3. Обработка опытных данных

Вариант 1

Марка материала __________________________

Термообработка ___________________________

Размеры образцов ___________________________

Раствор ___________________________

Температура раствора ________________________

Таблица 1

			Потенциал образцов , В
Номер опыта	Концентрация HNO3 , %	Наблюдения	по хлорсеребряному электроду	по водородному электроду
1	20
2	30
3	40
4	50
5	60
6	50
7	40
8	30
9	20
10*	20

* После контакта с незапассивированным образцом

14

Лабораторная работа № 5

Замедлители коррозии конструкционных материалов в кислотах

1. Теоретическая часть

Замедлителями (ингибиторами) коррозии называются вещества (неорганические и органические), введение небольших количеств которых в коррозионную среду заметно уменьшает скорость коррозии. Уменьшение коррозии при введении замедлителя может произойти вследствие торможения анодного процесса (анодные замедлители), катодного процесса (катодные замедлители), вследствие воздействия на оба процесса (замедлители смешанного действия) и увеличения омического сопротив-

ления системы при образовании на металлической поверхности пленки, обладающей пониженной электропроводностью.

Коррозия конструкционных материалов в кислотах, протекающая с водородной деполяризацией (основной катодный процесс - восстановление ионов водорода), идет преимущественно с катодным контролем, поэтому наиболее эффективно замедлять коррозию будут катодные замедлители. В кислых средах они могут увеличивать торможение катодной реакции восстановления иона водорода - повышать перенапряжение водорода (соли As, Bi, некоторые органические замедлители) и уменьшать площадь действующих катодов путем образования пленки (органические замедлители). В последнем случае возможно одновременное распространение пленки и на анодные участки; это вызывает увеличение торможения анодного процесса и повышение омического сопротивления системы, что также тормозит коррозионный процесс.

Замедлители наиболее часто применяют для борьбы с коррозией в системах с ограниченным объемом раствора. Замедлители кислотной коррозии находят широкое применение в процессах травления, при которых требуется удалить с изделия окалину или ржавчину с минимальными потерями самого металла, в процессе переработки нефти, в системах оборота воды и растворов электролитов.

Один из методов изучения механизма действия ингибиторов - построение поляризационных кривых. Торможение замедлителем одной из ступеней коррозионного процесса вызывает увеличение поляризации соответствующего процесса.

Цель работы - исследование эффективности и механизма действия замедлителей на коррозию конструкционных материалов в кислоте. Работа состоит в определении потерь массы и измерении поляризационных кривых различных материалов в кислоте с замедлителем и без него.

Сравнение поляризационных кривых, полученных для данного ме-

27

При выполнении опытов в соляной кислоте любой концентрации при температурах, близких к 100 ⁰С, рассчитывают по формулам (2) и (3) степень анодного и катодного контроля. Значение обратимого потенциала анода E_a^обр рассчитывают по формуле (10) ( см. Прил. 4) :

Е_а^обр = Е_а^о + RT/zF ln ( a Meⁿ⁺) , (10)

активность ионов металла в растворе a_Meⁿ⁺ рассчитывает из показателя изменения массы K_m^— учитывая поверхность электрода и время выдержки его в кислоте. Для расчета принимают, что анодной составляющей сплава является элемент с наиболее электроотрицательным потенциалом и, что сплав подвергается равномерной коррозии, т.е. содержание данного металла (в процентах) в общих потерях массы равно процентному содержанию его в сплаве.

Е_к^обр - обратимый потенциал катодного процесса восстановления водорода рассчитывают по формуле (11)

E_к^обр = Е_н2^о + RT/zF ln ( [ H⁺] *  ) . (11)

Коэффициенты активности  при заданной температуре получают экстраполированием значений  , приведенных в Прил. 2 ,3.

Е_x - стационарный потенциал коррозии берут из опытных данных (табл. 2). На основании значения степени анодного и катодного контроля определяют основной контролирующий процесс коррозии, т.е. процесс, имеющий большую степень контроля.

По результатам испытаний проводят обсуждение результатов, дают заключение о влияние легирующих компонентов на кислотостойкость металла, о кинетике и температурной зависимости процесса растворения сплавов в кислотах, о влиянии температуры на величину потенциала металла, о характере контролирующего процесса коррозии сплавов в HCl при температурах, близких к 100⁰С.

Рекомендуемая литература:

1,2,3,5,13

Вопросы для самопроверки

1. Коррозионное поведение углеродистых и нержавеющих сталей в кислотных средах.

2. Коррозионное поведение цветных металлов и сплавов в кислых средах.

3. Влияние технологических факторов на кислотостойкость конструкционных материалов.

4. Футеровочные материалы для кислых сред и технология футеровки.

26

Вариант 2

Электролит ------------------------------------------------------------

Марка стали и термообработка ---------------------------------

Поверхность анода, S _ан --------------------------------------------

Температура электролита t, ^oC-----------------------------------

Таблица 2

Потенциал анода по хлорсеребряному электроду, В	Показания милиамперметра I, мА	Анодная плотность тока, j, мА/см2	Потенциал анода по водородному электроду , В	Примеча-ние

Затем выключают ИПТ, извлекают из сосуда электроды, промывают их водой и сушат фильтровальной бумагой. Раствор из W-образного сосуда выливают в бутыль для слива кислот, а сосуд споласкивают водой.

На основании полученных опытных данных строят анодную поляризационную кривую Е_a = f ( i_a ) и отмечают на ней плотность тока i _{н. п.} и примерное значение потенциала Е _н.п.(экстраполируя участок кривой активного анодного растворения стали до i _{н. п.} ) анодного пассивирования стали.

В обсуждении результатов суммируют данные опытов, приводят: а) пассивирующую концентрацию HNO₃ и потенциалы стали в активном и пассивном состояниях; б) плотность тока i _{н. п.} и примерное значение потенциала Е _{н. п.} начала анодного пассивирования стали,а также идентифицируют продукты коррозии стали и приводят возможные уравнения реакций и коррозионные диаграммы.

Рекомендуемая литература:

1,2,3,7,8,9

Вопросы для самопроверки

1. Коррозионное поведение железа в различных неорганических и органических кислотах.

2. Влияние состава хромистых сталей на коррозионную стойкость в растворе азотной кислоты.

3. Конструкционные материалы при изготовлении ванн хромирования. Принцип выбора.

4. Конструкционные материалы при изготовлении ванн декапирования. Принцип выбора.

5. Влияние рН на скорость коррозии Fe, Au, Ni, Zn.

6, Факторы, влияющие на наступление пассивного состояния металла и их действие.

15

Лабораторная работа № 3