Лабораторная работа: Определение скорости коррозии путем измерения количества поглощенного кислорода

Массовый показатель коррозии определяется по формуле:

, (16)

где А - атомная масса цинка; n - степень окисления цинка; 26,8 - количество электричества, необходимого для растворения 1 г-моля металла, А ч.

1.4 Описание установки для изучения скорости коррозии с кислородной деполяризацией

Устройство для непрерывного измерения скорости коррозии с кислородной деполяризацией (рис. 4.2) состоит из двух частей: герметизированного рабочего пространства, в котором размещен корродирующий материал (образец) в контакте с коррозионной средой (раствором или атмосферой специального состава), и электролизера, генерирующего кислород в количестве, компенсирующем его расход в рабочем пространстве в результате коррозии исследуемого образца металла. Количество электричества, протекающего через электролизер, служит мерой коррозии, так как электролизер своим анодным пространством соединен с рабочим герметизированным пространством, в котором протекает процесс коррозии металла. Жидкая коррозионная среда, находящаяся в рабочем пространстве 1, разбрызгивается магнитной мешалкой 2. Брызги раствора падают на поверхность образца 3. Таким образом, испытуемый образец постоянно находится в контакте с раствором, насыщенным кислородом. В электролизере 4, генерирующем кислород, имеются два колена: в одном располагается платиновый электрод-анод 5, в другом - никелевый электрод-катод 6.

В процессе работы в сосуд 1 наливается агрессивный раствор, в него помещается исследуемый образец 3. Электролизер 4 заполняется необходимым количеством раствора натриевой щелочи, выводы 5 и б присоединяются к цепи и кулонометру, затем, включается магнитная мешалка 2. Скорость перемешивания регулируется так, чтобы обеспечивалось достаточно интенсивное разбрызгивание и перемешивание раствора. Коррозия протекает с поглощением кислорода, и постепенно уровень раствора в колене 5 электролизера, повышается до такой степени, что платиновый электрод оказывается погруженным в него, а поляризующая цепь замыкается. Выделяющийся при этом кислород поступает в рабочее пространство сосуда 1, давление в котором восстанавливается быстро, так как скорость выделения кислорода может быть достаточно большой по сравнению со скоростью его поглощения в коррозионном процессе. Через некоторое время протекание тока в цепи электролизера прекращается, затем все повторяется снова. Кулонометр, включенный в цепь поляризации электролизера, позволяет определить расход кислорода на протекание коррозионного процесса. По этим данным могут быть построены кривые "коррозия-время" для изучаемого процесса, а по ним определена скорость процесса в любой момент времени за счет графического дифференцирования полученных кривых.

Методика измерения количества поглощенного кислорода позволяет измерять скорости коррозионных процессов 5 * 10^-5 - 5 * 10^-2 А см^-2 с образцами, имеющими поверхность 1 - 10 см².

1.5 Методика проведения работы для изучения скорости коррозии с кислородной деполяризацией

Скорость коррозии измеряют двумя методами - прямым методом поглощения кислорода и для сравнения косвенным электрохимическим методом экстраполяции таффелевских участков поляризационных кривых до значения стационарного потенциала корродирующего металла.

Работу необходимо выполнять в следующей последовательности:

- подготовить образцы и растворы в соответствии с заданием;

- подготовить трехэлектродную ячейку;

- проверить потенциостат, измерительные и регистрирующие приборы, используя эквивалент электрохимической ячейки;

- подготовить установку для непрерывного измерения скорости коррозии и количества поглощенного кислорода (проверить герметичность, заполнить рабочими растворами основную часть установки и электролизера);

- проверить кулонометр установки для измерения скорости коррозии прямым методом поглощения кислорода;

- провести электрохимические измерения для определения скорости коррозии косвенным электрохимическим методом (измерения стационарного потенциала коррозии и поляризационные измерения в диапазоне 4 - 6 логарифмических единиц по току);

- построить поляризационные кривые в полулогарифмических координатах;

- оценить достоверность результатов измерений, учесть омическое падение напряжения;

- провести опыты по определению скорости коррозии прямым методом поглощения кислорода (определить количество электричества в текущие моменты времени, построить кинетические кривые для расчета скорости коррозии);

- оценить достоверность результатов, полученных прямым методом поглощения кислорода;

- оформить результаты измерений в виде таблиц (форма таблиц произвольная);

- составить отчет по работе.

Варианты заданий определяются по табл. 4.3 сочетанием составов растворов и исследуемых конструкционных материалов.

Таблица 3

Варианты заданий

Контрольные вопросы

1. Явление поляризации и деполяризации коррозионного тока.

2. Катодные реакции при водородной и кислородной деполяризации.

3. Уравнение равновесного потенциала водородного электрода.

4. Явление перенапряжения при катодном процессе восстановления водорода.

5. Способы защиты металлов от коррозии с кислородной деполяризацией.