2.1.2. Методы оценки коррозии

Существуют как качественные, так и количественные мето­ды оценки коррозионного процесса. Методы качественной оцен­ки играют вспомогательную, хотя и весьма существенную роль, позволяя получить представление о характере и интенсивности процесса. Наиболее распространенными среди методов количе­ственной оценки коррозии являются весовой и объемный, а так­же метод, учитывающий изменение механических или физиче­ских свойств корродирующего образца.

Качественная оценка. Сущность этих методов сводится к ви­зуальному контролю: а) состояния поверхности детали (опре­деление степени равномерности коррозии, характера продуктов коррозии и прочности сцепления их с металлом и др.); б) со­стояния раствора, в который погружен испытуемый образец (появление продуктов коррозии в виде осадка, мути и др.); в) изменения цвета индикаторных растворов.

Индикаторные растворы применяются для определения ка­тодного и анодного участков на корродирующем образце. Так, если поверхность стальной детали покрыть раствором, содер­жащим красную кровяную соль и фенолфталеин, то на анодном участке появляется синее окрашивание с образованием турнбулевой сини; катодный участок розовеет, так как при корро­зии с кислородной деполяризацией происходит подщелачивание католита.

Весовой метод. Если коррозия является общей и равномер­ной, то глубина коррозии прямо пропорциональна изменению веса испытуемого образца. Эта зависимость и лежит в основе весового метода.

Если продукты коррозии имеют слабое сцепление с металлом и осыпаются или могут быть удалены каким-либо способом, то скорость коррозии определяется по убыли в весе. При этом уда­ление продуктов коррозии производят или механически (щет­кой), или химически за счет растворения образовавшихся сое­динений. Если продукты коррозии достаточно прочно держатся на поверхности, то определяется привес образца. Зная их хими­ческий состав, можно рассчитать количество прокорродировавшего металла.

Скорость коррозии в этих случаях выражается весовым пока­зателем К, который определяет изменение массы образца, отне­сенное к единице площади поверхности за единицу времени. Чаще всего весовой показатель измеряется в г/м²·час, но при­меняют и другие единицы измерения, например мг/см² ·сутки.

Недостаток весового показателя коррозии заключается в не­возможности сравнивать между собой металлы с различной плотностью. Действительно, при одинаковой скорости коррозии свинца и магния, выраженной, например, в г/м²·час, фактиче­ская глубина коррозии магния будет в 6,5 раз больше. Исправ­ляет этот недостаток глубинный показатель коррозии П, который учитывает плотность металла и выражается формулой

Его размерность мм /год. Таким образом, окончательно

где [К] = г/м²·час и [γ] = г/см³.

Существует 10-балльная шкала коррозионной стойкости ме­таллов, рекомендуемая ГОСТом 13819-68 и приведенная в табл.3. Группа стойкости служит для более грубой оценки коррозион­ной стойкости, баллами пользуются для более точной оценки.

Например, при изготовлении деталей неответственного наз­начения могут применяться металлы с баллом не выше 7. Одна­ко шкала стойкости, применяемая в случаях неравномерной кор­розии, не является универсальной.

Таблица 3

Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 13819—68)

Группа стойкости	Глубинный показа­тель коррозии, мм\год	Балл
Совершенно стойкие	< 0,001	1
Весьма стойкие	0,001-0,005 0,005—0,01	2 3
Стойкие	0,01—0,05 0,05-0,1	4 5
Пониженностойкие	0,1—0,5 0,5—1,0	6 7
Малостойкие	1,0—5,0 5,0-10,0	8 9
Нестойкие	>10,0	10

Допустимость той или иной скорости коррозии зависит от назначения детали и условий ее эксплуатации.

Общим недостатком весового метода является необходи­мость испытывать большое количество образцов, поскольку опыт с одним образцом дает, как правило, одну точку на кривой «показатель коррозии - время».

Объемный метод. Сущность объемного метода заключается в определении количества газа, выделяющегося или поглощаю­щегося в процессе коррозии. Ниже будет показано, что электро­химическая коррозия часто протекает с водородной деполяри­зацией, и тогда в ходе процесса выделяется водород. Если же коррозия идет с кислородной деполяризацией, то происходит поглощение кислорода.

Определение выделяющегося водорода производится с по­мощью так называемого водородного коррозиметра. В простей­шем виде этот прибор представляет собой газовую бюретку с газосборной воронкой в нижней части. Под воронку, погружен­ную в коррозионный раствор, помещают испытываемый образец. Принцип действия прибора для определения поглощения кисло­рода сводится к замеру степени разрежения в сосуде с образ­цом, заполненным коррозионным раствором.

Объем газа, выделившегося или поглощенного в процессе коррозии за единицу времени, отнесенный к единице поверхнос­ти образца, называется объемным показателем коррозии. Объ­емный показатель обычно измеряется в мл/см²·час. Зная объем газа, нетрудно по уравнению реакции рассчитать количество прокорродировавшего металла за любой отрезок времени. Если коррозия металла протекает без химического растворения, то по количеству растворенного в единицу времени металла с помощью закона Фарадея можно определить скорость корро­зии, выраженную в единицах плотности тока (обычно мА/см²). Это - токовый показатель коррозии D.

Преимущество объемного метода состоит прежде всего в том, что он позволяет наблюдать за кинетикой процесса на отдельном образ­це, что ускоряет и упрощает испытания. В то же время этот метод аппаратурно значительно усложняется и теряет точность, если коррозия протекает со смешанной кислородно-водородной деполяризацией.

Определение изменения механических и физических свойств. Этот метод применяется в случаях как равномерной, так и не­равномерной коррозии. Так, о скорости коррозии можно судить по понижению прочности образца за период коррозионного ис­пытания. В случае испытания на разрыв показатель коррозии К_σ будет равен

где σ₀ — предел прочности до испытания; σ₁ — предел прочности после испытания, отнесенный к начальному сечению.

Аналогично оценивается показатель коррозии и для других видов механических испытаний. Метод дает относительные ре­зультаты, а точность определения зависит от начального сече­ния образца. Чем меньше сечение, тем выше величина относи­тельного изменения σ, тем точнее результат. Поэтому он при­меняется при определении скорости коррозии проволоки, листо­вого материала, труб. Этот метод с успехом используется для обнаружения межкристаллитной коррозии.

Определять можно также такие свойства, как электросопро­тивление, отражательная способность поверхности и даже ха­рактер металлического звука, издаваемого образцом. Последний метод является качественным.

Особенно точным является метод измерения электрического сопротивления, позволяющий количественно оценить изменение скорости межкристаллитной коррозии:

Чем тоньше материал, тем точнее измерение. Метод наиболее эффективен при исследовании проволоки или тонкого листового материала толщиной примерно до 3 мм.