Білоусова Ніна Аркадіївна. Поляризаційні методи визначення швидкості корозії металів та їх метрологічна оцінка

Короткий опис

Білоусова Ніна Аркадіївна. Поляризаційні методи визначення швидкості корозії металів та їх метрологічна оцінка : дис... канд. техн. наук: 05.17.14 / Національний технічний ун-т України "Київський політехнічний ін-т". — К., 2005. — 171, 19, 12, 16арк. : рис., табл. — Бібліогр.: арк. 151-171.

Білоусова Н.А. Поляризаційні методи визначення швидкості корозії металів та їх метрологічна оцінка. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14 Хімічний опір матеріалів та захист від корозії. - Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, Київ, 2005.
Дисертація присвячена удосконаленню електрохімічного метода поляризаційного опору в частині встановлення закономірностей впливу складу середовища та умов перебігу корозійного процесу на коефіцієнт пропорційностіКміж поляризаційним опором та швидкістю корозії, розробці нового метода нелінійної подвійної поляризації (НПП) для безпосереднього визначення швидкості корозії і коефіцієнтів Тафеля, а також проведенню метрологічної оцінки цих методів.
Викладено теоретичне обґрунтування нового метода НПП в умовах дифузійного та пасиваційного контролю, який усуває недосконалість методу лінійної поляризації, пов’язану з емпіричними коефіцієнтами, для двохелектродної схеми поляризаційних вимірювань та проведена його експериментальна перевірка на різних об’єктах. Запропоновано спосіб урахування падіння напруги на опорі розчину, який суттєво підвищує точність вимірювання в малопровідних середовищах. Показано, що методом НПП можна отримувати достовірні результати і оцінювати ефективність інгібіторів корозії та пасиваторів у нейтральному середовищі.
Проведено метрологічну оцінку вимірювання поляризаційного опору та швидкості корозії методом поляризаційного опору, запропоновано проект стандартного зразка корозивності середовищ.

Встановлені і обґрунтовані закономірності впливу складу середовища та умов перебігу корозійного процесу на емпіричні коефіцієнти взаємозв’язкуКміж поляризаційним опором та швидкістю корозії в методі лінійної поляризації. Для окремих інгібіторів кислотного травлення ( КПІ-3, КПІ-9, Катапін К, ХОСП-10) ця закономірність для маловуглецевої сталі має лінійний характер в залежності від концентрації інгібітору та концентрації кислоти, що пояснюється зміною -потенціалу. Залежність коефіцієнтаКвід температури в інтервалі 250С 1000С для маловуглецевої сталі в сірчаній кислоті в області концентрацій 0,01н - 2,0н має мінімум при t 500С, що, можливо, пов’язане з екстремальною температурною точкою ізоморфного перетворення заліза. У нейтральних середовищах з низькою та середньою мінералізацією коефіцієнтКмало залежить від температури. Для забезпечення належної точності визначення швидкості корозії методом лінійної поляризації необхідно використовувати знайдені закономірності коефіцієнтаКдля досліджених систем.
Вперше створено метод нелінійної подвійної поляризації (НПП) для визначення кінетичних параметрів корозії металів з дифузійним або пасиваційним контролем. Теоретичне обґрунтування метода проведено на основі поляризаційних вимірів за двохелектродною схемою в області нелінійності поляризаційної кривої поблизу потенціалу корозії. Виведені аналітичні формули розрахунку струму корозії та коефіцієнтів Тафеля по двох значеннях поляризаційних струмівІ1таІ2, які відповідають поляризації DU та 2DU, а також формули відносної методичної похибки визначення струму корозії залежно від точності вимірювання поляризаційних струмів.
Розроблено алгоритм, блок-схему, лабораторну установку та методику вимірів поляризаційних даних методом НПП з урахуванням опору корозійного середовища, які підвищують точність вимірів. Застосовано режим гальванодинамічної поляризації з періодичним короткочасним перериванням струму і фіксацією падіння напруги на опорі розчину. В залежності від електропровідності розчину точність визначення КПК з урахуванням опору розчину підвищується на 10 120 %. Значення коефіцієнтів Тафеля більш чутливі до впливу опору розчину і у розчинах з низькою провідністю зменшуються у 2 2,5 рази порівняно з визначеними екстраполяцією поляризаційних кривих.
Експериментальна перевірка та дослідження впливу методичних факторів отримання поляризаційних даних (швидкості накладання потенціодинамічної та гальванодинамічної поляризації, стану поверхні) виявили, що виміряні величини струму корозії в умовах дифузійного контролю на свіжозачищеній поверхні металу мають достовірні значення і практично не залежать від швидкості накладання поляризації. В процесі зростання первинних пасивних плівок на сталі в умовах активного розчинення та в умовах пасивації вони знижуються зі зниженням швидкості поляризації. Оптимальною для отримання достовірних значень є швидкість накладання поляризації, що не перевищує 0,1 мВ/с. Показано, що метод НПП дозволяє кількісно оцінювати ефективність пасивуючої дії оксоаніонів і ПАР на маловуглецеву сталь при їх концентрації вище критичної. Встановлено, що йодат калію в діапазоні концентрацій 0,5 2,0 г/л в суміші з уротропіном виявляє пасивуючу дію на маловуглецеву сталь в нейтральному середовищі.
Проведено оцінку достовірності метода НПП шляхом порівняння результатів визначення швидкості корозії сталі 20 в 0,1 М NaCl з результатами гравіметричного та фотоколориметричного методів, а також з аналогічними нелінійними методами. Розходження результатів менше 15 %, що знаходиться на досягнутому рівні точності з іншими електрохімічними методами. Метод НПП на основі двохелектродної схеми вимірювань на реальних об’єктах має перевагу в простоті - не потребує електрода порівняння, не дає суперечливих результатів, на відміну від аналогічних методів, і має достатню точність вимірювання.
Розроблено проект стандартного зразка корозивності середовища, що відтворює корозію сталі в електропровідному розчині при постійній температурі та швидкості потоку, який призначений для метрологічної повірки вимірювачів швидкості корозії. Визначені метрологічні характеристики вимірювання швидкості корозії сталей 20 та 12Х18Н10Т в 0,01н Na2SO4, 1н і 10н H2SO4методом поляризаційного опору на установці УК-2. Відносна похибка вимірюванняRpне перевищує 10%.
Розроблено таблиці рекомендованих довідкових даних корозивності середовищ для сталі 20 в 0,3% сульфаті натрію та 1,0н сірчаній кислоті, сталі 12Х18Н10Т в 1н і 10н сірчаній кислоті, які підготовані до реєстрації у Держстандарті України в якості рекомендованих довідкових даних (РДД) корозивності середовищ.