Анализ поляризационных кривых стальных и магниевых сплавов

Полный текст

Поляризационные исследования позволяют произвести расчеты скорости коррозии не только для простых коррозионных систем, но и для случаев сложной коррозии металлов. Для этого необходимо определить положение опытных анодных и катодных кривых, т. е. построить зависимость потенциала в функции тока (плотности тока). Такие кривые впервые предложил использовать Эванс [1]. Для построения поляризационных кривых используются приборы, называемые потенциостатами, которые автоматически устанавливают постоянство заданного электродного потенциала или запрограммированные изменения потенциалов во времени. Потенциостаты обеспечивают: 1) поддержание определенной величины потенциала исследуемого электрода; 2) изменение потенциала электрода ступенчато и по линейному закону с различной скоростью; 3) поддержание величины тока поляризации в заданных пределах. Нами были проведены потенциостатические исследования металлических образцов, изготовленных из стали Ст 3 и сплава магния, цинка, алюминия и примесей пассиваторов, таких как медь, никель титан и т. д. [2]. Для проведения исследований использовался потенциостат марки IPC-Pro, укомплектованный трехэлектродной ячейкой марки ЯСЭ-3. В качестве агрессивных сред использовались подтоварные воды различной минерализации - 5, 30, 80 и 200 г/л. Такое содержание солей определяется степенью минерализации современных подтоварных вод, находящихся в резервуарном парке [3]. Результаты проведенных исследований представлены на рис. 1. Из графика видно, что с ростом потенциала поляризации наблюдается явный рост силы тока. Это свидетельствует о том, что процесс разрушения металлов протекает с участием реакции перенапряжения ионизации кислорода. Для кислых растворов такой реакцией является образование молекулярного иона кислорода, а для щелочных сред - образование перегидроксил-иона. Рис. 1. Поляризационные кривые для стальных и магниевого сплавов. Концентрация раствора: 1 - 5 г/л, 2 - 30 г/л, 3 - 80 г/л, 4 - 200 г/л Из представленного графика видно, что при силе тока 40 мА для концентрации раствора 5 и 200 г/л значения потенциалов как для стальных, так и для протекторных сплавов одинаковы. В то же время при концентрации раствора от 30 до 80 г/л это значение резко изменяется: так, при концентрации 30 г/л для стальных образцов мВ, а для протекторных сплавов мВ. При концентрации 80 г/л для стальных образцов мВ, а для магниевого сплава мВ. И в том, и в другом случае мВ. С ростом силы тока эта закономерность становится более очевидной. Для более глубокого анализа был проведен анализ представленных данных на рис. 1 и построены графики зависимости потенциала поляризации от концентрации раствора при силе тока 120 мА (рис. 2) и 40 мА (рис. 3). Из представленных данных видно, что при низких концентрациях раствора активность ионов еще не очень велика и металл не успевает обмениваться электронами, т. е. скорость коррозии металла незначительна. При высоких концентрациях раствора металлы поляризуются, скорость их растворения высока и наступает процесс саморастворения. В области концентраций от 30 до 80 г/л происходят коррозионные процессы по обмену ионами, замещая их в кристаллической решетке металла. При этом более отрицательный металл растворяется сильнее мВ, а более положительный слабее мВ. Рис. 2. Зависимость потенциала поляризации от концентрации раствора для металлических образцов при силе тока 120 мА Рис. 3. Зависимость потенциала поляризации от концентрации раствора для металлических образцов при силе тока 40 мА На рис. 3 представлены такие же данные, но при силе тока 40 мА. Представленные данные подтверждают сделанные ранее выводы. Можно с уверенностью сказать, что при концентрации раствора 200 г/л применение протекторной защиты нецелесообразно, равно как и при 5 г/л. Отличие заключается в том, что при сильной концентрации раствора магниевый сплав растворяется намного сильнее. В области концентраций от 30 до 80 г/л эффективность протекторной защиты велика, т. к. стальной сплав корродирует намного медленнее, чем магниевый, и их совместное использование может быть эффективным. Для защиты от коррозии при высоких концентрациях раствора лучше всего использовать менее электроотрицательные сплавы, например сплавы из вторичного алюминия [3-5], что подтверждается практическими данными, представленными в указанной работе. Выводы 1. Представлены потенциостатические данные металлических материалов, используемых в водных растворах различной минерализации. 2. Проведен анализ полученных потенциостатических поляризационных данных с целью выявления возможности совместного использования исследованных образцов как гальванической пары. 3. Показано, что высокая концентрация раствора приводит к саморастворению металлических сплавов и неэффективности их контакта с целью защиты стали от коррозии.

Об авторах

Николай Григорьевич Кац

Самарский государственный технический университет

(к.т.н., доц.), доцент кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы