> измерения dj, 4 > >к з к1 > 2,кц> + д<

Ьо>и >

>I>,/ì Ом. м Ом "м

Сталь

0,05

45,2 0,90

0,93 + 0,03

0,05 47,8

0,96

38,0 0,76

36,9 0,72

0,05

Медь

0,74 + 0,02

0,05

Таблица 3

Сдвиг Потенциала> мВ

Металл

P по данным P по известпредлагаемо- ным данным, го способа, Ж

I (89 + 5) Х . 907. — 937 (58 + 5) 7 60 — 657

100-120

130-150

Сталь

Медь

Составитель P.Óõëèíîâà

Техред М>Дидык Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Лежнина

Заказ 2891 Тираж 831

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб

Подписное открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101