LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Поляризаційні методи визначення швидкості корозії металів та їх метрологічна оцінка

цінність, сформульовані мета і задачі досліджень.

У першому розділі розглянуто основи визначення корозійних параметрів електрохімічними методами лінійної та нелінійної поляризації на основі теорії компромісного потенціалу. Виявлено, що найбільш характерним обмеженням метода лінійної поляризації (або поляризаційного опору Rp) є необхідність використання емпіричних коефіцієнтів К перерахунку поляризаційного опору на швидкість корозії (в англомовній літературі В). З розглянутих теоретичних та експериментальних методів визначення коефіцієнта К, встановлено, що тафелевські нахили поляризаційних кривих ba і bc для анодної і катодної корозійних реакцій і, відповідно, коефіцієнти К, залежать від стадійності електрохімічних реакцій, можуть змінюватись у часі. На їх величину впливає стан поверхні металу та наявність домішок у корозійному середовищі, температура і т. ін. Тому для достовірного визначення швидкості корозії з використанням метода Rp необхідні конкретні рекомендації відносно коефіцієнтів К у кожному окремому випадку, зважаючи на розосередження і недостатність довідкових даних, відсутність їх систематизації, особливо при наявності інгібіторів. Це суттєво обмежує застосування метода поляризаційного опору.

Розглянуто математичні основи методів нелінійної поляризації, які запропоновані для паралельного визначення ШК та коефіцієнтів Тафеля шляхом аналітичних або комп'ютерних ітераційних розрахунків за поляризаційними вимірами поблизу потенціалу корозії, а також проаналізовано їх експериментальну перевірку. На відміну від ітераційних, аналітичні методи, запропоновані в роботах Енгеля, Барнарта, Янковського-Юхневича, Бенді, Бєлєєвського-Куделіна дають можливість розрахувати КПК при певних кратних співвідношеннях між поляризацією і струмом, наприклад, при заданих потенціалах ∆Е, 2∆Е і - 2∆Е. У більшості нелінійних методів традиційно використовуються потенціостатичні і потенціодинамічні трьохелектродні вимірювання, а їх експериментальна перевірка проводилась здебільшого в кислих розчинах з активаційним контролем корозії. В літературі обмежено висвітлені питання вимірювання ШК нелінійними методами у найбільш поширених корозійних системах з дифузійним контролем і пасивацією, не знайдено надійного методу визначення КПК у нелінійній області для двохелектродної схеми вимірювання поляризаційних даних, яка не потребує електрода порівняння, і, крім цього, недостатньо досліджений вплив методології отримання поляризаційних даних при обчисленні кінетичних параметрів у нейтральних середовищах. Для знаходження опору розчину відомі теоретичні розрахунки, експериментально він враховувався у гальваностатичних імпульсних вимірах.

Аналіз стану стандартизації в галузі корозії і захисту металів виявив, що стандартизованих електрохімічних методів визначення швидкості корозії в Україні та СНД значно менше, ніж у промислово розвинених країнах. Розроблений в Україні стандарт ДСТУ 3895-99 на основі методу Rp і приладу Р5126 для визначення ефективності інгібіторів не містить рекомендацій стосовно використання коефіцієнтів пропорційності К, хоча пропонується обробляти результати вимірів швидкості корозії. Відсутні стандартні довідкові дані як по корозійній стійкості металів і сплавів, так і по корозивності середовищ. Відсутні стандартні зразки корозивності, за допомогою яких можна було б проводити метрологічну повірку електрохімічних корозиметрів.

У другому розділі розглянутовибір об'єктів і методів дослідження. Об'єктами досліджень корозії металів, які проводились методом поляризаційного опору, були маловуглецеві сталі 20 та 08кп у сірчанокислих (0,01 – 5,0н) та нейтральних середовищах. Використовували також інгібітори, які широко застосовуються в промисловості при кислотному травленні дроту: ХОСП-10, Катапін К, КПІ-3, КПІ-9, И-1-В. Поверхню електродів циліндричної форми (6 см2) або прямокутної (1 см2) зачищали механічно шліфувальним папером середньої зернистості. Були використані також електроди з сталі 20, відпалені в атмосфері аргону при 740 0С, поверхня яких оброблялась піскоструминною обробкою (Rz =1,00 0,25 мкм).

Виміри поляризаційного опору проводили автоматизованим індикатором поляризаційного опору Р 5126. Протягом 2-х – 5-х годин досліду періодично вимірювали Rp, середнє значення якого визначали з кривих Rp(Ом) – τ(хв.) числовим інтегруванням за формулою трапеції з урахуванням площі електродів. Коефіцієнт К визначали „напівелектрохімічним" методом як добуток струму корозії, визначеного гравіметричним методом, і середньо-інтегрального значення Rp. Виміри проводили паралельно в п'яти комірках, дані усереднювали, використовуючи критерій Шовене. Відтворення результатів знаходилось в межах 20%.

Вимірювання поляризаційних характеристик проводили в потенціостатичному, потенціодинамічному та гальванодинамічному режимах за допомогою потенціостата ПИ-50, програматора ПР-8, та двохкоординатного самописця ПДК-1 за трьохелектродною та двохелектродною схемами вимірювання.

Гравіметричним методом випробування проводили згідно вимог, які рекомендовані стандартами. Фотоколориметричним методом проводили аналізи розчинів на вміст заліза (для маловуглецевих сталей) з сульфосаліциловою кислотою. Вміст нікелю (для сталі 12Х18Н10Т) визначали за допомогою диметилгліоксиму, хрому - дифенілкарбазиду. Швидкість корозії аналітичним методом визначали за робочою методикою, атестованою УкрЦСМ (Додаток А).

Регламентуючими факторами при виборі об'єктів дослідження та опрацюванні методики визначення корозійних параметрів методом нелінійної поляризації були: 1) - перебіг однієї з реакцій корозійного процесу на граничному струмі; 2) – усунення виникнення побічних процесів. В умовах дифузійного контролю катодної реакції випробування проводили на сталі 20 в 0,1М NaCl та розчинах Na2SO4 різної концентрації, на гальванічних цинкових покриттях різної товщини, отриманих з різних електролітів. Випробування проводили також у розчинах модельних вод, рекомендованих ГОСТ 9.502-82. В умовах пасиваційного контролю корозії використовували нержавіючу сталь 12Х18Н10Т та маловуглецеву сталь 20, яка пасивувалась за допомогою оксоаніонів біхромату та йодату.

У третьому розділі наведені результати досліджень і систематизації впливу складу корозійного середовища, навколишньої атмосфери і температури на коефіцієнт взаємозв'язку К між поляризаційним опором і ШК. Крім цього, досліджували, як впливає на коефіцієнт К зміна концентрації сірчаної кислоти, інгібітору та сульфату заліза, яка зростає з часом, коливається і коректується в процесі травлення. Діапазон концентрацій інгібіторів обмежувався значеннями, близькими до оптимальних, які звичайно використовують у травильних ваннах. У неінгібованому розчині 1н H2SO4 для сталі 08кп значення К = 26 мВ. Присутність