Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное бюджетное государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Ярославский Государственный Технический Университет»
Кафедра общей химической технологии и электрохимических
производств
Рекомендовано советом
химико-технологического
факультета
Металловедение и защита металлов от коррозии
Методические указания по выполнению
лабораторного практикума
для студентов направления подготовки
240100 «Химическая технология» (бакалавр)
Ярославль 2013
ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Работа 1
Определение радиуса действия анодного протектора
Защита металлических конструкций от коррозии с помощью протекторов из магния, алюминия и цинка является распространённым способом электрохимической катодной защиты. Суть способа состоит в следующем: на защищаемой металлической конструкции укрепляют протектор – материал из металла или сплава, имеющего в данной коррозионной среде потенциал более электроотрицательный, чем потенциал защищаемой конструкции. Для защиты стальных конструкций от коррозионного разрушения в морской воде или почве в качестве жертвенных протекторов чаще всего применяют чистый цинк, сплавы цинка с алюминием и сплавы на основе магния. При правильном применении этого способа защиты коррозия металлической конструкции в электролите либо полностью прекращается, либо значительно уменьшается. Сам протектор в процессе защиты постепенно растворяется. После полного растворения протектора или потери его контакта с защищаемой конструкцией протектор необходимо возобновлять. Например, протекторы на корпусах судов рыболовного морского флота приходится обновлять каждые два года [1].
Электрохимическая защита применяется от коррозии металлов, находящихся в растворах электролитов. Радиус действия протектора (расстояние, на которое распространяется защитное действие протектора) тем больше, чем электропроводнее среда, в которой находится защищаемый металл. Чем больше разность потенциалов протектора и защищаемого металла, тем больше, при прочих равных условиях, радиус действия протектора.
Методика проведения работы
Цель работы – исследование эффективности защиты сталей от коррозии в нейтральном электролите с помощью протекторов (Мg, Аl, Zn), определение радиуса их действия и установление качественной характеристики работы протекторов в зависимости от электрической проводимости электролита (коррозионной среды).
Исследования проводят в растворах, указанных в таблице 1.1, удельную электрическую проводимость электролитов берут из таблицы1.2.
Таблица 1.1 Состав электролита для выполнения работы
|
№ раствора |
Состав электролита |
Радиус действия протектора r, см | ||
|
Протектор Mg |
Протектор Zn |
Протектор Аl | ||
|
1 |
Н2О + 10 % К3[Fe(СN)6] |
|
|
|
|
2 |
0,1 % NаСl + Н2О + + 10 % К3[Fe(СN)6] |
|
|
|
|
3 |
0,5 % NаСl + Н2О + + 10 % К3[Fe(СN)6] |
|
|
|
|
4 |
1,0 % NаСl + Н2О + + 10 % К3[Fe(СN)6] |
|
|
|
|
5 |
1,5 % NаСl + Н2О + + 10 % К3[Fe(СN)6] |
|
|
|
Таблица 1.2 - Удельная электрическая проводимость водных растворов при 25 °С
|
Раствор |
Химическая формула |
Удельная электрическая проводимость, Ом-1·см-1, при концентрации (моль/л) | ||
|
1,0 |
0,5 |
0,1 | ||
|
Соляная кислота |
НСl |
0,300 |
0,180 |
0,0380 |
|
Серная кислота |
Н2SO4 |
0,170 |
0,100 |
0,0250 |
|
Едкое кали |
КОН |
0,200 |
0,100 |
0,0220 |
|
Едкий натр |
NаОН |
0,172 |
0,100 |
0,0108 |
|
Хлористый калий |
КСl |
0,110 |
0,059 |
0,0128 |
|
Хлористый натрий |
NаСl |
0,083 |
0,045 |
0,0108 |
|
Хлористый аммоний |
NН4Сl |
0,107 |
0,057 |
0,0128 |
Растворы приготавливают следующим образом. Необходимое количество хлористого натрия взвешивают с погрешностью до 1 г на технических весах и высыпают в ёмкость на 500 мл. Затем в неё вливают 300 мл дистиллированной воды и перемешивают до полного растворения. В полученный электролит добавляют 3,0 мл раствора красной кровяной соли с массовой долей 10 % и перемешивают.
Образцом служит стальной стержень диаметром 7-8 мм, длиной 25 см, к одному концу которого на винте прикреплён цилиндр такого же диаметра, длиной 1 см – из цинка, алюминия или магния.
Стальной образец, защищаемый протектором, зачищают наждачной бумагой (вдоль образца), промывают в проточной воде с использованием щетки и вытирают фильтровальной бумагой. Помещают стальной стержень с прикрепленным к нему протектором в ванну на стеклянные подставки (рисунок 1.1).
Через воронку, доходящую до дна, в ванну наливают раствор.
Через 5-10 минут при помощи масштабной линейки определяют расстояние от места прикрепления протектора до первого синего пятна на стальном стержне. Результаты измерения записывают в таблицу 1.1.
Рисунок 1.1 - Образец с протектором, помещенный в ванну
Появление этого пятна указывает на образование турнбулевой сини в результате реакции красной кровяной соли с ионами железа Fe2+, образующимися на незащищенных участках поверхности стержня. Вылив раствор № 1, вынимают образец и готовят его так же, как описано выше, для следующего опыта. Ванну и подставки ополаскивают водопроводной водой.
Радиус действия протектора в растворе № 2 и в других растворах определят так же, как в растворе № 1.
По окончании определения радиуса действия цинкового протектора берут стержень с прикрепленным протектором из алюминия и устанавливают аналогичным образом влияние электрической проводимости раствора на радиус действия алюминиевого, а затем и магниевого протекторов.
Результаты представляют в виде заполненной таблицы 1.1 и кривых, выражающих зависимость расстояния от протектора до появления пятен турнбулевой сини от удельной электрической проводимости раствора. На основании полученных данных делают выводы.