3.4. Многоэлектродные системы

Согласно Н.А. Изгарышеву (1922 г.), поверхность корродирующего гетерогенного сплава, например, стали, чугуна, дюралюминия и др., а также многие полиметаллические конструкции представляют собой в коррозионном отношении многоэлектродные гальванические системы. Обычно на практике наблюдается сочетание макро и микроэлементов.

Наиболее часто коррозионные системы (практически все микросистемы и большая часть макросистем) являются короткозамкнутыми или близки к ним.

Рассмотренный ранее (3.2.) графический метод расчета короткозамкнутых коррозионных систем позволяет путем суммирования парциальных или интегральных кривых анодной и катодной поляризации определить токи коррозии (саморастворения) всех микро- или макрокомпонентов названых систем. Этот метод дает возможность выявить, какой из процессов - анодное растворение или разряд деполяризаторов - является превалирующим для конкретного компонента многоэлектродной системы. Например, при коррозии технического железа или стали протекает процесс селективного анодного растворения пленок примесей, располагающихся на границах кристаллитов. На зернах цементита протекает катодный процесс восстановления окислителей (например, растворенного кислорода). На поверхности феррита протекают одновременно процессы анодного растворения железа и катодного восстановления окислителей. В этом случае полагают, что на цементите реализуется только катодная функция, а на феррите - анодно-катодная.

Селективное растворение компонентов сплавов представляет весьма серьезную опасность, т.к. при этом происходит образование глубоких локальных язв типа питтингов.

Примером многоэлектродной макросистемы является двигатель внутреннего сгорания, в котором блок двигателя выполнен из чугуна, радиатор - из латуни с использованием оловянно-свинцового припоя и насос - из алюминиевого сплава - силумина. Коррозионные процессы в подобных системах являются типичными примерами контактной коррозии.

3.5. Определение тока коррозии методом поляризационного сопротивления

Штерн и Гири (1957 г.) предложили метод определения скорости коррозии путем поляризационных измерений.

Согласно этому методу определение тока коррозии производится с учетом анодной и катодной поляризационных кривых на участках, недалеко отстоящих от стационарного потенциала (коррозионного потенциала) e_стац.

Поляризационное сопротивление определяется согласно зависимости:

R_p = (de/dI)e_стац ,

где R_p - поляризационное сопротивление, Ом; e - потенциал, В; I - ток, А.

Определение тока коррозии производится путем решения уравнения:

I_корр = В/R_p,

где B - константа, численно равная B = 2,303 b_а·b_к/(b_а+b_к), в свою очередь b_а и b_к - коэффициенты уравнения Тафеля (2.17.) для анодных и катодных поляризационных кривых.

В РФ и ряде других стран разработаны и промышленно выпускаются измерители коррозии, предназначенные для лабораторных и промышленных исследований и позволяющие оперативно определять коррозионный ток.

В большинстве случаев, особенно при коррозии в средах с малой и средней электропроводностью, омическое падение напряжения оказывается значительно больше реального поляризационного сопротивления, на основе которого рассчитывается сила тока коррозии, что приводит к заметной погрешности.

Современные измерители коррозии, выполненные по трехэлектродной схеме, позволяют произвести автоматическую компенсацию омической составляющей.

В измерителях используется поляризация при потенциалах, отличающихся от e_стац на ±10 мВ, и измеряются соответствующие величины DI₊ и DI_-. Так как при таких смещениях имеет место линейное соотношение между поляризацией и силой тока, то R_p рассчитывается по углу наклона прямой линии De/DI, проведенной между начальной точкой (e_стац; I=0) и точками, соответствующими значениям DI₊ и DI_-. Силу тока определяют из равенства:

I_к = B/De/DI (3.18.)

Необходимо отметить, что метод применим только для измерения скорости электрохимической коррозии и непригоден для оценки скорости химической коррозии.