Ускоренное определение в ЛТА [9] склонности аустенитных котельных сталей к питтинговой коррозии методом циклической анодной поляризации на потенциостате П-5848 показало, что разность потенциалов (360−850 мВ) активирования Еп питтингов(точечных анодов) и потенциала защиты(репассивации) Ез и соответственно устойчивость к питтинговой коррозии в 1 М растворе NaCl при 200С увеличивается в ряду сталей
03Х17Н14М3Т < 24L(2.7 % Мо)< 10Х17Н13М2Т <»Авеста»(4−6 %Мо) <08Х17Н15М3Т. Наиболее стойкой к питтинговой коррозии из испытанных отечественных и импортных сталей оказалась аустенитная сталь 08Х17Н15М3Т, легированная пассивирующимися молибденом, титаном, хромом и никелем.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПРИ ЗАДАННЫХ УСЛОВИЯХ ( по вариантам).
Используя уравнения:
Е(2Н+/Н2) = 0,186 – 0,059рН, (19)
Е(О2/4ОН-) = 1,217 – 0,059рН, (20)
Е Ме п+/Ме = Ео + 
lg [Me n+], Т=298 К (21)
рассчитать равновесные потенциалы металла, водородного и кислородного электродов в электролите и определить возможность электрохимической коррозии металла [11,12] в заданных условиях ( варианты).
Вариант 1. а) Железо (сталь0) в пресной нейтральной воде, t=25оС
Ео (б–Fe2O3/2Fe) = –0,051B ;
б) Железо в 1 М Н2SO4 (рН = 0) при 25 и 750С,
Ео ( Fe2+/Fe )= –0,440 B, dЕо/dT = 0,052мВ / К.
в) Нержавеющая сталь 10Х18 Н10Т в морской синтетической воде
(рН = 6) при 25оС, Ео = +0,10В.
Вариант 2. а) Цинк в 0,01 М H2SO4 (рН≈2), 25оС и 75оС, Ео( Zn2+/Zn) = –0,763 B,
dEo/dT = 0,091мВ/К;
б) Цинк в аммиачной воде (рН =12) при 25оС
Ео (Zn( NH3)42+/Zn) = –1,04 B;
в) Цинк в 0,1 М растворе NаОН при 25оС
Ео (ZnO22-/Zn ) = –1,216 В.
Вариант 3. а) Титан в 0,01 М НNО3 при 25оС
Ео(ТiO2+/Ti) = –0,882 В;
б) Титан в 0,1 М Н2SO4 (рН≈1) при 25оС
Ео(Ti3+/Ti)= –1,21 В.
в) Титан в( 6М КF +0,1M HNO3) при 25 и 85оС
Eo (Ti F62-/Ti + 6F-) = –1,191 B, dEо/dT = –0,965 мВ/К
Ka(HF) =6.10-4.
Вариант 4. а) Котельная сталь 20К в морской синтетической воде
(рН 6)
при 25оС. Ео = –0,35 В.
б) Никель в 0,01 М Н2SO4 при 25оС. Ео(Ni2+/Ni)= –0,250 В.
в) Никель в аммиачной воде (рН = 12).
Ео (Ni(NH3)62+/Ni + 6NН3) = –0,49 В.
Вариант 5. а) Медь в 1 М растворе NaOH при 25оС
Ео Cu(OH)2/ Cu + 2OH - = –0,224 B.
б) Латунь (70% Cu + 30% Zn) в синтетической морской воде
(рН = 7) при 25оС. Ео = –0,08 В.
в) Алюминий в 0,001 М HNO3 при 25 и 75оС.
Eo (Al3+/Al ) = –1,662B, dEo/dT = 0,504 мВ/К
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2
КОНТАКТНАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. КАТОДНЫЕ И АНОДНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Опыт 1. Цинковую пластину(стержень) погрузить в разбавленную кислоту(2М НСl или H2SO4). Наблюдать, что начавшееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Прикоснуться к цинку в кислоте медным стержнем и наблюдать на меди бурное выделение водорода. Объяснить наблюдения, используя стандартные электродные потенциалы Е0 цинка и меди. Составить электронные уравнения катодного и анодного процессов контактной коррозии металлов.
Опыт 2. Медную пластину(стержень) поместить в разбавленную кислоту(2М НСl или H2SO4). Отметить, что медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Прикоснуться к меди в кислоте цинковым (железным) стержнем и наблюдать на меди выделение водорода. Объяснить наблюдения с использованием потенциалов Е0 и составить электронные уравнения катодного и анодного процессов контактной коррозии металлов.
Опыт 3. Цинковый и железный (сталь 0 или Ст 3) стержни (пластины) поместить в водный раствор сульфата меди(11). Составить электронные и ионно-молекулярные уравнения происходящих реакций. Соединить наружные концы стержней металлическим проводником. Что изменится? Составить уравнения электродных процессов.
Опыт 4. В один стакан с 2М раствором HCl поместить железную (сталь 0 или Ст 3) пластину, в другой – железную пластину, частично покрытую медью, в третий– железную пластину, частично покрытую цинком. Добавить в стаканы 2−3 капли раствора K3Fe(CN)6 для обнаружения ионов железа(11). В каком стакане коррозия ( растворение)
железа(стали 3) и синее окрашивание происходят интенсивнее? Используя потенциалы Е0 металлов, объяснить происходящие процессы электрохимической коррозии при нарушении катодного и анодного покрытий. Составить схемы коррозии(см. рис.8) и электронные уравнения процессов. Какое покрытие(катодное или анодное) в случае повреждения коррозионно более опасно? Ответ мотивировать.
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ ЖЕЛЕЗА ( СТАЛИ) В РАЗБАВЛЕННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЕ
Опыт 1. Измерение коррозионного тока металлов
По заданию преподавателя собрать гальванический коррозионный элемент( рис. 9).
Рис.9. Схема гальванического коррозионного элемента: 1 – металлический электрод; 2 – прибор для измерения коррозионного тока; 3 – угольный электрод; 4 – крышка сосуда; 5 – сосуд; 6 – раствор электролита
Предварительно в сосуд 5 налить на 2/3 его объема электролит 6 ( 0,3М или 1М раствор H2SO4) и накрыть сосуд крышкой 4. Металлический(железо, сталь 20К, сталь 10Х18Н10Т и др.) электрод 1 тщательно зачистить наждачной бумагой и промыть проточной водой под краном. Затем металлический (1) и угольный (3) электроды через отверстия в крышке 4 осторожно погрузить в сосуд 5 с раствором электролита. и присоединить электроды к прибору, измеряющему постоянный электрический ток ( цифровой или стрелочный микро-миллиамперметр).
Установка готова для измерения коррозионного тока металла. При использовании железного электрода по окончании измерения коррозионного тока в раствор электролита добавить 2 – 3 капли раствора K3[Fe(CN)6]. Наблюдать синее окрашивание раствора.
Наблюдения объяснить и использовать при написании уравнения анодного процесса.
Площадь поверхности контакта металлического цилиндрического электрода с раствором электролита рассчитать по формуле
, (22)
где R – радиус металлического электрода, см; h – глубина погружения электрода, см.
Исследуемый металлический электрод 1 следует подключить к клемме, обозначенной звездочкой (*), измерительного прибора 2.
Величину коррозионного тока записывать через каждые 5 мин в течение 30 мин.
Плотность коррозионного тока вычисляется по формуле
(23)
где I – величина коррозионного тока, А; S – поверхность контакта металлического электрода с раствором электролита, см2.
Скорость электрохимической коррозии металла вычисляется по формуле
(24)
где i – плотность коррозионного тока, А/см2; Мэ – эквивалентная масса корродирующего металла, г; F – число Фарадея, равное 26,8 А·ч.
При оформлении отчета по данному опыту необходимо:
По формулам (23) и (24) рассчитать соответственно плотность коррозионного тока i и скорость электрохимической коррозии К для каждого измерения; Результаты измерений и расчетов свести в таблицу; Построить график зависимости плотности коррозионного тока от времени, i –
; Написать уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при работе данного коррозионного элемента с учетом рН раствора электролита, указать знак заряда электродов. Таблица 2
Время | Коррозионный ток I, А | Плотность коррозионного тока i, А/см2 | Скорость электрохимической коррозии K, г/(см2·ч) |
5 10 15 20 25 30 |
, минПримечание. Вместо угольного электрода можно использовать медный.
Опыты 2. Влияние ингибитора на скорость электрохимической коррозии металла.
Для проведения этих опытов используются те же электроды и раствор электролита, что и в опыте 1.
В раствор электролита добавить при перемешивании ингибитор(0,5 −5 г/л) по указанию преподавателя. В качестве ингибиторов кислотной коррозии нержавеющей стали можно испытать пирокатехин С6Н4(ОН)2, сульфат ванадия(11), молибдат аммония (NH4)2MoO4, уротропин + иодид калия, тиомочевину SC(NH2)2 + иодид калия, дихромат + фосфат калия и др., для котельной стали 20К − метасиликат натрия. Затем провести измерения коррозионного тока аналогично опыту 1 .
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
