Исследование защитных свойств борат метилфосфита с помощью индуктивных датчиков

Как отмечалось выше, гравиметрический метод является дискретным. То есть значения скорости коррозии, полученные при использовании этого метода, являются усредненными. Ввиду этого устранение данного недостатка представляет собой нетривиальную задачу.

Решить поставленную задачу можно, путем установления функциональных зависимостей между массой образца и каким либо физическим параметром материала, который можно измерять непрерывно.

В данной работе использовалась схема дифференциального индуктивного преобразователя.

 

Рисунок 6.4 – Дифференциальная схема индуктивного преобразователя

Представленная схема подключения представляет собой двухплечевой мост, в котором две катушки индуктивности последовательно соединены с активными сопротивлениями. В одну из катушек вводят исследуемый образец, другую оставляют свободной.

Особенности данной схемы включения таковы, что она обеспечивает высокую чувствительность и линейную зависимость падения напряжения на катушки от ее индуктивности:

 

,

 

где U – питающее напряжение = 3 В. Z₁ – сопротивление катушки с сердечником (образцом), Z₀ – сопротивление катушки без сердечника (величина постоянная). Общее сопротивление катушки Z равно:

 

,

 

где R – омическое сопротивление катушки, ω – угловая частота питающего напряжения, L – индуктивность катушки. Из формулы видно, что величины ω, R – в условиях опыта есть величины постоянные. Таким образом общее сопротивление катушки зависит от ее индуктивности L.

 

,

 

где w – число витков в катушки, l_к – длина катушки, μ – магнитная проницаемость образца, q – поперечное сечение катушки, l_э – эквивалентное линейное перемещение, под которой понимаем такое количество материала (массу), которое соответствует линейному перемещению на ширину одного витка. Таким образом, очевидно, что индуктивность катушки будет являться некоторой функцией от количества материала (массы) находящейся в ней или L = f(m), при условии что w, l_к, q, μ – const.

И если линейные параметры катушки в действительности являются неизменными, то магнитная проницаемость системы будет меняться во времени. Ввиду того, что в процессе коррозионного разрушения, магнитная проницаемость среды будет меняться, и накладываться на общее значение индуктивности, это проблема была устранена установлением второй катушки без образца Z₂, которая также находится в среде и является катушкой сравнения.

Так как при разрушении металла на его поверхности будут образовываться продукты окисления, то они также будут вносить вклад в общее значение индуктивности, но ввиду того, что магнитная проницаемость стали Ст3 на 3–4 порядка превосходит магнитную проницаемость продуктов окисления [32], то их влиянием можно пренебречь.

Таким образом, задача сводится в нахождении экспериментальной зависимости m=f(U₀). Была произведена та же серия испытаний, что и для гравиметрического метода, в нейтральной и кислой средах, без ингибитора и в его присутствии согласно ГОСТ 9.506-87 и ГОСТ 9.505-86.

Полученные данные зависимости напряжения от условий опытов представлены в таблице 6.4.

 

Таблица 6.4 – Экспериментальные данные

№	Среда	Концентрация ингибитора, мг/дм3	mнач, г	mкон, г	U нач, мВ	U кон, мВ	Скорость коррозии, г/м2·час
1	Нейтральная	---	30, 0835	30, 0693	600, 0	598, 8	0, 836
2			30, 1172	30, 1030	602, 7	601, 5	0, 839
3			30, 1058	30, 0916	601, 7	600, 6	0, 836
1		200	30, 0665	30, 0662	598, 6	598, 6	0, 02
2			30, 1166	30, 1162	602, 6	602, 6	0, 022
3			30, 1267	30, 1263	603, 4	603, 4	0, 022
1		250	30, 1688	30, 1688	606, 8	606, 8	0
2			30, 1172	30, 1172	602, 7	602, 7	0
3			30, 1446	30, 1446	604, 8	604, 8	0
1	Кислая – соляная кислота 1, 5 н	---	30, 0905	29, 3999	599, 3	576, 3	244, 41
2			30, 1165	29, 4267	601, 4	578, 3	243, 85
3			30, 1039	29, 4148	600, 4	577, 4	243, 94
1		500	30, 0680	29, 9639	597, 5	589, 3	36, 66
2			30, 1078	30, 0043	600, 7	592, 5	36, 58
3			30, 1292	30, 0261	602, 4	594, 2	36, 59
1		2000	30, 1712	30, 1547	605, 8	604, 4	5, 87
2			30, 1133	30, 0968	601, 1	599, 8	5, 85
3			30, 1607	30, 1443	604, 9	603, 6	5, 85

 

Рисунок 6.5 – Результаты эксперимента.

 

Из приведенного графика, очевидно, что вид зависимости между массой образца и напряжением контура, не зависит от параметров среды и хода протекания процесса. Вид данной кривой будет зависеть, только от параметров установки, температуры протекания процесса и материала из которого выполнен образец.

Рассчитанные значения масс образцов по предложенному уравнению, различаются от результатов взвешивания не более чем на пол процента.

Сопоставим результаты расчета скоростей коррозии данные представим в виде таблицы.

 

Таблица 6.5 – Сопоставление результатов расчета

Среда	Концентрация ингибитора мг/дм3	Скорость коррозии – гравиметрический метод г/м2·час	Скорость коррозии – индуктивный датчик	Ошибка %

Нейтральная