Коррозионное изнашивание. Показатели скорости коррозии. Методические указания к практическим занятиям по дисциплинам «Трение и износ в бытовой технике
.pdf
Задача 5. Определите на основании данных, представленных в табл. 3,
изменение электрического сопротивления и установите наличие или отсутствие межкристаллитной коррозии у стали 1Х18Н9 после отпуска при t = 650°С. Об-
разцы испытывались в растворе 10% HNO3, содержащем 1,8 г/л NaF и
9,9 г/л NaF.
|
|
Таблица 3 |
|
Электрическое сопротивление и вес образцов до и после коррозии |
|||
|
|
|
|
Опытные данные |
10% HNO3 + 1,8 г/л NaF |
10% HNO3 + 9,9 г/л NaF |
|
|
|
|
|
Вес образца до коррозии, г |
3,6498 |
3,6498 |
|
|
|
|
|
Электросопротивление образца до кор- |
|
|
|
розии, Ом |
0,00688 |
0,00688 |
|
|
|
|
|
Вес образца после 1 ч коррозии, г |
3,6354 |
3,5005 |
|
|
|
|
|
Электросопротивление образца после |
0,00713 |
0,00721 |
|
1 ч коррозии, Ом |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Задача 6. Охарактеризуйте на основании данных табл. 4 склонности к
межкристаллитной коррозии образцов стали, содержащей 19% Cr и 9% Ni.
Таблица 4
Глубинный показатель коррозии после кипячения образцов в растворе 65% HNO3
Образец |
|
КП(ср), мм/год |
|
|
|
|
|
|
по потере веса, КП(1) |
|
по электросопротивлению, КП(2) |
|
|
|
|
1 |
0,290 |
|
0,274 |
|
|
|
|
2 |
0,744 |
|
1,280 |
|
|
|
|
3 |
1,673 |
|
6,310 |
|
|
|
|
4 |
1,853 |
|
17,680 |
|
|
|
|
Задача 7. Найдите уравнение зависимости объема выделившегося водо-
рода от времени на основании данных, приведенных в табл. 5.
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
Объем выделившегося водорода при растворении цинка в растворе 0,5Н H2SO4 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Время, ч |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
VH2, см3 |
2,0 |
9,0 |
23,0 |
44,6 |
75,4 |
114,0 |
|
|
|
|
|
|
|
21
Задача 8. Найдите на основании зависимостей Eк = f (iк) и Eа = f (iа) локальной пары (табл. 6) максимальный коррозионный ток, определите величину контроля и его количественную характеристику, установите соотношение сопротивления стадии ионизации кислорода и сопротивления стадии диффузии кислорода.
Таблица 6
Изменение потенциалов катода и анода при их поляризации
I, мА |
0 |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек, В |
+0,105 |
-0,19 |
-0,28 |
-0,33 |
-0,37 |
-0,39 |
-0,42 |
-0,52 |
-0,85 |
-0,95 |
-0,99 |
-1,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еа, В |
-0,34 |
– |
-0,32 |
-0,30 |
– |
-0,28 |
– |
– |
– |
-0,23 |
– |
-0,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 9. Найдите на основании зависимостей Eк = f (iк) и Eа = f (iа) локальной пары (табл. 7) максимальный коррозионный ток, определите величину контроля и его количественную характеристику, установите количественные характеристики деполяризационных процессов. Найдите коррозионный ток при общем омическом сопротивлении локальной пары R = 50 Ом, установите контроль и дайте его количественную характеристику, установите соотношение сопротивлений стадий ионизации и диффузии кислорода.
Таблица 7
Изменение потенциалов катода и анода при их поляризации
I, мА |
0 |
1 |
2,5 |
5 |
10 |
15 |
17,5 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек, В |
+0,055 |
-0,28 |
-0,35 |
-0,41 |
-0,48 |
-0,53 |
-0,68 |
-0,96 |
-1,06 |
-1,09 |
-1,14 |
-1,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еа, В |
-1,29 |
– |
– |
-1,27 |
-1,25 |
– |
– |
-1,23 |
– |
-1,20 |
-1,19 |
-1,17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 10. На основании приведенных в табл. 8 опытных данных графически рассчитайте максимальный коррозионный ток, установите контроль и его количественную характеристику. Сопоставьте значение найденного коррозионного тока с величиной весового показателя коррозии, найденного из прямых коррозионных опытов K m 5,0 г / м2 час . Известно, что в сплаве присутствует
интерметаллическое соединение FeZn2, которое при коррозии сплава является катодной составляющей и занимает 26% поверхности, а цинк, являющийся анодной составляющей сплава, занимает 74%.
22
Таблица 8
Изменение потенциалов анодной и катодной составляющих сплава Zn – Fe
при их поляризации в растворе 0,05H HCl
iа, мА/см2 |
Еа, В |
|
|
0 |
-0,777 |
|
|
0,5 |
-0,767 |
|
|
0,75 |
-0,761 |
|
|
1,25 |
-0,759 |
|
|
2,0 |
-0,755 |
|
|
2,9 |
-0,752 |
|
|
4,0 |
-0,748 |
|
|
iк, мА/см2 |
Ек, В |
|
|
0 |
-0,703 |
|
|
0,3 |
-0,706 |
|
|
0,7 |
-0,720 |
|
|
1,2 |
-0,740 |
|
|
1,5 |
-0,755 |
|
|
1,8 |
-0,773 |
|
|
2,6 |
-0,822 |
|
|
Задача 11. На основании приведенных в табл. 9 данных произведите гра-
фический расчет короткозамкнутой трехэлектродной коррозионной системы,
т.е. найдите общий потенциал и силу тока системы, определите полярность и силу тока для каждого электрода, установите количественную характеристику основного контроля. Площадь каждого из трех электродов равна 10 см3.
|
|
|
|
|
|
Таблица 9 |
|
Изменение потенциалов Cu, Ni и Al при их поляризации |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
i, мА/см2 |
|
Ек, В |
|
|
Еа, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cu |
Ni |
Al |
Cu |
Ni |
Al |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
+0,151 |
-0,042 |
-0,865 |
+0,148 |
-0,035 |
-0,726 |
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
+0,103 |
-0,102 |
-1,000 |
+0,335 |
+0,360 |
-0,700 |
|
|
|
|
|
|
|
3,75 |
+0,053 |
-0,161 |
-1,007 |
+0,371 |
+0,840 |
-0,670 |
|
|
|
|
|
|
|
5,0 |
+0,029 |
-0,228 |
-1,012 |
+0,365 |
+0,883 |
-0,626 |
|
|
|
|
|
|
|
6,5 |
+0,002 |
-0,247 |
-1,027 |
+0,358 |
+1,009 |
-0,525 |
|
|
|
|
|
|
|
10,0 |
-0,054 |
-0,247 |
-1,045 |
+0,362 |
+0,963 |
-0,465 |
|
|
|
|
|
|
|
17,5 |
-0,255 |
-0,278 |
-1,162 |
+0,359 |
+0,986 |
-0,418 |
|
|
|
|
|
|
|
23,0 |
-0,388 |
-0,306 |
-1,197 |
+0,358 |
+1,023 |
-0,389 |
|
|
|
|
|
|
|
37,5 |
-0,779 |
-0,485 |
-1,231 |
+0,367 |
+1,083 |
-0,356 |
|
|
|
|
|
|
|
50,0 |
-0,874 |
-0,578 |
-1,260 |
+0,369 |
+1,102 |
-0,351 |
|
|
|
|
|
|
|
75,0 |
-0,906 |
-0,684 |
-1,278 |
+0,392 |
+1,106 |
-0,324 |
|
|
|
|
|
|
|
23
Задача 12. Рассчитайте на основании данных табл. 10 максимальную скорость коррозии металла и найдите соотношение его катодной и анодной фаз.
Измеренный потенциал корродирующего гетерогенного металла составляет Ек=-0,530 В.
Таблица 10
Изменение потенциалов катодной и анодной фаз металла при их поляризации
i, мА/см2 |
0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек, В |
+0,10 |
-0,04 |
-0,17 |
-0,27 |
-0,34 |
-0,40 |
-0,45 |
-0,515 |
-0,555 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еа, В |
-0,55 |
– |
-0,505 |
– |
-0,475 |
– |
-0,45 |
-0,43 |
-0,41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 13. На основании приведенных в табл. 11 данных постройте анод-
ную поляризационную кривую и произведите графический расчет межкристал-
литной коррозии хромистой стали. Установившийся потенциал образца с не-
изолированными границами зерен сплава Е0 = -0,245 В.
Таблица 11 Изменение потенциала 27% хромистой стали (с изолированными и неизолированными гра-
ницами зерен) при катодной поляризации в растворе ортофосфорной кислоты (данные пересчитаны на 1см2 поверхности)
I, мкА |
Ек, В (с изолирован- |
I, мкА |
Ек, В (с неизолиро- |
|
ными границами) |
ванными границами) |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
0 |
+0,465 |
0 |
-0,245 |
|
|
|
|
|
|
8 |
-0,180 |
7,5 |
-0,248 |
|
|
|
|
|
|
10 |
-0,218 |
15 |
-0,251 |
|
|
|
|
|
|
20 |
-0,230 |
22 |
-0,253 |
|
|
|
|
|
|
28 |
-0,242 |
28 |
-0,255 |
|
|
|
|
|
|
42 |
-0,258 |
39 |
-0,260 |
|
|
|
|
|
|
70 |
-0,282 |
58 |
-0,266 |
|
|
|
|
|
|
125 |
-0,311 |
78 |
-0,275 |
|
|
|
|
|
|
153 |
-0,320 |
95 |
-0,282 |
|
|
|
|
|
Задача 14. Найдите по приведенным в табл. 12 данным катодной и анод-
ной поляризации ток саморастворения железа.
24
Таблица 12 Изменение потенциала железа в 1H HCl при его катодной и анодной поляризации
i, мА/см2 |
Ек, В |
Еа, В |
|
|
|
0 |
-0,265 |
-0,265 |
|
|
|
0,0004 |
-0,295 |
-0,240 |
|
|
|
0,001 |
-0,330 |
-0,220 |
|
|
|
0,004 |
-0,395 |
-0,175 |
|
|
|
0,01 |
-0,440 |
-0,150 |
|
|
|
Задача 15. Рассчитайте на основании данных, полученных при решении задачи 10, и табл. 13 разностный эффект при коррозии сплава Zn – Fe (S = 1 см2)
в растворе 0,05H HCl при контакте с железным электродом (SFe = 1 см2).
Таблица 13 Изменение потенциала железа при его катодной поляризации в растворе 0,05H HCl
iк, мА/см2 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,7 |
1,0 |
1,4 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ЕFe, В |
-0,632 |
-0,665 |
-0,696 |
-0,745 |
-0,793 |
-0,860 |
-0,954 |
|
|
|
|
|
|
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии [Текст] / И.В. Семенова,
А.В. Хорошилов, Г.М. Флорианович; под. ред. И.В. Семеновой. – М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 376 с.
2.Пахомов, В.С. Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии
[Текст] / В.С. Пахомов, А.А. Шевченко. – М.: Химия, КолоС, 2009. – 444 с.
3.Неверов, А.С. Коррозия и защита материалов [Текст]: учеб. пособие /
А.С. Неверов, Д.А. Родченко, М.И. Цырлин. – Минск: Вышейшая шк., 2007. –
222с.
4.Шевченко, А.А. Химическое сопротивление неметаллических материалов и защита от коррозии [Текст] / А.А. Шевченко. – М.: Химия, КолоС, 2006. – 248 с.
5.Жук, Н.П. Коррозия и защита металлов, расчеты [Текст] / Н.П. Жук. – М.:
МАШГИЗ, 1957. – 333 с.
25
КОРРОЗИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ:
ПОКАЗАТЕЛИ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к практическим занятиям по дисциплинам
«Трение и износ в бытовой технике» и «Старение и износ бытовой техники»
Составитель Тарасова Наталия Владимировна
Редактор О.И. Попова
Подписано в печать |
2013. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. |
Ризография. Печ. л. 1,5. Тираж 50 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета.
Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.
398600 Липецк, ул. Московская, 30.
26