Учебное пособие: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств» Томск 2008
Название: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств» Томск 2008 Раздел: Остальные рефераты Тип: учебное пособие | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ _____________________________________________________________________ «УТВЕРЖДАЮ» Декан ХТФ _____________В.М. Погребенков «_______» _______________2008г. К А Ф Е Д Р А О Б Щ Е Й Х И М И Ч Е С К О Й Т Е Х Н О Л О Г И И Влияние состава среды на скорость электрохимической коррозии металлов Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств» Томск 2008 УДК 620.197 (075.8)
Влияние состава среды на скорость электрохимической коррозии металлов
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств»– Томск: Изд. ТПУ. 2008 – 8 с. Составитель к.х.н., доц. каф. ОХТ Ю. Н. Обливанцев Рецензент к.т.н., доц. каф. ОХТ О. И. Налесник Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим семинаром кафедры общей химической технологии “____”____________ 2008г. Зав. каф. ОХТ, д.т.н., проф. В.В. Коробочкин Ц ель работы: Исследовать влияние pH раствора, концентрации нейтральных, окисляющих и ингибирующих солей на скорость коррозии различных металлов. Оценить коррозионную стойкость металла в данной коррозионной среде. 1.Пояснение к работе
К числу важнейших внешних факторов электрохимической коррозии следует прежде всего отнести влияние концентрации водородных ионов (pH – среды). Влияние pH – среды может быть двояким: непосредственное (прямое) и непрямое. Непосредственное влияние pH проявляется в изменении эффективности катодного потенциала водородного и кислородного электродов(изменяется на 0,059 В в отрицательную область при изменении pH на единицу). Примером подобного влияния может служить ускорение коррозии цинка, железа, магния, алюминия при переходе от нейтральных сред к растворам непассивирующих кислот (HCl). Если катодная реакция не осуществляется водородной или кислородной деполяризацией, то влияние pH проявляется в том случае, когда в реакции деполяризации участвуют H3 O+ или OH– . Например: при участии в катодном процессе перекиси водорода как деполяризатора по реакции H2 O2 + 2e = 2OH– образуются гидроксил - ионы и изменяется рН. На анодный процесс прямое влияние pH среды не оказывает, т.к. в нем не участвуют водородный и гидроксильный ионы, за исключением каталитического влияния ОН- в сильно щелочных растворах на анодное растворение железа. Непрямое влияние pH на скорость коррозии (но, тем не менее, часто основное) состоит в изменениии возможности образования защитных пленок. В этом отношении металлы можно разбить на группы: 1) металлы, достаточно устойчивые как в кислых, так и в щелочных растворах (Au, Pt, Ag). 2) металлы, малостойкие в кислых, недостаточно стойкие в нейтральных и коррозионностойкие в щелочных растворах (Mn); 3) металлы, неустойчивые в кислых, но корозионностойкие в щелочных растворах (Co, Cd); 4) металлы, коррозионностойкие в нейтральных растворах, но неустойчивые как в кислых, так и в щелочных растворах (Al, Be, Cu ); 5) металлы, корозионностойкие в кислых, но неустойчивые в щелочных растворах (Ta, Mo). Влияние концентрации солей в растворе может быть различно в зависимости от свойств солей. Повышение концентрации окисляющей соли повлечет за собой возможность пассивирования металла и уменьшение скорости коррозии. Однако при невысоких концентрациях скорость коррозии может увеличиться (K2 Cr2 O7 ). Если соль- это катодный деполяризатор (персульфат), то увеличение концентрации может привести к увеличению скорости коррозии. Водные растворы гидролизующихся солей влияют на скорость коррозии через изменение pH среды. (это AlCl3 , Na2 CO3 и т.д.). Если растворенная соль образует с анодными или катодными продуктами труднорастворимое соединение, то скорость коррозии с увеличением концентрации этой соли уменьшается до некоторого предела (таковы – пленка углекислого или фосфорнокислого железа, т.е. железа в растворах углекислых и фосфорнокислых солей, пленка на свинце в растворах сульфатов, пленка (OH)2 на металлах в растворе сульфата цинка). Катионы и анионы солей могут адсорбироваться на поверхности металла и, изменяя строение ДЭС или разрушая защитную пленку, могут уменьшать или увеличивать скорость коррозии. Соли, образующие с ионом корродирующего металла комплексные соединения, уменьшают концентрацию металла в растворе и тем самым смещая потенциал анодного процесса в отрицательную сторону, облегчает коррозию, но тоже до некоторого предела (соли аммония, цианиды). Присутствие органических соединений в растворе приводит к уменьшению или увеличению коррозии в зависимости от характера адсорбции этих соединений и способности их участвовать в электродных коррозионных процессах. Они могут быть ингибиторами и стимуляторами коррозии. 2. Используемые приборы и реактивы В работе используются стеклянные стаканы, емкостью 200‑250 мл, и образцы металлов: железо Армко, сталь углеродистая, сталь нержавеющая, цинк, свинец, магний, алюминий. Образцы выполняются в виде пластин размером 30x40 мм в количестве 10 штук на каждый металл. Для выполнения работы берутся образцы, указанные преподавателем. Электролиты заданной концентрации готовятся лаборантом и насыщаются кислородом до равновесной концентрации путем длительного пропускания через раствор воздуха. 3. Методика эксперимента Образцы для испытаний тщательно зачищают наждачной бумагой, промывают теплой водой, сушат фильтровальной бумагой и обезжиривают спиртом или ацетоном. Подготовленные образцы взвешивают на аналитических весах и помещают на стеклянных крючках в стаканы емкостью 200–250 мл. Стаканы заполняют исследуемым раствором и замечают время начала испытания. Объём раствора во всех стаканах должен быть равным (или уровень раствора). По истечении необходимого времени растворы осторожно сливают в соответствующие емкости, извлекают образцы и осторожно, чтобы не нарушить внешнего вида образца , промывают водой. Отмечают время конца испытания. По внешнему виду образцов делают оценку характера коррозионного разрушения – сплошное, равномерное, местное, пятнами, язвами, и т.д. Одновременно дают заключение о характере пленки на образцах– рыхлая, плотная. Для оценки внешнего вида образцов используют микроскоп. Снимают продукты коррозии мягкой карандашной резинкой, образцы промывают водой, сушат и взвешивают. Результаты наблюдения и взвешивания записывают в таблицу №1. 4. Указания по обработке результатов эксперимента и их обсуждению Рассчитывают отрицательный показатель массы:
S – поверхность образца, м2 ,
Кроме этого рассчитывается глубинный показатель
По десятибалльной шкале делают оценку коррозионной устойчивости металла и строят графики зависимости Km = f(pH); Km = f(c) соли Делают выводы об устойчивости металла в данной среде, механизме коррозионного процесса и о влиянии pH или концентрации соли. 5.Варианты выполнения работы
Вариант №1 Цель работы: изучить влияние pH раствора на скорость коррозии металлов. Образцы исследуемых металлов и номера растворов указываются преподавателем. Время выдержки образцов в растворах 48 часов. Растворы: № 1 – 3% NaCl (pH=0) Вариант №2 Цель работы: изучить влияние концентрации нейтральных солей NaCl, КСI на скорость коррозии углеродистой стали. Металлы: сталь углеродистая – 10 образцов размером30x40 мм. Растворы: NaCl, KCl – 0,25М, 0,5М, 1М, 1,5М, 2М, Время выдержки образцов – 48 часов. Вариант №3 Цель работы: изучить влияние окисляющей соли K2 Cr2 O7 или K2 CrO4 на скорость коррозии стали в нейтральных средах. Металлы: сталь нержавеющая, – 5 образцов , алюминиевый сплав – 5 образцов размером 30x40 мм. Растворы: K2 Cr2 O7 или K2 CrO4 – 0,001%, 0,005%, 0,01%, 0,05%, 0,1%. Время выдержки образцов не менее– 24 часов.
Таблица наблюдений. Металл Температура ,K Таблица 1.
Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (по ГОСТ 13819–68) Таблица 2.
Требования к отчету
Отчет должен содержать: цель работы, описание и рисунок установки, методику эксперимента, экспериментальные данные в виде таблицы, графические зависимости скорости коррозии от рН или концентрации раствора соли, вид коррозионного разрушения и выводы по работе. Литература
1. 1.Семёнова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 336 с. 2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976.- 472 с. 3. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. – М.: Химия, 1976. – 380 с.
Влияние состава среды на скорость электрохимической коррозии металлов
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств»– Томск: Изд. ТПУ. 2008 – 8 с. Составитель к.х.н., доц. каф. ОХТ Ю.Н. Обливанцев Подписано к печати .08. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать RISO. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. Тираж экз. Заказ Цена свободная. Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр. Ленина 30. |