- Технологический факультет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»
Методические указания к лабораторным работам
по курсу «Коррозия и защита металлов»
Новочеркасск 2012 г.
УДК 620 (076.5)
1
Рецензент канд. техн. наук С.А.Пожидаева
Научный редактор канд. техн. наук И.Г. Бобрикова
Составители: Балакай В.И., Липкина Т.В., Суховерхов Д.А.
Коррозия и защита металлов: Метод. указ. к лабораторным работам /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.
Новочеркасск: ЮРГТУ, 2012. 25с.
Указания включают основные принципы и методы исследования коррозионных процессов и защиты металлов от коррозии, а также общие методические указания к проведению лабораторных работ.
Предназначены для студентов 5 курса химико-технологического факультета специальности
240302.65 «Технология электрохимических производств».
©Южно-Российский государственный
технический университет, 2012
© Балакай В.И., Липкина Т.В., Суховерхов Д.А.
2
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
МАССОВЫМ МЕТОДОМ
Цель работы: исследовать зависимость скорости контактной коррозии металлов, в частности цинка, от природы контактирующего с цинком
другого металла, состава и температуры коррозионной среды и других факторов (по указанию преподавателя).
Пояснения к работе
Контактная коррозия имеет сугубо электрохимический механизм: металлы различной природы или состояния, контактирующие друг с другом и с
одной и той же средой, образуют короткозамкнутую электрохимическую
цепь, часто называемую микрогальваническим элементом, со всеми его проявлениями – окислительными процессами на поверхности одного из контактирующих металлов и восстановительными – на поверхности другого. Характер процессов определяется значениями электродных потенциалов рассматриваемых металлов в заданных условиях (состав среды, температура и
др.). Таким образом, контактная коррозия какого-либо металла в заданной
ионопроводящей среде может быть замедлена или, наоборот, ускорена, если
другой (контактный) металл имеет соответственно более отрицательный или
более положительный электродный потенциал, чем потенциал корродирующего металла.
При контакте двух металлов, имеющих в заданной среде равновесные
потенциалы Ea и Ek , сила коррозионного тока, в общем случае, определяется
значениями поляризации окислительного и восстановительного процессов
на поверхности этих металлов и полным омическим сопротивлением образованного макрогальваничсского элемента. С увеличением разности между
равновесными потенциалами контактирующих металлов, с уменьшением
полного омического сопротивления элемента и поляризации металлов - электродов, сила тока, а следовательно, и скорость контактной коррозии увеличиваются.
Из практики известно, что коррозия наиболее интенсивно протекает
вблизи места соединения разнородных металлов. Площадь корродирующей
поверхности зависит от электропроводности ионопроводящей среды и сопротивления в твердофазной части макрогальванического элемента: в средах и твердой фазе с большой электропроводностью контактная коррозия
распространяется на большей поверхности.
На контактную коррозию оказывают влияние не только природа металлов, состав среды и концентрация компонентов, входящих в данную
среду, но также температура, перемешивание среды и другие факторы.
Скорость контактной коррозии можно уменьшить следующим образом:
– подбором соответствующего металла, стойкого в данной коррозионной среде,
– предотвращением образования контактных гальванопар (металлы,
3
соединяемые в металлических конструкциях, должны располагаться как
можно ближе друг к другу в ряду электрохимических потенциалов);
– изоляцией различных металлов друг от друга;
– тщательным подбором применяемых защитных покрытий;
– использованием ингибиторов коррозии;
– использованием электрохимической, например, протекторной или
катодной зашиты и др.
Методика эксперимента
Для измерения скорости контактной коррозии по массовому методу
берут восемь образцов (5 цинковых и по одному медному, железному и
свинцовому) одинакового размера в виде пластин и замеряют штангенциркулем их длину и ширину с точностью до + 0,1 мм. Собирают схему и подготавливают поверхность образцов для коррозионных испытаний по методике, приведенной в прил. 1.
Цинковые образцы нумеруют и взвешивают на аналитических весах с
точностью до + 0,0002 г. Подготовленные образцы помещают в электролитические ячейки и укрепляют в клеммах друг против друга, В первой ячейке
помещают два цинковых образца, во второй – цинковый и железный, в третьей – цинковый и свинцовый, а в четвертой – цинковый и медный образцы.
В ячейку наливают 0,1 – 0,3 моль/л раствор серной или соляной кислот (по
указанию преподавателя) до одинакового уровня. Затем держатели электродов попарно соединяют проводниками и отмечают время начала опыта. При
этом в растворах образуются гальванические элементы и цинк растворяется в
первой ячейке вследствие работы собственных микропар, а во второй, третьей, четвертой – вследствие работы как микропар, так и макропар (за счет
контакта с другими металлами).
Через один час после начала опыта все цинковые образцы вынимают,
тщательно промывают проточной водопроводной водой, высушивают и удаляют продукты коррозии сразу же после испытания по методике, описанной
в прил. 2. Затем образцы взвешивают на тех же весах, что и в начале опыта с
точностью до + 0,0002 г. Результаты измерений записывают в таблицы по
формам 1.1 и 1.2.
Массовый, глубинный и токовый показатели скорости коррозии рассчитывают соответственно по формулам:

m
m  z  F
m  m 0 m
 и
j


,
 1

,   8,76
s
s
Эx

2∙
Эx  s  
A s
где К, П, и j – массовый(г/м ч), глубинный (мм/год) и токовый (А/дм2) показатели скорости коррозии соответственно; m 0 и m1 – масса образца до и после
коррозионных испытаний, г; s – рабочая поверхность образца, м2;  –
продолжительность испытаний, ч, ρ – плотность металла, г/см3; Эх – электрохимический эквивалент, г/(А∙ч); А – атомная масса металла, г; z – число электронов, участвующих в реакции; Р – число Фарадея, (А∙ч); 8,76 – коэффициент, учитывающий перевод единиц измерений.
4
Форма 1.1
Опытные данные
№
опыта
Потенциал по отношению к хлорсеребряному электроду
Время от
сравнения (В)
Сила
начала
тока, А цинка без контакта цинка в контакте с контактируемого меопыта, мин
с другим металлом другим металлом
талла
1
2
3
4
5
6
Продолжение формы 1.1
Потенциал по отношению к водородному электроду сравнения, В
цинка без контакта с дру- цинка в контакте с другим контактируемого металла
гим металлом
металлом
7
8
9
Форма 1.2
Опытные данные
№
Средняя масса Изменение массы Поверхность Массовый показатель скоМеталлы
опыта
образца, г
образца, г
образца, м2
рости коррозии, г/(м2 ∙ч)
до
после
опыта опыта
1
2
3
4
5
6
7
Если m > 0, то массовый показатель скорости коррозии имеет положительное значение, обозначается   и называется положительным массовым показателем скорости коррозии.
Если m < 0, то массовый показатель скорости коррозии имеет отрицательное значение, обозначается K  и называется отрицательным массовым
показателем скорости коррозии.
По указанию преподавателя возможно изучение процесса коррозии
при контакте цинка разных марок или электроосажденного при различных
условиях и режимах электролиза, а также исследование влияния различных
физических факторов воздействия (механические деформации, температура,
магнитные или акустические поля и др.) на контактную коррозию.
Результаты эксперимента
В отчете необходимо изложить основы теории контактной коррозии,
привести схему установки, таблицы экспериментальных данных, расчеты
скоростей коррозии чистого, а также цинка контактируемого с медью, железом, свинцом и другими металлами и сделать выводы.
Контрольные вопроси
1. Что такое контактная коррозия? Причины ее возникновения.
2. Определите понятие "электродный потенциал". Как рассчитать его
величину?
3. Как определить возможность самопроизвольного течения процесса контактной коррозии?
4. Какие имеются методы определения скорости коррозии?
5
5. От каких факторов зависит скорость контактной коррозии, и как она
зависит от этих факторов?
6. Какие имеются методы уменьшения скорости контактной коррозии?
7. Каковы принципы выбора контактных пар для изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях?
8. Как влияют конструктивные особенности машин и аппаратов на
возникновение контактной коррозии?
Лабораторная работа № 2
КАТОДНАЯ ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Цель работы: исследовать эффективность катодной защиты стали в
нейтральном электролите в зависимости от плотности налагаемого тока
(определить защитный эффект, степень защиты, коэффициент защитного
действия и удельный расход электроэнергии при катодной защите).
Пояснения к работе
Скорость электрохимической коррозии металла и сплава можно значительно уменьшить, если подвергнуть их электрохимической защите. В зависимости от вида поляризации, различают катодную и анодную защиты.
Катодная защита - это защита металла от коррозии с помощью поляризации постоянным током от внешнего источника, при которой защищаемый
металл присоединяют к отрицательному полюсу, а к положительному – дополнительный электрод. При этом поверхность защищаемого металла поляризуется катодно, его потенциал смещается в отрицательную сторону, что
приводит к ослаблению работы локальных анодов или к их превращению в
катоды, те к уменьшению или полному прекращению коррозионного разрушения. При этом анодный процесс протекает на дополнительном электроде. Для полного прекращения электрохимической коррозии металла его
нужно катодно заполяризовать до значения равновесного потенциала, а
сплав – до значения равновесного потенциала его наиболее отрицательной
анодной составляющей.
Эффективность катодной защиты принято характеризовать величинами защитного эффекта, степенью защиты и коэффициентом защитного
действия, которые определяют по следующим формулам:
защитный эффект Z   K 0  K1  100%,

K0

где K 0 и K1 – массовые показатели скорости коррозии до и после защиты,
г/(м2∙ч);
степень защиты   K 0 ,
K1
6
коэффициент защитного действия
Kз 
m 0  m1
,
J
где m1 и m0 – массовые потери металла без наложения поляризации и
при наложении поляризации за одно и то же время, г; J – величина поляризующего тока, А.
Полная защита не всегда целесообразна, т.к. в случае малой катодной
поляризации приходится накладывать очень большие токи. Поэтому, удлиняя
срок службы конструкции, чаще ограничиваются частичной защитой.
Применение больших токов для защиты нецелесообразно из-за того, что может возникнуть явление отрицательного защитного эффекта или
перезащиты. Ускорение коррозии происходит вследствие разрушения
пленки вторичных продуктов коррозии, либо слишком интенсивно выделяющимся водородом, либо из-за изменения рН приэлектродного слоя.
Это всегда необходимо учитывать при катодной защите.
При выборе оптимальной катодной плотности тока для катодной защиты исходят из необходимости достижения защитного эффекта при достаточно хорошем коэффициенте защитного действия (значительное
уменьшение коррозионных потерь на единицу катодной плотности тока).
К важнейшим факторам, характеризующим свойства анода и определяющим его практическую пригодность, относят скорость его коррозии
и допустимую плотность тока. Аноды могут быть изготовлены из растворимых (сталь, алюминий), труднорастворимых (чугуны, графит) и нерастворимых (платина и ее сплавы, титан, платинированный титан, сплавы
свинца) материалов.
Катодная защита широко применяется как дополнительное (к изолирующему покрытию), а иногда и как самостоятельное средство защиты
от коррозии подземных металлических сооружений, аппаратов химических производств и т.д.
Главные преимущества этого метода: высокая эффективность, возможность автоматизации, а также регулирования поляризующего тока и
поддержания определенного значения потенциала.
К недостаткам катодной защиты можно отнести высокую начальную
стоимость установки, необходимость систематического контроля и профилактического ремонта, вредное воздействие на соседние, незащищенные металлические конструкции.
Методика проведения работы
Испытанию подвергают шесть образцов из листовой углеродистой
стали толщиной 0,5 мм одинаковой длины, но разной ширины. Образцы
имеют такую длину и ширину, что после сборки установки их рабочая поверхность (погруженная в раствор) приблизительно составляет: для незащищенного – 2 дм2, для защищенных – 2; 1; 0,4; 0,3; 0,2 дм2. Длину и ширину образцов измеряют штангенциркулем с точностью до + 0,1 мм. По7
верхность образцов обрабатывают по методике, описанной в прил.1,
взвешивают на аналитических весах с точностью до ± 0,0002 г и закрепляют в держателях электролитических ячеек. После этого закрепляют пять
впаянных в стеклянные трубки платиновых анодов и собирают электрическую схему. Наливают в ячейки до определенного уровня (отвечающего
необходимым рабочим поверхностям образцов) 0,2 – 1,0 моль/л раствор
хлорида натрия или водорода (по указанию преподавателя). Замыкают
цепь и устанавливают при помощи реостата силу тока в цепи, равную 2 –
5 мА (по указанию преподавателя). Отмечают время начала опыта и поддерживают силу тока постоянной в течение всего опыта.
По истечении 2 – 3 ч извлекают все испытуемые образцы, отмечают
и еще раз измеряют длину их рабочих (соприкасающихся с раствором)
частей и удаляют продукты коррозии. Очистку образцов необходимо производить сразу же после испытания по методике, описанной в прил. 2.
После проведения всех указанных операций образцы, имеющие чистую поверхность, взвешивают на тех же весах, что и в начале опыта с
точностью до ± 0,0002 г.
Результаты опыта записывают в таблицы по форме 2.1 и 2.2.
Массовый, глубинный и токовый показатели скорости коррозии защищенных и незащищенных образцов рассчитывают по формулам, приведенным в работе 1. Защитный эффект, степень защиты и коэффициент
защитного действия рассчитывают по формулам, приведенным выше.
Форма 2.1
Опытные данные
Номер образца
1
Изменение масМассовый показатель
сы образца, г скорости коррозии, г/(м2∙ч)
Масса образца, г
до опыта
2
после опыта
3
4
5
Форма 2.2
Опытные данные
Потенциал по отВремя от
Потенциал по отРабочая
ношению к хлорсеНомер
начала Плотность
Сила
ношению к водоповерхребря- ному элек2
образца опыта, тока, А/дм
тока, А
родному электроность, дм2
троду
мин.
ду сравнения, В
сравнения, В
1
2
3
4
5
6
7
На основании полученных данных рассчитывают удельный расход
электроэнергии при катодной защите по формуле
W  8.78  10 2 
JU
,
S
где W – удельный расход электроэнергии, кВт/м2; J – сила тока, А; U – напря8
жение, В; S – поверхность образца, м2, 8,78 ∙102 – переводной коэффициент.
Результаты эксперимента
В отчете необходимо изложить основы теории катодной защиты металлов, привести электрическую схему, таблицу экспериментальных данных,
расчеты скорости коррозии стальных образцов в нейтральном электролите в
зависимости от налагаемого тока, а также защитный эффект, степень защиты и коэффициент защитного действия, удельный расход электроэнергии
при катодной защите и сделать вывод.
Контрольные вопросы
1.
Какова сущность катодной защиты?
2.
Перечислите достоинства и недостатки катодной защиты.
3.
Какова область применения катодной защиты?
4.
Что такое оптимальная плотность тока защиты?
5.
Что такое защитный эффект, степень защиты, коэффициент защитного действия и как они определяются?
6.
Из каких материалов изготавливаются аноды?
7.
Что такое «засыпка» и в каких случаях она применяется?
8.
Что такое станции катодной защиты?
Лабораторная работа № 3
ПРОТЕКТОРНАЯ ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРОЗИИ
Цель работы исследовать эффективность защиты стали от коррозии с
помощью протектора в нейтральном электролите (определить защитный эффект, степень защиты, коэффициент защитного и полезного действия протектора).
Пояснения к работе
Протекторная защита металлических конструкций от коррозии является одним из способов электрохимической катодной защиты и состоит в
том, что к защищаемой металлической конструкции присоединяется протектор (какой-либо другой металл или сплав), имеющий в данной коррозионной среде потенциал более электроотрицательный, чем потенциал
металла защищаемой конструкции.
Механизм защиты металлов от коррозии с помощью протектора
аналогичен механизму катодной защиты внешним током. Между защищаемым металлом и протектором протекает электрический ток. При этом
поверхность защищаемого металла поляризуется катодно, его потенциал
смещается в отрицательную сторону, что приводит к ослаблению работы
локальных анодных участков и (или) к их превращению в катодные, т.е.
уменьшению или полному прекращению коррозионного процесса. Анодный процесс при этом протекает на протекторе, который постепенно рас9
творяется. После полного растворения протектора или потери его контакта с защищаемым металлом, протектор необходимо заменить или восстановить его контакт с защищаемым металлом.
Однако, если при катодной защите защитная плотность тока может
регулироваться в широких пределах, то при защите с помощью протектора степень защиты зависит от его электрохимических характеристик:
начального электродного потенциала, поляризуемости, величины поверхности, стабильности работы во времени и т.д.
В качестве протектора чаще всего используют магний, цинк и их
сплавы. Алюминий применяют реже, т.к. он быстро покрывается очень
плотной оксидной пленкой, которая пассивирует его и ограничивает токоотдачу.
Свойства, определяющие практическую пригодность протекторных
металлов и сплавов, следующие: достаточно высокий отрицательный потенциал в данной среде; равномерность анодного растворения, незначительное саморастворение; малая анодная поляризация, высокая практическая токоотдача; не дефицитность, низкая стоимость.
Протектор работает эффективно, если переходное сопротивление
между ним и окружающей средой невелико. В процессе работы протектор,
например цинковый, может покрываться слоем нерастворимых продуктов
коррозии, которые изолируют его от окружающей среды и резко увеличивают переходное сопротивление. Для борьбы с этим явлением протектор
помещают в наполнитель – смесь солей, которая создает вокруг него
определенную среду, облегчающую растворение продуктов коррозии и
повышающую эффективность и стабильность работы протектора в грунте.
Действие протектора ограничивается определенным расстоянием. Максимально возможное удаление протектора от защищаемой конструкции
называется радиусом действия протектора. Он зависит от ряда факторов,
важнейшими из которых являются: электропроводность среды, разность потенциалов между протектором и защищаемой конструкцией, поляризационные характеристики. С увеличением электропроводности среды защитное
действие протектора распространяется на большее расстояние.
Протекторную защиту, по сравнению с катодной, целесообразно использовать в тех случаях, когда получение энергии извне связано с трудностями.
Основные достоинства протекторной защиты: независимость от источника тока, простота монтажа, возможность применения локальной защиты, незначительное влияние на соседние конструкции.
Основными недостатками протекторной защиты являются безвозвратная потеря металла анода и вследствие этого необходимость периодической
его замены, загрязнение окружающей среды продуктами коррозии. Кроме
того, область использования протекторов ограничивается удельным сопротивлением среды и сравнительно небольшим защитным током.
10
Методика проведения работы
Для проведения работы берут два пластинчатых образца из углеродистой или низколегированной сталей и образец из металла протектора с рабочей поверхностью около 2 дм2 цинка, кадмия, магния и др. (по указанию
преподавателя). Поверхность всех образцов подготавливают по методике,
описанной в прил. 1, тщательно высушивают и взвешивают на аналитических весах с точностью до ± 0,0002 г. Один стальной образец укрепляют в
держателе первой электролитической ячейки, а другой образец и протектор –
в держателе второй электролитической ячейки. Ячейки предварительно подготавливают для проведения коррозионных испытаний.
Наполняют ячейки до одинакового уровня 0,1 – 0.2 моль/л раствором
хлорида натрия (по указанию преподавателя). Опыт ведут 2 – 3 ч, записывают каждые 5 мин. значения силы защитного тока в цепи протектор – стальной образец.
По окончании опыта протектор и стальные образцы извлекают из раствора, измеряют штангенциркулем (с точностью до ± 0,1 мм) размеры их
рабочей (соприкасающейся с раствором) поверхности и удаляют с нее продукты коррозии по методике, описанной в прил. 2.
После проведения указанных операций образец, имеющий чистую металлическую поверхность, промывают проточной водопроводной водой,
тщательно высушивают и взвешивают на тех же весах, что и в начале опыта
с точностью до 0,0002 г.
Результаты измерений записываются в таблицы по форме 3.1 и 3.2
Массовый, глубинный и токовый показатели скорости коррозии защищенного и незащищенного образцов, а также защитный эффект и степень
защиты рассчитывают по формулам, приведенные в работах 1 и 2.
Форма 3.1
Опытные данные
Показатели измерений
Стальные образцы
без защиты
Протектор
в контакте с протектором
Рабочая поверхность, дм2
Масса образца, г:
до опыта
после опыта
Изменение массы, г
Массовый показатель
Скорости коррозии, г/(м2 ч)
Форма 3.2
Опытные данные
Время Сила Потенциал по отношению к хлорсе- Потенциал по отношению к водоот
тока, ребряному электроду сравнения (В) родному электроду сравнения (В)
начала А
11
опыта,
мин.
1
стали без стали в контакте протекзащиты с протектором тора
2
3
4
5
стали без стали в контак- протекзащиты те с протекто- тора
ром
6
7
8
Результаты эксперимента
В отчете необходимо изложить основы теории протекторной защиты
металлов от коррозии, привести электрическую схему, таблицы экспериментальных данных; рассчитать скорости коррозии стальных образцов в
нейтральном электролите без защиты и при контакте с протектором, среднюю силу тока, даваемую протектором, защитный эффект, коэффициент защитного действия, степень защиты; построить график изменения во времени
силы тока стали без защиты, стали в контакте с протектором и без протектора, сделать вывод.
Контрольные вопросы
1.В чем отличие протекторной защиты от катодной? Какие преимущества и недостатки каждого из этих методов?
2.Какова область применения протекторной защиты?
3.Что такое коэффициент полезного действия протектора, от чего он
зависит?
4.Что такое радиус действия протектора и от чего он зависит?
5.Сформулируйте основные требования, предъявляемые к материалу
протектора?
6. В каких случаях применяют цинковые протекторы?
7. В каких случаях применяют алюминиевые протекторы?
8. Каковы особенности использования магниевых протекторов?
Лабораторная работа № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
ОБЪЕМНЫМ МЕТОДОМ
Цель работы: ознакомиться с методом определения скорости коррозии с водородной деполяризацией; выяснить характер влияния природы металла на процесс коррозии (рассчитать объемные и массовые показатели скорости коррозии).
Пояснения к работе
Электрохимическая коррозия металла возможна, когда его равновесный потенциал лежит в области более отрицательных значений, чем равновесный потенциал какого – либо возможного окислительновосстановительного процесса в данном растворе. В качестве окислителей
(катодных деполяризаторов) в водных средах выступают О2 и Н3О+, и процессы коррозии называются протекающими соответственно с кислородной и во12
дородной деполяризацией.
Один из методов определения скорости коррозии металла – объемный,
который основан на измерении объема выделившегося водорода в процессе
коррозии металла, отнесенного к единицам поверхности и времени.
Методика проведения работы
Скорость коррозии определяют массовым и объемным методами.
Установка для определения скорости коррозии по объему выделившегося
водорода имеет следующий вид (рис. 4.1).
Вариант 1
Выяснить влияние природы металла на процесс коррозии и определить
скорость его коррозии с водородной деполяризацией. Для этого образцы из
цинка, железа, кадмия, олова или свинца (2 – 3) необходимо подготовить по
методике, описанной в прил. 1, тщательно высушить фильтровальной бумагой и взвесить образцы с точностью до ± 0,0002 г.
Заполнить бутыль – сивер 2 до верхней метки водой через кран 1 при
закрытых кранах 3 и 4. Закрыть кран 1 и открыть кран 3. Подготовленные
образцы 7 навесить на держатель 8, установить в стаканы 10 и разместить их
на подставках 9 так, чтобы образцы находились в воронках. С каждым из
элементов установки проделать следующие операции.
Залить в каждый стакан по 150 мл раствора серной или соляной кислот с концентрацией 0.01 – 1,0 моль/л (по указанию преподавателя). Осторожно открыть кран 5, быстро и равномерно заполнить бюретку до верхнего
деления (50 мл), закрыть кран 4, после заполнения всех бюреток закрыть
кран 3. В течение первых 5 мин ежеминутно, а затем через каждые 5 мин.
фиксировать уровень мениска в бюретке. Продолжительность опыта 1 –
1,5 ч. В конце опыта измерить расстояние от уровня жидкости в стакане до
мениска в бюретке.
Рис. 4.1. Установка для определения скорости коррозии по объему выделившегося водорода: 1, 3, 4 – краны; 2 – бутыль-сивер; 5 – бюретка; 6 – воронка; 7 – образец металла; 8 – держатель образца; 9 – подставка, 10 – стакан.
13
По окончании опыта открыть краны 1 и 4, слить остатки кислоты из
бюретки в стакан, быстро выгрузить образец, тщательно промыть его водопроводной водой, высушить фильтровальной бумагой и повторно взвесить
на тех же весах с точностью ± 0,0002 г. При открытых кранах 1 и 4 промыть
бюретку оставшейся в бутыли 2 водой.
Результаты эксперимента заносят в таблицу по форме 4.1. Объемный
показатель скорости коррозии рассчитывают по формуле
K0 
101,3  10 3    g  h  PH 2O
V
 V 0  273 
,
S 
S  (273  t )  101,3  10 3 К
где К° – объемный показатель скорости коррозии, м3/(м2 ч); V и V0 – объем
водорода, выделившегося во время испытания и приведенного к нормальным условиям, соответственно, м3; t – время опыта, ч; Т – температура окружающей среды, °С; h – высота от уровня жидкости в стакане до мениска в
бюретке, м;  – плотность раствора кислоты, кг/ м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; PH O – давление насыщенного водяного пара, Па; S – поверхность образца, м2; 273 К и 101,3∙103 Па – значения температуры и давления
при нормальных условиях.
Опытные данные
Форма 4.1
2
Время от
начала опыта,
мин.
Металл
1
2
Масса образца, г
до опыта
3
после опыта
4
Изменение Объем выделивмассы образ- шегося водорода,
ца, г
мл
5
6
Продолжение формы 4.1
Массовый показатель
Объемный показатель скоскорости
коррозии, г/(м2
рости коррозии, см3/(см2 ч)
ч)
7
8
Расхождение массового и объемного показателей скорости
коррозии, %
9
Массовый показатель скорости коррозии рассчитывают через объемный показатель скорости коррозии по формуле
K 
K 0  2  A  10 4
,
22429  z
где K  – массовый показатель скорости коррозии, г/( м2 ч); А – атомная масса
металла (цинка), г; z – валентность металла.
Массовый показатель скорости коррозии полученный гравиметрическим методом рассчитывают по формуле
K  
m 0  m1
,
S
где K  – массовый показатель скорости коррозии, г/(м2 ч).
Расхождение массового и объемного показателя скорости коррозии
определяют по формуле
14
K 
K   K 
,
K
где K – расхождение величин K  и K  , %.
Вариант 2
Выяснить влияние природы и концентрации добавок в растворе на
процесс коррозии и определить скорость коррозии с водородной деполяризацией.
В качестве добавок использовали соли металлов более электроположительных, чем цинк. При погружении цинка в такие растворы происходит реакция цементации (Me 2  Zn  Zn 2  Me)
Для проведения лабораторной работы необходимо подготовить 4
образца из цинка по методике, описанной в прил. 1, тщательно высушить
их фильтровальной бумагой и взвесить с точностью до ± 0,0002 г.
В дальнейшем работу проводить по методике, описанной выше (вариант 1). В каждый стакан необходимо залить 150 мл раствора серной или
соляной кислот с концентрацией 0,01 – 1,0 моль/л, и в три из них долить
один из растворов солей сульфата меди, железа, свинца, никеля, кадмия,
кобальта или олова до конечной концентрации в рабочем растворе 1 –
5 г/л (по указанию преподавателя).
Обработку результатов измерений проводить по методике, описанной выше.
Вариант 3
Выяснить влияние ингибиторов и пассиваторов на процесс коррозии и определить скорости коррозии с водородной деполяризацией.
Для проведения лабораторной работы необходимо подготовить 4
образца из цинка по методике, описанной в прил. 1, тщательно высушить
их фильтровальной бумагой и взвесить с точностью до ± 0,0002 г .
В дальнейшем работу проводить по методике описанной выше (вариант 1). В каждый стакан необходимо залить по 150 мл раствора серной
или соляной кислоты с концентрацией 0,01 – 1,0 моль/л, и в три из них
добавить 0,5 – 1,0 г/ л одного из стимуляторов ( Na 2SO3 , Na 2S2 O 3 , K 2SO3 , KC ,
NaCI , NaBr , NaI , KI ) или ингибиторов коррозии ( HNO3 , NaNO3 , K 2 CrO4 , Na 2 CrO4 ,
KNO2 ) по указанию преподавателя.
Обработку результатов измерений проводить по методике, описанной выше.
Результаты эксперимента
В отчете необходимо: изложить основы теории электрохимической
коррозии с водородной деполяризацией; привести схему установки и таблицу экспериментальных данных, расчеты скорости коррозии цинка (объемные и массовые показатели); определить расхождение массовых пока15
зателей скорости коррозии, установленных через объемный показатель и
гравиметрическим способом, и сделать выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое химическая и электрохимическая коррозия металлов и
сплавов?
2. В чем отличие электрохимической коррозии от химической?
3. При каких условиях возможно протекание электрохимической
коррозии?
4. В чем отличие процессов коррозии с кислородной и водородной
деполяризация?
5. От каких факторов зависит скорость коррозии с водородной деполяризацией?
6. Опишите схему катодного процесса с водородной деполяризацией?
7. Какие особенности коррозии металлов с водородной деполяризацией9
8. Назовите методы защиты металлов при коррозии с водородной деполяризацией?
9. Какие известны способы определения скорости коррозии?
Лабораторная работа № 5
ХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
Цель работы: исследовать кинетику химической коррозии металлов и
сплавов на воздухе при определенной температуре, установить закономерности роста оксидной пленки во времени при окислении металла на воздухе при
высокой температуре; определить константы кинетического уравнения, выражающих найденную зависимость.
Пояснения к работе
Наиболее распространенным и практически важным видом химической
коррозии металлов является газовая коррозия – коррозия металлов в газах
при высоких температурах.
При химическом взаимодействии металлов с окружающей средой продукты коррозии образуются непосредственно на металлической поверхности в зоне реакции. Вследствие этого скорость газовой коррозии чаще всего (исключая образование очень рыхлых и пористых пленок или возгоняющихся продуктов коррозии) тормозится, в основном, процессом встречной
диффузии компонентов агрессивной среды и частиц металла (обычно в виде
ионов) в защитной пленке. В этом случае наблюдается постепенное снижение скорости коррозии во времени. В условиях образования легковозгоняющихся продуктов коррозии или возникновения очень рыхлых пленок скорость газовой коррозии будет определяться скоростью протекания химической реакции металла. В этих случаях будет наблюдаться примерно посто16
янная скорость окисления во времени.
Скорость газовой коррозии Уг обычно принято выражать через скорость роста оксидной пленки Уг = dx/dτ или через скорость увеличения массы
оксидной пленки Уг = dm/dτ. Известно несколько законов роста оксидной
пленки во времени ( линейный, параболический, квадратный и логарифмический законы ), зависящих от ее защитных свойств, т.е. от условий роста
пленки при кинетическом, диффузионном и смешанном (диффузионно – кинетическом) контроле.
На скорость газовой коррозии металлов и сплавов оказывают влияние
внешние факторы - состав и давление газовой среды, ее скорость движения,
температура, режим нагрева, а также внутренние факторы – природа, химический и фазовый состав сплава, механические напряжения и деформации.
В реальных процессах часто наблюдается нарушение приведенных
выше зависимостей m = f (τ) вследствие влияния ряда факторов, осложняющих процесс (нарушение сплошности пленки внутренними напряжениями,
возникающими при ее росте или изменении температуры и др.), а также могут иметь место более сложные зависимости, которые описывают процесс
роста оксидной пленки во времени.
Методика проведения работы
Испытанию подвергают образцы из стали, никеля, латуни, свинца
или другого металла по указанию преподавателя. Образцы представляют собой пластины размером 20х20 мм с отверстиями диаметром 1,5 – 2,0 мм.
Предварительно подготавливают поверхность трех образцов для коррозионных испытаний по методике, описанной в прил. 1. Подготовленные образцы
нумеруют, хорошо высушивают, взвешивают на аналитических весах с точностью до ±0,0002 г и помещают в электропечь, которую предварительно
включают для прогрева до заданной температуры (500 – 700 °С по указанию
преподавателя).
Температуру в печи определяют с помощью термопары и регулируют в
течение всего опыта с помощью лабораторною автотрансформатора, либо
автоматически.
Через каждые 15 мин. выдержки в печи образцы вынимают, остужают
на воздухе, взвешивают и помещают снова в печь. Опыт повторяют 6 –
8 раз. При извлечении образцов из печи и при дальнейшей работе с ними
нельзя допускать отслаивания и опадания с них окалины.
Результаты опытов заносят в таблицу по форме 5 . 1 .
Опытные данные
Форма 5.1
Масса образца, г
Время
№ об- Материал
Темпераокисления,
разца образца
тура, °С до опыта после
мин.
опыта
1
2
3
4
5
17
6
Измене- Среднее удельное
ние мас- увеличение массы,
сы, г
г
7
8
Если известен химический состав образующийся окалины, то по величине положительного показателя изменения массы рассчитывают отрицательный показатель изменения массы по формуле
K  m  A
K 
,
8n

где K  – отрицательный показатель изменения массы, г/(м2 ∙ч); n – валентность металла; А – атомная масса металла, г .
Массовый и глубинный показатели скорости коррозии рассчитывают
по формулам, приведенным в работе 1.
Результаты эксперимента
В отчете необходимо изложить основные понятия химической коррозии
металлов и сплавов, таблицы экспериментальных данных, а также расчеты
скорости коррозии и сделать выводы. В выводах по работе необходимо отметить, отвечает ли оксид данного металла условию сплошности.
Контрольные вопросы
1. Химическая коррозия, определение, специфика.
2. Чем отличается химическая коррозия от электрохимической коррозии металлов и сплавов?
3. Приведите примеры химической коррозии металлов.
4. Условия возможности протекания химической коррозии.
5. Какие оксидные пленки обладают защитными свойствами?
6. Условие сплошности оксидной пленки.
7. Какие факторы влияют на скорость химической коррозии металлов
и сплавов? На какие группы они делятся и каков механизм их влияния?
8.
Приведите примеры защиты металлов от химической коррозии.
9. Опишите методику эксперимента, принципы расчетов.
Лабораторная работа № 6
ИСЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ
ИНГИБИТОРОВ КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ
Цель работы: Исследование эффективности и механизма действия
ингибиторов коррозии стали в растворе кислоты гравиметрическим методом и методом поляризационных измерений.
Пояснения к работе
Скорость коррозии можно снизить, изменяя свойства коррозионной
среды. Это достигается уменьшением концентрации агрессивного компонента коррозионной среды или введением ингибиторов коррозии в коррозионную среду.
Ингибитор коррозии – вещество, которое при введении в коррозион18
ную среду в незначительном количестве заметно снижает скорость коррозии металла. Действие большинства ингибиторов коррозии связано с их
адсорбцией на границе раздела металл-раствор, что может привести к торможению катодной реакции коррозионного процесса (катодный ингибитор) или анодной реакции (анодный ингибитор), или обеих реакций одновременно (анодно-катодный ингибитор).
Коррозия металлов в кислотах, протекающая с водородной деполяризацией, идет преимущественно с катодным контролем, поэтому наиболее
эффективно замедлять коррозию будут катодные ингибиторы. Подавление
реакции выделения водорода в присутствии ингибитора приводит к снижению скорости коррозии металла. Если предположить, что коррозия протекает с водородной деполяризацией, а кинетика выделения водорода и
растворения металла определяется электрохимической стадией, то можно
записать: для катодного процесса.
   zH



iH  E  E   F exp  H
F 2  k H f H exp  H FEêî ð 
êî ð
 RT

 RT

(1)
для анодного процесса
 n   zM

 1 M

iÜ E  E   nM F exp  M M
F 2  k M f M exp 
nM FEêî ð 
êî ð
RT


 RT

(2)
где nм – число электронов, участвующих в реакции (в замедленной стадии); αH и αM – коэффициенты переноса реакций выделения водорода и металла; ZH И ZM – зарядовые числа частиц, являющихся источником водорода

и металла; ψ2 – скачок потенциала на внешней плоскости Гельмгольца,  H

и  M – константы скорости реакций выделения водорода и ионизации ме

талла;  H и  M – стехиометрические коэффициенты катодной реакции выделения водорода и анодной реакции ионизации металла.
Скорости катодного и анодного процессов при потенциале коррозии
Екор равны между собой и отвечают плотности тока коррозии iкор;
(3)
 iH  iM  iêî ð Å  Å
êî ð
С учетом уравнений (1) и (2) равенство (3) позволяет найти выражение для Екор. В дальнейшем, подставив это выражение в (2) или в (3) и проведя логарифмирование, можно получить уравнение, определяющее скорость коррозионного процесса iкор при потенциале коррозии Екор:
lg iêî ð  ln nM F 
nM 1   M 
H
ln k H f H 
ln k M f M 
nM 1   M    H
nM 1   M    H
F  H  nM  zM   1   M  nM zM


 2
RT
nM 1   M    H
(4)
Введение ингибитора может привести к изменению констант скоро

стей реакций ионизации металла  M и выделения водорода  H , к измене
нию природы анодной реакции и её стехиометрии  M , к изменению приро-
ды замедленной стадии выделения водорода и стехиометрии катодной ре19

акции  H . В результате адсорбции ингибитора следует ожидать также из-
менения структуры двойного электрического слоя (изменения потенциала
ψ2). Кроме того, может происходить экранирование части поверхности θ
пленкой ингибитора и исключение ее из коррозионного процесса, который
будет протекать на поверхности, равной соответственно (1-θ).
Уравнение для скорости коррозии i'Koр в присутствии ингибитора
коррозии будет отличаться от (6.4) величинами и появлением дополнительного члена ln (1-θ):
lg iêî' ð  ln nM F 
nM 1   M 
H
ln k H' f H' 
ln k M' f M' 
nM 1   M    H
nM 1   M    H
(5)
F  H  nM  zM   1   M  nM zM


 2'  ln 1   
RT
nM 1   M    H
Коэффициент торможения (ингибирования)  
iкор
'
iкор
можно предста-
вить в логарифмическом виде:
ln   ln
iêî ð
'
êî ð
i
k 

ln  H' 
nM 1   M    H  k H 
1
nM 1 aM 
k
  M'
 kM



nM 1 aM 
f 
 f 

ln  H' 
  M'  
nM 1   M    H  f H 
 fM 
F  H  nM  zM   1   M  nM zM


  2  2'   ln 1   
RT
nM 1   M    H
1
(6)
Таким образом, действие ингибитора (6.6) включает в себя несколько эффектов: 1) кинетический (первое слагаемое); 2) химический
(второе слагаемое); 3) адсорбционный или двойнослойный (третье слагаемое); 4) блокировочный или механический (четвертое слагаемое).
В зависимости от конкретных условий ингибирования проявляются
либо все эти эффекты, либо некоторые из них.
В качестве ингибиторов кислотной коррозии металлов применяются
разнообразные органические и неорганические вещества.
Эффективность органических ингибиторов зависит от величины молекулы, ее изомерного состояния, характера и расположения в молекуле
функциональных групп. Эффективными ингибиторами являются органические соединения, имеющие в своем составе функциональные группы с такими элементами, которые обладают неподеленными парами электронов (N,
О, S). В качестве ингибиторов коррозии металла в кислотах применяют следующие органические вещества: 1) азотсодержащие соединения – алифатические амины, ароматические и гетероциклические амины (производные
бензола, пиридина, хинолина и др.), производные гетероциклических аминов с несколькими гетероатомами (например, уротропин и др.); 2) серосодержащие соединения – сульфокислоты, тиосоединения (например, произ20
водные тиомочевины и др.); 3) кислородсодержащие соединения – карбоновые кислоты, альдегиды, спирты, эфиры и т.д. Действие органических ингибиторов коррозии усиливается при одновременном введении добавок поверхностно-активных анионов: галогенидов, роданидов, сульфидов.
Неорганическими ингибиторами коррозии металлов в кислотах являются соли некоторых металлов, обладающие окислительными свойствами и
способствующие торможению анодного процесса – K2SeО3 и К2Сr2О7 к растворах азотной кислоты; соли мышьяка, висмута, сурьмы, повышающие перенапряжение катодного процесса, или соли, анионы которых тормозят в
равной степени анодный и катодный процессы в результате образования на
поверхности металла хемосорбционного слоя (например, KI, КВr).
Применение ингибиторов является одним из наиболее эффективных,
универсальных и экономически целесообразных методов борьбы с коррозией. Ингибиторы используются для борьбы с коррозией в системах с
ограниченным объемом раствора.
Ингибиторы кислотной коррозии металлов применяются при кислотном травлении, для удаления с поверхности металла окалины, ржавчины,
при кислотной промывке паровых котлов, для уменьшения коррозионного
разрушения аппаратуры, используемой в химических производствах,
например, в процессах переработки нефти. Кроме того, травление металлов в растворах кислот с добавкой ингибиторов устраняет водородную
хрупкость (наводороживание) металлов.
Эффективность действия ингибиторов коррозии принято характеризовать степенью защиты Z и коэффициентом торможения γ. При этом
предполагают, что коррозия общая равномерная.
Степень защиты (%) определяется по формуле:
iêî ð  iêî' ð
K0  K '
Z
100 
100
K0
iêî ð
(7)
где KQ – скорость растворения металла в среде без ингибитора, г/(м2·ч); К'
– скорость растворения металла в среде с ингибитором, г/(м2 ч); iкор –
плотность тока коррозии металла в среде без ингибитора, А/см 2; i'кор –
плотность тока коррозии металла в среде с ингибитором, А/см2.
При полном подавлении коррозии степень защиты Z равна 100%.
Коэффициент торможения (ингибиторный эффект) показывает, во
сколько раз уменьшается скорость коррозии в результате действия ингибитора:

K 0 iêî ð

K ' iêî' ð
Изучение механизма действия ингибиторов кислотной коррозии возможно с помощью поляризационных измерений с последующим построением катодных и анодных поляризационных кривых. На рис. 1 в полулогарифмических координатах показаны поляризационные кривые катодного (К) и
анодного (А) процессов для металла в растворе кислоты без ингибитора и соответствующие кривые (К') и (А') в растворе, содержащем ингибитор.
21
Экстраполяция линейных участков (тафелевских участков поляризационных кривых) позволяет определить плотность тока коррозии в присутствии ингибитора и без него (jкор и j'кор соответственно).
Сопоставление найденных таким способом значений скорости коррозии металла в растворах кислот дает возможность оценивать эффективность ингибитора и найти значения коэффициентов Z и γ на основе поляризационных измерений.
Рис. 1. Анодные (А, А') и катодные (К, К') поляризационные кривые,
поясняющие эффективность действия ингибитора коррозии
Методика проведения работы
Исследования проводят с образцами одной марки углеродистой стали
в растворе 1 н или 5 н H2SO4 без ингибитора и с ингибитором. В качестве
ингибиторов кислотной коррозии стали применяют следующие вещества:
уротропин (гексаметилентетрамин) – 1 – 2 %; KJ – 0,25 %; уротропин (1 –
2 %) + KJ (0,25 %); КПИ-3 1 – 3 г/л; ПКУ (продукт конденсации уротропина) – 0,2 – 0,3 % и др. ингибиторы. Концентрацию кислоты, ингибитор и
его концентрацию выбирают по указанию преподавателя. Температура
растворов 18 – 25 °С.
Образцы для коррозионных испытаний имеют размеры 5x2x0,2 см с
отверстием для подвешивания на крючках из неметаллических материалов.
В два стеклянных стакана вместимостью 1 л наливают кислоту с ингибитором (1-й стакан) и без него (2-й стакан). Шесть образцов зачищают
тонкой наждачной бумагой, измеряют их размеры штангенциркулем с точностью до 0,1 мм, обезжиривают венской известью, промывают водой, сушат и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Поверхность образцов осматривают под микроскопом, например МБС-10.
Затем образцы подвешивают на крючках в стаканы с исследуемыми
растворами (по три образца в стакан). В процессе опыта наблюдают за изменением цвета поверхности образцов и интенсивностью выделения водорода. После 2 ч испытаний образцы извлекают из кислоты, промывают водой, снимают продукты коррозии волосяной щеткой и влажной карандашной резинкой, снова промывают, сушат и взвешивают на аналитических
22
весах. Поверхность образцов осматривают под микроскопом. Результаты
записывают в табл. 6.1.
Поставив образцы на коррозионные испытания, проводят поляризационные измерения в растворах такого же состава. Для этого опыта размеры образца – электрода не более 1x1 см с токоподводом. Образец зачищают тонкой наждачной бумагой, обезжиривают венской известью, промывают, сушат, затем изолируют лаком ПХВ, оставляя с одной стороны рабочую поверхность равную 1 см (1x1 см). Вспомогательный электрод платиновая проволока, электрод сравнения - хлорсеребряный.
Поляризационные кривые снимают в потенциостатическом режиме с
помощью потенциостата П-5848 или П-5827.
Образец помещают в электрохимическую ячейку (например, ЯСЭ-1) с
исследуемым раствором кислоты и выдерживают без тока 10 – 20 мин., записывают установившееся значение потенциала (стационарный потенциал).
Сначала снимают катодную поляризационную кривую: сдвигают потенциал от стационарного значения в более отрицательную область на
30 мВ и через 1 – 2 мин. записывают значение тока. Сдвигают потенциал
еще на 30 мВ, записывая после 1 – 2 мин. выдержки значение тока. Проводят 10 замеров, т.е. сдвигают потенциал от стационарного значения на 300
мВ в отрицательную область.
Сняв катодную поляризационную кривую, отключают ячейку, оставляя образец в растворе кислоты. Через 15 – 20 мин. устанавливается стационарное значение потенциала. После чего на этом же образце снимают
анодную поляризационную кривую. Проводят 10 замеров, регистрируя ток
через каждые 20 мВ (выдержка между замерами 1 – 2 мин.).
После окончания измерений раствор кислоты выливают в бутыль для
слива кислот, ячейку промывают водой, образец зачищают наждачной бумагой, промывают. Затем проводят аналогичные измерения в растворе
кислоты с ингибитором (специальная ячейка для раствора с ингибитором).
Результаты поляризационных измерений записывают в табл. 6.2.
Во время проведения поляризационных измерений наблюдают за изменением состояния поверхности стальных образцов и раствором.
Таблица 6.1
Материал образца ..........
_____________.
Линейные размеры образцов
_____________, см.
Температура раствора ..
_____________, °С.
Продолжительность испытания
_____________, ч.
23
Метод
исследования
Рас
тво
р
№
образ
ца
Поверхность
образца,
м2
масса образца, г
до
поиссле
пыистапыния
тания
Изменение
массы
образца, г
Показатель
изменения
массы Kг/(м2·
ч)
Глубинный
показатель
коррозии
КП,
мм/г
од
Гру
ппа
и
бал
стой
кости
(ГО
СТ –
1281
968)
Токовый
показатель
коррозии
iкор,
А/см
8
9
10
11
m,
1
2
3
4
5
6
7
Материал рабочего электрода
Поверхность катода .......
Поверхность анода ........
Температура раствора ....
Ра
ст
во
р
1
Катодная поляризационная кривая
Потенциал
Ток Плотlgik(
катода, В
каность
ik,А
тод
тока
см2)
Е,
Е,
В(х.с.э. В( ный катодная ik,
)
с.в Ik,
А/см2
.э.) мА
2
3
4
5
6
Сте
пен
ь
защи
ты
Z,
%
Коэффициент
торможения γ
12
13
2
Результаты
набл
юдения
за
образцом и
раствором
14
____________.
____________, см.
____________, см2.
____________, °С.
Результаты
наблюдения за
образцом
и раствором
7
Анодная поляризационная кривая
Потенциал
Ток Плотlgiа(
анода, В
ано ность
iа,А
дны тока
см2)
Е,
Е,
В(х. В(с.в. й Iа, анодмА ная iа,
с.э.) э.)
А/см2
8
9
10
11
12
Результаты
наблюдения за
образцом
и раствором
13
Контрольные вопросы
1. Классификация ингибиторов коррозии.
2. Механизм действия ингибиторов кислотной коррозии.
3. Показатели, применяемые для оценки эффективности действия
ингибиторов коррозии.
4. Области применения ингибиторов коррозии.
5. Какие неорганические ингибиторы вам известны? На чем основан
их принцип действия?
6. Приведите примеры органических ингибиторов и укажите области их применения.
7. Сопоставьте экспериментальные методы, применяемые для исследования эффективности и механизма действия ингибиторов коррозии.
8. Какие ингибиторы относятся к опасным и почему?
24
Рекомендуемая литература
1. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. – М. : Металлургия, 1981. – 215 с .
2. Скорчеллетти В,В. Теоретические основы коррозии металлов. – Л.:
Химия, 1973. – 264с.
3. Техника борьбы с коррозией / Под ред. А.М. Сухотина. – Л: Химия,
1980. – 224 с.
4. Техника борьбы с коррозией / Под ред. А.М. Сухотина. – Л.: Химия,
1987. – 304 с.
5. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы. – М.: Металлургия, 1986. – 258 с.
6. Кепте Г. Коррозия металлов. – М.: Металлургия 1984. – 274 с.
7. Томашов Н.Д., Жук Н.П., Титов В.А., Веденеев М.А. Лаб. работы
по коррозии и защите металлов. – М.: Металлургия, 1974. – 280 с.
8. Лабораторный практикум по коррозии и защите металлов / Под
ред. Т.Е. Цупак. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. – 172 с.
25
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Подготовка образцов к испытаниям
Подготовка поверхности образцов имеет большое значение при коррозионных испытаниях, поэтому ее проводят весьма тщательно. Она включает
следующие операции: механическую очистку поверхности, обезжиривание и
травление.
Механическая обработка состоит в том, что поверхность образца зачищают тонкой шкуркой до появления ровного блеска по всей поверхности.
Обезжиривание осуществляют протиркой образца венской известью
при помощи щетки. После обезжиривания поверхность образца тщательно
промывают водопроводной водой.
Травление образца осуществляют в различных растворах в зависимости
от природы металла. Для железных и стальных образцов используют 0,5 –
1,0 моль/ л раствор серной или соляной кислоты. Для травления меди и ее
сплавов, а также никеля и цинка используют 1,3 – 2,9 моль/л раствор аммиака. После травления образцы тщательно промывают водопроводной водой и
проверяют качество подготовки поверхности. Если вода равномерно стекает
с изделия, подготовка считается хорошей. Если вода скатывается в виде отдельных капель или на поверхности образца имеются не смоченные участки,
обезжиривание и следующие за ним операции необходимо повторить.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обработка образцов после испытаний
Очистку образцов необходимо проводить сразу же после испытания,
т.к. при нахождении на поверхности рыхлых продуктов коррозии коррозионный процесс продолжается, иногда даже с большей скоростью.
После выгрузки образцы необходимо быстро промыть проточной водопроводной водой, протереть мягкой щеткой или резинкой; когда данное
мероприятие не обеспечивает полного удаления продуктов коррозии, следует растворить их в специальных, приведенных ниже растворах.
Оксиды железа растворяются в растворе соляной кислоты (9 –
10 моль/л), ингибированном хлористой сурьмой (0,07 – 0,08 моль/л) в течение не более 1 мин. Медные, латунные, бронзовые, цинковые, кадмиевые,
никелевые образцы следует очистить раствором аммиака (5 моль/л ) с добавкой глюкозы (1 моль/л). Очистку производят с помощью щетки. Магниевые образцы очищают от оксидов раствором хлорида аммония (0,9 –
1 моль/л) с добавлением бихромата калия (1 моль/л). С алюминиевых образцов продукты коррозии удаляют раствором гидроксида натрия (1 моль/л) с
добавкой бихромата калия или натрия (1 моль/л).
После проведения всех указанных операций образец, имеющий чистую поверхность, промывают проточной водопроводной водой и тщательно высушивают фильтровальной бумагой или погружением на 1 –
2 мин. в спирт или ацетон
26