Материал: Лабораторный практикум
виде окислов, то есть в земной коре металлы входят в состав химических
соединений (руд).
6
Лабораторная работа №1
Определение массового показателя скорости коррозии
Цель работы: ознакомиться с основными показателями скорости коррозии металлов; экспериментальным путем определить массовый показатель скорости коррозии металла.
Оборудование и материалы: образцы металлических пластинок (Ст.3 и 17Г1С) размерами 40х15х2 мм, две емкости с 3%-ым раствором NaCl, весы лабораторные ВЛТЭ-210, щетка металлическая.
Теоретическая часть
Для полноценной защиты металла от коррозии важно знать с какой скоростью происходит тот или иной вид коррозионного разрушения. При этом широкий спектр видов и механизмов коррозионного разрушения обуславливает то, что скорость коррозии может быть выражена как скорость изменения какого-либо подходящего для данного вида коррозионного процесса параметра (показателя). Так, при рассмотрении равномерной коррозии опасными являются общие потери металла, через которые скорость и выражается, а при питтинговой коррозии опасность представляет скорость увеличения глубины коррозионного разрушения.
В общем случае истинная скорость коррозии является дифференциальной величиной равной первой производной изменения при коррозии показателя y от времени τ, т.е. корр = ⁄. На практике же чаще всего используют и определяют среднюю интегральную скорость
коррозионного процесса, т.е. корр = ∆ ⁄∆.
7
Оценку скорости коррозии принято называть показателем коррозии.
Среди наиболее часто употребляемых показателей коррозии можно выделить следующие:
1) Массовый показатель коррозии – характеризует изменение массы m
образца металла в результате коррозии, отнесенное к единице поверхности металла S и к единице времени t:
|
= |
∆ |
. |
(1.1) |
|
||||
|
|
∙ |
|
|
|
|
|
||
Массовый показатель коррозии чаще всего измеряют в г/(мм2·ч).
Выделяют отрицательный и положительный массовый показатель.
Первый определяется как разность массы образца до испытания и после испытания со снятием продуктов коррозии. Второй – как разность между массой образца с продуктами коррозии после испытания и массой образца до испытания. Между отрицательным и положительным массовыми показателями существует следующая связь:
|
|
|
− |
= + |
|
, |
|
(1.2) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где − |
– отрицательный массовый показатель; + |
– положительный |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
массовый показатель; |
|
– валентность |
окислителя; |
|
– валентность |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
металла; |
– атомная масса металла; |
– атомная масса окислителя. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Глубинный показатель коррозии – характеризует среднюю глубину |
|||||||||||
коррозионного разрушения h, отнесенную к единице времени t: |
|
||||||||||
|
|
|
= |
|
. |
|
|
|
(1.3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Глубинный показатель коррозии чаще всего измеряется в мм/год.
В случае равномерной коррозии между отрицательным массовым показателем коррозии и глубинным показателем коррозии существует взаимосвязь, которая может быть выраженная следующей формулой:
8
|
|
8,76∙106 − |
|
||
|
= |
|
|
, |
(1.4) |
|
|
|
|||
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – плотность металла, г/см3. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Глубинный показатель коррозии используют для классификации |
|||||
металлов по коррозионной стойкости (таблица 1.1). |
|
||||
Таблица 1.1 – Шкала металлов по коррозионной стойкости металлов |
|||||
|
|
|
|
|
|
Группа |
Характеристика |
|
Скорость коррозии металла, мм/год |
Балл |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Совершенно стойкие |
|
Менее 0,001 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Весьма стойкие |
|
0,001-0,005 |
2 |
|
|
0,005-0,01 |
3 |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
3 |
Стойкие |
|
0,01-0,05 |
4 |
|
|
0,05-0,1 |
5 |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
4 |
Понижено стойкие |
|
0,1-0,5 |
6 |
|
|
0,5-1 |
7 |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
5 |
Малостойкие |
|
1-5 |
8 |
|
|
5-10 |
9 |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
6 |
Нестойкие |
|
|
Более 10 |
10 |
|
|
|
|
|
|
3) Объемный показатель коррозии – характеризует объем поглощенного или выделившегося в процессе коррозии металла газа ΔV,
приведенного к нормальным условиям и отнесенного к единице поверхности металла S и к единице времени t:
|
|
= |
∆ |
. |
(1.5) |
|
|
||||
|
|
∙ |
|
||
|
|
|
|
||
Объемный показатель коррозии чаще всего измеряют в см3/(см2·ч).
В случае электрохимической коррозии объемный показатель коррозии определяют путем измерения количества поглощенного или выделившегося кислорода или водорода. Так, если коррозия протекает с водородной деполяризацией, тогда выделяется водород; если с кислородной деполяризацией – идет поглощение кислорода. В этом случае связь массового
9
показателя коррозии и объемного показателя коррозии осуществляется через формулу:
∆ = |
∆ |
, |
(1.6) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
где – постоянный коэффициент, равный 4 при атмосферной коррозии и 2 при кислотной; – молярные объемы кислорода и водорода в условиях опыта; – валентность металла в продуктах коррозии.
4) Механический показатель коррозии – характеризует изменение какого-либо механического свойства металла за время коррозионного
процесса t. Наиболее часто используется прочностной показатель коррозии:
проч = 100 0−, (1.7)
0∙
где 0 – предел прочности металла до начала коррозионного процесса;
– предел прочности металла через время t после начала коррозионного
процесса.
Механический показатель коррозии измеряется в Па/год либо в %
(формула 1.7)
5) Электрический показатель коррозии (показатель сопротивления) –
характеризует изменение электрического сопротивления образца металла ΔR
по отношению к первоначальному сопротивлению R0 за время t:
|
|
= 100 |
∆ |
. |
(1.8) |
|
|
||||
сопр |
|
0∙ |
|
||
|
|
|
|
||
Электрический показатель |
коррозии измеряется Ом/год либо |
в % |
|||
(формула 1.8).
Массовый, глубинный и объемный показатели коррозии относят к так называемым прямым показателям коррозии, а прочностной и электрический показатели коррозии – к косвенным.
10