Коррозия и защита металлов от коррозии.Метод.ук..

До загрузки: 30 сек.



Благодарим, что скачиваете у нас :)

Если, что - то:

  • Поделится ссылкой:
  • Документ найден в свободном доступе.
  • Загрузка документа - бесплатна.
  • Если нарушены ваши права, свяжитесь с нами.
Формат: pdf
Найдено: 25.11.2014
Добавлено: 22.10.2020
Размер: 1.75 Мб

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРНІГІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНОЛО ГІЧНИЙ УНІВЕРС И ТЕТ


Корозія та захист металі
^dhjha

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт
для студентів напрямів підготовки
6.051701 – Харчові т ехнології та інженерія;
6.050502 – Ін ж енерна м еханік а;
6.050503 – Машин об уд ування


Обговорено і рекомендовано
на зас іданні кафед ри
харчових технологій, хімії та
безпеки життєдіяльності
Протокол № 5
^ 24.01. 20 14р.







Чернігів Ч НТУ 20 14

Корозія та захист металів від корозії. Методичні вказівки до виконання
лабор аторних робіт для студентів напрямів підготовки 6.051701 – Харчові
технології та інженерія; 6.050502 – Ін женерна механ ік а; 6.050503 –
Машин об уд ування. – Чернігів: ЧНТУ, 2014 . – 50 с.







Укладачі: КОСТЕНКО ІГОР АНДРІЙОВИЧ , кандидат технічних наук, д оцент,
доцент кафедри харчових технологій, хімії та БЖД
ЧЕЛЯБІЄВА ВІКТОРІЯ МИКОЛАЇВНА, кандидат технічних наук,
доцент , доцент кафедри харчових технологій, хімії та БЖД





Ві дповідальний за випуск: СИЗА ОЛЬГА ІЛЛІВНА , завідувач кафедри
харчових технологій, хімії та БЖД, доктор
технічних наук, пр офесор






Рецензент: КОРОЛЬОВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ , кандидат технічних наук,
доцент кафедри харчових технологій, хімії і БЖД Чер нігівського
національного технологічного універс итету

3
ЗМІСТ
Стор.
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ ................................................................................... ... 4
ВСТУП............................................................ .................................................... ... 5
1 Лабораторна робота №1
ВОЛЮМОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ КОРОЗІЇ
КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕР ІАЛІВ В КИСЛИХ СЕРЕДОВИЩАХ ……….


6
2 Лабораторна робота №2
ВИВЧЕННЯ КІНЕТИКИ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ КОРОЗІЇ ЗА
ПОЛЯР ИЗАЦІЙНИМ ОПОРОМ НА КОРОЗІМЕТРІ Р -503………………...


10
3 Лабораторна робота №3
ВИЗНАЧЕННЯ НЕОБОРОТНОГО ЕЛЕКТРОДНОГО
ПОТЕНЦІАЛУ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ ................................... .......................


16
4 Лабораторна робота №4
ГРАВІМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ОЦІНКИ КОРОЗІЙНОЇ СТІЙКОСТІ ТА
ЕФЕКТИВНОСТІ ІНГІБІТОРНОГО ЗАХИСТУ КОНСТРУКЦІЙ..................


20
5 Лабораторна робота №5
ВИ ВЧЕННЯ КІНЕТИКИ КОРОЗІЙНИХ ПРОЦЕСІВ. ОЦІНКА
ЕФЕКТИВНОСТІ ІНГІБІТОРНОГО ЗАХИСТУ........ .......................................


24
6 Лабораторна робота №6
ДІАГНОСТИКА КОРОЗІЙНОЇ ТРИВКОСТІ СТАЛІ. ДОСЛІДЖЕННЯ
ПРОТЕКТОРНОГО ЗАХИСТУ………………………………………………...


29
7 Лабораторна робота №7
ДОСЛІДЖЕННЯ МАЛОЦИКЛОВОЇ КОРОЗІЙНОЇ ТА ВОДНЕВОЇ
ВТОМИ СТАЛІ............................................ .........................................................


34
8 Лабораторна робота №8
ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ КОРОЗІЇ СТАЛІ ЗА КОНЦЕНТРАЦІЄЮ
ЙОНІВ Fe 3+ У КОРОЗИВНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
ФОТОЕЛЕКТРОКАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ ......................... ...........



38
9 Лабораторна робота №9
КАТОДНИЙ ЗАХИСТ МЕТАЛІВ ВІД КОРОЗ ІЇ …………………………….

41
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА…………………………………………... 47
ДОДАТОК А – ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ …………………. 48

4
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

АЗ захисний анодний заземлювач
ВЕ водневий електро д
ВЛ високовольтна лінія
ЕП електрод порівняння
ЕРС електрорушійна сила
Ін інгібітор корозії
КС корозійна стійкість
МА мікроанод
МК мікрокатод
МКК міжкрісталітна корозія
МЦВВ малоциклова воднева втома
МЦКВ малоциклова корозійна втома
ПАР пов ерхнево -активні речовини
РЕ робочий електрод
СКЗ станція катодного захисту
ХСЕ хлорид -срібний електрод

5
ВСТУП

Виходячи із задачі підвищення рівня підготовки фахівців, які мають
справи з металами та їх сплавами, їхньою обробкою і використанням я к
конструкційних матеріалів, логічно витікає необхідність засвоєння такого
найважливішого напряму, як корозія й захист металів від корозії. Тому ця
методична ро зробка призначена для допомоги студентам під час організації
самостійного опрацьовування курсу ― Корозія та захист металів‖. Вона спр ияє
поліпшити орієнтацію в новому матеріалі, надати необхідний напрям р оботі
студентів над засвоюванням курсу, зменшити непродуктивні витрати часу при
підготовці до занять та при пошуках навчальної та методичної літера ту ри .
Корозією зветься самодовільне руйнування металів і металевих
виробів внаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії з оточуючим
середовищем. У системі міжнародної стандартизації існує більш широке
трактування цього процесу: корозією зветься фі зико -хімічна взаємодія між
мет алом та оточуючим середовищем, внаслідок якої змінюються властивості
металевого матеріалу і відбувається погіршення функціональних
характер истик металу або технічної системи, до складу якої входить метал чи
сплав на основ і цього металу.
До корозії не відносять бажане руйнування металів внаслідок їх
ро зчинення в кислотах та інших хімічних агентах, механічний знос
металів тощо.
Зміна в будь -якій частині корозійної системи, яка викликана корозією,
зветься корозійни м ефектом. Ефект ушкодження, пов’язаний з втратою
механічної міцності металу, визначають поняттям – корозійне руйнування; й ого
глибину за одиницю часу – швидкістю корозійного руйнування.
Здатність металів опиратися корозійної дії оточуючого середовищ а
зветься корозійною стійкістю (КС) . Корозійну стійкість відображають
якісно і кількісно – швидкістю корозії в даних експлуатаційних умовах або
балом (групою) сті йкості за прийнятою шкалою.
Оцінювати корозійну стійкість металу в треба обов’язково в конкре тних
умовах експлуатації, для чого проводять серію експериментів, з
допом огою яких кількісно оцінюють як умови оточуючого середовища, так і
швидкість к орозійного процесу за прямими або непрямими покажчиками.
Ознайомлення майбутніх інжене рів з найпоширенішими методами
корозі йних досліджень є метою проведення лабораторного практикуму з
цієї дисципліни. Наведені лабораторні роботи дають уяви про основні
мех анізми корозійних руйнувань, вплив зовнішніх чинників на характер і
швидкість к орозії, методи дослідження корозійних процесів.

6
Лабораторна робота №1
ВОЛЮМОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ КОРОЗІЇ
КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ В КИСЛИХ СЕРЕДОВИЩАХ
1.1 Мета роботи: оцінити корозійну стійкість та ефективність захисту
металів та сплавів у розчинах кислот волюмометричним методом досл ідження.

1.2 Короткі теоретичні відомості
Корозія металів у кислотах з неокислювальним аніоном (НСl, розвед ена
Н2SО 4) протікає переважно з водневою деполяризацією (Н +).
Катодний процес (при рН<7) відбу вається здебільшого за схемою:

, рН = 0; = 0 (1.1)
рН = 1; =-0,059 В (1.2)

Супутнім процесом є процес водневої оклюзії (наводнювання).
Але можливе і частков е протікання процесу кисневої деполяризації
(аеров аний розчин електроліту рН<7):

рН = 0; = 1,23 В (1.3)

Анодний процес при рН<7 в загальному виді виглядає так:

Ме → Ме +n + nе – ; (1.4)
для заліза: Fe Fe 2+ + 2 ē = -0,44 В (1.5)

В дійсності він багатостадійний, як і катодний процес.
Об'ємний (волюмометричний) метод дослідження швидкості корозії металів
грунтується на тому, що п ри переході металу в прод укти корозії виділяється
еквівалентна кількість водню (процес з водневою деполяризацією) або
поглин ається кисень, розчинений в електроліті (процес кисневої деполяризації).
За обсягом виділеного водню (або поглиненого кисню), вимірюваного за
допом огою встан овленого над зразком евдіометра (рисунок 1.1), можна
обчислити втрати м аси металу.
Швидкість процесу корозіїї металів та сплавів оцінюють за декількома
показниками.
Об'ємний:

(1.6)
O H H e O H H 2 адс 2 0
/H H 2 aд адс H H H с H H / O H e H O 2 2 2 4 4 0
/2 Fe Fe . год см
см, К 2
3
H2 , 0 2 S
V КH

7
де V 0 - об’єм водню, який виділився в результаті корозії приведений до
нормальних умов, см 3;
S – площа зразк а метал у, см 2;
τ – час корозії, год.

З урахуванням тиску насиченої водяної пари (таблиця 1.1):

(1.7)

де Р – атмосферний тиск при якому проводили дослідження , мм рт. ст.;
РН2О – тиск насиченої водяної п ари при температурі експерименту , мм рт. ст. ;
V - об’єм водню, який виділився за час експерименту, см 3; Т – температура
повітря, К.
Масо вий показник корозії: можна обчислити за
фо рмулою:
(1.8)

Глибинний показник: .

(1.9)

де A - атомна м аса металу , А = 55,85 – для вуглецевої сталі;
n – заряд йону, що утворюється: для Fe 2+ n = 2;
ρМе – густина металу, г/см 3 ( ρFe =7,85 г/см 3).
Таблиця 1.1 – Тиск насиченої водяної пари
Т, К = 28P = 28U = 28V = 29M = 29N = 29O = 29P = 294 = 29R = 29S = 297 =
РН2О I=
мм. =рт. =ст. =9,21 = 12,7V = 13,6P = 14,5P = 15,4U = 16,4U = 17,5P = 18,6R = 19,8P = 21,0V = 22,3U =

Для характеристики корозійної стійкості (КС) конструкцій в США
Національна асоціація інженерів -корозіоністів (National Association of Corrosion
Engineers (NACE) International) використовує 5 бальну шкалу КС (таблиця 1.2).

Таблиця 1.2 – П’ятибальна шкала КС
Бал = Швидкість корозії, мм/рік = Група стійкості =
N= = <0I N= Дуже стійкі =
O= MI1 –=NIM= Стійкі =
P= NI1 –=PIM= Зниженої стійкості =
4= PI1 –=10 IM= Малостійкі =
R= >10.N = Нестійкі =3 0 , 760
273 ) ( 2 см T
V P P V OH . год см
г Кm, 2 , 2, 11
0
S n
V A Кm рік мм КП / , Me
H
П n
А К
К
8113,7 2

8
На теренах СНГ використовують 10 бальну шкалу КС (таблиця 1.3).

Таблиця 1.3 - Десятибальна шкала корозійної стійкості металів
Група стійкості = Швидкість корозії,
мм/рік =
Бали =
Повністю стійкі = < 0,00N = N=
Дуже стійкі = > 0,001 до 0,005 =
> M ,005 до 0,01 =
O=
P=
Стійкі = > 0,01 до 0,05 =
> 0,05 до 0,1 =
4=
R=
Зниженої стійкості = > 0,1 до 0,5 =
> 0,5 до 1,0 =
S=
7=
Малостійкі = > 1,0 до 5,0 =
> 5,0 до 10,0 =
U=
V=
Нестійкі = > 10,0= = 10 =
=
Струмовий показник: нic, А/см 2.

нic (1.10)

Кое фіцієнт гальмування швидкості корозії:

(1.11)
де ніс - струмовий показник швидкості корозії без інгібітора; ні’с -
струмовий показник з використанням інгібітора корозії.

Ступінь інгібіторного захисту: %.

Z=(1 - )100% (1.12)

1.3 Експериментальна частина
1. Проводиться механічна підготовка зразків (зразки за вказівкою
викладача ), їх знежирення в спирті чи інших розчинах. При необхідності
проводять дода тково електрохімічну обробку. Аналогічно відбуває ться
підготовка зразків для досліджень і в інших лаб ораторних роботах.
2. Проводиться в имір площі зразка .
3. Зразки переносять до евдіометр ів з розчинами кислот різної
концентрації (без інгібітору та з інгібітором ) – за з авданням викладача.
4. Протягом п евного часу реєструють виділення водню внаслідок
катодного процесу з водневою деполяризацією (через кожні 10 -15 хв.).
5. Під час досліду визначають окремі параметри мікроклімату 3 10 3896,2 2НК 'cнcн і і 1

9
приміщення (т емпературу, тиск), необхідні для подальших обрахунків.
6. Проводя ть обрахунки швидкості процесу корозії за формулами 1.6 - 1.12.
7. Отримані результати розрахунків вносять у таблицю 1.4.


1 – штатив; 2 – стакан; 3 – розчин кислоти; 4 – металевий зразок; 5 – лійка;
6 – бюретка; 7 – меніск розч ину кислоти; 8 – затиска ч

Рисунок 1.1 – Схема устаткування для дослідження кінетики
електрохімічної кор озії з водневою деполяризацією .

Таблиця 1.4 – Результати експерименту та розрахунків
№ пп= Кислота =
(концентр ація,
наявність
інг ібітору) =
Трива J
лість
досліду,
хв. =
I=
см =
I=
см /см =

KП,
мм/рік =
нic,
A/см 2
Бал =
кор озійної
стійк ості


7. За даними таблиці 1. 4 будують граф іки кінетики кислотної к орозії:



Рисунок 1.2 - Кінетика кислотної корозії V0 / S = f( ) 2HV 3 2HK 3 2 . год см
г
Кm,
2 2
3
0 ,
см
см
S
V хв.,

10

1.4 Висноdb: експериментально визначено, що корозійна стійкість
зразків конструкційного матеріа лу у робочих середовищах (…) за такими
показниками (…) становить (…) , а при наявності інгібітору (…) корозійна
стійкість зростає в (…) разів.
Контрольні питання
1. З яким видом деполяризації переважно протікає корозія металів у кислотах з
неокислювальним ані оном? Які електродні процеси мають місце?
2. Яким небезпечним явищем супроводжується корозія з водневою
депол яризацією?
3. Наведіть анодний процес при корозії сталі в кислому середовищі.
4. Поясніть сутність волюмометричного методу дослідження корозійної
сті йкості металів.
5. Вкажіть особливості устаткування для дослідження кінетики електрохімічної
корозії з водневою деполяризацією.
6. Як оцінюється об’ємний показник швидкості корозії?
7. Як визначають масовий показник швидкості корозії?
8. Як розраховують глибинний показник шв идкості корозії?
9. Що характеризує струмовий показник швидкості корозії?
10. Які висновки можна зробити за графіками кінетики кислотної корозії?

Лабораторна робота №2
ВИВЧЕННЯ КІНЕТИКИ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ КОРОЗІЇ ЗА
ПОЛЯРИЗАЦІЙНИМ ОПОРОМ НА КОРОЗІМЕТРІ Р -5035
2.1 Мета роботи: за величиною поляризаційного опору R p визна чи ти
швид кі сть електрохі мічн ої к орозії сталі та ефекти вні сть ін гіб ітор н ог о
захисту .
2.2 Кор откі теор етичні від ом ості
Процес електрохімічної корозії, який виникає внаслідок контакту
гетерогенної мета лічної поверхні з розчином електроліту, супроводжується
перетіканням електричного струму від анодних ділянок, контактуючої робочої
поверхні, до катодних і від катодних ділянок до анодних в електроліті (р исунок
2.1, 2.2). Пояснюється це початковою різницею катодної і анодної складових.
Позначимо стаціонарні початкові значення потенціалів аноду і катоду до
замикання ланцюга через і , а омічний опір системи через R. При умові,
що > , значення корозійного струму ( I) в момент замикання ланц ю га
визначається за законом Ома:
I = / R, (2.1)
де – різниця потенціалів катоду ї аноду корозійної пари; 0к 0a 0к 0a

11
R – омічний опір системи.
Однак, якщо замість підст авити у (2.1):
= - , (2.2)
то ми не одержимо вірного значення швидкості корозії, в дійсності " I"
буде меншим за рахунок поляризації – зміщення потенціалу катоду в
негативний бік, а потенціалу аноду в по зитивний бік, тобто їх зближення
(рисунок 2.1). Величини, на яку зміщуються потенціали катоду і аноду ( к і
а) назив аються відповідно катодною і анодною поляризацією (поняття
вперше ввів Ленц).



к= - к
а = + а
Звідси: =
а = а -
к = - к


(2.3)
(2.4)

(2.5)
(2.6)
Рисун ок 2.1 - Поля ри заці йна діаграма
Сутність явища поляризації зводиться до того, що перехід електронів з
ан оду на кат од відбувається швидше, ніж електродні реакції. При анодному
процесі швидкість переходу йонів Ме n+ з анодної ділянки в розчин з утв оренням
Ме n+∙Н 2О (рисунок 2.2) відстає від швидкості перетікання електронів (е) з
анодної ділянки в катодну .
Рисунок 2.2 – Сх ема електрохімічної кор озії на поверхні металу 0к 0a 0к 0a 0a 0к

12
Внаслідок цього біля анодної ділянки накопичується надлишок катіонів
Ме n+ і потенціал аноду зміщується в позитивний бік. При катодному пр оцесі на
катоді накопичується надлишок електронів, тому що катодні депол яризатори
(D) не встигають з'єднуватися з елек тронами, які накопичуються в катодній
ділянці, і потенціал катоду зсувається в негативний бік. Явище п оляризації в
процесах електрохімічної корозії є позитивним, тому що воно в сотні разів
зменшує швидкість кор озії.
Явище поляризації пояснюється тим, що рух електронів в металічній
частині елементу і йонів в розчині зазнає на своєму шляху певні опори. Ча стина
цих опорів зв’язана з труднощами, які виникають при проходженні електрону
через кристалічну решітку метал у або йонів через розчин, які наз иваються
омічними (R), незначно впливає на зменшення корозійного струму мікропар,
оскільки вона невелика. Велике значення мають, так звані, пол яризаційні опори
(Р), зв’язані з неможливістю миттєвої асиміляції електронів кат одними
деполяризаторами і переходу позитивних йонів металу із метал ічної решітки в
розчин.
Поляризаційні опори знижують швидкість корозійних процесів у баг ато
разів. Не будь їх, багато металів кородували б з такою швидкістю, що втратили
б своє технічне зна чення.
Зменшення здатності до поляризації електродів називається
деполяриз ацією. Деполяризація збільшує швидкість корозійних процесів.
Речовини і фактори, які зменшують поляризацію електродів корозійного
елементу н азиваються деполяризаторами.
За величиною поляризаційного опору можна визначити швидкість корозії
конструкційного матеріалу за певних умов, а також ефективність його зах исту
від корозії за допомогою тих або інших речовин (інгібіторів).
2.3 Експериментальна частина
Вимірювання Rp проводять на коро зіметрі Р -5035 (рисунок 2.3). Цей
прилад призначений для визначення швидкості електрохімічної корозії металів
у кислих середовищах шляхом виміру опору поляризації двохелектр одного
датчика на постійному струмі з одночасною компенсацією опору ро зчину на
змін ному струмі і початкової ЕРС на постійному струмі.
Він має переваги перед гравіметричним методом дослідження корозії, бо
різко скорочує час виміру. Це експрес метод корозійних випробувань, який
дуже підвищує продуктивність праці.
Вимірник застосовується пр и температурі 10...35°С (при підвищеній
вологості повітря (~80%) – при Т = 20°С).
2.3.1 Технічні характеристики Р -5035
 Діапазон вимірювання опору поляризації 5...5000 Ом.
 Діапазон компенсації опору розчину 0...2000 Ом.
 Межа компенсації початкової ЕРС короз ійного датчика 0 30 мВ.
 Піддіапазони вимірювання Rp : 5...50, 50...500, 500...5000 Ом.
 Піддіапазони компенсації опору розчину: 0...20, 0...200,.0...2000 Ом.

13
Сутність методу полягає в тому, що Rp обернено пропорційно
швидкості корозії. Тому, якщо відома пос тійна "К", то:

I с = К/ Rp(сер) , мм/рік (2.7)

Для Р -5035: K 1= 272, S = 0,80 см 2; K 2= 1170, S = 3,84 см 2; (сталь 3) .

Величина опору розчину не повинна перевищувати 40% від Rp, а ємність
подвійного шару границі розділу „електрод -електроліт‖ повинна бут и 50
мкФ. Похибка визначення Rpскладає 5%.
2.3.2 Порядок виконання роботи
 Підготувати робочу поверхню електродів корозійного датчика:
відпол ірувати її абразивним папером та знежирити спиртом або
ацетоном;
 Неробочі поверхні та міста кріплення корозійного датчика треба
заізол ю вати кислотостійким лаком (всю поверхню датчика, яка
торкається роб очого розчину, крім паралельно спрямованих один до
одного електродів, які розташовані на поверхні датчика протилежній до
місця його з’єднання з кабелями) ;
 Перевести тумблер "max", "min" в положення "maх" та підключити
кор озійний датчик за допомогою кабелю. З'єднати провід кабелю, який
позн ачено " " із загальним заземленням робочого місця. Заземлення не
повинно бути зв'язаним з електродами датчика через розчин!
 Вс тановити лімби потенціометрів "Компенсація ЕН", "Грубо", "Точно" в
середнє положення . Кнопка " ЕН" повинна бути у відтиснутому стані.
Помістити датчик у робочий розчин ( робочий розчині умови проведення
експерименту вказує викладач );
 Після ввімкнення приладу (кнопка "ВКЛ") і його прогріву 1 хв, увімкнути
перший піддіапазон вимірювання (кнопка "0,1");
 Провести компенсацію опору розчину R розч. (кнопка ‖~‖), повертаючи
лімб „R р‖ встановити на "0" показник „нуль -індикатора‖; якщо "0" не
встанов -люється, перейти н а іншу границю виміру (кнопка "1");
 Провести компенсацію початкової ЕРС корозійного датчика (кнопки "+"
або " –" в залежності від поляризації об'єкту позитивною або негативною
напругою постійного струму). Натиснути кнопку " ЕН" і за допомогою
лімбів "Грубо", "Точно" встановити "0" показника за ―нуль -індикатором‖;
 Провести вимірювання Rp, для чого повернути кнопку "Компенс. ЕН" у
вихідне полонення (повторно її натиснувши). Повертаючи лімб " Rп"
встановити "0" за „нуль -індикатором‖. Далі натиснути кнопку
"Ко мпен с. ЕН" і переконатися, що стрілка „нуль -індикатора‖ знаходиться
на "0";
 Провести перший відлік вимірюваного поляризаційного опору R p через 5
хв за відліковим пристроєм "R п , " з врахуванням множників

14
піддіапаз онів "0,1", "1", "10" (рисунок 2.4). Оцифрован і поділки від "1" до
"5" на м алому лімбі – сотні одиниць R p, а на великому лімбі (від "0" до " 9 ")
– деся тки та одиниці R p;
 Повторити виміри Rp (лімб "R п , ") через 10 хв. протягом 60 -90 хв.
Кожен вимір Rp повторити тричі;
 Провести аналогічно вимірювання Rp за інших умов (рН, Т і т.і.) – вказує
викладач;
 Після закінчення вимірів вимкнути корозіметр (кнопка "ВКЛ"). Промити
електроди, знежирити їх та скласти до е ксикатору;
 Розрахувати Rp(сер) ;



1 – кнопка компе нсації ЕН; 2 – „нуль -ін дикатор‖; 3 – потенціометр
компенсації опору розчину Rрозч . – „R р‖; 4 – кнопка перевірки живлення;
5 – потенціометри компен сації початкової ЕРС корозійного датчика ЕН:
"Грубо" ; 6 – вибір полярності; 7– кнопка увімкне ння живлення – "ВКЛ" ;
8 – потенціометри компен сації початкової ЕРС корозійного датчика ЕН: "Грубо",
"Точно"; 9-перемикання діапазонів вимірюва ння "0,1", "1", "10"; 10 –
відрахунковий пристрій R p - "R п , "

Рисунок 2.3 – Загальний вигляд вимірника корозії Р -5035



а – піддіапазон "0,1", R p=0,1∙51 = 5,1 Ом;
б – піддіапазон "1", R p = 1∙191 = 191 Ом;
 – піддіапазон "10", R p=10∙251=2510 Ом.
Рисунок 2.4 - Схема відрахунку

1 2 6 4 7 10 9
3 5 8

15
2.3.3 Обробка результатів експерименту

 За форм улою (2.7) розрахувати струм к орозії Iс;
 Скласти таблицю даних (таблиця 2.1):
Таблиця 2.1 – Результати експериментів
Робочий ро зчин рН СІн, моль/л Т, К Rp, Ом I с, мм/рік
Н2SO 4 –
Н2SO 4 + інгіб ітор

 Якщо необхідно в залежності від умов проведення експерименту
поб уд увати г рафіки залеж н ості Rp = f (СІн) , Rp = f ( р Н) т ощо і з р об і ть
 дпо відні висновки ( ри с ун ок 2 . 5 – 2. 6 ).

Rp






pH
Rp






CІн=
Рисунок 2.5 –=Залежність op=f(pH ) Рисунок 2.6 – Залежність op=f(CІн)
2.4 Ви сновки : експериментально визначена величина поляризаційного
опору та швидкість корозії сталі 3 в к и с л от і (… ) з р Н ( …) , з а н а я вн о сті т а
ві д с ут н о ст і ( … ) і н г і б і т о р а, а та к ож д о с лі д ж ен и й х а р ак т е р зм і н и
п о л яри з ац і й н о г о о п о р у с та лі 3 в з а л е ж н о сті ві д р Н ( 0 . . . 2 )
д о с лі д ж ув а н о г о р озч и н у, Т ( 2 0 , 2 5 , 3 0 , 3 5 ° С) , к о н ц ен т р а ц і ї І н
( 0 , 1 . . . 1 г / л ) – зазначити лише потрібне, те що bdhgmалось в
експериментальній частині.
Контрольні питання
1. Що таке поляризація?
2. Сутні сть я вища поля ри зації.
3. Що таке поляризаційний опір?
4. Який зв’язо к між струмом корозії і поляризаційним опором?
5. Чи можна визначити швидкість хімічної корозії за допомогою
короз іметра Р -5035?
6. Що таке поляризуємість?
7. Чи можна розрахувати к і а , якщо вони є необоротні? Як їх визначають?
8. Які позитивні наслідки від поля ризації?
9. Поляризація аноду і катоду сухих гальванічних елементів, дає позитивні чи

16
негативні наслідки?
10. За допомогою чого можна зменшити поляризацію електродів
гальванічн ого елементу?

Лабораторна робота №3
ВИЗНАЧЕННЯ ОБОРОТНОГО ТА НЕОБОРОТНОГО
ЕЛЕКТРОДНОГО ПОТЕНЦІАЛУ МЕТАЛІВ, СТАЛЕЙ ТА СПЛАВІВ

3.1 Мета роботи: виміряти оборотний потенціал металів та порівняти
його значення з розрахунковим, визначити необоротний потенціал металів,
сплавів або сталей, вивчити вплив на нього поверхнево -активних речовин.

3.2 Короткі теоретичні відомості
При зануренні металу в електроліт у результаті взаємодії його поверхні з
розчином виникає різниця електричних потенціалів, яку називають
електро дним потенціалом. Якщо у взаємодії металу й електроліту беруть участь
тільки йони м еталу, то відбуваються наступні процеси:
 перехід йонів з металу в розчин з утворенням гідратованих йонів металу
(анодний процес):
Me + m H2O → Me n+∙m H2O + ne;
 розряд йонів з розчину на поверхні металу (катодний процес):
Me n+∙m H2O + ne → Me + m H2O.
Післ я досягнення рівноваги:
Ме + m Н2О  Me n+∙m H2O + ne,
встановлюється стале значення потенціалу металу, який зветься рівноважним
або оборотним. Це значення можна розрахувати за рівнянням Нернста:
, (3.1)

де Е0 – стандартний електр одний потенціал (таблиця 3.1), В; R – універсальна газоZ стала, 8,31Дж/(К моль); Т – абсолютна температура, К; n – число ел ектроні які віддає або приймає метал під час електродної реакції; F – число Фарадея, 96 500Кл;С Меn+– концентрація досліджуZgh]h розчину солі металу, ydbcaZgmj_gh_e_dljh^.
Рівняння Нернста (3.1) дозволяє визначити величину потенціалу метала,
зануреного в розчин власних йонів. У цьому випадку (рисунок 3.1 а) відб увається
обмін йонами між металом і розчином (Ме Me Z+ + z ē), прич ому швидкість
переходу в прямому і зворотному напрямках рівні між собою.
Тобто, якщо метал занурений у розчин власних йонів, встановлюється
оборотне (рівноважне) значення потенціалу, коли прямий і зворотний проц еси
забезпечуються переміщенням через границ ю метал – розчин, тільки одн ого
сорту йонів – йонів металу (рисунок 3.1 а). У цьому випадку не спостеріг ається
втрат металу ( m = 0), тобто корозія. n Me C nF
RT, E E lg 32 0

17
У реальних умовах, коли метал кородує, процес обміну йонами не
здійснюється тільки одним сортом йонів (рис унок 3.1 б). При цьому анодний
процес забезпечується в основному йонами металу, а катодний – йонами
водню. Потенціал, який встановився при цьому, не змінюється в часі і
називається необоротним або стаціонарним. При такому значенні потенціалу
зб ерігається р івність анодних і катодних струмів: .
а б
Рисунок 3.1 – Анодний і катодний струми, що виникають при
об оротному (а) і необоротному ( б) потенціалах
У цьому випадку ІМе а ІМек і, отже, відбувається матеріальна втрата
мета лу ( m > 0) .
Необоротні електродні потенціали не можна обчислити за допомогою
рівняння Нернста (3.1); їх можна визначити тільки дослідним шляхом. На їхню
величину впливають різні фактори. За даними Г.В. Акімова, на вел ичину
необоротних потенціалів впливаю ть: хімічна природа металів – 4 В, стан
поверхні металу – десяті вольта, адсорбція атомів і молекул – соті і д есяті
вольта, механічні напруження – до сотих вольта, хімічна природа і
концентрація розчину – десяті вольта і вольти, зміна температури на 10° С –
соті вольта.
Таким чином, реальний корозійний процес характеризується велич иною
необоротного (стаціонарного) значення потенціалу, при якому одноча сно
протікають анодна і катодна реакції.
Адсорбція поверхнево -активних компонентів розчину електроліту, за
даними Г.В. Акімова, може змінювати електродний потенціал металу на
десятки і сотні мілівольтів. Поверхнево -активними речовинами (ПАР) у водних
розчинах електролітів можуть бути молекули, катіони й аніони.
Відомо, що адсорбція ПАР може змінювати опір катод ного, анодного або
одночасно і катодного, і анодного процесів. При гальмуванні тільки ан одного
процесу в результаті адсорбції ПАР електродний потенціал зміщуєт ься в кH кMe aH aMe I I I I

18
позитивний бік, а при гальмуванні катодного процесу – у негативний бік. Часто
при введенні ПАР в розчин електроліту гальмується одночасно і катодний, і
анодний процеси. У цьому випадку при більш сильному гальм уванні анодного
процесу електродний потенціал зміщується в позитивний бік, а при більш
сильному гальмуванні катодного процесу – у негативн ий бік. Тому можна
робити висновок про те, яку саме реакцію (анодну чи катодну), переважно,
уповільнює інгібітор, який додається у середовище, де вимір ю ється значення
потенціалів – = f ( ).

3.3 Експериментальна частина
3.3.1 Порядок виконання роботи:
3.3.1.1 Вимірювання оборотного потенціалу металів
 Зразок досліджуваного металу ( за dZaкою bdeZ^ZqZ ) зачищають
на ждаковим папером, знежирюють, протираючи спиртом, і закріплюють
у штативі.
 Склянку й електродну систему обполіскують невеликою кількістю
досл іджуваного розчину, виливають його й наливають у склянку нову
порцію досліджуваного розчину ( за dZa\dhx bdeZ^ZqZ ). Проводять
вимір, для чого утримувач зі зразком і насичений хлоридсрібний електрод
(ХСЕ) порівняння занурюють у склянку з електролітом і зчи тують
пок азання зі шкали рН -метра після припинення дрейфу стрілки приладу.

Розрахувати значення потенціалу досліджуваного металу за водневою
шкалою за формулою:
(3.2)

де – потенціал Ме відносно водневого електроду , В
0,22 – потенціал хлоридсрібного електроду за водневою шкалою, В
X – виміряний електродний потенціал (за хлоридсрібним електр одом).

Розрахувати значення оборотного потенціалу досліджуваного металу за
рівнянням 3.1 (рівняння Нернаста). Порівняти виміряне і розраховане значення.
Отримані результати занести до таблиці 3.2.

Таблиця 3.1 – Стандартні потенціали металічних
електродів (Т = 298 К)
Електрод Електродний процес Ео, В
1 2 3
Al 3+ / Al Al 3+ + 3e = Al 1,662
Zn 2+ / Zn Zn 2+ + 2e = Zn 0,76 3
Pb 2+ / Pb Pb 2+ + 2e = Pb 0,126
Cu 2+ / Cu Cu 2+ + 2e = Cu + 0,337
22,0 X

19
Таблиця 3.2 – Результати експерименту
Концентрація
досліджуваного
розчину солі
металу С, моль/л =
Виміряний
оборотний потенціал
металу відносно
хлоридсір бного
електроду, В =
Потенціал
мета лу за
водневою
шкалою, В

Розраховане значення
стандартного
потенціалу металлу за
рі внням Нернста, В



3.3.1.2 Вимірювання необоротного потенціалу
 Виміряти електродний потенціал сталевих зразків ( мідних, алюмінієbo
тощо за dZa\dhx bdeZ^ZqZ ) за допомогою рН -метру у досліджуваному
розчині з інгібітором і без нього ( розчин для досліджуZgggy bagZqZ}
bdeZ^Zq ). Для цього зразок металу ( зразок для досліджуZggy вказує
викладач ) зачищають наждаковим папером, знежирюють і закріплюють у
штативі. Невели ку кількість досліджуваного розчину наливають у
скля нку. Утримувач зі зразком і насичений хлоридсрібний електрод
порівняння занурюють у склянку з досліджуваним розчином і проводять
виміри ( під керіgbplом bdeZ^ZqZ ). Показники знімати після
припинення дре йфу стрілки приладу через кожні 2 хв., протягом 30 хв.
 Значення потенціалу, яке перестало змінюватись у часі і стало сталим,
вважати значенням необоротного потенціалу для даного зразка.
Перер ахувати значення необоротного потенціалу відносно водневого
ел ектроду порівняння за формулою 3.2.
 Отримані результати дослідів і розрахунків занести у таблицю 3. 3.
Таблиця 3. 3 – Результати спостережень та розрахунки
№пп = Електр оліт = Матеріал
елек троду = , хв = X, В , В
1 2 3 4 R

 Будують графік зміни електродного потенціалу у часі = f (τ) в
досл іджуваному розчині без додавання та з додаванням інгібітору.
 Порівнюють значення необоротного потенціалу досліджуваного зразка
у розчині без додавання та з додаванням інгібітору і роблять висновок
про вплив і нгібітору на перебіг катодного та анодного процесу (див.
короткі теоретичні відомості).

3.4 Висновки: експериментально визначили оборотний потенціал
(вк азати який метал) він складає (… ) та порівняли його із значенням отриманим
за рівнянням Нернста, яке ск ладає (...) Визначили необоротний потенціал

20
електроду із (… ) (вказати матеріал, з якого виготов ле ний електрод) у розч ині
(вказати вид досліджуваного розчину) без та з додаванням інгібітору. При
\ еденні інгібітору у досліджуваний розчин потенціал електроду зміщується в
(...) бік, що свідчить про переважне гальмування (...) процесу.
Контрольні питання
1. Що називається електродним потенціалом?
2. Як вимірюють електродний потенціал?
3. У якому випадку може встановитися оборотне (рівноважне) значення
електродного потен ціалу ?
4. Чи відбуваються матеріальні втрати металу при рівноважному потенціалі.
Поясніть чому?
5. Що називається необоротним, стаціонарним потенціалом ?
6. Чи можна обчислити необоротні електродні потенціали за рівнянням
Нернста ?
7. Як визначають необоротний потенціал ?
8. Які йони приймають участь в електродних реакціях при встановленні
необоротного потенціалу?
9. Які фактори за даними Г.В. Акімова впливають на величину
необоро тних потенціалів?
10. Охарактеризуйте вплив адсорбції ПАР на швидкість катодного та
ано дного процесів.

Лабораторна робота №4
ГРАВІМЕТРИЧНИЙ МЕТОД ОЦІНКИ КОРОЗІЙНОЇ СТІЙКОСТІ
ТА ЕФЕКТИВНОСТІ ІНГІБІТОРНОГО ЗАХИСТУ КОНСТРУКЦІЙ

4.1 Мета роботи: визначити корозійну стійкість та ефективність
інгібіторного захисту конструкційних матеріалів в кислих робочих
сер едов ищах.

4.2 Короткі теоретичні відомості
Гравіметричний метод використовується для визначення швидкості
корозії з метою корозійного контролю і оцінки захисної дії інгібіторів кор озії.
Він заснований на вимірюванні різниці маси контрольних металевих зраз ків до
і після експозиції в корозійному середовищі. Цей метод застосовується в двох
варіантах:
1) визначення збільшення маси зразка внаслідок утворення продуктів
корозії на його поверхні ( );
2) визначення втрат маси після видалення пр одуктів корозії ( ).
Другий варіант більш поширений через свою універсал ьність.
Швидкість корозії за масовим показником ( ) можна визначити
за форм улою: Кm Кm год 2 см г/

21

(4.1)
де m1 — маса вихідного зразка, г; m2 — маса зразка разом із продуктами
корозії, г; S — площа поверхні зразка, см 2; — час іспиту, год.; п — коефіцієнт,
що залежить від складу продуктів корозії.

Ця формула застосовна тільки в тих випа дках, коли відомий хімічний склад
продуктів корозії, знайдений за допомогою хімічного або рентгенографічного
аналізу. Остання обставина є істотним недоліком першого варіанта
гравіметри чного методу; він застосовний в основному для дослідження газової
корозії, при якій на поверхні мета лу утворюється лише негідратований оксид,
тому що при в исокій температурі не може утворитися шар вологи.
Перевага першого варіанта полягає в тому, що у випадку його
застос ування можна простежити за кінетикою процесу на тих самих зразках,
оскільки ведеться спостереження за збільшенням їхньої маси.
При використанні другого варіанта гравіметричного методу продукти
корозії видаляються різними розчинами, взаємодіючими не з основним
металом, а лише з продуктами корозії. Поряд з цим ставлять і так звану «сліпу»
пр обу, тобто оброблюють неекспоновані зразки, щоб одержати дані про
розчинення основного металу.
Масовий показник швидкості корозії за другим варіантом
гравіметри чного методу розраховують за формулою:

(4.2)

де m 2 — маса зразка пі сля видалення продуктів корозії.

У цьому випадку хімічний склад продуктів корозії не має значення для
результату розрахунку. За втратами маси можна оцінювати корозійну стійкість
металу в балах, припускаючи, що метал руйнується рівномірно (на практиці
пер еважно процес корозії носить нерівномірний характер). Метод визначення
швидкості корозії за втратами маси має ряд недоліків: важко повністю
видалити всі продукти корозії, не торкаючись основного металу, неможливо
оцінювати нерівномірну корозію і міжкристал ітне та транскристалітне
корозійне ру йнування.
Зразки, призначені для гравіметричних вимірів, можуть мати різномані тну
форму, але для одержання швидких і точних результатів необхідно, щоб площа
була максимальною при мінімальній масі, що зв'язано із можливо стями
аналіти чних терезів. Втрата маси за величиною повинна бути на один порядок
вище мо жливості терезів, тобто зразки повинні бути як можна більш тонкими.
Поверхня зразків повинна мати високий і однаковий клас шорсткості, тому що
зразки з нерівною поверхн ею, мають реальну площу, що набагато перевищує
геометричну. Це приводить до похибок у розрахунках. , 1 2
S
m mn Кm ,2 1
S
m m Кm

22
Глибинний показник: .

КП=8,76•К m/ρ, (4.3)

де 8,76 — коефіцієнт для переходу від вимі рювання масового показника
швидкості корозії з розрахунку на 1 год. до глибинного показника з р озрахунку
на 1 рік (24 год • 360=8760 год);
ρМе – густина металу, г/см 3 ( ρFe =7,85 г/см 3).

Бал корозійної стійкості проставляється згідно таблиць 1.2, 1.3.
Стру мовий показник: mic, А/см 2

mic (4.4)
де F – постійна Фарадея, F = 26,8 А год./г -екв; n - заряд йону, що
утворився внаслідок корозії, n = 2 ; A - атомна маса металу , А = 55,85 – для Fe .

Коефіцієнт гальмування швидкості корозі ї:

(4.5)
де mіс - масовий показник швидкості корозії без інгібітора; mі’с - масовий
показник з використанням інгібітора корозії.


Ступінь інгібіторного захисту: %.

Z=(1 - )100% (4.6)

4.3 Експеримен тальна частина
1. Попередня підготовка зразків проводиться аналогічно, що і в 1лабораторній
роботі.
2. Проводиться в имір площі зразка . Зважува ння на аналітичних терезах з
точністю до 0,0001 г.
3. Зразки після знежирювання поміщають у посуд з робочими розчи нами
кислот різної концентрації (без інгібітору та з інгібітором ) – за завданням
викладача.
4. Протягом 1 години зразки витримуються в робочому середовищі при сталих
зовнішніх факторах.
5. Очищення зразків необхідно проводити відразу ж після випробування , оскільки
при знаходженні на поверхні рихлих продуктів корозії корозійний процес
пр одовжується, іноді навіть з більшою швидкістю. рік мм КП / , ) ( 96,0 Fe для K A
n K F m m 'cm cm і і 1

23
Після вивантаження зразки необхідно швидко промити проточною
вод опровідною водою, протерти м'якою щіткою або гумкою; коли дан ий захід не
забезпечує повного видалення продуктів корозії, слід розчинити їх в спеціал ьних,
приведених нижче розчинах.
Оксиди заліза розчиняються в розчині соляної кислоти (9 – 10 моль/л),
інг ібованому хлоридом стибію (0,07 – 0,08 моль/л) не більше 1 хв.
Після проведення всіх вказаних операцій зразок, що має чисту
поверхню, промивають проточною водопровідною водою і ретельно
висуш ують фільтрувальним папером або зануренням на 1 – 2 хв. в спирт .
6. Проводиться повторне зважування зразків.
7. Проводять розрах унки за формулами 4.2 -4.6. Отримані результати заносять до
таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 – Результати досліджень
№ пп= Кислота (концентрація,
наявність і нгібітору) =
m I=
г=
m I=
г=
Km-,

KП,
мм/рік =mic,
A/см 2
Бал
корозійної
стійко сті =
== = = = = = =

4.4 Висноdb: експериментально визначено, що корозійна ст ійк ість сталі
(... ) у розчинах ( ... ) становить ( ...) , а при наявності інгібітору з концен трацією
(...) г/л в (...) корозійна стійкість (...). Захист (не )ефективний.

Контрольні питання
1. Поясніть сутність гравіметричного методу дослідження корозійної
стійкості металів.
2. Як оцінити масовий показник швидкості корозії при збільшенні маси
зразка внаслідок утворення продуктів корозії на його п оверхні ?
3. Як оцінити масовий показник швидкості корозії при визначенні втрат
маси після видалення продуктів корозії ?
4. Яким чином обраховується струмовий показник швидкості кор озії?
5. Що характеризує глибинний показник швидкості корозії ?
6. Яку шкалу використовують для визначення ко розійної стійкості у балах?
7. Які недоліки гравіметричного методу досліджень?
8. З яким видом деполяризації переважно протікає корозія металів у
кисл отах з неокислювальним аніоном? Які електродні процеси мають
місце?
9. Вкажіть парціальні процеси корозії сталі в р озчині HCl.
10. Вкажіть особливості очистки зразків від продуктів корозії.



1 2 . 2 год см
г

24
Лабораторна робота №5

ВИ ВЧЕННЯ КІНЕТИКИ КОРОЗІЙНИХ ПРОЦЕСІВ. ОЦІНКА
ЕФЕК ТИВНОСТІ ІНГІБІТОРНОГО ЗАХИСТУ
5.1 Мета роботи: визначити кінетичні та термодинамічні параметри
корозії мета лів та сплавів, оцінити ефективність інгібіторів корозії і з
застосува нням потенціостатичних методів досліджень.

5.2 Короткі теоретичні відомості
Одними з найбільш важливих і точних методів лабораторних корозі йних
досліджень є електрохімічні. Найчастіше до сліджується зміна потенці алу
металу у певному корозійному середовищі в залежності від часу, але більш
повну картину корозійного процесу дають так звані поляризаційні криві, за
якими с удять про поляризуємість даного металу, про роль катодних і анодних
реакц ій і вплив внутрішніх і зовнішніх факторів на корозійний процес.
Поляри заційні діаграми, звані іноді діаг рамами Е ванса, - ц е графіки
залежності потенціалу від лога рифм а струм у аб о щі льності струм у. Вперше
вони б ули зап роп оновані У. Р. Еван сом з Кемб ріджсь кого університету
(Англія), який продем онстрував кори сність таки х діаграм для оцінки
кор озійн ої поведінки металів. Д ля отримання по ляризаційної діаг рами
беруть дослідж уваний елек трод ( «робо чий» елек трод), електрод порівняння
і допоміжний електрод, зазвич ай п латин овий. Зоб ражен ня елек трохімічної
комірки наведен о на рисунк у 5.1.



Рисун ок 5.1 – Е лектрохіміч на к ом ірка

25

Вимі рюванн я зазвич ай п роводя ть ся за д оп ом ог ою потен ці остата
(ри с ун ок 5.2) . Цей п рилад автоматичн о пі дтрим ує з ви сок ою точ ністю
заданий п оте н ціал.
При побудові поляризаційних діаграм за експериментальними даними
зазвичай спочатку визначають потенціал корозії у відсутність зовнішнього
стр уму. Да лі анодно або катодно поляризують робочий електрод для побудови
одної з кривих ліній на діаграмі. По тім про цес поляризації повторюють (із
звор отною полярністю зовнішнього струму) і будують другу криву. За
допомогою потенціостата поляризацію можна виконати ступінчасто
(потенц іостатично) або безперервно (потенціодинамічно). Отримавши
залежності потенціалу від лог арифма зовнішнього струму в межах позитивних
та від’ємних значень корозійного поте нціалу .



Рисун ок 5.2 – Схем а зовні шні х п ід’єд нан ь п отенці остата

26
За поляризаційними кривими можна обчислити швидкість корозії мет алу.
Якщо відома залежність швидкос ті катодної й анодної реакцій від потенці алу, то
шляхом графічної побудови можна визначити швидкість корозії м еталу в даних
умовах. Для того щоб установити залежність між потенціалом і швидкістю
еле ктродних реакцій, густина зовнішнього струму повинна бути значно вище
густ ини корозійного струму. Цієї умови необхідно дотримуватись через вплив на
величину потенціалу супутнього електродного процесу. Фактично, при знятті
катодної поляризаційної кривої швидкість катодного процесу підвищується
пропорційно густині зовнішнього струму, але вплив ано дного процесу
продовжується доти, поки густина зовнішнього струму не стане сумірною з
густиною корозі йного струму.
Графічна залежність, що дозволяє визначити швидкість корозії,
предста влена на рисунку 5. 3.



1, 1 ’ – поляризаційні криві без інгібітора; 2 , 2’ – поляризаційні криві з
інгібітором в робочому середовищі

Рисунок 5.2 – Поляризаційні криві корозії сталі (без Ін та з Ін – ― ’ ‖) та
схема відповідних побудов та розрахунків .
1 2
1’ 2’

27
За віссю абсцис нанесені значення гус тини струму в логарифмічних
один ицях, а по осі ординат — відповідні величини потенціалу. За кінетичними
рівняннями швидкості електродних процесів, залежність між пот енціалом і
струмом є напівлогарифмічною. На цій підставі побудова поляризаційних
кр ивих у т акому масштабі дає можливість шляхом екстраполяції прямолінійних
ділянок (які називаються тафелевими) до їхнього взаємного перетинання
визначити густину корозійного струму. Оцінка буде правильною, якщо величина
стаціонарного кор озійного потенціалу не зміню ється в часі.
Цей метод більш складно застосовувати в тих випадках, коли
концентр аційні зміни в розчині впливають на хід поляризаційних кривих, а
також коли на металевій поверхні утворюються фазові й адсорбційні шари.
Напівлогарифмі чна залежність між потен ціалом і густиною струму в цьому
випадку порушується і метод стає н епридатним.

5.3 Експериментальна частина
5.3.1. Підготовка зразків. Досліджуваний електрод не повинен мати на
поверхні сліди корозії. Проводять відповідну механічну та електрохімічну
оброб ку зразка (за вказівкою викладача вибирають метал або сплав для
до сліджень). Знежирюють робочий електрод.
5.3.2. Підготовка посуду, розчинів, комірки. Посуд і електролітичну
комірку миють свіжоприготовленим розчином хромової суміші, водопровідною і
дистиль ованою водою. Перед проведенням вимірів комірку 2 -3 рази ополіск ують
робочим розчином, встановлюють робочий електрод (РЕ) і заповнюють робочим
ро зчином.
Для видалення з розчину розчиненого в ньому кисню через комірку
протягом 20 -30 хв. пропускають очищени й водень (інертний газ – N 2, He та ін.).
Недостатнє очищення робочого розчину приводить до одержання більш
низ ьких струмів обміну і коефіцієнтів переносу.
Для відновлення оксидів, що могли утворитися на поверхні електроду при
його підготовці, РЕ поляризуют ь катодно при густині струму 10 -4 - 10 -2 А/см 2
протягом 10 -15 хв. Після цього електрод відключають від поляриз уючого
ланцюга, витримують без струму до встановлення стаціонарного п отенціалу і
знімають поляризаційну криву.
В комірці повинні бути відсутні гум ові елементи. Варто також зверн ути
увагу на положення капіляру Лугіна, що не повинен торкатися електроду, але
мусить знаходитися на мінімальній відстані від його поверхні (0,1 -0,5 мм). Це
положення має бути жорстко зафіксовано.
Використовують електроди пор івняння: ртутно -сульфатний закисний
(для сірчанокислих розчинів), хлоридсрібний і каломельний (для хлоридних
розчинів), окисно -ртутний (для лужних розчинів). Електрод порівняння (ЕП)
має знаходитися в розчині на глибині 10 -15 мм.
5.3.3 . Вказівки до порядку роботи на потенціостаті.
1. Прогрів потенціостата 20 -30 хв.
2. Тумблер ставиться в положення "+", (якщо РЕ стосовно ЕП зар яджений

28
позитивно), якщо негативно - у положення " -".
3. При стаціонарному потенціалі РЕ величина струму, що реєструється
міліамперме тром повинна дорівнювати 0. Якщо струм реєструється, то при
даному початковому потенціалі приймають цю величину струму за вихідну.
4. Електрод витримують без пропущення струму 15 хв., через кожні
3-5 хв., заміряють потенціал електрода до встановлення стац іонарного потенц іалу.
5. Потенціал змінюють, починаючи від стаціонарного значення кроком у
5-10 мВ у катодний бік, а після зсуву потенціалу на 100 мВ від стаціона рного -
кроком 50 мВ; при кожному потенціалі електрод витримують 2 -3 хв.
6. Записують для кожн ого потенціалу значення струму за міліамперм етром
в момент включення струму і після витримки в 2 -3 хв.
7. Максимальний зсув потенціалу РЕ від початкового повинен бути таким,
щоб струм, що протікає через комірку не перевищував 100 -150 мА (катодні
кр иві) і 5 0 мА (анодні криві). Інтервал густини струму звичайно складає від
10 -4 до 10 -2 А/см 2 (повинен змінюватися на 3 -5 порядків). Особливо ретельно
досліджується область високих густин струму (від 10 -4 до 10 -2 А/см 2).
8. Криві знімають прямим і зворотним ходом, не менше двох разів на
свіжо підготовлених електродах. За усередненими даними будують графіки і
пр оводять розрахунки.
Після зняття катодної кривої витримують електрод при υ с протягом
10 -15 хв. і знімають анодну поляризаційну криву.
5.3.4 Порядок виконан ня роботи і вказівки до розрахунків за
поляр изаційними кривими.
1. Поляризаційні криві знімають у інгібованих і неінгібованих розч инах
(метали та сплави для досліджень, робочі середовища та інгібітори кор озії
з’ясовуються з викладачем).
2. Будують поляриз аційні криві (після побудови, найкраще провести
консультацію з викладачем, стосовно визначення захисного механізму
інгібітора) в напівлогарифмічних координатах φі=f(lg і). υі відкладають за
водн евою шкалою. У подальшому всі показники знаходять шляхом графіч них
побудов з поляризаційних кривих (рисунок 5.2) та відповідних розрах унків.
3. За точкою перетину початкових лінійних відрізків (тафелевих ділянок)
цих кривих визначають швидкість електрохімічної корозії (саморозчинення)
металу - ic і ic’ i (у неінгібов аних і інгібованих - „’ ‖ середовищах). Їй відповідає
стац іонарний потенціал корозії с, с’.
4. При потенціалах = - 0,20... -0,15 В та = -0,4… -0,55 В знаходять
значення швидкостей парціальних процесів анодної ( ia) і катодної ( iк) реакції - у
неінгібованих і інгібованих розчинах ( ia, iк , iа’, iк’ ).
5. Розраховують коефіцієнти гальмування: швидкості електрохімічної
корозії с, анодної реакції іонізації металу а, катодної реакції виділення во дню
к , відповідно:
a = (5. 1) а к 'a
а
i
і 'к
к к
і
і 'с
с с і
і

29
11. Ступінь інгібіторного захисту:

Z(%)=(1 - )100% (5. 2)

Також в подальших дослідженнях розраховують часткові коефіцієнти
інгібування: , , , , ступінь катодного (C к ) та анодного ( C a ) контролю
тощо.
5.4 Висноdb: експериментально визначено, кінетичні параметри
корозії конструкційного матеріалу (…) , які свідчать про те, що заст осовані
інгібітори гальмують переважно (... ) реакцію, ступінь інгібіторного захисту
від корозії становить – (... ).
Контрольні питання
1. Хто першим з вчених запропонував використовувати поляризаційні
діаграми?
2. До якої групи методів дослідження корозії відноситься
потенціоме трія?
3. Які електроди використовують для отр имання по ля ризаційни х
діаграм?
4. Яким чином відбувається зняття поляризаційних діаграм?
5. Вкажіть особливості конструкції електрохімічної комірки.
6. Який п орядок роботи на потенціостаті?
7. Як ведеться підготовка зразків, посуду, комірки для роботи на
поте нціостаті?
8. Наведіть схему побудови поляризаційних кривих.
9. За яким рівнянням оцінюється швидкість корозії конструкцій?
10. Про що свідчить величина ступеню інгібіт орного захисту?

Лабораторна робота №6
ДІАГНОСТИКА КОРОЗІЙНОЇ ТРИВКОСТІ СТАЛІ
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОТЕКТОРНОГО ЗАХИСТУ
6.1 Мета роботи: за допомогою якісних випробувань провести
діагно стику впливу пасивації, неоднакової аерації поверхні на
корозійну тривкість ст алі, дослідити ефективність протекторного
захисту сталі від кор озії.
6.2 Короткі теоретичні відомості
Діагностику корозійної тривкості сталі можна здійснювати за
доп омогою якісних випробувань. Наприклад, для діагностики пітингів
накладають на пов ерхню мета лу (Ме) фільтрувальний папір, 1 1 2 3 4

30
змочений розчином NaCl (20г/л) з К 3[Fe(CN) 6] (10 г/л). Поява синіх
плям свідчить про на явність пітингів – дуже небезпечних для
металічних тонколистових матеріалів. Про якість захисної оксидної
плівки на металах судять також з а че рвоними плямами міді в
результаті занурення оксидованого зразка в розчин з CuSO 4.
Комплексна система контролю і оцінки ефективності захисту від
корозії дає м ожливість значно підвищити дієвість корозійного
моніторингу.
Два метали, що знаходяться в конт акті і занурені в розчин електроліту,
самодовільно утворюють електрохімічну пару. У цих умовах метал, що має
більш негативний потенціал, відіграє роль аноду, він кородує:
Ме – nе → Ме n+.
Другий метал, що має більш позитивний потенціал, відіграє роль катод у.
На його поверхні відбувається процес катодної деполяризації. У випадку коли
електролітом є кислий розчин, спостерігається воднева деполяризація:
2Н + + 2е → Н 2.
Оскільки анодний і катодний процеси взаємозалежні, швидкість кор озії в
цілому визначається б ільш повільним процесом. У більшості випадків анодне
окиснення металів відбувається без труднощів, тобто анодна поляр изація є
невеликою.
Звичайно катодний процес супроводжується значною катодною
поляр изацією, що характеризується великою різницею між перви нним
значенням п отенціалу катода і його реальним значенням.
Звичайно величину водневої катодної поляризації називають
перенапр угою виділення водню η. Для металів з великою перенапругою
виділення водню швидкість виділення водню буде менше, ніж для металів з
малою перенапр угою. Якщо порівняти систему цинк -свинець із системою цинк -
мідь, то в пе ршому випадку (Zn/Pb) буде висока перенапруга водню і маленька
швидкість виділення водню, тобто мала швидкість корозії. В другому випадку
(Zn/Cu) п еренапруга водню буде менше і тому швидкість катодного процесу (а,
отже, і швидкість корозії) буде більше.
Добре відомо, що чистий цинк розчиняється в кислотах з дуже малою
швидкістю. Це пояснюється високою перенапругою виділення водню на
пове рхні цинку. Однак технічний цинк легко і швидко розчиняється в кислотах.
Це пояснюється присутністю на поверхні технічного цинку домішок металів
(т аких як мідь, кобальт, нікель, залізо), для яких перенапруга виділення водню
менше, ніж у цинку. Основний метал (цинк) відіграє роль аноду, а домішки
віді грають роль катоду у величезній кількості короткозамкнених корозійних
гальв анічних елементів.
Протекторний захист – спосіб захисту споруди примусовою катодною
поляризацією за допомогою підключення до споруди електродів з металів, які
володіють у даному середовищі більш негативним потенціалом, ніж п отенціал
металу споруди.
Протекторний захист – це різновид катодного захисту, який не вимагає
зовнішнього джерела струму. Необхідний для захисту електродний

31
поляр изаційний струм створює електрохімічни й елемент, в якому роль катоду
грає метал споруди, яка захищається, а роль аноду – більш елекронегативний
метал (магній, цинк та їх сплави). На рисунку 6.1 наведена схема протекторн ого
захисту. У процесі роботи електрохімічного елемента цинковий анод як бі льш
негативний окиснюватиметься, тобто буде розчинятися, посилаючи надлишок
електронів на катод – виріб, який захищається.

МА – мікроанод, МК – мікрокатод
Рисунок 6.1 – Схема протекторного захисту

На виробі, який захищається (катоді), при роботі коротко замкненого
корозійного елементу відбувається два процеси:
 за рахунок надлишку електронів на виробі йде придушення роботи
мікроаноду через катодну поляризацію;
 на мікрокатоді і на всій поверхні йде процес йонізації кисню або
відновлення йонів водню, таким ч ином, корозія металу припиняється.
Катодний протекторний захист широко використовується для захисту від
корозії підземних і підводних конструкцій. Протектори для захисту ст алевих
конструкцій – звичайно сплави на основі Mq, Al, Zn . Повний захист можливий,
якщо при приєднанні анодного протектора до металу, потенціал металу досягає
його оборотного потенціалу ( Ме)об.

6.3 Експериментальна частина
6.3.1 Якісні випробування корозійної тривкості сталі
6.3.1.1 Якісні випробування впливу пасивації на швидкість
кор озії ст алі. Зачищають металічний зразок наждачним
папером і знежирюють. Металі чний зразок занурте у
невелику кількість конц. H 2SO 4, а другий – конц. NaOH.

32
Витримайте зразки в цих пасивуючих середовищах – 30 -60 с.
Потім вилучіть зразки із розчинів та проми йте їх (спочатку
водопровідною, а потім дистиль ованою водою).
Додайте в 3 стаканчики з 3% розчином NаСl (рH 7) по
декілька крапель К 3[Fe(CN) 6] і занурить туди зразки, у третій
стаканчик занурте зразок, який не піддавався пасивації.
Спостерігайте час до поя ви синього забарвлення (турнб улева
синь Fe 3[Fe 2+ (CN) 6]2): Fe 2+ +[Fe(СN) 6].3- Fe 3[Fe 2+ (СN ) 6]2 , що
свідчить про початок корозії запасивованого зразка.
Проведіть аналогічні випробування в НСl, рН 1... 3 ( за
вказівкою викладача ). Складіть таблицю спостережень :

Таблиця 6.1 – Якісні випробування корозійної тривкості сталі
( появи забарвлення, хв.)
рН = Пасивація в Н 2SO 4 Пасивація у NaОH = Без паси вації =
7=
P=
O=
N=
= = =
Зробіть висновок про швидкість зразків без пасивації та з пасивацією.
Поя сніть причину отриманих ре зультатів.
6.3.1.2 Діагностика якості пасивації поверхні зразка.
Запасивований металічний зразок занурте в розчин з 20 г/л CuSO 4;
15 -30 хвилин, потім промийте і висушіть його. Спостерігайте наявність на
поверхні червоних точок (плям), які свідчать, що оксидна плівка на зразку
несуц ільна. Тому на незапасивованих ланках поверхні сталі виділяється мідь.
Відсу тність червоних плям свідчить, що пасивація зразків проведена якісно.
Занотуйте спостереження, складіть рівняння реакцій анодного і
като дного процесів у гальванічній парі, що виникла на поверхні сталі
внаслідок неякісної пасивації.
6.3.1.3 Якісна діагностика впливу нерівномірної аерації поверхні
мет алу на його корозію. Зачищають стальну пластинку наждачним папером.
На ч исту поверхню сталі нанесіть крап лю спеціального розчину, утвореного з
розч инів хлориду натрію (5 см 3) з масовою часткою 3%, гексаціаноферату (ІІІ)
калію K 3[Fe(CN) 6] (2 -3 краплі на 5 см 3 розчину) і фенолфталеїну (2 -3 краплі
фенол фталеїну на 5 см 3 розчину). Спостерігайте за появою різного забарвлення
в центрі краплі і на її периферії.
Занотуйте спостереження, складіть рівняння реакцій анодного і
катодного пр оцесів у гальванічній парі, що виникла на поверхні сталі
внаслідок нерівном ірної аерації її поверхні під краплею розчину електроліту,
визначте анодні і катодні ділянки металу.

33
Примітка: Гексаціаноферат(ІІІ) калію K3[Fe(CN) 6] додають до
розчину як реакти на йони феруму (ІІ), що bgbdZxlv у розчині gZke^hd
перебігу анодного окиснення металу. При цьому утhjx}lvkyfZehjhaqbggZ
речоbgZkb нього кольору.
6.3.1.4 Корозія алюмінію в контакті з міддю. З'єднати попарно
пла стинки або стрижні алюмінію і міді. Ретельно очистіть контакти. В
хімічну склянку налийте 3% водний розчин NaCl і додайте декілька крапель
фено лфталеїну. Занурте в цю склянку п ару алюміній -мідь. Місце контакту
пови нно бути поза розчином. Уважно спостерігати за розчином у склянці.
Вказати катод і анод, напрямок переміщення електронів. Чому в склянці
з'являється фарбування? Написати рівняння реакцій, що протікають на аноді
і катод і. В чому сутність хімічної й електрохімічної корозії металів?
Написати рівняння реакцій, що протікають на анодних і катодних ділянках
при корозії сталі в нейтральному середовищі.
6.3.1.5 Дослідження протекторного захисту.
Використовують 2 склянки (на 50 с м3) з 3% водним розчином NaCl. В
одну склянку поміщають дві скріпки зачищені наждачним папером в
конт акті з цинком (або Mq, Al ), в іншу – дві скріпки в контакті з мідним
дротом . В обидві склянки додають по 3 -4 краплі
гексацианоферата (ІІІ) калію – К3[Fe(C N) 6] і спостерігають за появою синьо -
блакитного забарвлення (ту рнбулевої сині) в склянках протягом 30 хвилин.
За інтенсивністю забарвлення роблять висновки про ефективність
захисту сталі в одному з досліджених випадків і про відсутність захисту в
іншому, п ояснюючи їх. Чому застосування анодних протекторів не ефективне
в ки слих середовищах? Написати рівняння реакцій, що протікають на аноді і
катоді у розглянутих випадках.

6.4 Висновки: на основі якісних випробувань
експериментально показ ано, що наявність па сивної плівки
на поверхні металу (уповільнює/підсилює) швидкість його
корозії; неоднакова аерація поверхні металу призводить до
виникнення мікрогальванічних пар на його поверхні, тобто
швидкість корозії (зростає/зменшується); встановлено, що
ефективним зах истом сталі від корозії є застосування
(анодного/катодного) протектора, а при застосуванні
(анодн ого/катодного) захист відсутній тому, що (...).
Застосування анодних протекторів не ефективно в кислих
середовищах внаслідок (...).
Контрольні питання
1. Що таке пасивація і як вона впливає на швидкість корозії?
2. Що таке пітинги? В чому полягає їх небезпечність?

34
3. Як діагностувати наявність пітингів в сталі?
4. Чому нерівномірна аерація поверхні є причиною корозійного руйнування
металу?
5. Які умови повинні бути виконані для самодовільного утворення
корозі йної гальванічної пари?
6. Яким чином дві ділянки металевої поверхні поділяються на анодну та
катодну зони?
7. На якому електроді – аноді чи катоді частіше за все поляризація більше і
чому?
8. Що називають перенапругою виділенн я водню на катодній поверхні?
9. Як величина перенапруги виділення водню на катодній поверхні
пов’язана з щільністю корозійного струму?
10. Чому чистий цинк розчиняється в кислотах з дуже малою швидкістю, в
той час як технічний цинк легко і швидко розчиняється в кислотах?

Лабораторна робота №7

ДОСЛІДЖЕННЯ МАЛОЦИКЛОВОЇ КОРОЗІЙНОЇ ТА ВОДНЕВОЇ
ВТОМИ СТАЛІ
7.1 Мета роботи: визначити малоциклову корозійну та водневу
витрив алість металоконструкцій в різних агресивних середовищах.
7.2 Короткі теоретичні ^hfhkl
Корозійна втома - це процес поступового виникнення, а далі - розвитку
тріщини під впливом тривалого статичного (статична втома) або повто рно -
змінного навантаження (циклічна втома), тобто - це повільне руйнування
мет алів. Опір , який чинить метал циклічній втомі, називають витривалістю, або
циклічною міцністю. Опір статичній втомі має назву - тривалої міцності .
В багатьох інженерних конструкціях спостерігається руйнування після
відносно незначної кількості циклів навантажування, що нараховує
дек ілька тисяч повторень. Руйнування після малої кількості циклів
навантажува ння від так званої малоциклової втоми, як правило,
відбувається за зн ачної (близько 1%) пластичної циклічної деформації в
макрооб’ємах розгл ядуваного еле менту конструкції.
Межа між мало - і багатоцикловою втомою є умовною і визначаються
головним чином мірою непружності матеріалу в циклі навантажування і
пласт ичністю матеріалу. Для високопластичних сплавів перехідна зона
мало - і багато циклов ою втомою зміщується в бік більших
довговічностей, для крихких - у бік менших.
Розрахунки елементів конструкцій на малоциклову втому б азуються
на експериментальних даних вивчення закономірностей опору
деформуванню і руйнуванню за циклі чного пружнопластичного дефо рмування,
а також дослідженнях кінетики неоднорідного напружено -деформівного
стану і н акопичення пошкоджень в зонах концентрацій - місцях ймовірного

35
руйнува ння.
Опір матеріалів циклічному пружно -пластичному деформуванню
звичайно вивчають за однорідного напруженого стану,
використову ю чи два основних види навантажування. В одному випадку
під час циклічного деформування сталою зберігається амплітуда
напружень, у ін шому - амплітуда деформації. Ці види, відповідно,
називають м’яким і ж орстким навантажуванням.
Опір руйнуванню за циклічного деформування матеріалу суттєво
залежить від характеру навантаження (м’яке і жорстке) і циклічних
деформ аційних властив остей цього матеріалу.
За м’якого навантажування (циклічне навантажування, що забезпечує
задану залежність змінення номінального напруження в об’єкті від часу або
іншого параметра) циклічно знеміцнювальних матеріалів накопичуються
пла стичні дефор мації, які можуть привести до двох типів руйнування -
кваз істатичного і втомного. Квазістатичне пов’язане зі збільшенням
залишк ових деформацій до рівня, який відповідає руйнуванню при
одноразов ому статичному навантаженні.
Руйн ування втомного характеру пов’язане з накопиченням
пошкоджень, утворенням тріщин при суттєво меншій пластичній
дефо рмації. Можливі і проміжні форми руйнування, коли
утворюються тріщини втоми на фоні помітних пластични х деформацій.
Циклічно зміцнювальні матеріали руйнуються тільки від втоми. Для
них крива втоми в інтервалі довговічності 10 2...10 4 циклів досить добре
опис ується емпіричним рівнянням

σа Nр n = C (7.1)

де n, C - сталі матеріалу.

Для квазістатичного руйнування за критерій переходу в гр аничний
стан приймають величину деформації, накопиченої під час циклічного
нав антаження, що відповідає руйнуванню за одноразового стати чного
розтягу При жорсткому (циклічне навантажування, що забезпечує задану
залежність змінення деформації об’єкта від часу чи іншого параметра)
навантажуванні немає накопичення деформацій, що виключає можливість
квазістатичного руйнування. В цьому випадку всі матеріали руйнуються за
механізмом втоми з утворенням тріщини.
Однією з основних вимог до сучасних металоконструкцій обмеженого
строку служби є максимальна питома міцність (високе значення відношення
міцності до маси) . В таких конст рукціях ( трубопроводи, посудини під тиском,
реактори та ін. ) виникають напруги, які перевищують границю пружності , що
обумовлює довговічність матеріалу не більш 10 5 циклів - малоциклова
корозі йна втома (МЦКВ) (на відміну від багатоциклової корозійної вто ми , де
довгові чність зразків складає багато мільйонів циклів). Одним з різновидів
МЦКВ є МЦВВ (малоциклова воднева втома). Якщо МЦКВ відбувається

36
переважно в к орозійних (наприклад, 3% NaCl ) та корозійно -наводнювальних
середовищах (наприклад, 0,1 н. НСl), т о МЦВВ переважно в наводнювальних
(всі раніше згадані середовища, додатково насичені сірководнем чи в
дослідженнях з катодною поляризацією). Найбільш небезпе чна та неочікувана
МЦВВ.
Малоциклове руйнування може бути викликане не тільки дією змінних
навантаж ень, але і повторними тепловими діями. Якщо температурні
розширення у деталі обмежені опорними пристроями або навколишніми
част инами деталі з незмінною температурою, то в такій деталі виникне
температурна н апруга. В результаті з'являться пластичні деформац ії.
Руйнування, викликане знакозмінною пластичною деформацією, що є
наслідком циклічних змін температури, називається термічною вт омою.
Одним із способів підвищення опору деталей циклічному руйнуванню в
умовах малоциклової втоми є виготовлення їх з метал ів, що циклічно
зміцн ю ються.

7. 3 Експериментальна частина
Малоциклову втому стальних стандартизованих зразків (рисунок 7.1)
вивчають на машині ІП -2 (рисунок 7.2) в режимі віднульового згину (одна
стор она зразка весь час зазнає напруження розтягу, а д руга - напруження
стиску, чи по -іншому). Максимальна частота навантаження 50 циклів на
хвилину .



Основні розміри, мм
h В R Lроб
2,5 6 10 15
Допоміжні розміри
H L1 d Ld L
12 27 8 45 57
Рисунок 7.N =J=Зразок для випробувань на малоциклову втому

37

1 – гвинт, 2 – тяга, 3 – гайка, 4 – динамометр, 5 – зразок, 6,7 – опори

Рисунок 7.2 - Принципова схема машини ІП -2

Підготовлений до випробувань зразок закріпляють в утримувачі,
завдаючи йому певний прогин та ступінь деформації (за вказівкою
виклад ача) .
Вмикають в електромережу машину ІП -2 і визначають число циклів до
руйнування зразка на повітрі –NП (за електронним лічильником). Закріпл яють
посудину з робочим середовищем - 3%NaCl і проводять аналогічне визн ачення
числа циклів до руйнування зразків в к орозійному середовищі - Nc. Зап овнюють
посудину свіжим розчином - 3%NaCl, зразок катодно поляр изують (і к =0,05 -0,1
А/см 2 ), анод – Pt -дріт або графітовий інертний електрод, і визначають число
циклів до руйнування в наводнювальному середовищі – Nн та в кор озійно -
наводнювальному Nсн – рекомендованому згідно стандартів ассоці ації інженерів -
корозіоністів - NACE (3% NaCl+0.5М CH 3COOH, pH4).
Повторюють випробування в тих же середовищах але із застосуванням
засобів захисту від МЦКВ і МЦВВ (за вказівкою викладач а).
Розраховують такі показники:
Ступінь захисту від малоциклової корозійної втоми – Кс відносно повітря
(7.2) та корозійного середовища (7.3) і коефіцієнт гальмування МЦКВ (7.4) –
Kс=[(N c’–Nc) / (N п–Nc)]∙100,% (7.2)

де N п, N с, Nсн, N н – відповідно кількість циклів до руйн ування на повітрі,
корозійному, корозійно -наводнювальному і наводнювальному середовищах
(штрих – із захистом).

Kс=[(N c’–Nc) / N c ]∙100,% (7.3)
= N c’/N c, (7.4)
Ступінь захи сту від малоциклової водневої втоми – КН та коефіцієнти
гальмування МЦВВ –
Kн=[(N Н’–NН) / (N п–N Н)]∙100,% (7.5) NC NC NH

38
Kн=[(N Н’–NН) / N Н ]∙100,% (7.6)
= N Н’/N Н, (7.7)
Коефіцієнти впливу середо вища: корозійного – с, наводнювального – н,
корозійно -наводнювального – сн (у порівнянні з повітряним):
с=N п/N c, сн= N п/N cн, н= N п/N н (7.8)

7.4 Висновки: експериментально визначено с тупені захисту від МЦКВ та
МЦВВ зразків конструкційних матеріа лів (…) , які становлять (… ), а також
визначено коефіцієнти впливу середовищ (… ). Дають загальну оцінку
доцільності використання інгібіторного захисту за данних умов.
Контрольні питання
1. Дайте визначення поняттю ― корозійна втома‖ ?
2. Яка різниця між ― витриваліс тю ‖ та ― тривалою мі цністю ‖?
3. З чим пов’язане м’яке навантажування конструкцій?
4. В чому різниці між м’яким та жорстким навантажуванням
констру кцій?
5. Чим відрізняється малоциклова корозійна втома від багатоциклової
корозійної втоми?
6. Чим характеризується МЦКВ?
7. В яких робочих середовищах відбуваються процеси МЦКВ та МЦВВ?
8. З чим пов’язана термічна втома конструкцій?
9. Як вивчають малоциклову втому стальних зразків?
10. Якими показниками оцінюють ефективність захисту від МЦКВ та
МЦВВ ?

Лабораторна робота № 8
ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ КОРОЗІЇ СТАЛІ ЗА
КОНЦЕНТРАЦІЄЮ ЙОНІВ Fe 3+ У КОРОЗИВНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
ФОТОЕЛЕКТРОКАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ
8.1 Мета роботи : навчитись застосовувати фотоколориметричний метод
для діагностики корозійного руйнування металоконструкцій.
8.2 Короткі теорет ичні ^hfhkl
Процеси корозії незворотні і часто призводять до відмов машин і
апар атів, руйнування металоконструкцій, тому їх необхідно виявляти на ранніх
ст адіях, давати кількісну оцінку корозійного пошкодження, прогнозувати
небезпека р озвитку в разі не вжиття заходів щодо посилення корозійного
захисту. NH

39
Методи дослідження корозійних процесів можна поділити на кілька
основних груп.
Візуальний метод застосовують при експлуатації обладнання. Він
дозв оляє встановити зміну мікрогеометрії поверхні металу, вид корозійного
руйн ування, порушення захисного покриття і т.д. Цей метод використовують
для оц інки суцільний корозії і деяких видів місцевої корозії (точкова, плямами
та ін.)
На блискучих металевих поверхнях початкові стадії корозії виявляють по
зміні коефіці єнта відбиття світла (блискоміри ФБ -2 , ФМ -58 та ін.)
Металографічні методи дозволяють виявити початкові стадії
структу рної корозії. Їх можна застосувати в умовах експлуатації обладнання без
відбору зразків. Розроблено метод виявлення початкових стадій
між крист алітної корозії (МКК) безпосередньо на елементах металевих
конструкцій. Шліфи роблять у профільному перетині. Після знежирення і
травлення поверхні шліфа визнач ають розташування меж зерен. Замкнуті межі
зерен х арактеризують схильність металу до МКК аб о її початок.
Також для виявлення структури металу на поверхні обладнання, яке
експлуатується, встановлюється спеціальна комірка. Вона виконана у вигляді
накидної шайби під об'єктив мікроскопа. Внутрішній простір розділено тонкою
скляною перегородкою, яка ізолює об'єктив мікроскопу від електроліту.
Маєт ься два штуцери для протікання електроліту. Пристрій дозволяє
спостерігати процес корозії в часі.
Хімічні та електрохімічні методи дозволяють ідентифікувати склад
металів елементів устаткування та продуктів к орозії, визначати анодні і к атодні
зони в умовах нерівномірної та місцевої корозії металів, виявити гет ерогенні
включення, що виходять на поверхню металу (крапельний метод або
накладе ння вологого індикаторного паперу).
Велике поширення отримав експрес - мет од корозійного дослідження
нержавіючих сталей на схильність до МКК кип'ятінням у 65 % NH 3. При
проведенні даного аналізу отриманий розчин аналізують фотоколориметр ично
або спектрофотометрично. При співвідношенні в розчині йонів Fе 3+ до йонів
Сг 6+ 1:4,5 дан ий метал не схильний до МКК, якщо співвідношення 1 : (4,5 -20),
то метал схильний або має початкову стадію руйнування за механ ізмом МКК.
Для цього аналізу використовується металева стружка, взята з поверхні
конструкцій поблизу очікуваних зон руйнування мета лу.
Електрохімічні методи включають метод поляризаційних кривих і
поляризаційного опору, а також метод вимірювання електродного потенціалу
металу.
Методи механічних випробувань полягають в порівнянні механічних
властивостей металу до і після корозії. До ни х відносять випробування на
мі цність, розтяг, ударну в'язкість, згин і ін . У деяких випадках досліджують такі
механічні властивості металу, як плинність , межа витривалості та ін.
Рентгенографічний метод , зокрема, мікроаналіз за допомогою
елек тронного зонда , застосовують для дослідження продуктів, що утворюють
оксид ну плівку на металах: визначення розмірів і орієнтації кристалів,
вимірювання параметрів кристалічної решітки.
Метод радіоактивних ізотопів застосовують для дослідження шви дкості
й механізму дифуз ії в оксидних плівках.

40
8.3 Експериментальна частина
Порядок виконання роботи
Циліндричний зразок зі сталі зачистити наждаковим папером, знеж ирити
спиртом або ацетоном. Для запобігання появи жирових забруднень на поверхні
зразка його беруть за допомогою філ ьтрувального паперу.
Налити в склянку ємкістю 0,05 -0,1 л розчин – корозивне середовище 2н
розчин HCl або 3% розчин NaCl ( за dZaкою bdeZ^ZqZ ). Зразок занурити у
корозивне середовище. Витримати зразок в корозивному середовищі протягом
30 хв. Після закінч ення часу дослідити корозивне середовище на вміст йонів,
що перейшли в нього в результаті корозії зразка.
Аналіз корозивного середовища на вміст заліза провести на
фотоколориметрі тіоціаноме тричним методом. Для цього йони Fe 2+, що
утворилися в результаті корозії ст алевого зразка, окис нити перекисом водню до
Fe 3+ і додати в сильнокислому с ередовищі тіоціанат калію. В результаті
утвориться тіоціанат заліза, забарвлений в червоний колір, відповідно до
рівняння:
Fe 3++ 3KCNS Fe (CNS )3 + 3K+.
Концентрацію йонів заліза (III) потім визначити за допомогою
калібрув альна кривої.

Порядок аналіз у корозивного середовища
У мірну колбу на 50 см 3 наливають 10 см 3 аналізованого розчину,
дод ають 5 см 3 3% розчину перекису водню, розчин перемішують. Після цього
дод ати 1 см 3 2н розчину тіоціанату калію KSCN і знову розчин перемішати
(якщо дослідження проводили у 3 % розчині NaCl, то потрібно ще додати 5 см 3
2н розчину хлоридної кислоти). Після цього д овести об'єм розчину у м ірній
колбі до 50 см 3 дистильованою водою. Приготовани й розчин через 10 хв.
фотометрують ( під керівництhf bdeZ^ZqZ ) відносно розчину порівня ння, Для
приготування розчину порівняння у мірну колбу на 50 см 3 наливають 10 см 3
чистого корози вного середовища, в якому не проводились дослідження, 5 см 3
3% розчину п ер екису водню, 1 см 3 2н тіоціанату калію KSCN (якщо
дослідження проводили у 3 % розчині NaCl, то потрібно ще додати 5 см 3 2н
розчину хлоридної кислоти) і дистильовану воду.
Одержавши показання приладу, знайти шукану концентрацію йонів
зал іза (III), мг/л, за калібрувальним графіком, який необхідно побудувати за
даними таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 – Дані для будування калібрувального графіку для
визначення конце нтрації йонів заліза в досліджуваному розчині
№ п/п = С, мг/л = Т,% = D = lg(1/TF =
N= 0,02 = 96 = 0,01U =
O= 0,O = 91 = 0,04O =
P= 0,R = 85 = 0,07M =
4= N= 68 = 0,16U =
R= O= 46 = 0,347 =

41
Швидкість корозії сталі знаходимо за формулою:

Ш =Vna / S ∙ τ , (8 .1)

де V – об'єм корозивного середовища (0,05) , л;
n – коефіцієнт, що залежить від ступеня розведення досліджуваної проби
(5);
a – концентрація йонів заліза (III), визначена за калібрувальною кривою,
г/л;
S – площа поверхні зразка, м 2;
τ – час досліджування, год.

8.4 Висновок: експериментально фотоколориметричним методом за
ко нцентрацією йонів Fe 2+ визначили швидкість корозії ста левого зразка.
Швидкість корозії складє…

Контрольні питання
1. Чому необхідно діагностувати процеси корозії на ранніх стадіях?
2. Назвіть основні методи діагностування корозійних процесів.
3. Який метод діагностування був використаний у даній лабораторній
роб оті?
4. Для діагностування якого виду корозії на практиці застосовують цей
метод?
5. За концентрацією йонів Fe 2+ можна визначити швидкість хімічної,
електрохім ічної чи загальної (хімічної і електрохімічної) корозії?
6. Вкажіть сутність візуального методу дослідження кор озійних процесів.
7. Які особливості використання металографічних методів дослідження
корозійних процесів?
8. Які властивості металу досліджуються при застосуванні механічних
методів випробувань?
9. Що досліджується за допомогою рентгенографічного аналізу?
10. Які пара метри можна оцінити за допомогою методу радіоактивних
ізот опів?

Лабораторна робота № 9
КАТОДНИЙ ЗАХИСТ МЕТАЛІВ ВІД КОРОЗІЇ

9.1 Мета роботи: дослідити ефективність катодного захисту конструкції,
яка працює в різних типах ґрунтів в залежності від густини с труму, що
наклад ається .

9.2 Короткі теоретичні ^hfhkl
Швидкість електрохімічної корозії металів та сплавів можна значно
зме ншити, якщо піддати їх електрохімічному захисту. Залежно від виду

42
поляризації, р озрізняють катодний та анодний захист.
Катодний з ахист - це захист металу від корозії за допомогою поляризації
постійним струмом від зовнішнього джерела, при якій метал, що захищається,
приєднують до негативного полюса, а до позитивного – додатковий електрод.
При цьому поверхня металу, що захищається, по ляризується катодно, її п отенціал
зміщується в негативну сторону, що приводить до ослаблення роботи локальних
анодів або до їх перетворення в катоди, ті та до зменшення або повн ого
припинення корозійно го руйнування. При цьому анодний процес протікає на
до датковому електроді. Для повного припинення електрохімічної корозії металу
його потрібно катодно заполяризувати до значення рівноважного потенціалу, а
сплав – до значення рівноважного потенціалу його найбільш негативно ї ано дно ї
складово ї.
Згідно статистиці , одні єю з основних причин аварій на трубопроводах є
корозія труб (більше 30% всіх відмов). Застосування катодного захисту
дозволяє значно (у декілька разів) збіл ьшити термін служби трубопроводу.
Витрати на ремонт трубопроводу, ліквідацію аварій і відновні роботи
пере вищують витрати на проектування споруд і експлуатацію систем като дного
захисту в десятки разів . Практично завдяки застосуванню катодного захисту
термін служби трубопроводу можна подовжити до 30 років. Завдяки своїй
нез аперечній економічній виго ді станції катодного захисту стали невід'ємною
ча стиною нафто -газо -водо -проводів тощо.
Для захисту підземних трубопроводів від корозії вздовж трас и їх
залягання споруджуються станції катодного захисту (СКЗ). У комплект СКЗ
(рис унок 9.1) входять джерело пос тійного струму (захисна установка), анодне
заземлення, контрольно -вимірювальні пункти, сполучні дроти і кабелі. Залежно
від умов захисні установки живляться від мережі змінного струму 0,4; 6 або 10
кВ або від авт ономних джерел.
Якщо за допомогою катодного струму понизити значення електричного
потенціалу, то швидкість корозії трубної сталі стає дуже малою. Для цього
трубопровід з'єднується з негативним полюсом станції катодного захи сту, а
позитивний полюс станції з'єднується з анодним заземленням. Контроль
захисн ого потенціалу на трубопроводі здійснюється за допомогою електродів
порівняння і спеціальних приладів, що підключаються до ко нтрольно -
вимірювального пункту, що не поляризуються.
У свою чергу, і самі станції катодного захисту потребують захисту.
Ан аліз відмов в роботі експлуатованих засобів катодного захисту показує, що
основною причиною виходу з ладу установок є низька надійність елемен тної
бази перетворювачів (відсутність блоків захисту від перенапруження, пробій
діо дних мостів, вихід з ладу блоків уп равління). З цієї причини число відмов
дос ягає 12 -15 % від загального числа відмов.

43

1 - перетворювач змінного струму в постійний, 2 - анодний заземлю вач,
3 - трубопровід, що захищаєт ься, 4 - контактний пристрій на анодному
заземленні, 5 - кабельна ліні я, 6 - контрольно -вимірювальний пункт,
7 - електрод п орівняння

Рисунок 9.1 - Схема з'єднань катодної станції

Досвід експлуатації СКЗ нафтопродуктопроводів, встановлених вздовж
трас и з інтервалом в 10 км, показує їх високу аварійність пр отягом сезону
бли скавко вої активності, що пов'язано з виходом з ладу силових
напівпровідникових вент илів або тиристорів, на базі яких побудовані випрямні
блоки СКЗ. Аналіз схем з'єднання СКЗ з трубою, захисним анодним
заземлювачем (АЗ) і живлячим тр ансформ атором виявив декілька можливих
варіантів дій на напівпровідникові прилади у вигляді імпульсних струмів
високої амплітуди і крутизни або пер енапружень, що перевищують допустимі
для приладів параметри і рівні. Це, перш за все, прямі удари блискавки в
повітр яний перемикач між СКЗ і АЗ (д овжина 300..600 метрів) або
індукованими перенапруженнями при ударах на д еякому видаленні від
перемикача в землю. Другий шлях прих оду грозових хвиль на схему
випрямляння – перехід їх через еле ктростатичні або електромагнітні з в'язки
трансформаторів при набіганні з ВЛ 10 кВ або 0,4 кВ. Не виключається і
варіант приходу грозових хвиль з труби нафтопроводу при попаданні
блиска вки в трубу або в безпосередній близькості від неї. Імпульсне
підвищення пот енціалу труби можливе також за рахунок її гальванічного
зв'язку з контурами з аземлення підстанцій 110 кВ, що живлять насосно -
перекачуючі станції, при к оротких замкненнях на ВЛ.
Враховуючи все вищевикладене, стає абсолютно ясно, що СКЗ
потреб ують захисту від імпульсних перенапружень і с трумів, що виникають
при пр ямому або близькому ударі блискавки в повітряну лінію електропередачі
або які -небудь елементи трубопроводу. Це є основний недолік, який треба
врахов увати при розробці систем катодного захисту трубопроводів та інших
металевих конс трукцій.
Ефективність катодного захисту прийнято характеризувати величинами
захисного ефекту ( ступеню захисту), коефіцієнтом гальмування корозії,

44
коефіцієнтом захисної дії і питомою витратою електроенергії , які визначають
за н аступними формулами:
Ступінь з ахисту , %.
(9.1)



де та – масові показники швидкості корозії до і після за хисту
(о браховуються за формулами 4.1, 4.2), г/(м2•ч).
Коефіцієнт гальмування шв идкості корозії.



(9.2)

Коефіцієнт захисної дії.

(9.3)

де та – масові втрати металу без накладенн я поляризації і при
накладенні поляризації за один і той же час, г; J – величина поляризуючого
струму, А.
Питома витрата електроенергії : кВт/м 2.

(9.4)


де J – сила струму, А; U – напруга, В; S – площа поверхні зразка, м 2,
8,78•10 2 – перевідний коеф іцієнт.

Повний захист не завжди доцільний, оскільки у разі малої катодної
поляр изації доводиться накладати дуже великі струми. Тому, подовжуючи термін
служби конструкції, частіше обмежуються частковим захистом.
Застосування великих струмів для захисту нед оцільно через те, що
може виникнути явище негативного захисного ефекту або перезахисту.
Прискорення корозії відбувається внаслідок руйн ування плівки вторинних
пр од уктів корозії, або воднем, який інтенсивно виділяється, або через зміну
рН приелектродного ша ру. Це завжди необхідно враховувати при катодном у
захисті.
При виборі оптимальної катодної густини струму для катодного зах исту
виходять з необхідності досягнення захисного ефекту при достатньо вис окому
коефіцієнті захисної дії (значне зменшення корозійних втрат на одиницю
кат одної густини струму).
До найважливіших чинників, що характеризують властивості анода і що
визначає його практичну придатність, відносять швидкість його корозії і
доп устиму густину струму. Аноди можуть бути виготовлені з розчинних %, 100 K
K K Z
0
1 0 0 K 1K 1m 0 m ,
1
0
K
K ,1 0
J
m m Kз S
U J W 2 10 78.8

45
(ста ль, алюміній), важкорозчинних (чавуни, графіт) і нерозчинних (платина та
її спл ави, титан, платинований титан, сплави свинцю) матеріалів.
Катодний захист широко застосовується як додаткове (до ізолюючого
покриття), а іноді і як самостійний засіб захисту ві д корозії підземних
метал евих споруд, апаратів хімічних виробництв.
Головні переваги цього методу: висока ефективність, можливість
авт оматизації, а також регулювання поляризуючого струму і підтримки
певного значення потенціалу.
До недоліків катодного захис ту можна віднести високу початкову
Z ртість установки, необхідність систематичного контролю і профілактичного
ремонту, шкідливу дію на сусідні, незахищені металеві конструкції.

9.3 Експериментальна частина
1. Проводиться попередня механічна підготовка зра зків, їх знежирення в
спирті чи інших розчинах.
2. Здійснюється вимір площі поверхні зразків.
3. Зважують зразки на аналітичних терезах з точністю до ± 0,0001 г.
4. Збирають установку для досліджень згідно рисунку 9.1. Вибір типу
ґрунту (таблиця 9.1) прово диться за рекомендацією викладача.
5. Встановлюють за допомогою реост ата силу струму в ланцюзі, рівну 2
– 5 мА (за вказівкою викладача). Відмічають час початку експерименту і
під тримують силу струму постійною протягом всього часу експерименту.
6. Після зак інчення досліду витягують всі випробовувані зразки з ґр унту і
видаляють продукти корозії , знежирюють . Очищення зразків необхідно
проводити ві дразу ж після випробування.
7. Після проведення всіх вказаних операцій зразки, що мають чисту
поверхню, зважують на тих же терезах, що і на початку експерименту.
8. Результати та обрахунків за формулами 9.1 – 9.4 записують в та блицю
9. 2.
Таблиця 9. 1 – Типи грунтів
Тип грунту = рН =
Чорнозем = 5,M J7,M =
Сірі лісові = 5,R J6,R =
Пісчані = 4,M — 6,M =
Дерново Jпідзолисті = 4,M J5,M =
Торфяно Jболотні = 2,R J5,M =
=
Таблиця 9. 2 – Результати досліджень
№ пп= Тип
ґр унту =
m I=
г=
m I=
г=
K0,

K1,

Z, % Кз W,
кВт/м 2

1 2 . 2 год см
г . 2 год см
г

46
9.4 Висновок: В ґру нті (вказати тип ґрунту ) оцінено ефективність
като дного захисту (вказати тип конструкції) за наступними параметрами:
ступінь з ахисту складає (…) %, коефіцієнт гальмування швидкості корозії
(…), коефіц ієнт захисної дії (…) при питомій витраті електроенергії (…).
Використання к атодного захисту в цьому випадку (не)доцільно.

Контрольні питання

1. В чому полягає суть катодного захисту?
2. Які конструкції доречно забезпечувати катодним захистом?
3. Вкажіть переваги катодного захисту.
4. Наведіть недоліки катодного захисту .
5. Наведіть схему установки катодного захисту.
6. В яких випадках доцільно застосовувати катодний захист?
7. Якими величинами оцінюють ефективність катодного захисту?
8. Що таке оптимальна щільність струму захисту?
9. З яких матеріалів виготовляються аноди?
10. Наведіть ос обливості випробувань для оцінки застосування
катодн ого захисту на певній конструкції.

47
Рекомендована література
1. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. -М.: ВШ, 1984. -519с.
2. Антропов Л.И., Макушин Е.Н., Панасенко Б.Ф. Ингибиторы коррозии
металлов. -Киев: Т ехника, 1981. - 183с.
3. Бабей Ю.И., Сопрунюк Н.Г. Защита стали от коррозионно -
механического разрушения. -К.:Техніка, 1981. -126с.
4. Василенко И.И., Мелехов Р.К. Коррозионное растрескивание сталей. -К.:
Наук. думка, 1977. -264с.
5. Жук Н.П. Курс теории коррозии и за щиты металлов. -М.: Металлургия,
1976. -472с.
6. Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах -М.:
Мета ллургия, 1986. -175с.
7. Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій /Під ред. акад.
В.В. Панасюка. - Львів: Каменяр, 1999. -Т.1. -352с.,Т.2. -346с.,Т.3. -286с.
8. Практикум по электрохимии. /Под ред. Б.Б. Дамаскина, -М.: Высш.шк.,
1991. - 288с.
9. Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии. -Л: Химия, 1986. -
144с.
10. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита
от корррозии. М.: Физматл ит, 2002. - 336с.
11. Старчак В.Г. Комплексная система контроля и оценки эффективности
защиты конструкционных сталей от коррозионно -механических
разруш ений в наводороживающих средах. -Чернигов: ВСНТО, 1983. - 69с.
12. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под
напряжением. -М.: Машиностроение, 1990. -384с.
13. Фокин М.Н. Жигалова К.А. Методы коррозионных испытаний металлов
// Под.ред.акад.Я.М. Колотыркина. -М.: Металлургия, 1986. -80с.
14. Фрейман Л.И., Макаров Б.А., Брыксин М.Е. Потенциостатические методы
 коррозионных исследованиях и электрохимической защите. -Л.: Химия,
1972. - 240с.
15. Халдеев Г.В. Ингибирование растворения металлов. -М: Наука 1993. -203с.
16. Хімічні основи корозії конструкційних матеріалів /С.І. Козак, М.Г. Котур,
М.В. Никипанчук, В.В. Григораш. – Львів: Ліга -Прес, 2001. – 240с.
17. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. -
М.: Металлургия, 1981. -216с.
18. ISO 7539. Corrosion of metals and alloys. Stress corrosion testing. Part1 -9.
19. NACE Standard TM 0198 -1998. Standard Test Method Slow Strain Rate Test
Method for Screening Corrosion -Resistant Alloys (CRAs) for Stress Corrosion
Cracking in Sour Oilfield Service.
20. NACE Standard TM 0284 -2003. Standard Test Method Evaluation of Pipeline
and Pressure \Vessel Steels for Resistance to Hydro gen -Induced Cracking.
21. NACE Standard TM 0177 -2005. Standard Test Method Laboratory Testing of
Metals for Resistance to Sulfide Stress Cracking in Hydrogen Sulfide (H 2S)
Environments.

48
ДОДАТОК А – ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ

Анод – електрод, на якому від бувається процес окиснення .
Анодна ділянка металу – ділянка поверхні металевого виробу, на якому
відбувається окиснювання металу.
Анодний захист – анодна поляризація металу шляхом зсуву його
потенціалу в область пасивності. При цьому виріб, що захищ ається,
приєднують до позитивного полюса джерела струму, а допоміжний електрод
(катод) – до нег ативного.
Анодні інгібітори – речовини, які пасивують анодні ділянки металу.
Найчастіше це неорганічні окислювачі – хромати, нітрати, нітрити, молібд ати,
вольфрамати.
Анодні покриття – металеві покриття, що мають більше негативний
електродний потенціал у порівнянні з потенціалом металу, що захищаєт ься.
Атмосферна корозія – корозія металів в умовах природної атмосфери.
Відбувається на поверхні металу, покр итого тонкою плівкою вологи майже
завжди з кисневою деполяризацією.
Біологічна корозія - корозія в результаті дії мікроорганізмів і
пр одуктів їхньої життєдіяльності.
ВоднеZ деполяризація – деполяризація, у якій роль деполяризатора
виконують йони водню.
Газова корозія – корозія металів у газовому середовищі при високих
темп ературах.
Ґрунтова корозія – корозія металевих виробів, експлуатованих у
ґрунті. На швидкість ґрунтової корозії впливають: вологість, пористість ґрунту,
його нео днорідність, вміст солей, кислотність, електропровідність ґрунту,
наявність мікроорганізмів.
Густина струму – відношення сили струму до величини поверхні
еле ктроду.
Деполяризатор – частинка, що відновлюється на поверхні катоду в
пр оцесі електрохімічн ої корозії.
Діаграми Пурбе – діаграми стану системи «метал – вода» у координатах
«електродний потенціал – рН».
Електродний потенціал – різниця потенціалів між металом і розчином
електроліту, у який занурено метал.
Електрорушійна сила гальванічного ел ементу – різниця
поте нціалів між катодними й анодними ділянками кородуючого металу за
умови рівн оваги електродних процесів.
Електрохімічна корозія металів – самодовільне руйнування металів
внаслідок електрохімічної взаємодії з навколишнім електропровідним
серед овищем.
Електрохімічний захист – сутність електрохімічних методів захисту –
піддати виріб поляризації. Залежно від знаку поляризації розрізняють к атодний
(у тому числі протекторний) захист і анодний захист.
Електрохімічні дослідж ення корозії – дослідження електродних
пр оцесів й електричних параметрів електрохімічної корозії. Вони дозволяють
одержати дані, що характеризують механізм корозійного процесу, визнач ити
контролюючий (лімітуючий) фактор, а також швидкість окиснення ме талу.
Основний метод електрохімічних досліджень – зйомка поляризаційних кривих,
яку можна здійснити гальваностатичним або потенціостатичним способом.

49
Про довження додатку А

Жароміцність – здатність металу зберігати при високих температурах
досить високі м еханічні властивості: тривалу міцність й опір повзучості.
Жаростійкість – здатність металу опиратися корозійному впливу при
високих температурах.
Інгібітори корозії – речовини, що сповільнюють корозію. Їх
\ одяться в невеликих кількостях у робоче середовище.
Йони -активатори корозії – йони, присутність яких у навколишнім
сер едовищі прискорює процес корозії.
Йони -інгібітори корозії – йони, присутність яких у навколишнім
середовищі сповільнює процес корозії.
Катод – електрод, на якому відбувається процес відновлення.
Катодна деполяризація – процес відновлення часток деполяризатора на
катодній поверхні металевого виробу.
Катодний захист – катодна поляризація металу, що захищається,
шляхом приєднання негативного полюса зовнішнь ого джерела струму до
конструкції, що захищається, а позитивного полюса – до допоміжного
електроду – аноду (як анод застосовують лом чорних металів, відпр ацьовані
рейки, старі труби тощо).
Катодні інгібітори – речовини, що зменшують ефективність катодного
процесу або зменшують площі катодних ділянок. Зниження ефективності
катодного процесу досягається за рахунок зменшення концентрації
розчин еного кисню в розчині (або підвищення перенапруги виділення
водню.
Катодні покриття – металеві покриття, що мають більш позитивний
електродний потенціал у порівнянні з потенціалом металу, що захищаєт ься.
КиснеZ деполяризація – деполяризація, у якій роль деполяризатора
виконують молекули кисню в присутності води.
Корозійна втома – руйнування мет алу при одночасній дії корозійного
середовища й змінних механічних навантажень.
Корозійне розтріскуZggy – результат впливу корозійного
серед овища й напруг, що розтягують.
Корозійні діаграми – діаграми, на яких графічно відбита кінетика
като дного й анодного процесів.
Корозійні дослідження й випробування – дослідження процесів
корозії для рішення різноманітних теоретичних і прикладних завдань. За
характ ером організації всі методи корозійних досліджень і випробувань можна
розподілити на т ри основні групи: лабораторні методи, польові
випроб ування, натурні випробування.
Корозійно -механічні bijh[mання – випробування на корозію під
механічною напругою проводять по двох можливих схемах: при постійній
механічній напрузі й при по стійній деформації. Принципи створення
напруг і деформації можуть бути різними. Оцінку результатів випробувань
поводять за часом розтріскування або повного ру йнування.
Корозія під дією блукаючих струмів – корозія в результаті витоку
струму з м еталевого виробу в навколишнє середовище.
Лабораторні методи корозійних випробувань – прискорені
дослідже ння спеціально приготовлених зразків у штучно створених умовах
корозії. Лабор аторні дослідження є прискореними.

50
Про довження додатку А

Лакофарбо ihdjblly – лаки (колоїдні розчини масел, що висихають) і
фарби (суспензія мінеральних пігментів в органічному плівкоутв орювачі). У їх
склад входять також розріджувачі, наповнювачі.
Легування – ведення до складу сплаву компонентів (найчастіше
металевих), що поліпшують одне або кілька корисних якостей сплаву.
Метале покриття – покриття основного металу іншим металом. За
механізмом дії металеві покриття поділяються на катодні й анодні.
Найва жливіший спосіб нанесення металевих покриттів – гальванічний.
Морська корозія – корозія в умовах морської води. Найнебезпечніші
фактори морської корозії – висока солоність (і, таким чином, і висока
електр опровідність) морської води, наявність іонів хлору, розчиненого
кисню, мікроорганізмів, о бростання. Сама небезпечна ділянка корпусу
судна – ватерлінія й трохи вище неї.
Неметале покриття – покриття з неметалевих матеріалів. До них
відносяться: неорганічні покриття, лакофарбові покриття, смоли й
пластм аси, емалі.
Обробка розчині електролітів – зменшення концентрації
деполяр изатора (досягається нейтралізацією кислих розчинів або видаленням
кисню) і введення в нього інгібіторів корозії.
Оксидування – процес штучного створення оксидних покриттів.
Розрізняють о ксидування хімічне, термічне й електрохімічне.
Пасивність металу – стан високої корозійної стійкості металів,
викликаний гальмуванням анодної реакції.
Перенапруга – різниця між рівно важним і нерівноважним
потен ціалами електроду.
Поляризаці я електрода – явище відхилення потенціалу електроду від
його рівноважного значення.
Поляризаційний опір – відношення величини поляризації до густини
корозійного струму; поляризованість відіграє роль електричного опору на
ділянці ланцюга.
Поте нціал пасивації (Фладе -потенц іал) – зовнішній потенціал на аноді,
накладення якого призводить до початку формування пасивного ст ану.
Потенціал перепасивації – зовнішній потенціал на аноді, накладення
якого призводить до зняття пасивного стан у, як правило, у результаті утв орення
йонів з максимальним ступенем окиснлення.
Протекторний захист – катодна поляризація виробу, що захищається;
досягається використанням в якості аноду металу з більше негативним
еле ктродним потенціалом, чим метал, щ о захищається. Як матеріал протекторів
використовують алюміній, магній, цинк аб о сплави на основі цих металів.
Стандартний електродний потенціал – електродний потенціал,
вимірюваний у стандартних умовах відносно стандартного водневого
еле ктроду, потенціал якого умовно дорівнює нулю вольт.
Струм корозії – величина струму, викликаного електрохімічною
корозією в тілі металу.
Фактори корозії – чинники, що впливають на вид і результат корозії.
Хімічна корозія – корозія, що не супроводжу ється виникненням
електричного струму в тілі металу. При хімічній корозії
окислювал ьновідновний процес відбувається в одному акті.

Сообщить о нарушении / Abuse

Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.