Запитання для самоконтролю:

1. Як змінюється швидкість газової корозії металів з підвищенням температури?

2. Що характеризує значення ізобарно-ізотермічного потенціалу?

3. Як виражається залежність швидкості корозії від температури?

4. Якими властивостями повинна володіти захисна плівка? Що таке умова суцільності плівки?

5. Приведіть склад окалини, охарактеризуйте захисні властивості кожного шару?

6. Дати визначення жаростійкості і жароміцності металу.

7. Вплив зовнішніх і внутрішніх факторів на хімічну корозію металів.

8. Для чого застосовується жаростійке легування?

9. Сталева труба довжиною 10 м і зовнішнім діаметром 500 мм зазнає рівномірної корозії. Визначте швидкість корозії, якщо маса труби зменшується на 600 г за рік.

2.2 Методика роботи

Прилади і реактиви: штангенциркуль, аналітичні ваги, наждаковий і фільтрувальний папір; зразки металу, муфельна піч, тиглі, ексикатор із силікагелем , щипці, сода чи органічний розчинник.

Вплив температури на швидкість окислення металу визначають по збільшенню маси зразків з досліджуваного металу після витримки в печах при трьох-чотирьох заданих температурах (цей метод не придатний при утворенні на металі оксидної плівки, що частково возгонюється).

Досліджують по три замаркірованих зразка з даного металу або сплаву (феруму, жаростійкої сталі, ніколю, купруму, латуні й ін.) при кожній із заданих температур.

Муфельну піч нагрівають до заданої температури і готують зразки металів до досліду: зачищають зразок наждаковим папером, вимірюють штангенциркулем його розміри (з точністю до ±0,1 мм), знежирюють зразок органічним розчинником (спирт, ацетон), протирають фільтрувальним папером і поміщають у вогнетривкі тиглі .

Тиглі зі зразками зважують на аналітичних вагах і поміщають у печі, попередньо нагріті до заданих температур, витримують у них протягом заданого часу ( 1 год.) при відповідних температурах. Під час експерименту температура печей повинна бути постійною.

Після цього, дістають щипцями підставки з тиглями з печей і ставлять їх на лист азбесту. Після 10-15 хв. охолодження на повітрі тиглі з кришками поміщають у ексикатор над сухим хлористим кальцієм для остаточного охолодження. Після охолодження кожний зразок зважують разом з тиглем, а потім зважують окремо порожній тигель.

2.3 Оформлення результатів

Вказати: матеріал зразка

розміри зразка . . . х. . . х . . мм

Результати заносять у табл.1 окремо для кожної температури.

Таблиця1.

Номер зразка	Площа поверхні, S, м2	Час окислення, τ, хв.	Маса зразка з тиглем до окислення, m0 , г	Маса зразка з тиглем після окислення, mτ , г	Приріст ваги, Δ m , г	Питоме збільшення маси Δ m +=( m τ –m0)/S , г/м2	Масовий показник корозії Km +, г/(м2 • ч),
1	2	3	4	5	6	7	8

Позитивний показник зміни маси K_m⁺ , розраховують по формулі:

K_m ⁺= Δ m⁺/τ , г/(м² • ч) (7)

і знаходять для кожної температури середнє значення цього показника корозії. Якщо відомий хімічний склад окалини, що утворився, то по формулах розраховують середні значення негативного показника зміни маси K_m^- и глибинного показника корозії П.

K_m ^- = K_m ⁺ (A/8n), г/(м² • год), (8)

де n — валентність металу, А – атомна маса металу.

На підставі всіх експериментальних даних будують графіки:

K_m ⁺ = f(t⁰C) та lg K_m⁺ = f(1/T), знаходять постійні коефіцієнти А та Q по рівняннях 5 і 6 , розраховують по отриманій емпіричній формулі позитивний показник зміни маси ( K_m ⁺) при одній з досліджених температур і порівнюють його з експериментальними даними.

У висновках роблять заключення про вплив температури на швидкість газової корозії металу або сплаву, приводять отриману емпіричну формулу температурної залежності швидкості корозії на повітрі, оцінюють її вірогідність.

Література: [2,3].

Розділ ІІ. ЕЛЕКТРОХІМІЧНА КОРОЗІЯ

Лабораторна робота № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ШВИДКОСТІ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ КОРОЗІЇ

МЕТАЛІВ ВОЛЮМОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

Ціль роботи - визначення швидкості корозії металів ( з різними домішками) волюмометричним методом .

3.1 Теоретична частина

Електрохімічна корозія - мимовільне руйнування металів внаслідок електрохімічної взаємодії їх з навколишнім електролітично-провідним середовищем. Корозія металевих конструкцій в природних умовах - у морі, землі, ґрунтових водах, під конденсаційними або адсорбційними плівками вологи (в атмосферних умовах), а також у переважному числі активних розчинів хімічної промисловості за звичаєм носить електрохімічний характер.

Основна відмінність механізму електрохімічної корозії від механізму хімічної корозії полягає в тому, що загальна реакція взаємодії металу з зовнішнім середовищем може розділятися на три основних процеса:

1) анодний процес - перехід металу в розчин у вигляді гідратних іонів;

2) перетікання електронів по металу від анодних ділянок до катодних і відповідного переміщення катіонів і аніонів у розчині;

3) катодний процес - перехід надлишкових електронів в металі до деполяризаторів (атомів, молекул або іонів розчину, що можуть відновлюватися на катоді).

Таким чином, електрохімічна корозія на неоднорідній (гетерогенній) поверхні металу аналогічна роботі гальванічного елементу.

При корозії в нейтральних середовищах деполяризатором найчастіше буває розчинений в електроліті оксиген, при корозії в кислотах - іон гідрогену.

Утворення іонів металу з його атомів, наприклад, у кислому розчині електроліту, можна представити сукупністю реакцій

окислення: Me - ne^- = Ме"^{+ -} (1)

і відновлення: 2Н⁺ + 2е^- = H₂ . (2)

В результаті на металі, який має домішки, одночасно протікають дві реакції - анодна (1) і катодна (2). Перехід електронів здійснюється на поверхні металу, а переміщення іонів - в електроліті.

Цей ефект лежить в основі волюмометричного (об'ємного) методу аналізу, суть якого складається у визначенні швидкості корозії шляхом виміру об’єму газу, що виділяється або поглинається в процесі корозії.

Метод простий і зручний при вивченні корозії з виділенням гідрогену, об’єм якого легко виміряти за допомогою переверненої бюретки, розташованої над кородуючим зразком і наповненої підготовленим розчином. Розрахунки в цьому випадку ведуть на підставі рівняння реакції:

Me⁰ + nH⁺ = Meⁿ⁺ + n/2 H_{2 .} (3)

Корозію металів, при якій катодна реакція здійснюється з виділенням гідрогену, називають корозією металів з гідрогенною деполяризацією.

Корозія металів з гідрогенною деполяризацією має місце:

- при високій активності іонів H⁺, тобто в розчинах кислот, наприклад, кислотне розчинення феруму, цинку та інших металів;

- при досить негативних значеннях потенціалу іонізації металу, наприклад, корозія магнію в воді або розчинах солей.

У лужних (та нейтральних) розчинах концентрація іонів H⁺ вкрай мала і виділення гідрогену відбувається за рахунок відновлення молекул води:

2H₂O + 2е^- = H₂↑ +2OH^- . (4)

Однією з особливостей електрохімічної корозії є залежність її швидкості від значень електродних потенціалів анодної (Еа) і катодної (Eк) реакцій і щільності струму ( іа та ік ).

Термодинамічно протікання корозії з виділенням гідрогену можливо, якщо Еа < Eк.

В процесі корозії значення електродних потенціалів змінюються: Еа зміщується вбік більш позитивних значень, а Eк - вбік більш негативних. Це явище називається поляризацією.

Головною причиною катодної поляризації є уповільнена стадія електрохімічного розряду катіонів гідрогену - перенапруга гідрогену.

Поляризація внаслідок уповільненої дифузії молекулярного гідрогену носить назву газової концентраційної поляризації. Вона супроводжує процес гідрогенної деполяризації, починаючи з найнижчих щільностей катодного струму.

Зі збільшенням площі катодних ділянок на поверхні корозуючого металу знижується перенапруга гідрогену, що призводить до росту корозійного струму, тому швидкість корозії металу буде підвищуватися.