Методика выполнения работы

Изучение эффективности протекторной защиты производится на стальных стержнях длинной 250 мм и диаметром 10 мм, погруженных в воду с добавкой различного количества хлористого натрия (массовые проценты): 0; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5.

В качестве протектора используются цинк, алюминий, магний или специальные сплавы на основе этих металлов (по указанию преподавателя).

Испытание проводится в стеклянных или пластмассовых ваннах, размер которых должен обеспечить наличие слоя электролита толщиной не менее 20 мм с любой стороны испытуемого образца. На дне ванны должны быть установлены подставки из стекла или пластмассы с полукруглыми вырезами для помещения на них цилиндрических образцов.

Перед испытаниями образцы и протекторы должны пройти специальную подготовку: их надо тщательно зачистить шлифовальной бумагой до металлического блеска и обезжирить в органическом растворителе. После этого их нельзя касаться пальцами, брать можно или щипцами, или непосредственно рукой через фильтровальную бумагу.

К испытуемому раствору в ванне добавляется цветной индикатор на двухвалентные ионы железа: водный раствор красной кровяной соли с массовой долей 10 % в объеме 10 см³ на 1 дм³ раствора. После перемешивания полученной смеси опустить в нее образцы с протектором, надетым на один конец стержня. После погружения образца в раствор, начинают вести наблюдение за его поверхностью. При появлении синих пятен (на что потребуется несколько минут) измеряют расстояние от протектора до ближайшего пятна. Затем раствор можно вылить, образцы промыть и повторить испытание для другого раствора или протектора.

Порядок проведения работы

1. Подготовить к испытаниям два образца с протекторами.

2. Подготовить ванну с раствором.

3. Поместить образцы в ванну.

4. Измерить радиус действия протектора.

5. Результаты наблюдения занести в таблицу.

№ опыта

Материал протектора

Концентрация NaCl в растворе, % мас.

Радиус действия протектора, мм

6. Повторить пункты 1-5 для других растворов или протекторов (по указанию преподавателя).

7. Построить графики зависимости радиуса действия протектора от концентрации соли в растворе.

8. Сделать выводы о влиянии материала протектора и состава коррозионного раствора на эффективность протекторной защиты.

Необходимое оборудование и материалы

1. Стальные стержни.

2. Протекторы.

3. Ванна с подставками.

4. Мерная посуда, линейка с миллиметровыми делениями.

5. Растворы хлористого натрия и красной кровяной соли.

6. Шлифовальная бумага, органический растворитель, фильтровальная бумага.

Содержание отчета

1. Ответы на контрольные вопросы.

2. Таблица результатов.

3. Экспериментальные графики.

4. Расчет глубины коррозионного разрушения.

5. Выводы.

.

Контрольные вопросы

1. Что такое протекторная защита?

2. Какие материалы применяются для изготовления протекторов?

3. Область применения протекторной защиты.

4. Как можно определить эффективность протекторной защиты?

5. От чего зависит радиус действия протектора?

Практическое занятие 1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ

Цель занятия: применение теоретических знаний по кор­розии и защите металлов для решения конкретных задач.

Теоретические сведения

Скорость коррозии металлов определяют количественно, наблюдая во времени какую-либо подходящую для этих целей характеристику: глубину проникновения коррозионного разрушения в металл, толщину образующейся на металле пленки продуктов коррозии, изменение массы металла и объема реагирующего с металлом газа, отнесенные к единице площади поверхности металла, изменение механических свойств металла (например, предела прочности), его электрического сопротивления, плотность коррозионного тока и т.д.

Положительный массовый показатель К_м⁺ г/(м²ч),

,

где m – масса металла с продуктами коррозии;

m_о – исходная масса металла;

S – площадь окисляемой поверхности металла;

τ – время коррозии.

Отрицательный массовый показатель К_м^, г/(м²ч),

где m₁ – масса металла после удаления продуктов коррозии.

Если известен состав продуктов коррозии, можно сделать пересчет положительного массового показателя в отрицательный и наоборот по формуле

где А_ме, А_ок – соответственно относительная атомная масса металла и окислителя;

n_Ме, n_ок – соответственно валентность металла и окислителя.

Глубинный показатель К_г, мм/год, представляет собой отношение толщины прокорродировавшего слоя металла ко времени коррозии. Этот показатель удобен для сравнения коррозионного поведения металлов с разными плотностями. В случае равномерной коррозии его можно рассчитать по отрицательному массовому показателю

,

где ρ_ме – плотность металла;

8,76 – коэффициент, учитывающий количество часов в году (8760) и согласующий другие единицы измерения.

Объемный показатель К_о, см³/(см².ч), – это отношение объема поглощенного или выделившегося в процессе коррозии металла газа (например, кислорода) ΔV, приведенного к нормальным условиям (Т = 273 К и Р = 1,01310⁵ Па), к единице площади поверхности и единице времени:

.

Механический показатель К_σ – изменение какого-либо показателя механических свойств металла за определенное время коррозионного процесса, выраженное в процентах. Например, прочностной показатель коррозии σ, %,

где Δσ_в = σ _в^о - σ_в;

σ_в^о и σ_в – предел прочности металла до и после коррозионных испытаний.

Показатель изменения электрического сопротивления К_R, %, применяемый при исследовании тонкого листового материала и проволоки - изменение электрического сопротивления образца металла за время определенное коррозионного процесса

,

где ΔR = R₁ - R_о

R₁ и R_о- электрическое сопротивление после и до коррозион­ных испытаний.

Токовый показатель i, А/см²,

где К_м^- – отрицательный массовый показатель, г/(м² .ч);

n – валентность ионов металла, переходящего в раствор;

F = 9,64810⁴ – постоянная Фарадея, Кл/моль;

А – относительная атомная масса металла.