Определение скорости коррозии металлов по объему выделившегося водорода

Министерство образования  Республики Беларусь

Учреждение образования  «Гомельский государственный технический  университет им. П.О. Сухого» 

 

 

 

 

 

Кафедра: «Металлургия и  литейное производство»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №1

«Определение скорости коррозии металлов по объему

выделившегося водорода»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. МЛ-41:

Евстратенко А.С.

Принял преподаватель:

Герасимова О.В.

 

 

 

 

 

Гомель 2013

Определение скорости коррозии металлов по объему                    выделившегося водорода

 

Цель работы: определение скорости коррозии металлов и моделей коррозионных элементов в кислой среде по объему выделившегося водорода.

 

Теоретическая часть

 

Методы оценки коррозии связаны  с наличием как качественных, так  и количественных методов. Методы качественной оценки играют существенную роль, хотя и вспомогательную роль, позволяя получить представление о характере  и интенсивности процесса коррозии. Наиболее распространенными среди количественных методов является весовой (массовый и объемный методы, а также метод, учитывающий изменение металлических или физических свойств корродирующего образца.

Весовой метод применим в  основном для общей равномерной  коррозии. В этом случае глубина  коррозии (площадь поражения) прямо пропорциональна изменению массы испытуемого образца. Эта зависимость лежит в основе весового метода. В данном случае скорость коррозии выражается весовым показателем «К», который определяет изменение веса образцов отнесенных к единице площади за единицу времени:

 

 

 

где – изменение массы металла;

S – площадь пораженного коррозией участка;

t – время протекания коррозии.

Единица измерения .

 

Недостаток данного метода – невозможность сравнить по показателю К различные металлы (с разной плотностью). Для устранения этого недостатка применяется так называемый глубокий показатель коррозии «П», который учитывает плотность металла:

 

 

 

Объемный метод. Сущность этого метода заключается в определении  объема газа, выделяющегося или поглощаемого в процессе коррозии. Если коррозия протекает с водородной деполяризацией, тогда выделяется водород, если с  кислородной деполяризацией – идет поглощение кислорода. Объем газа, выделившийся или поглощенный в процессе коррозии за единицу времени, отнесенный к единице поверхности образца, называется объемным показателем коррозии.

В данной работе предполагается оценить скорость коррозии с водородной деполяризацией именно с точки зрения объемного метода, но с учетом площади  поверхности металла.

 

Подставляя формулу (1) в  формулу (2), получим:

 

 

 

Таким образцом, с учетом погрешности определения площади  поверхности будет учитывать  скорость коррозии пропорциональной объему выделившегося газа – водорода. В данной работе скорость коррозии определяется в см/мин.

Процесс коррозии металла  в кислой среде происходит по следующему механизму. Любой металл или сплав  имеет на своей поверхности участки, значительно отличающиеся друг от друга  по составу, и как следствие –  химическим или физическим свойствам. Дефекты структуры примеси, загрязнения  на поверхности металла образуют на его поверхности микрокатодные участки с более положительным значением потенциала, а непосредственно сам металл играет роль микроанодных участков. В результате этого возникает микрогальванический элемент. Например про коррозии цинка в соляной кислоте на анодных участках происходит процесс окисления Zn-2e=Zn²⁺, а на катодных – процесс восстановления 2H⁺+2e=H₂. В результате коррозии образуется хлорид цинка и водород:

ZnCl₂+H₂↑

Как видно из уравнения  реакции, растворение металла сопровождается выделением эквивалентного количества водорода. Деполяризующее действие водородных ионов (протонов) в коррозионных процессах  заключается в реализации избыточных электронов на поверхности микрокатодных участков. Поэтому скорость коррозии можно определить измерив количество выделившегося водорода за определенный промежуток времени.

Как было выше сказано, примеси,  в том числе другие металлы, входящие в состав технического цинка или  образующие включения на его поверхности, является как правило, микрокатодными участками.

Следовательно, скорость коррозии моделей коррозионных элементов  будет существенно отличаться от скорости коррозии цинка. Это будет определятся в том числе и значением ЭДС моделей гальванопар металлов, которое можно рассчитать в первом приближении, используя стандартные электродные потенциалы искомых металлов по формуле где