МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ



ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ



А.А.СТАСОВ, Л.П.ТРУТНЕВА, А.М.БЕЛИКОВ

ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ «ХИМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ»

Утверждено редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия



ВОРОНЕЖ

2004

УДК 620.197(076.5)

ББК К 66 я7

С 77

Научный редактор профессор Г.В. Попов

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра «Материаловедение и физика металлов» Воронежского государственного технического университета;

доцент А.А. Лукин

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежской государственной технологической академии

Стасов А.А.

С77 Практикум по курсу «Химическое сопротивление и защита от коррозии»: Учеб. пособие / А.А. Стасов, Л.П. Трутнева, А.М. Беликов; Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2004. 80 с.

ISBN 5-89448-296-8

Учебное пособие написано в соответствии с требованиями ООП подготовки специалистов по направлениям 655400 – «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» (специальность 170500 – машины и аппараты химических производств), 653800 – «Стандартизация, сертификация, метрология» (специальность 072000 – стандартизация и сертификация) и 656600 – «Защита окружающей среды» (специальность 320700 – охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов). Представлено восемь лабораторных работ и два практических занятия по основным разделам курса. Изложены цель, краткие теоретические сведения, содержание и методика выполнения лабораторных и практических работ, контрольные вопросы.

УДК 620.197(076.5) ББК К66 я7

ISBN 5-89448-296-8 © Стасов А.А., Трутнева Л.П. Беликов А.М., 2004

© Воронеж. гос. технол. акад., 2004

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия академии воспрещается.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 4

Лабораторная работа 1 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПРОЦЕСС ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ НА ВОЗДУХЕ 5

Лабораторная работа 2 Определение электродных потенциалов металлов 11

Лабораторная работа 3 ПОТЕНЦИОСТАТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ КОРРОЗИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ СТАЛЕЙ 18

Лабораторная работа 4 ПОЛУЧЕНИЕ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ 25

Лабораторная работа 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ 31

Лабораторная работа 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ ОБЪЕМНЫМ МЕТОДОМ 37

Лабораторная работа 7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ экспресс-методом 44

Лабораторная работа 8 ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТЕКТОРНОЙ ЗАЩИТЫ 50

Практическое занятие 1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ 55

Практическое занятие 2 61

расчет электрохимической защиты подземных сооружений 61

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 72

Техническое описание и инструкция по эксплуатации потенциостата П-5827 72

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 75

Справочные материалы для расчета электрохимической защиты 75

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 79

Порядок выполнения лабораторных работ

Настоящее учебное пособие позволяет выполнять любую работу без предварительного прослушивания лекции по соответствующей теме. Для этого в каждом описании работы приведены теоретические сведения, описаны экспериментальная установка, методика проведения работы и обработка полученных данных, приведены формы таблиц испытаний и контрольные вопросы для самопроверки.

К выполнению работ надо подготовиться заранее, изучив соответствующий материал по учебной литературе, в том числе по данному учебному пособию. При этом необходимо ознакомиться с целью и содержанием работы, теоретическими сведениями, применяемым оборудованием, методикой выполнения работы.

Перед работой студент подвергается опросу преподавателем для выяснения степени его подготовки к выполнению работы. Студенты, допущенные к работе, получают у преподавателя образцы, коррозионные растворы и другие расходные материалы, соответствующие их специальности и направлению. Сначала, если это необходимо, надо по схеме собрать установку, но включить ее в работу можно только с разрешения преподавателя. Каждую работу выполняет бригада из двух-трех студентов, однако таблицу наблюдений ведет каждый студент самостоятельно.

При работе необходимо строгое соблюдение правил техники безопасности. Не допускается в процессе проведения работы отступлений от заданного регламента. По окончании работы рабочее место должно быть приведено в полный порядок.

В конце занятия студент дает преподавателю на подпись листок с записью всех данных, полученных в процессе выполнения работы, и расчет необходимых величин. В начале следующего занятия студент сдает преподавателю полностью оформленный отчет по выполненной работе. Требования к содержанию отчета приведены в конце описания каждой работы.

Лабораторная работа 1 влияние температуры на процесс окисления металлов на воздухе

Цель работы: установление зависимости скорости процесса окисления металлов от температуры и времени выдержки.

Правила техники безопасности

1. Работать только в защитном фартуке, очках и рукавицах.

2. Для укладки и выемки образцов из печи применять специальные щипцы.

3. Не открывать крышку печи во время нагрева образца.

4. При охлаждении образца находиться на расстоянии не менее 1 м от установки.

5. После окончания работы выключить печь и убрать рабочее место.

Теоретические сведения

Наиболее распространенным и практически важным видом химической коррозии металлов является газовая коррозия  коррозия металлов в газах при высоких температурах. Влияние температуры на скорость окисления металлов определяют по изменению массы образцов после выдержки в печах. С повышением температуры процессы газовой коррозии, несмотря на уменьшение термодинамической возможности, протекают значительно быстрее. Зависимость скорости коррозии К от абсолютной температуры Т может быть выражено следующим уравнением:

,

где А и Q – константы;

R – универсальная газовая постоянная;

е – основание натуральных логарифмов.

Константа Q называется эффективной энергией активации данного процесса и характеризует изменение скорости химической коррозии от температуры. После логарифмирования уравнение приобретает следующий вид:

.

Отсюда следует, что логарифм скорости химической коррозии изменяется линейно с величиной, обратной абсолютной температуре.

Изучение температурной зависимости скорости окисления (энергии активации) часто позволяет определить механизм окисления и изменения его при повышении температуры.

Если закон роста пленки продуктов коррозии во времени и энергия активации этого процесса известны и сохраняют постоянство в широком интервале температур, может быть получено уравнение, которое даст возможность рассчитывать коррозионное разрушение как функцию времени и температуры.

Для металлов и сплавов, корродирующих во времени по линейному закону, это условие соблюдается и искомое уравнение имеет вид:

,

где _.

Для ряда металлов, корродирующих по параболическому закону, это условие действует при достаточно больших значениях τ (длительная эксплуатация металлических конструкций при высоких температурах) и имеет следующий вид:

,

или при 1 < n < 2

.

Если металл подвергается коррозии при высокой температуре периодически, то, учитывая, что во время охлаждения металла окалина может частично или полностью отскочить или разрушиться, глубину коррозионного разрушения следует рассчитывать для каждого периода работы отдельно. Однако, поскольку невозможно учесть периодичность разрушения окалины, расчет коррозионных разрушений ведется на металл, не покрытый окалиной.

В табл. 1 и 2 приведены данные для расчета коррозионных разрушений.

Таблица 1

Данные для расчета коррозионных разрушений металлов, корродирующих по линейному закону

Металл или сплав	Атмосфера	Интервал температур, ˚С	Основной продукт	А, мм/ч	b’
Магний	Воздух	400-600	MgO	30,37102	5070
МЛ4	”	400-460	MgO	11,37106	7426

Таблица 2

Данные для расчета коррозионных разрушений металлов, корродирующих по параболическому закону

Металл или сплав	Атмосфера	Интервал температур, ˚С	Ос-новной продукт	А2, мм2/мин	А1, мм	А, мм	b’	b1’	b2’
Техническое железо	Сухой воздух	380-650	Fe2O3	50	0	0	7883	--	--
То же	Водяной пар	400-1080	FeO	1.2104	1.84104	134,7	8730	780	390
Сталь 20	То же	500-700	Fe3O4	5.78105	0	0	11250	--	--
То же	”	700-980	FeO	6.85105	0	0	11250	-	-