Способ определения скорости коррозии металлов и сплавов

 

Изобретение относится к коррозионным испытаниям. Целью изобретения является повышение достоверности при определении скорости коррозии. Способ определения скорости коррозии металлов и сплавов заключается в том, что эталонный и исследуемый образцы размещают в коррозионной среде, подключают их к источнику напряжения. На эталонном образце поддерживают потенциал, равный потенциалу коррозии исследуемого образца, выдерживают заданное время, измеряют величину тока на эталонном образце и по его величине судят о скорости коррозии. При этом эталонный образец используют из материала, неразрушающегося в области потенциалов коррозии исследуемого образца и имеющего катодную поляризационную кривую, совпадающую в этой области с катодной поляризационной кривой исследуемого образца.

Изобретение относится к коррозионным испытаниям, а именно к способам определения скорости коррозии металлов и сплавов в агрессивных средах.

Известен способ определения скорости коррозии металлов и сплавов, заключающийся в том, что образец помещают в коррозионную среду, поляризуют, снимают анодную и катодную поляризационные кривые, экстраполируют эти зависимости от потенциала коррозии и получают значение тока коррозии, по которому судят о скорости коррозии.

Этот способ требует длительных измерений с последующей сложной обработкой полученных результатов, что снижает его достоверность и точность, особенно в средах, изменяющих свою агрессивность.

Известен способ определения скорости коррозии, заключающийся в том, что исследуемый образец помещают в коррозионную среду, измеряют его потенциал коррозии и путем продувания через электролит инертного газа удаляют растворенный в электролите кислород. Затем образец находящийся в лишенном растворенного кислорода электролите, поляризуют до ранее измеренного потенциала коррозии и по установившемуся значению тока или по его временной зависимости судят о скорости коррозии.

Этот способ имеет низкую достоверность, т.к. требует длительного барботирования электролита инертным газом для устpанения растворенного кислорода и за этот промежуток времени меняется ранее измеренный потенциал коррозии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ определения скорости коррозии металлов и сплавов, заключающийся в том, что исследуемый образец помещают в коррозионную среду, а эталонный образец, выполненный из одного металла с исследуемым, помещают в коррозионную среду, из которой удаляют электроактивные окислительные формы, поддерживают потенциал коррозии испытуемого образца на эталонном электроде, измеряют ток на эталонном электроде, по которому судят о скорости коррозии.

Недостатком прототипа является низкая достоверность в связи с использованием ограниченного объема коррозионной среды, из которого необходимо удалить компоненты, восстанавливающиеся на эталонном образце, а также в связи с тем, что анодный ток, протекающий и измеряемый в прототипе, вызывает непрерывное разрушение эталонного образца, искажая его электрохимические и геометрические характеристики и нарушая химический состав среды. Кроме того, этот способ ограничен по применению, так как непригоден для определения скорости коррозии металлов и сплавов в кислых средах, потому что невозможно устранение протекания катодной реакции без изменения природы коррозионной среды.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение достоверности при определении скорости коррозии металлов.

Поставленная задача решается за счет того, что эталонный и исследуемый образцы помещают в коррозионную среду и поддерживают потенциал коррозии на эталонном образце равным потенциалу коррозии исследуемого образца, при этом эталонный образец выполняют из материала не разрушающегося в области потенциалов коррозии исследуемого образца и имеющего катодную поляризационную кривую, совпадающую в этой области с катодной поляризационной кривой исследуемого образца. Скорость коррозии определяют по величине тока на эталонном образце.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Для исследуемого образца из стали Ст3 площадью S_к = 0,00356 м² в качестве эталонного, не разрушающегося в области потенциалов коррозии Ст3 и имеющего согласно справочным данным (Кеше Г. "Коррозия металлов", М., Металлургия, 1984, с. 90) с ним совпадающую катодную поляризационную кривую в 0,1 н растворе соляной кислоты, используют медный образец площадью 0,00344 м². На эталонном медном образце непрерывно поддерживают потенциал коррозии стали и измеряют токо-временную зависимость I(t), по которой судят с помощью уравнения i = о мгновенной скорости коррозии стали, выраженной в единицах плотности тока. Через 0,5 ч от начала опыта i = 39˙10^-3 А/34,4x x10^-4 м²= 11,3 А/м², а через 1 ч i = 16˙10^-3 А/34,4˙10^-4 м² = 4,65 A/м². Средняя скорость коррозии Ст3 за 2 ч составила i = 6,6 А/м² и совпала со скоростью коррозии стали, определенной гравиметрическим методом.

П р и м е р 2. Для исследуемого образца из цинка, помещенного в 0,2 н раствор гидроокиси натрия, в качестве эталонного, не разрушающегося в области потенциалов коррозии исследуемого образца и имеющего с ним совпадающую катодную поляризационную кривую, согласно экспериментально полученным данным, используют образец из меди. Оба образца, изготовленные в виде дисков, вращают с равными скоростями 1860 об/мин. Через 1 ч с начала опыта мгновенная скорость коррозии цинка 10,5 А/м², через 2 ч 10,4 А/м². Средняя скорость коррозии за время опыта 4 ч составила 11,6 А/м². Средняя скорость коррозии, определенная в этом опыте гравиметрическим методом, составила 11,7 А/м².

П р и м е р 3. Для исследуемого дискового образца из стали Ст3 в качестве эталонного, согласно данным, полученным опытным путем, используют образец из меди в виде диска. Оба образца помещают в 3%-ный раствор хлористого натрия и вращают с равными скоростями 1200 об/мин. На эталонном образце непрерывно поддерживают потенциал коррозии стали и измеряют токо-временную зависимость. Мгновенная скорость коррозии стали через 1 ч от начала опыта равнялась 3,12 А/м², через 2 ч 3,93 А/м². Средняя скорость коррозии за 4 ч составила 4,46 А/м², что совпадает со скоростью коррозии, определяемой гравиметрическим методом.

П р и м е р 4. Для исследуемого образца из цинка в качестве эталонного в 0,1 н растворе серной кислоты используют оловянный образец (Томашов Н.Д., Чернова Г.П. "Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы", М. , Металлургия", 1986, с. 37). На эталонном оловянном образце непрерывно поддерживают потенциал коррозии цинка из измеряют токовременную зависимость, по которой рассчитывают скорость коррозии. Через 0,5 ч мгновенная скорость коррозии цинка была равна 3,5 А/м², а через 1 ч 3,9 А/м². Средняя скорость коррозии за время опыта 1,6 часа составила 3,77 А/м² и совпала со скоростью коррозии, определенной гравиметрическим методом.

П р и м е р 5. Для исследуемого образца из кадмия в качестве эталонного в 0,1 н растворе соляной кислоты используют оловянный образец (Кеше Г. "Коррозия металлов". М. , Металлургия, 1984, с. 90). На эталонном образце непрерывно поддерживают потенциал коррозии кадмия и измеряют токовременную зависимость. Мгновенная скорость коррозии кадмия через 0,5 ч 0,27 А/м², через 1 ч 0,25 А/м². Средняя скорость коррозии кадмиевого образца за 1,5 ч составила 0,28 А/м² и совпала с результатами, полученными гравиметрическим методом.

Способ обеспечивает протекание и измерение на эталонном образце катодного тока, который не вызывает искажения характеристик эталонного образца и коррозионной среды, исключает операции удаления электроактивных окислительных форм и разделения объемов. Поэтому данный способ пригоден для работы с широким диапазоном корродирующих систем и позволяет вести как кратковременный, так и длительный непрерывный контроль за агрессивностью коррозионных сред.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, по которому эталонный и исследуемый образцы размещают в коррозионной среде, подключают образцы к источнику напряжения, на эталонном образце поддерживают потенциал, равный потенциалу коррозии исследуемого образца, выдерживают заданное время, измеряют величину тока на эталонном образце и по его величине судят о скорости коррозии, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности при определении, используют эталонный образец из материала, не разрушающегося в области потенциалов коррозии исследуемого образца и имеющего катодную поляризационную кривую, совпадающую в этой области с катодной поляризационной кривой исследуемого образца.