Определение скорости коррозии с помощью коррозиметра эксперт 104 реферат

Обновлено: 05.07.2024

Целью коррозионных исследований является не только определение долговечности данного металла в определенных условиях, но и раскрытие механизма коррозионного процесса, который может быть электрохимическим. химическим или смешанным. Определяется контроль коррозионного процесса: кинетический, диффузионный или смешанный в случае химической коррозии, или виды контроля электрохимических коррозионных процессов. например катодный при основной роли перенапряжения ионизации кислорода. Также устанавливаются агрессивные компоненты внешней среды. например О2, СО2. пары воды, вызывающие химическое коррозионное разрушение металла, или деполяризаторы (О2, Н+, Н2О, HSO3- и др.), способствующие электрохимической коррозии металлов. Изучается влияние внутренних (структура, состав сплава, состояние поверхности, наличие внутренних напряжений и др.) и внешних (состав коррозионной среды, скорость ее движения, температура, давление и др.) факторов на коррозионную стойкость металлов или сплавов.

Работа состоит из 1 файл

Методы исследования коррозии металлов.docx

Глубинный показатель коррозии, которым выражается в десятибалльной шкале скорость коррозии металлов, измеряется непосредственно или в случае равномерной коррозии, получается пересчетом показателя убыли массы.

Сравнивать различные металлы по значению скорости коррозии в данной среде можно лишь в том случае, если кривые кинетики коррозии, т. е. кривые коррозии — время или скорость коррозии — время, имеют близкий характер.

Рис. 1. Кинетика коррозии трех металлов:

I — уменьшение скорости во времени; 2 — постоянная скорость во времени; 3 — длительное увеличение скорости во времени

При сравнениисредних скоростей коррозии трех металлов с различным характером кинетических кривых (рис. 314) при длительности испытаний t1 наиболее стойким является металл 3, а наименее стойкимметалл 1, а при большей длительности испытаний наоборот,наиболее стойким окажется металл 1, а наименее стойким металл 3. Поэтому для надежного суждения о коррозионной стойкости металла желательно иметь не отдельные значения скоростикоррозии, а кривую кинетики процесса, т. е. кривую коррозия—время.

Методы коррозионных испытаний

Оценка глубины коррозионного разрушения производится качественными и количественными методами.

Качественные методы исследования коррозии

Определение коррозии по именению внешнего вида образца (или какого-либо другого объекта исследования) является самым простым, и вместе с тем самым грубым методом. Однако при правильно поставленных наблюдениях и этот метод может дать ценные качественные и грубо количественные данные.

При любых испытаниях необходимо тщательно зарегистрировать состояние образца до опыта. Всевозможные изъяны поверхности, например царапины, рванины, плены, включения и т. п., тоже должны быть отмечены в протоколе опыта. Наблюдения производятся через промежутки времени, продолжительность которых зависит от скорости процесса коррозии. Они должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы:

а) зарегистрировать начало появления видимых продуктов коррозии,

б) изменения между двумя наблюдениями были достаточно резкими. Если образец для наблюдения приходится извлекать из жидкости (испытания в естественных условиях, например, в море), то промежутки необходимо выбирать длиннее, так как каждое такое наблюдение будет сопряжено с нарушением естественного хода процесса коррозии. Лучше сначала производить более частые наблюдения, а затем удлинять промежутки между ними.

Результатом наблюдения должны явиться:

Визуальное наблюдение внешнего вида образцов применимо во всех случаях коррозионных испытаний и исследований и является ценным вспомогательным средством оценки и выражения коррозии.

Визуальное наблюдение за изменениями в растворе. Этот способ качественной оценки применим, естественно, только в лабораторных условиях, т. е. при ограниченном количестве электролита. Если металл переходит в раствор целиком или частью в виде цветного иона, то изменение окраски раствора может служить грубой качественной мерой коррозии.

Дальнейшим развитием визуального метода исследования коррозии металлов является микроскопическое исследование. Так же как и в предыдущих случаях, микроскопическое исследование можно проводить после и во время проведения коррозионных испытаний. Микроскопическое исследование позволяет прежде всего подробно изучать избирательный и локальный характер коррозии; межкристаллигную коррозию, межкристаллитное и внутрикристаллитное коррозионное растрескивание и коррозионную усталость, структурную и экстрагивную коррозию. Микроскопическое наблюдение коррозионных процессов во времени позволяет получить ценные данные о начале и характере развития коррозионных разрушений. Для наблюдения коррозионного процесса под микроскопом поверхность образца — в виде шлифа или подготовленную другим способом — помещают в ванночку так, чтобы рабочая поверхность была повернута к объективу микроскопа. После чего ее наводят на фокус, наливают заранее отмеренное количество коррозионной среды и начинают наблюдение.

Метод основан на том, что с помощью определ1нных реактивов можно выяснить расположение анодных и катодных участков на поверхности коррозирующего металла по образованию окрашенных соединений при взаимодействии этих реактивов с продуктами коррозии. Этот метод может быть использован при явно гетерогенной коррозии, т.е. при четком разграничении анодных и катодных участков, что может иметь место, например, при грубой неоднородности металла, при наличии неравномерной деформации, при контакте металла с другими металлами и неметаллами.

Коррозию железных сплавов в нейтральных водных растворах можнонаблюдать при введении в электролит красной кровяной соли K3Fe(CN)6и фенолфталеина. Если на железном изделии или образце в силу каких-топричин протекает неравномерная коррозия, то катодные и анодныеучастки будут разделены, и в этих местах появится различноеокрашивание. Так, например, если согнуть железную или стальнуюпластинку н опустить ее в воду, то анодный процесс сосредоточится поместу изгиба, вокруг которого вода начнет обогащаться ионамидвухвалентного железа. После добавления в воду красной кровяной солираствор вблизи места изгиба и металл окрашиваются в синий цвет, что иуказывает на присутствие ионов двухвалентного железа:

3Fe + 2Fe(CN)6→ Fe3[Fe(CN)6]2 .

При неравномерной концентрации кислорода в водном растворе такжесоздаются анодные или катодные участки, что приводит кнеравномерному разрушению металла и может быть обнаружено также спомощью цветных индикаторов. В качестве примера можно привестикоррозию стальной пластинки под каплей, где вследствие неодинаковойтолщины по сечению капли создается неравномерная растворимость исоответственно неравномерная концентрация кислорода на различныхучастках.

На краях капли, где наблюдается повышенная концентрациякислорода, развивается преимущественно катодная реакция:

1/2O2 + H2O+ 2e →2ОH-

В середине капли развивается анодная реакция:

Это наглядно проявляется, если в каплю (через 20—30 мин. после еенанесения на пластинку) осторожно ввести пипеткой маленькую капелькуфенолфталеина. При этом ободок капли воды сразу же окрасится вмалиновый цвет, что указывает на повышенную концентрацию ионовОН-. Если добавить еще красной кровяной соли. то середина каплиокрасится в синий цвет, что указывает на присутствие ионов Fe2.Описанный метод применяется также при проверке сплошностиискусственных покрытий пассивирующих пленок, полученных тем илииным способом. Для этого поверхность изделия смачивают раствором,содержащим цветной индикатор или покрывают смоченной в этом растворефильтровальной бумагой и наблюдают за появлением окрашенных точек.Для железных сплавов в состав раствора всегда вводят красную кровянуюсоль с небольшими добавками соляной кислоты или хлористого натрия(С1-). Если покрытие имеет поры, то через 3-5 минут появляются синиеточки.Для проверки сплошностипассивирующей пленки на алюминии всостав раствора вводят бихромат калия (K2Cr2O7) с соляной кислотой. Если пленка пористая, то через 2-4 минуты цвет раствора меняется от желтого до зеленого. Это указывает на протекание реакции окисления алюминия и восстановления хрома до трехвалентного иона:

2А1 + Сr2O72- + 14Н → 2А13+ + 2Сr3++ 7Н2O

Сплошность толстой оксидной пленки на таких металлах, как магний и алюминий, можно проверить с помощью солей ртути или самой ртути. В тех местах, где пленка повреждена или пориста, начинаетсябурное окисление металла в воздухе с образованием поросли окислов.Окисление металла сосредоточивается в тех местах, где ртутьконтактирует с металлом, и на поверхности образуется амальгама.Атомы металла.растворяясь в амальгамеоказываютсянезащищенн ыми от внешней среды и легко вступают во взаимодействиес ней. На место ушедших из раствора поступают новые атомы изкристаллической решетки металла. Таким образом, окислениепродолжается до тех пор, пока ртуть не исчезает в результатерастворения в металле или испарения. Схема окисления металла подамальгамой показана на рис. 2.

Коррозия металлов под амальгамой носит неравномерный точечныйхарактер.При испытании металлов на интеркристаллитную коррозию наиболеепростым методом является определение звука при ударе; металл,подверженный интеркристаллитной коррозии, теряет при этомхарактерный для него металлический звук. Это можно наблюдать налатуни при действия на нее растворов ртутных солей. Латунная пластинка,выдержанная в таком растворе в течение 20-30 минут при ударе теряетметаллический звук, становится хрупкой, при изгибе ломается или даеттрещины.Чувствительность к интеркристаллитной коррозии нержавеющих сталейопределяется кипячением в стандартном растворе следующего состава: 111гCuSO4 • 5Н2О + 55мл H2SO4 (удельный вес - 1,84) на 1л воды.

Количественные методы исследования коррозии

Данный метод основан на определении измерения массы образцов после воздействия агрессивной среды. При этом определяют прибыль или убыль массы образца. В первом случае после действия агрессивной среды взвешивают образцы, собрав все продукты коррозии, во втором необходимо все продукты коррозии удалить.

3.2.2. Объемный метод

Объемный метод изучения скорости коррозии основан на определении количества выделившегося при реакции водорода ( при коррозии в кислой среде с водной деполяризацией) или поглощенного кислорода (при коррозии в нейтральных средах с кислородной деполяризацией). Объемный метод в 10 - 100 раз более точен, чем весовой, и позволяет определить зависимость скорости коррозии от времени, не удаляя продукты коррозии и не прерывая испытания.

Сущность объемного метода заключается в определении количества газа,выделяющегося или поглощающегося в процессе электрохимической коррозии.

Лабораторные методы исследования коррозии

Общие методы исследования коррозии металлов в электролитах

Среди лабораторных.коррозиoнных испытаний наиболее важными являются так называемые ускоренные коррозиoнные испытания, в которых создаются условия, вызывающие быстрое коррозионное разрушение вследствие увеличения агрессивности среды. Основные среды для лабораторных коррозиoнных испытаний – электролиты, влажная атмосфера, содержащая или не содержащая коррозионноактивные вещества (NaCl, SO2, CO2 и т.п.), без конденсации или с периодической конденсацией влаги; газовые среды с повышенной температурой; почвы, нефтепродукты, расплавленные соли, жидкие металлы.

Наиболее простым и доступным методом определения коррозионной стойкости металлов в электролитах является испытание в открытом сосуде, которое позволяет исследовать большинство показателей коррозии. Образцы (обычно три в каждом опыте) подвешивают на стеклянном крючке или капроновой нити и испытывают при полном, частичном или переменном погружении в неподвижный раствор, через который можно пропускать воздух, кислород, азот или другой газ. Более совершенно проведение испытания в оборудованном термостате.

Если испытания проводятся при повышенных температурах, вместо открытых стаканов применяют колбы, снабженные обратными холодильниками. Образцы при этом подвешивают на стеклянных или фторопластовых подвесках, крепят в стеклянных подставках, помещают на дно колбы, переложив их стеклянной ватой.

Простой метод коррозионных испытаний металлов в электролитах, например, в кислотах, при высоких температурах и давлениях состоит в выдержке исследуемого образца металла, помещенного в запаянную ампулу из термостойкого стекла с налитым в нее электролитом, при заданной температуре в термостатированном шкафу. Для предупреждения разрыва запаянных ампул вследствие образования в них паров электролиза и накопления газообразных продуктов коррозии ампулы помещают в контейнеры, изготовленные из нержавеющей стали, у которых для создания противодавления пространство между стенкой и ампулой заполняют водой.

Более совершенным методом коррозионных испытаний в электролитах при высоких температурах и давлениях является проведение их в специальных автоклавах.

Прибор для массовых сравнительных коррозионных испытаний металлов при полном погружении в электролит, в которомпредусмотрены постоянное перемешивание раствора и термоконтроль, носит название шпиндельного аппарата.

Для подобного рода коррозионных испытаний металлов при переменном погружении в электролит применяют различные аппараты, которые представляютсобой застекленные термостатированные камеры с автоматическиподнимающейся и опускающейся штангой с подвешенными к нейиспытуемыми образцами.

Для простейших лабораторных испытаний металлов на атмосферную коррозию исследуемые образцы одного или нескольких металлов помещают в закрытый эксикатор, на дно которого налита вода. Для более интенсивного осаживания влаги образцы одни или два раза в сутки охлаждают в термосе, после чего их переносят в эксикатор для коррозионных испытаний, имеющий комнатную температуру.

Массовые сравнительные коррозионные испытания металлов во влажной атмосфере проводят во влажной камере — термостатированном застекленном обычным или органическим стеклом шкафу, в котором периодически распыляется по заданному режиму коррозионный раствор (водопроводная, морская, рудничная вода, раствор, имитирующий промышленную атмосферу). Камеры бывают с неподвижно расположенными и передвигающимися испытуемыми образцами. Недостаток камеры с неподвижными образцами — зависимость скорости коррозии от места расположения образцов в камере. В камерах с передвигающимися образцами этот недостаток устранен, так как все образцы проходят одни и те же участки камеры. В камере этого типа рекомендуется помещать образцы на вращающееся вертикально колесо, к прорезям текстолитовых кругов которого образцы привязывают капроновыми нитями.

Для количественного выражения скорости коррозии служат показатели коррозии: массометрический, объёмный механический, токовый и др. Массометрический показатель скорости коррозии — это изменение массы метелла в результате коррозии отнесённое к единице его поверхности, в единицу времени вычисляется по формуле.

Где - масса исходного образца, г; - масса образца после испытания и удаления продуктов коррозии, г; - площадь поверхности образца, м 2 ; - время испытания, ч.

Методы определения скорости коррозии по потерям массы применяют для оценки равномерной. Этими методами невозможно оценивать неравномерную коррозию межкристаллитное и транскристаллитное коррозионные разрушения.

Объёмный показатель коррозии характеризует объем V выделенного или поглощенного в процессии коррозии газа, приведенный к нормальным условиям (T= 273 К, Па) и отнесенный к единице времени

Где -объём поглощенного или выделенного газа, см 2 ; площадь поверхности образца; время испытания, ч.

При переходе металла в продукты коррозии и кислых средах выделяется эквивалентное количество водорода. В нейтральных кислородсодержащих средах при образовании продуктов коррозии поглощенного эквивалентное количество кислорода. Объем выделенного водорода или поглощенного кислорода измеряется с помощью эвдиометра.

Глубинный показатель скорости коррозии учитывать уменьшение толщины металла вследствие коррозии, выраженное в линейных единицах и отнесенное к единице времени. Среднее значение глубины коррозионного поражения при равномерной коррозии можно вычислить с помощью массометрического показателя скорости коррозии ;

Где плотность металла, г/см 3 ; 8,76- переводной коэффициент.

Это показатель удобен для сравнения скорости коррозии металлов с различным плотностями.

Механический показатель коррозии характеризует изменение какого — либо показателя механических свойств металла (%) за определенное время испытаний.

Например показатель изменения предела прочности определяют по формуле

Где предел прочности металла до коррозии, МПа/м 2 ; фиктивный предел прочности после коррозии за время испытания. МПа/м 2 .

Токовый показатель коррозии позволяет количество прокорродировавщего металла по формуле Фараден, если известна сила коррозионного тока

Где ток коррозии константа Фарадея; валентность металла в данном коррозионном процессе; А- атомная масса металла, г; время, с; площадь поверхности образца, м 2 .

При качественной и количественной оценке коррозионной стойкости металлов рекомендуется пользоваться десятибалльной шкалой (ГОСТ 13819–68) (табл.1)

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 13819–68)

Группа стойкости

Скорость коррозии металлов, мм/год

Балл

От 0,001 до 0,005

Химический состав и механические свойства некоторых конструкционных материалов. Наибольшие применение для изготовления оборудования нефтяной и газовой промышленности получили стали и чугуны. Среди сталей наиболее часто встречаются углеродистые, низколегированные и нержавеющие.

Конструкционные углеродистые стали делятся на углеродистую сталь обыкновенного качества и сталь качественную.

Сталь углеродистая обыкновенного качества подразделяется в зависимости от назначения и гарантируемых характеристики на три группы: группа А- сталь с гарантируемыми механическими свойствами (применяется для несварных нагруженных элементов конструкций); группа Б- сталь с гарантируемым химическом составе (применяется для сварных элементов неответственных конструкций); группа В-сталь с гарантируемыми механическими свойствами и химическим составом (применяется для сварных элементов ответственных конструкций).

Химический состав углеродистой стали обыкновенного качества

Марки стали

Содержание элементов,%

Углерод

Марганец

Кремний

Лабораторные методы измерений

Лабораторные испытания — это обычно ускоренные испытания, проводимые в определенных, контролируемых условиях, которые могут отличаться от существующих на практике.

Лабораторные коррозионные испытания применяют: при изучении механизма; для оценки стойкости конструкционных материалов и эффективности различных методов защиты от коррозии.

Подготовка образцов. Для гравиметрических коррозионных испытаний размеры образцов ограничивают так, чтобы их можно было взвешивать на аналитических весах. Обычно размеры образцов принимают 40х20х2 или 50х20х2 мм. Для крепления образцов во время испытания в одном из краев пластины сверлят отверстий диаметром 5 мм.

Подготовленные образцы испытывают по методике предусмотренной программой смачивание поверхности образца после погружение его готовить не мене трех образцов. Увеличение число параллельно испытываемых образцов позволяет повысить надежность результатов, особенно в том случае, когда требуется установить относительно небольшое различие в характеристике материала.

Для получения надежной информации об изменении скорости коррозии во времени необходима устанавливать на испытание такое число комплектов образцов, чтобы обеспечивать по крайней мете три периода испытаний.

Удаление продуктов коррозии. Продукты коррозии удаляют после выдержки образцов в растворах, взаимодействующих преимущественно с продуктами коррозии

Визуальное наблюдение коррозионных поражений позволяет фиксировать изменение внешнего вида поверхности металла при этом отмечают время начала появления продуктов коррозии. Их распределение по поверхности металла можно регистрировать последовательным фотографированием.

Для наблюдение распределением катодных и анодных участков по поверхности металла в электролиты вводят специальные реагенты. С помощью K 3 Fe(CN)₆ * 2H₂O можно фиксировать анодные участки поверхности по синему окрашиванию прилегающего к ним раствора. Фенолфталеин, введенный в раствор, под действием щелочной реакции на катодных металлической поверхности окрашивается в разовый цвет.

Глубину точечного поражения определяют при помощи оптического микроскопа наведением его на резкость сначала по неповрежденной поверхности, а затем по дну питтинга.

Гравиметрический метод — один из наиболее распространенных методов определения скорости коррозии. Самый простой и доступный способ испытания в электролитах — это испытание в открытом сосуде. В лабораторных исследованных обычно используют минимум 150 мл раствора на 1 см 2 поверхности образца.

Подготовленные к испытаниям образцы подвешивают на стеклянных крючках или капроновой нити, опускают в сосуды со средой и испытывают при полном частичном или переменном погружении в неподвижный или перемешиваемый электролит, через который можно пропускать воздух, кислород азот или другой газ.

Рис. 1. Схема коррозионных испытаний образцов в открытом сосуде при полном (а), частичном (б), погружении и неподвижный и перемешиваемый (в) раствор; 1-испытаемый образец; 2-подвеска; 3- стеклянный стакан с коррозионным раствором; 4- мешалка.

Основные термины (генерируются автоматически): время испытания, химический состав, единица времени, испытание, обыкновенное качество, площадь поверхности образца, продукт коррозии, десятибалльная шкала, коррозионная стойкость металлов, поверхность металла.

Измерение - скорость - коррозия

Измерения скорости коррозии в контрольных и испытательных ячейках проводят с помощью коррозиметра. При сопоставлении коррозионной активности необработанной и обработанной магнитным полем жидкости условия обтекания электродов должны быть подобными, а потому рекомендуется вести измерения на одинаковых установках при одинаковых режимах перемешивания жидкости. Замеры начинают через 5 мин после начала перемешивания жидкостей. Среднюю из этих величин принимают за значение скорости коррозии. [1]

Для измерения скорости коррозии на стволе предусмотрены съем-иые контрольные участки размером 100X200 мм, установленные заподлицо с внутренней поверхностью. [3]

Для измерения скорости коррозии были использованы измерительные трубы-образцы ( рис. 4 - 1), которые на длительное время вставлялись в газоход котельного агрегата. При этом в каждой измерительной трубе автоматически поддерживалась постоянная, наперед заданная температура стенки. [4]

Метод измерения скорости коррозии по измерению электросопротивления образцов основан на том, что продукты коррозии металла имеют электропроводность, значительно ( на несколько порядков) меньшую, чем металл, и, следовательно, любой процесс ионизации и выхода иона в раствор будет вызывать возрастание электросопротивления исследуемого образца. [5]

При измерении скорости коррозии чаще всего применяют весовой метод - определяют убыль веса др образца металла после его пребывания в течение времени т; в агрессивной, вызывающей коррозию среде. [6]

При измерении скорости коррозии чаще всего применяют весовой метод - определяют убыль веса д / j образца металла после его пребывания в течение времени т: в агрессивной, вызывающей коррозию среде. [7]

Коррозиметр обеспечивает измерение скорости коррозии от 1 мкм / год до 20 мкм / год. [8]

Предлагаемый метод измерения скорости коррозии , так же как и любой другой метод, использующий искусственно приготовленные коррозионные образцы, не позволяет получить абсолютной характеристики процесса коррозии, а дает лишь сравнительные результаты коррозионной агрессивности отдельных режимов. [10]

Это подтверждается измерением скорости коррозии с помощью образцов-свидетелей в нефтегазоводных системах ( добываемой продукции) непосредственно в скважинах различных нефтеносных объектов, в которых минерализация вод уменьшается с глубиной залегания и аналогична в проведенных опытах. [11]

Наиболее распространенный метод измерения скорости коррозии металлов основан на определении изменения массы образцов после воздействия агрессивной среды. При этом определяют прибыль или убыль массы образца. [12]

Наиболее распространенный метод измерения скорости коррозии металлов основан на определении изменения массы образцов после воздействия агрессивной среды. [13]

Большинство приборов рассчитано на измерение скорости коррозии железа . Если используются электроды из других металлов, то показания прибора пересчитываются умножением на коэффициенты, приводимые в паспортах на оборудование. [14]

Основное преимущество ультразвукового способа измерения скорости коррозии заключается в том, что не требуется отключать испытуемый образец металла, так как контроль осуществляется в процессе самого опыта. [15]

Читайте также:

Определение скорости коррозии с помощью коррозиметра эксперт 104 реферат

Работа состоит из 1 файл

Методы исследования коррозии металлов.docx

Похожие статьи

Повышение коррозионной стойкости металлов | Молодой ученый

Ингибирование коррозии стали 20Л в хлоридсодержащих средах

Оценка механических свойств металла по твердости при.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия.

К вопросу оценки скорости коррозии технических устройств.

Влияние коррозии на прочность оборудования | Статья в журнале.

Современные методы мониторинга коррозии | Статья в журнале.

Коррозионная стойкость СВС- металлокерамического композита.

Измерение - скорость - коррозия