4.12. Графические методы расчета коррозионного процесса

Для графического расчета используются поляризационные кривые (зависимости тока – потенциал), которые могут быть получены опытным путем для наиболее сложных случаев коррозии, отвечающих практическим условиям работы коррозионных элементов. Для этого, на основании катодной Е_к= f(i_к) и анодной Е_а= f(i_а) поляризационных кривых коррозионной пары и известных поверхностей катода и анода строится поляризационная коррозионная диаграмма (рис. 4.17).

Рис. 4.17. Поляризационная коррозионная диаграмма при омическом сопротивлении R =0; где I_a^., I_к токи, равные i_a^.S_a и i_к^.S_к соответственно.

При отсутствии омического сопротивления точка пересечения анодной и катодной кривых, S, равна значению максимального коррозионного тока I_max и общему стационарному потенциалу (потенциалу коррозии) двухэлектродной системы Е_cт или Е_кор. Такие коррозионные системы называются полностью заполяризованным (короткозамкнутыми).

Из поляризационной коррозионной диаграммы (рис. 4.17) можно графически найти значения анодной (ΔЕ_а) и катодной (ΔЕ_к) поляризаций, степени контроля и контролирующий фактор коррозии. a

Если омическое сопротивление корродирующей двухэлектродной системы не равно нулю (R>0), то графический расчет производится следующим образом (рис 4.18).

Рис. 4.17. Поляризационная диаграмма при R>0.

В этом случае по известному омическому сопротивлению определяется омическое падение потенциала: ΔЕ_R= I^.R. Графически эта зависимость изображается прямой OB. Затем графически складывают омическое падение потенциала с величиной анодной или катодной поляризации.

В результате получают кривую суммарного изменения потенциала, определяемого омическим сопротивлением и катодной поляризацией: (Е_к)_обр-M-∑(К+R) и анодной [(E_a)_обр-N-∑(А+R)].

Пересечение суммарной кривой с другой поляризационной кривой дает точку M (или точку N). Коррозионный ток I^/, а также значения потенциалов анода и катода - Е_к определяются графически по рис. 4.17. Из коррозионной диаграммы определяют также значения поляризаций анодного, катодного процессов и омического падения потенциала соответственно ΔЕ_а, ΔЕ_к, ΔЕ_R и далее рассчитывают степени контроля и находят контролирующий фактор коррозионного процесса.

4.13. Контролирующий фактор коррозии

Процесс электрохимической коррозии металла состоит из последовательных процессов (стадий): анодного, катодного и процесса перетекания электрического тока. Установившаяся скорость этого сложного процесса, соответствующая силе коррозионного тока I, определяется торможением процесса на отдельных стадиях – R, Р_а, P_к, на преодоление которых расходуется движущая сила коррозионного процесса. Преобразуем уравнение (4.41):

(Е_к)_обр– (Е_а)_обр= I (R+Р_а+Р_к) = ∆Е_R + ∆Е_а + ∆Е_к . (4.83)

Под степенью контроля процесса, С_к, понимается доля сопротивления протеканию коррозии соответствующей стадии процесса, выраженная в процентах по отношению к общему сопротивлению всего процесса:

, (4.84)

, (4.85)

, (4.86)

где Ск_а, Ск_к, Ск_R – степени анодного, катодного и омического контроля соответственно.

Контролирующим процессом называют процесс, кинетика которого определяет скорость коррозии, т. е. стадию процесса коррозии, которая имеет наибольшее сопротивление по сравнению с остальными стадиями, а значит, и максимальную степень контроля.

Определение степени контроля имеет большое значение при изучении коррозионного процесса, т. к. для уменьшения скорости коррозии наиболее эффективным является воздействие на контролирующий фактор. Как уже отмечалось, для большинства коррозионных систем R ≈ 0, и поверхность металла приобретает общий потенциал Е_ст (Е_кор). Для определения степени контроля рассчитывается обратимый потенциал металла (Е_а)_обр и катода (Е_к)_обр. Тогда ∆Е_а = Е_ст – (Е_а)_обр; ∆Е_к = (Е_к)_обр - Е_ст и затем определяяется степень контроля по уравнениям (4.84 – 4.86).