|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Бийский технологический институт (филиал). ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИСтр 1 из 7Следующая ⇒
Бийский технологический институт (филиал) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Г.Г. Сакович
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОВ В ЩЕЛОЧНЫХ, НЕЙТРАЛЬНЫХ
Методические рекомендации к выполнению лабораторной работы
Бийск Издательство Алтайского государственного технического 2010 УДК 620.197
Сакович, Г.Г.
В методических рекомендациях изложены основные понятия об электрохимической коррозии, факторах влияющих на коррозионный процесс. Приведены краткие сведения о коррозии некоторых металлических материалов, критерии оценки стойкости металлов в агрессивных средах. Приведено описание экспериментальной установки, методика выполнения работы и обработка данных опытов. Методические рекомендации содержат контрольные вопросы и задачи для закрепления теоретического материала и могут быть ис-пользованы студентами всех форм обучения, изучающих химическое сопротивление и защиту металлов от коррозии. УДК 620.197
СОДЕРЖАНИЕ
Цель работы: определить скорость коррозии металлов и сплавов в щелочных, нейтральных и кислых средах, изучить влияние природы металла, а также влияние структурной и компонентной составляющих сплава на скорость коррозии, установить коррозионную стойкость металла или сплава в заданных средах. Работа по установлению коррозионной стойкости металлов состоит из двух частей: а) в растворах гидроксида натрия (в щелочной среде) и хлористого натрия (в нейтральной среде); б) в растворе серной кислоты (в кислой среде).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Электрохимическая коррозия металлов представляет собой самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие их электрохимического взаимодействия с окружающей средой, обладающей ионной проводимостью электрического тока. При этом ионизация металла и восстановление окисляющего агента протекает в несколько стадий, скорость которых может быть различной. Причина разрушения металла ─ термодинамическая неустойчивость металла в данной коррозионной среде. Электрохимическая коррозия проявляется при взаимодействии металлов с жидкими электролитами: водой, водными растворами солей, кислот и щелочей, чистыми кислотами и щелочами, расплавленными солями и щелочами. По механизму электрохимической коррозии протекает разрушение металлов во влажной атмосфере воздуха.
Коррозии
На скорость электрохимической коррозии оказывает влияние неоднородность поверхности металла. Электрохимическая гетероген-ность корродирующей поверхности металла может быть вызвана следующими факторами. 1. Неоднородностью металлической фазы ─ неоднородностью химического состава, структурной неоднородностью, неоднород-ностью защитных плёнок, деформацией и различными внутренними напряжениями на различных участках поверхности. 2. Непостоянством состава электролита ─ различной концент-рацией растворенных веществ, в том числе и кислорода. 3. Неодинаковыми физическими условиями ─ различной темпе-ратурой, освещенностью. Влияние электрохимической гетерогенности металла на скорость коррозии зависит от полярности включений ─ являются они анодами или катодами по отношению к основному металлу, их распределения и от характера контроля коррозионного процесса. Равномерно распределённые в металле анодные включения мало влияют на его коррозионную стойкость, так как после их растворения и удаления с поверхности в дальнейшем процессе коррозии они не участвуют. Наличие анодных структурных составляющих на границах кристаллов может привести к межкристаллитной коррозии. Влияние катодных включений зависит от характера контроля коррозионного процесса. При коррозии с водородной деполяризацией с увеличением количества катодных включений скорость коррозии увеличивается. Это объясняется тем, что процессы с водородной де-поляризацией обычно протекают с катодным контролем (восста-новление водорода является наиболее медленной реакцией общего коррозионного процесса) при основном влиянии перенапряжения водорода. Увеличение поверхности катодных участков облегчает про-текание катодной реакции, уменьшая перенапряжение разряда ионов водорода, что приводит к ускорению процесса коррозии. При коррозии в нейтральных средах происходит торможение катодного процесса за счет одновременного влияния перенапряжения ионизации кислорода и торможения диффузии кислорода. Если последнее оказывает на катодный процесс наибольшее влияние, то увеличение катодных примесей в сплаве мало изменяет скорость коррозионного процесса. Это связано с наличием боковых путей диффузии кислорода к катодным участкам и затруднения диффузии кислорода не во всем объёме электролита, а только в диффузионном слое, находящимся у поверхности металла (слой Прандтля). При равномерном распределении катодных участков в металле, даже при небольшой их площади, для диффузии кислорода используется весь объем электролита (рисунок 2).
О2
СО
а а а
б б б б
а ─ диффузионный слой электролита; б ─ катодные включения
Рисунок 2 ─ Схема диффузии кислорода к катодным включениям
Дальнейшее повышение содержания катодных примесей не увеличивает количества поступающего к катодным включениям кислорода и соответственно не увеличивает скорости коррозии. Если металл корродирует в условиях, когда возможна его пассивация, то с увеличением катодных включений скорость коррозии может уменьшиться. Повышение содержания катодных примесей при коррозионном процессе вызывает смещение потенциала металла в положительную сторону и может привести к пассивному состоянию металла, то есть к уменьшению скорости коррозии. Защитные пленки на поверхности металлов обычно имеют поры, трещины и другие несплошности. Если на поверхностной плёнке, проводящей электрический ток, протекает катодный процесс, то анодный процесс разрушения металла протекает в порах и трещинах покрытий. Механические напряжения в металле, вызванные деформа-цией, термообработкой или приложенными извне нагрузками, оказывают значительное влияние на коррозионное поведение металла. Они понижают термодинамическую устойчивость металла, сообщая дополнительную энергию, могут вызвать пластическую деформацию, нарушают сплошность защитных плёнок, усиливают электрохимическую гетерогенность металла. Состав электролита оказывает значительное влияние на состояние поверхности металла. Одни из ионов, например, При неодинаковой концентрации кислорода в электролите, когда приток кислорода к одной части поверхности металла больше, чем к другой, возникают пары неравномерной аэрации. На более аэрируемых участках металлов локализуется протекание катодных процессов. При увеличении концентрации кислорода в электролите или облегчении доставки кислорода к поверхности металла перемешиванием электролита потенциал металла смещается в положительную сторону. На менее аэрируемых участках металлов локализуется анодный процесс, что приводит к усиленной коррозии этих участков. Аэрационные пары часто возникают в условиях коррозии в пресной и морской воде, а также при грунтовой коррозии металлов. Температура оказывает в большинстве случаев значительное влияние на скорость электрохимической коррозии металлов, так как изменяет скорость диффузии, перенапряжение электродных процессов, степень анодной пассивности, растворимость деполяризатора и вторичных продуктов коррозии. Характер влияния температуры на скорость электрохимических процессов определяется температурной зависимостью константы скорости электрохимической реакции, или коэффициента диффузии, которая выражается одним и тем же экспоненциальным законом
где К ─ константа скорости химической реакции, или коэффициент диффузии; А ─ постоянная, формально равная К при 1/Т = 0; Е ─ энергия активации химической реакции, или диффузии, Дж/моль; R ─ универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/моль К); Т ─ абсолютная температура, К. Более нагретые участки поверхности металла являются анодными участками. При повышении температуры скорость разрушения металла, как правило, увеличивается. Для количественного выражения скорости коррозии металлов приняты показатели коррозии: глубинный, изменения массы, объемный, механической и др., которые являются средней скоростью процесса за время t. Для качественной и количественной оценки коррозионной стойкости металлов в определенных условиях наиболее распространенной и рекомендуемой ГОСТ 13819- 89 является десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов.
2 КОРРОЗИЯ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
2.1 Коррозия железа Стандартный электродный потенциал железа j0Fe2+/ Fe = -0,44 В и j0Fe3+/Fe = -0,037 В. Поэтому при коррозии в раствор переходят ионы Fe2+. В водопроводной воде в присутствии кислорода воздуха стационарный потенциал железа jFe = -0,40 В, а в 3 %-ном растворе хлорида натрия достигает значения до jFe = -0,50 В. Поэтому железо может коррозировать с кислородной и с водородной деполяризацией. При повышении концентрации кислорода в воде скорость кор-розии железа (малоуглеродистых сталей) сначала увеличивается, достигая максимума при содержании кислорода 16 см3/л, а затем уменьшается. Это связано с пассивацией железа кислородом из-за образования адсорбционной пассивной или оксидной плёнки. В нейтральных растворах хлоридов и сульфатов с повышением концентрации соли скорость коррозии железа возрастает, а затем несколько уменьшается. Максимальная коррозия - в 3 %-ном растворе NaCl, что связано с увеличением содержания ионов Cl- и уменьшением растворимости кислорода. При малой концентрации NaCl сказывается эффект активации анодного процесса ионами Cl-, а при большой ─ уменьшением растворимости кислорода. В присутствии анионов На коррозию железа влияет рН раствора. В кислых средах при повышении рН до 4 скорость коррозии закономерно уменьшается, а при рН = 4…9,5 ─ остается постоянной из-за коррозии с кислородной деполяризацией. При этом образуется гидроксид железа (II), насы-щенный раствор которого имеет рН = 9,5. При рН > 9,5 у пограничного слоя раствора рН также увеличивается, в результате железо пассивируется и скорость коррозии уменьшается. При большой концентрации щелочи и повышенной температуре скорость коррозии железа увеличивается. Процесс протекает с образованием аниона диоксоферрата (II) В неокислительных кислотах - соляной, разбавленной серной и др. - коррозия железа происходит с водородной деполяризацией. При повышении концентрации H2SO4 скорость коррозии железа сначала увеличивается и достигает максимума в 50 %-ном водном растворе, а затем уменьшается. В 70─100 %-ных растворах H2SO4 железо пассивируется и коррозия не происходит. На его поверхности образуется плотная плёнка сернокислого железа FeSO4. В соляной кислоте при увеличении её концентрации скорость коррозии железа повышается. Следует отметить, что в растворе соляной кислоты скорость коррозии железа меньше, чем в растворе серной кислоты той же концентрации. При повышении концентрации азотной кислоты скорость кор-розии железа сначала повышается, а затем уменьшается, и при содержании около 50 % HNO3 железо пассивируется. Введение в раствор серной кислоты анионов Cl- , Br-, I- приводит к уменьшению скорости коррозии из-за их адсорбции на поверхности железа. При этом тормозятся катодный и анодный процессы.
Коррозия нержавеющих сталей
Высокой коррозионной стойкостью обладают высоколегиро-ванные стали с большим содержанием Cr, Ni, Si. Эти легирующие элементы облегчают переход сталей в пассивное состояние. Наибольшее применение получили хромистые и хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали. Высокохромистые стали. В речной воде, атмосфере, разбавленной азотной кислоте при комнатной температуре стали с небольшим содержанием Cr находятся в активном состоянии. При увеличении содержания Cr до 12 %, что соответствует правилу Таммана n/8, хромистая сталь в указанных средах переходит в пассивное состояние: электродный потенциал резко облагораживается, а скорость коррозии падает. При повышении содержания Cr способность к пассивации усиливается. В неокислительных кислотах ─ соляной, разбавленной серной ─ при увеличении содержания Cr скорость коррозии стали увели-чивается. На коррозионную стойкость хромистых сталей влияет термообработка. Закалка повышает коррозионную стойкость, а отпуск ─ понижает. Чем выше температура отпуска, тем ниже коррозионная устойчивость. Типичные представители хромистых нержавеющих сталей: 12Х13, 30Х13, 20Х13, 40Х13, 12Х17, 12Х18, 15Х28, 15Х25 и др. Н.Д. Томашов с сотрудниками показали, что небольшие присадки благородных металлов (Pd, Pt), способствуют переходу сталей 15Х25, 15Х28 и др. в пассивное состояние и в неокислительных кислотах ─ HСl и разбавленной H2SO4 при комнатной и повышенных температурах. Хромоникелевые аустенитные стали. Введение Ni в хромистые стали улучшает их механические свойства и несколько повышает Большой недостаток нержавеющих сталей ─ их склонность в определенных условиях к межкристаллитной, точечной, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию. Наибольшее применение в промышленности находят хромоникелевые стали Х18Н9, 12Х18Н9, Х18Н10. Для уменьшения склонности хромоникелевых сталей типа 12Х18Н9 к межкристаллитной коррозии рекомендуется легирование карбидообразующими элементами: титаном, ниобием, танталом, которые обладают большим сродством к углероду, чем хром, например стали Х18Н10Т.
Коррозия меди и её сплавов
Стандартный электродный потенциал меди j0Cu2+/Cu =+0,34 B и j0Cu+/Cu =+0,52 B. В 3 %-ном растворе NaCl и 1Н растворе HCl электродный потенциал меди также больше нуля и равен соответственно Скорость коррозии Cu контролируется скоростью катодного процесса. С увеличением и уменьшением рН раствора электролита скорость коррозии меди возрастает, что связано с амфотерным характером гидроксида меди (II). Медь корродирует с большой скоростью только в присутствии кислорода в аммиачных и цианистых растворах с образованием комплексных ионов [Cu(NH3)4]2+ и [Cu(CN)4]3-. В воде и нейтральных растворах, не содержащих соединений, которые с катионами меди образуют комплексные ионы, медь обладает высокой коррозионной стойкостью. В атмосферных условиях высокая коррозионная стойкость меди связана с образованием на её поверхности защитных плёнок, состоящих из продуктов коррозии, ─ Cu(OH)2 · CuCO3. В присутствии сернистого газа образуется плёнка CuSO4 · 3Cu(OH)2, не обладающая защитными свойствами, в результате коррозия меди значительно усиливается. Медь устойчива в неокислительных соляной и серной (разбавленной) кислотах в отсутствии кислорода, а в присутствии его подвергается коррозии с кислородной деполяризацией. При этом в растворе H2SO4 в результате анодного процесса образуются катионы Cu2+, а в соляной кислоте ─ комплексные анионы [СuCl4]2-. Поэтому скорость коррозии в аэрированном растворе HCl больше, чем в растворе H2SO4. В окислительных азотной и концентрированной серной кислотах медь легко растворяется с восстановлением разбавленной азотной кислоты до оксида азота (II) и концентрированной ─ до оксида азота (IV), а серной кислоты ─ до диоксида серы. Сплавы Cu─Sn, Cu─Al и др. называют бронзами, системы Оловянистые бронзы содержат 8─10 % Sn и имеют более высокую коррозионную стойкость, чем чистая медь. Они хорошо сопротивляются действию серной и многих органических кислот. Алюминиевые бронзы содержат до 10 % Al и обладают высокой коррозионной стойкостью в серной, разбавленной соляной, во многих органических кислотах, в морской воде и атмосферных условиях. В латунях количество Zn может достигать 50 %. Они по коррозионной стойкости занимают промежуточное положение между медью и цинком. Характерные виды коррозии латуней ─ обесцинкование и коррозионное растрескивание. Обесцинкованию подвергаются латуни, содержашие более 15 % Zn. Введение небольших количеств олова (примерно 1 %) и сотых до-лей процента мышьяка (As) повышает сопротивление латуней обесцинкованию. Коррозионная стойкость латуней повышается при легировании их Sn, Ni и Al. При содержании около 1 % Sn «адмиралтейская латунь» обладает высокой коррозионной стойкостью в морской воде. Ещё более высокой стойкостью в этой среде обладает мельхиор (80 % Cu и 20 % Ni).
Коррозия цинка и кадмия
Стандартный электродный потенциал цинка j0Zn2+/Zn =-0,76 B и кадмия j0Cd2+/Cd =-0,4 B. В 3 %-ном растворе NaCl стационарные потенциалы Zn и Cd соответственно равны: jZn =-0,83 и jCd =-0,52 В. В кислых средах цинк и кадмий корродируют с водородной В нейтральных растворах и под тонкой плёнкой влаги (атмосферная коррозия) цинк и кадмий корродируют с кислородной деполяризацией. При этом на поверхности металлов образуются защитные плёнки гидроксида Zn и Cd. Следует иметь в виду, что гидроксид цинка обладает амфотерными свойствами и растворяется в кислых и щелочных растворах, а для гидроксида кадмия характерны только основные свойства. Поэтому при повышении рН скорость коррозии Zn сначала понижается, а затем повышается. В щелочных растворах Zn корродирует с водородной деполяризацией: анодный процесс
катодный процесс
.................................................................................... суммарная реакция В отличие от цинка скорость коррозии кадмия с увеличением рН понижается. На скорость коррозии Zn в нейтральной среде большое влияние оказывает температура. При повышении её до 50 °С скорость коррозии в дистиллированной воде мало изменяется. Дальнейшее повышение температуры приводит к увеличению скорости коррозии, и она достигает максимального значения около 70 °С, а затем понижается. Это связано с тем, что при температурах до 50 °С и выше 95 °С на Zn образуется плёнка с высокими защитными свойствами, а в интервале температур 50─95 °С плёнка продуктов коррозии зернистая с низкими защитными свойствами. Электродный потенциал Zn при повышенных температурах становится более положительным, чем у железа. Поэтому в паре Fe─Zn при этих условиях цинк является катодом и коррозия Fe усиливается. На скорость коррозии Zn и Cd в атмосферных условиях большое влияние оказывают относительная влажность, время воздействия плёнки, влаги на металл и состав атмосферы. Скорость коррозии Zn в зависимости от атмосферной среды (сельская или городская) изменяется от 2 до 11 мм/год. В атмосфере, загрязненной оксидом серы (IV), а также в раст-ворах, содержащих хлориды, коррозия Zn значительно усиливается. В условиях повышенной относительной влажности и температуры (тропические условия) Zn сильно корродирует из-за образования на его поверхности рыхлых продуктов коррозии. Кадмий в тропических условиях и в растворах, содержащих хлориды, довольно устойчив. Для повышения коррозионной стойкости Zn и Cd наиболее широко применяют хроматирование.
Коррозия свинца Стандартные электродные потенциалы свинца в водных растворах имеют величину j 0Pb2+/Pb =-0,13 B, j 0Pb4+/Pb =+1,69 B. Поэтому свинец может корродировать с водородной и с кислородной деполяризацией. На воздухе Pb корродирует с кислородной деполяризацией и быстро покрывается тонким слоем оксида, защищающего его от дальнейшего разрушения. Вода со свинцом не взаимодействует, но в присутствии кислорода воздуха постепенно разрушает его с образованием гидроксида свинца (II)
Разбавленные соляная и серная кислоты почти не действуют на Pb. Это связано с образованием на его поверхности прочных, малорастворимых плёнок хлорида и сульфата. В концентрированной серной кислоте, особенно при нагревании, свинец интенсивно растворяется с водородной деполяризацией с образованием растворимой кислой соли Pb(HSO4)2. В азотной кислоте Pb корродирует с деполяризацией азотом, причем в кислоте с невысокой концентрацией сильнее, чем в концентрированной
3Pb + 8HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Это объясняется тем, что растворимость продукта коррозии ─ нитрата свинца ─ падает с увеличением концентрации кислоты. Сравнительно легко Pb растворяется в уксусной кислоте, содержащей растворенный кислород. В щелочах Pb также корродирует с водородной деполяризацией, хотя и с небольшой скоростью; более интенсивно коррозия идет в горячих разбавленных растворах. В результате образуются гидроксоплюмбаты, например,
Все растворимые соединения свинца ядовиты. Из сплавов свинца наиболее важными являются системы Pb─Sn. Например, типографские (62─84 % Pb, 4─8 % Sn, 10─25 % Sb, 2─4 % As), подшипниковые (60─80 % Pb, или Sn с добавками Sb и Cu), легкоплавкие припои (60─80 % Pb, 17─40 % Sn, до 2,5 % Sb или 50─ 9 % Sn, остальное Pb).
Коррозия олова Стандартные электродные потенциалы олова в водных растворах имеют значения j0Sn2+/Sn =-0,14 B, j0Sn4+/Sn =+0,15 B. Поэтому олово может корродировать с водородной, кислородной, а также с участием других элементов деполяризацией. На воздухе олово при комнатной температуре не корродирует, но нагретое выше температуры плавления разрушается с кислородной деполяризацией и постепенно превращается в диоксид олова SnO2. Вода не действует на олово. В разбавленных соляной и серной кислотах коррозия идёт очень медленно, что объясняется большим перенапряжением выделения водорода на этом металле. Концентрированные растворы этих кислот, особенно при нагревании, растворяют олово. При этом в соляной кислоте (деполяризатор водород) получается хлорид олова (II), а в серной ─ сульфат олова (IV) (деполяризатор сера).
В азотной кислоте олово корродирует тем интенсивнее, чем выше концентрация кислоты и температура. В разбавленной кислоте образуется растворимый нитрат олова (II). Возможные реакции
и
В концентрированной кислоте образуются соединения олова (IV), главным образом нерастворимая b-оловянная кислота, состав которой приблизительно соответствует формуле H2SnO3
В реакциях деполяризатор ─ азот. Концентрированные щёлочи вызывают коррозию олова с водороднй деполяризацией. При этом получаются станниты ─ соли оловянистой кислоты H2SnO2
В растворах станниты существуют в гидратированных формах, образуя гидроксостанниты, например,
На воздухе олово покрывается тонкой оксидной плёнкой, обладающей защитным действием. Поэтому в условиях несильного коррозионного воздействия оно является химически стойким металлом. Около 40 % всего выплавляемого олова расходуется для покрытия им изделий из железа, соприкасающихся с продуктами питания, прежде всего, консервных банок. Это объясняется химической стойкостью Sn, а также тем, что оно легко наносится на железо и продукты его коррозии мало токсичны. 1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Подготовка образцов к испытанию
Образцы металлов, размерами 40·20·(1…5) мм с отверстием, зачищают наждачной бумагой или при необходимости напильником. Измеряют штангенциркулем (или линейкой) их размеры с точностью до 0,1 мм, обезжиривают органическим растворителем (ацетоном, бензином, керосином) и взвешивают на аналитических весах с точностью до ±0,0002 г.
Содержание отчета по работе
В отчете о проделанной работе нужно привести цель работы, краткую теоретическую часть, результаты экспериментов и их обра-ботку в соответствии с методическими рекомендациями. Цель работы должна отражать экспериментальный метод (мето-дику) проведения опытов, величины, которые следует определить. В теоретической части необходимо привести основные понятия и определения о термодинамических свойствах растворов, парциальных молярных величинах компонентов растворов, от каких факторов они зависят. Описать методы определения парциальных молярных вели-чин. Привести формулы, которые будут необходимы при обработке результатов экспериментов. Содержание теоретической части должно быть ответами на контрольные вопросы по выполняемой работе. Экспериментальные данные оформлять в соответствии с мето-дическими рекомендациями. Сначала проводятся черновые расчеты по обработке данных экспериментов. После проверки их правильности преподавателем они заносятся в отчет. Все полученные величины при-водить с указанием размерности. Таблицы и графики выполнять аккуратно с помощью карандаша (ручки) и линейки. Отчет пишется на листах А4 или на развернутых листах тет-радной бумаги. В отчете не должно быть исправлений, зачеркиваний текста и вычислений. По данным, полученным в работе, необходимо сделать выводы. В них следует отразить, какой метод использовался в работе, какие получены экспериментальные величины. Небрежно оформленный отчет не принимается. 1 1 1 4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ
Лабораторная работа проводится в халате из хлопчатобумажной ткани для защиты основной одежды от попадания растворов и в защитных очках. Приступать к лабораторной работе можно после знакомства с методическими указаниями к ней, уяснения основных теоретических положений о процессе анодирования и методики проведения экспериментов, собеседования с преподавателем или инженером по контрольным вопросам работы и их разрешения выполнять работу. Так как процесс анодирования проводят с использованием достаточно концентрированного раствора серной кислоты и электрического тока, то нужно соблюдать меры безопасной работы с растворами кислот и электрооборудования. Перед включением установки убедиться в её исправности, проверить исправность токоподводящих проводов, вилки, розетки. О замеченных неисправностях сообщить преподавателю или инженеру (лаборанту). Не оставлять включенную установку без присмотра. При заполнении стакана для анодирования соблюдать осторож-ность. Избегать разбрызгивания раствора кислоты, его попадания на кожу рук, ёмкость для анодирования должна находиться на защитном поддоне. При проведении работы на лабораторном столе не должно быть посторонних предметов, кроме листа бумаги для записи результатов экспериментов. Во время выполнения работы нельзя отвлекаться посторонними делами и разговорами. В лаборатории нельзя носить шорты, сандалии, босоножки. Нельзя работать в лаборатории в ювелирных украшениях, широкополой одежде и с длинными распущенными волосами. Контактные линзы нельзя носить в лаборатории, так как попавшие в них химреактивы могут вызвать серьезное повреждение глаз. Не трогать в лаборатории установки, относящиеся к другим работам. Не портить мебель и приборы в лаборатории. Аккуратно обращаться со стеклянной посудой. Делайте уборку рабочего места после окончания работы. Мойте Ваши руки перед уходом из лаборатории. 1 1 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение электрохимической коррозии. Процессы, сопровождающие электрохимическую коррозию. 2. Что является причиной электрохимической коррозии? 3. Основные катодные реакции электрохимической коррозии. 4. Какие факторы влияют на скорость электрохимической коррозии? 5. Показать, как взаимодействуют разные виды металлов в растворах электролитов? 6. Какова цель работы? 7. Какие показатели коррозии используются в работе? 8. Основные требования техники безопасности при выполнении работы.
ЗАДАЧА Металлические образцы определенных размеров были выдержаны в нейтральных растворах соли и в растворах кислоты. Используя различные варианты экспериментов определить коррозиноную стойкость металлических материалов в нейтральных и кислых средах. Для этого провести ряд расчетов. 1. По результатам испытаний образцов в нейтральном растворе и в кислоте вычислить отрицательные массовые и глубинные показатели коррозии. 2. Для испытания образцов в растворе кислоты, кроме указанных выше показателей коррозии, рассчитать объёмные показатели коррозии. По значениям объёмного показателя для отдельных измерений вычислить его среднее значение с указанием абсолютного разброса. 3. Построить график зависимости объёма выделившегося водорода, приведенного к нормальным физическим условиям, от времени испытаний образцов. 4. Дать характеристику коррозионной стойкости металла (сплава) в нейтральной и кислой средах, а также указать коррозионную активность сред, используя ГОСТ-13819 (см. Приложение А).
ВАРИАНТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
ВАРИАНТ 1
Размеры образцов: 40·20·2 мм. Коррозионная среда: раствор нейтральной соли, содержащей ионы Cl-. Материал образца: Ст. 3, rст = 7,8 г/см3, m0 = 12,4874 г, m1 = Материал образца: Zn, rZn = 7,13 г/см3, m0 = 11,4082 г, m1 = Время испытаний ─ 1,5 часа. Коррозионная среда: раствор кислоты. Материал образца: Ст. 3, m0 = 12,4796 г, m1 = 12,4785 г. Материал образца: Zn, m0 = 11,4004 г, m0 = 11,3988 г. Время испытаний 30 мин. Количество выделившегося водорода при t = 21 °С, Рат = для Cт. 3 для Zn 5 мин V = 1,2 cм3, h = 108 мм, V = 2,3 см3, h = 147 мм. 10 мин V = 2,6 см3, h = 94 мм, V = 4,7 см3, h = 123 мм. 15 мин V = 3,7 см3, h = 83 мм, V = 6,7 см3, h = 103 мм. 20 мин V = 4,9 см3, h = 71 мм, V = 8,9 см3, h = 81 мм. 30 мин V = 7,5 см3, h = 45 мм, V = 13,6 см3, h = 34 мм. ВАРИАНТ 2
Размеры образцов: 40·25·2 мм. Коррозионная среда: раствор нейтральной соли, содержащей ионы Cl-. Материал образца: сталь 12Х13, rст = 7,7 г/см3, m0 = 15,6014 г, m1 = 15,6011 г. Материал образца: Al, rAl = 2,7 г/см3, m0 = 5,4027 г, m1 = 5,4021 г. Время испытаний ─ 1,5 часа. Коррозионная среда: раствор кислоты. Материал образца: cталь 12Х13, m0 = 15,6003 г, m1 = 15,5981 г. Материал образца: Al, m0 = 5,4095 г, m1 = 5,4062 г. Время испытаний ─ 30 мин. Количество выделившегося водорода при t = 20 °С, Рат = для cтали 12Х13 для Al
ВАРИАНТ 3
Размеры образцов: 45·20·2 мм. Коррозионная среда: раствор нейтральной соли, содержащей ионы Cl-. Материал образца: Ст. 3, rст = 7,8 г/см3, m0 = 14,0237 г, m1 = Материал образца: Zn, rZn = 7,13 г/см3, m0 = 12,6893 г, m1 = Время испытаний ─ 1,5 часа. Коррозионная среда: раствор кислоты Материал образца: Ст. 3, m0 = 14,1152 г, m1 = 14,1146 г. Материал образца: Zn, m0 = 12,5728 г, m1 = 12,5695 г. Время испытаний ─ 30 мин. Количество выделившегося водорода при t = 22 °С, Рат =
ВАРИАНТ 4
Размеры образцов: 40·20·3 мм. Коррозионная среда: раствор нейтральной соли, содержащей ионы Cl-. Материал образца: Ст. 3, rст = 7,8 г/см3, m0 = 18,7181 г, m1 = Материал образца: сталь 12Х13, rст = 7,7 г/см3, m0 = 18,4857 г, Время испытаний ─ 1,5 часа. Коррозионная среда: раствор кислоты. Материал образца: Ст. 3, m0 = 18,6972 г, m1 = 18,6912 г. Материал образца: сталь 12Х13, m0 = 18,5794 г, m1 = 18,5755 г. Время испытаний ─ 30 мин. Количество выделившегося водорода при t = 21°С, Рат =
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ГОСТ-13819 ─ 10-ти балльная шкала коррозионной
ЛИТЕРАТУРА
1. Томашов, Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов / Н.Д. Томашов. ─ М.: изд. АН СССР, 1959. 2. Жук, Н.П. Курс коррозии и защиты металлов / Н.П. Жук. ─ М.: Металлургия, 1976. 3. Электрохимическая коррозия. Лабораторные работы 2─3. Тула: Тульский политехнический институт, кафедра химии, 1978. 4. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя. ─ Л. отд.: Химия, 1972. 5. Глинка, Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка. ─ Л.: Химия, 1985. 6. Шлугер, М.А. Коррозия и защита металлов / М.А. Шлугер, Ф.Ф. Ажогин, Е.А. Ефимов. ─ М.: Металлургия, 1981. 7. Коровин, Н.В. Лабораторные работы по химии / Н.В. Коровин, Э.И. Мингулина, Н.Г. Рыжова. ─ М.: Высшая школа, 1998.
Учебное издание
Сакович Георгий Готфильдович
Бийский технологический институт (филиал) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Г.Г. Сакович
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 56; Нарушение авторского права страницы
, 
и др., оказывают активирующее действие, усиливая протекание анодного растворения металла; другие, например, 
, 
, оказывают пассивирующее действие, то есть затрудняют анодную реакцию. При одновременном их присутствии в растворе в результате конкурирующей адсорбции на одних участках усиливается анодный процесс разрушения металла, на других ─ происходит образование пассивной плёнки. В результате возникает точечная, язвенная коррозия, или коррозия пятнами.
,
, 
и выделением водорода.
;
;
.
.
.
,
.
.
.
.
.