Скорость химической коррозии

Практическая работа №1

Знак ∆ Z (или значение давления диссоциации соединения, для случаев газовой коррозии металла) показывает, возможен ли при определенных условиях данный коррозионный процесс. Этим, собственно говоря, и исчерпывается роль термодинамики при изучении реальных коррозионных процессов. Хотя величина ∆ Z и показывает, насколько изучаемая система отдалена от состояния равновесия, однако она не дает ответа на весьма как с теоретической, так и с практической стороны вопрос, - с какой скоростью будет протекать термодинамический возможный коррозионный процесс. Решением этого вопроса занимается кинетика (учение о скоростях) коррозионных процессов.

Для количественного выражения скорости коррозии служат показатели коррозии: весовой, объемный, глубинный, механический и др. [1], [18].

Весовой показатель коррозии – изменение веса образца в результате коррозии, отнесенное к единице поверхности металла и к единице времени.

Изменение веса образца определяется как разность между весом образца до испытания и его весом после испытания со снятием продуктов коррозии (убыль веса металла):

г / м²час,

где – отрицательный весовой показатель коррозии в г / м²час;

g₀ – начальный вес образца в г;

g₁ – вес образца после коррозии по удалении продуктов коррозии в г;

S₀ – поверхность образца в м ²;

τ – время коррозии в час.

В случае увеличение веса образцов показатель коррозии определяется как разность между весом образца с продуктами коррозии после испытания и весом образца до испытания (привес):

г / м²час,

где – положительный весовой показатель коррозии в г / м²час;

g₂ – вес образца с продуктами коррозии в г.

Если известен состав продуктов коррозии, можно сделать пересчет положительного весового показателя коррозии в отрицательный весовой показатель коррозии и обратно.

Объемный показатель коррозии – объем поглощенного в процессе коррозии газа, отнесенный к единице поверхности металла и к единице времени:

см³ /с м²час,

где – объемный показатель коррозии;

V₀ – объем поглощенного газа, приведенный к нормальным условиям, т. е. t = 0⁰C и p = 760 мм рт. ст., в см³;

S₀ – поверхность образца в см²;

τ – время коррозии в час.

Если известен состав продуктов коррозии, объемный показатель коррозии может быть пересчитан в весовой показатель коррозии.

Глубинный показатель коррозии – уменьшение толщины металла вследствие коррозии, выраженное в линейных единицах и отнесенное к единице времени. Этот показатель весьма удобен при сравнении различных металлов с разными удельными весами. Переход от весового показателя коррозии к глубинному показателю может быть сделан в случае равномерной коррозии по формуле

мм / год,

где П – глубинный показатель коррозии в мм / год;

в – отрицательный весовой показатель коррозии в г / м²час;

d_ме – плотность металла в г / см³.

 

* Коэффициент 8,76 рассчитан из количества часов в год (8760), деленного на 1000.

Механический показатель коррозии – изменение одного из основных показателей механических свойств металла за определенное время коррозионного процесса, выраженное в процентах.

Если в качестве механического показателя коррозии используется предел прочности, то прочностной показатель определяется по формуле

за время τ,

где – прочностной показатель коррозии;

σ⁰ _В = – предел прочности металла до коррозии; Р ₀ – разрушающая нагрузка до коррозии; S ₀ – начальная площадь сечения образца;

σ¹ _В = в – фиктивный предел прочности металла после коррозии в течение времени τ; Р ₁ – разрушающая нагрузка после коррозии.

Одним из показателей коррозии является изменение электрического сопротивления образца:

за время τ,

где R ₀ – электрическое сопротивление до коррозии;

R ₁ – электрическое сопротивление после коррозии в течение времени τ.

При определении изменения электрического сопротивления образцов площадь их сечения должна быть одинаковой во всем цикле испытаний. Поскольку это условие не всегда может быть соблюдено, на практике чаще применяют определение изменения удельного электрического сопротивления, т. е. изменения электрического сопротивления на единицу (см ² или мм ²) площади сечения образца при длине, равной единице (см или м).

Необходимо, отметить, что определение изменения электрического сопротивления или удельного электрического сопротивления имеет ограниченное применение. Так, этот метод применим при исследованиях тонкого (до ̴ 3 мм) листового материала и проволоки. Метод неприменим при исследованиях толстолистового материала (более 3 мм) и для сварных соединений.

Прочностной показатель коррозии и изменение электрического сопротивления в ряде случаев применимы при определении межкристаллитной коррозии, наличие которой не может быть установлено и выражено с помощью других перечисленных нами показателей коррозии.

При качественной и количественной оценке коррозионной стойкости металлов рекомендуется пользоваться десятибалльной шкалой (см. приложение 2). Следует отметить, что хотя эта шкала оценки коррозионной стойкости металлов и получила наибольшее распространение, особенно в химической промышленности, но она не является универсальной. Котлостроение, приборостроение и др. имеют свои допуски на коррозию, которыми и надлежит руководствоваться в соответствующих случаях.

Кроме того, понятие стойкости материала является относительным: для резервуара с толщиной стенки 10-15 мм допустима скорость 1-2 мм / год; прецизионных приборов, запорной аппаратуры и запорных сифонов максимально допустимая скорость коррозии ̴ 0,01 мм / год.

Скорость коррозии, выраженная количественно с помощью одного из приведенных выше показателей, является средней скоростью за время τ. Истинная скорость в момент времени τ может быть определена графически дифференцированием по тангенсу угла наклона касательной к кривой коррозия – время (см. приложение 47).

ПРИМЕРЫ

П р и м е р 1. Оценить коррозионную стойкость цинка на воздухе при температуре 400⁰С.

Образец цинка с поверхностью, равной 30 см ²,весил до испытания 21,4261 г. После 180-часового окисления на воздухе при температуре 400⁰С он весил 21,4279 г.

Р е ш е н и е. Находим из опытных данных положительный весовой показатель коррозии:

г / м ² час.

Так как при окислении кислородом воздуха цинк образует окисел ZnO, отрицательный весовой показатель коррозии находим по уравнению

мм / год,

Что по десятибалльной шкале коррозионной стойкости (приложение 2) соответствует стойким металлам (балл 4).

 

П р и м е р 2. Определить объемный показатель коррозии и оценить коррозионную стойкость меди против окисления в кислороде при 700⁰С. Медный образец с поверхностью 20 с м ² после 2-часового окисления при 700⁰С поглотил 13,6 см ³ кислорода при нормальных условиях ¹.

Р е ш е н и е. Находим объемный показатель коррозии:

см ³О₂/ см ² час,

Что соответствует положительному весовому показателю:

г / м ² час.

Так как при окислении кислородом медь образует окисел Cu₂O, отрицательный весовой показатель коррозии будет равен

г / м ² час.

Находим глубинный показатель коррозии:

П = мм / год,

Что по десятибалльной шкале коррозионной стойкости (приложение 2) соответствует нестойким металлам (балл 10).

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: