Способ определения степени катодной защиты металла от коррозии Советский патент 1990 года по МПК C23F13/00 

Изобретение относится к катодной защите металлов от коррозии, в частности к определению ее степени в эксплуатационных условиях.

Цель .изобретения - повышение точности определения результатов и упрощение процесса.

Согласно предлагаемому способу защищаемый металл катодно поляризуют с одновременным снятием в естествен- ной коррозионной среде катодной поляризационной кривой, по которой графически определяют поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 мВ и поляризуемость образца :при поляризации в области предельно- го диффузионного тока, и степень защиты рассчитывают по формуле

(1 Ьк ....) .100, %,

ЗСТЩ

де b

«I

b.. 10

кор

зиц

20

25

30

соответственно анодная и катодная константы Тафеля, В;

поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 мБ, поляризуемость при поля- 5 ризации предельным диффузионным током, ОМ М. Константы Тафеля определяют из итературных данных.

Поляризационное сопротивление моет быть определено различньида метоами, например путем измерения тока и потенциала в приэлектродном слое образца, путем мгновенного заряжения коррозионного датчика электричеством и последующего измерения зависимости нарастания потенциала во времени; графическим методом, при котором поляризационное сопротивление определяется как тангенс угла наклона касательной и поляризационной кривой. Последний метод наиболее прост, но может быть применен только для ср€;д с высокой электропроводностью, напри-, мер для морской воды. В менее элект- ропроводных средах (речная, грунто- вая вода) при измерении поляризацион- нного сопротивления необходимо предусматривать компенсацию сопротивления коррозионной среды.

Практика использования катодной защиты в природных водах показьшает, что достаточная для тех1-гаческих целей защита осуществляется при подаче на защищаемую поверхность внешнего тока, равного предельному диффузионному. Так, минимальньш критерий защиты для стальных конструкций в морской и .грунтовой воде равен 0,85 В по медносульфатному электроду сравнения, а этот потенциал соответствует области предельного диффузионного тока. Кроме того, при поляризации пре- дельным диффузионным током защита экономически наиболее эффективна и не вызывает явления перезащиты, связанного с выделением водорода. Поэтому именно при этой поляризации важно определить степень защиты.

.

0

5

0

5

5

0

45

50

55

Установлена зависимость, согласно которой скорость коррозии металла при . защите током, равным предельному диф-у фузионному;, обратно пропорциональна поляризуемости образца при этом токе.

В основу изобретения положено использование этой зависимости,

Скорость коррозии при отсутствии защиты обратно пропор диональна поляризационному сопротивлению при поляризации не более 10 мВ. Поскольку отношение скорости коррозии при защите к скорости коррозии без защиты определяет степень запщты, последняя может быть охарактеризована отношением выше указанного поляризационного сопротивления к поляризуемости на предельном диффузионном токе.

Для определения поляризуемости поверхности при внешнем предельном диффузионном токе необходимо определить этот ток из анализа катодной поляризационной кривой как ток, на- . ходящийся на участке кривой, имеющем максимальную крутизну подъема и пред-, шествующем участку начала выделения

водорода, I

Способ осуществляют следующим образом.

П р .и к е р 1 . Снимали поляризационную кривую на образце из Ст. 3 в воде Японского моря, измерения проводили гальваностатическим методом при помощи хлорсеребряного электрода сравнения. Анализ поляризационной кривой показыва ет, что плотность предельного диффузионного тока находится в интервале 0,2-0,225 А/м

Поляризуемость образца в этой области определяли графически, ..ее величина составила 2.4 . Поляризационное сопротивление при поляризации .до 10 мВ также определяли графически, его величина 0,18 Ом-м,

Известно, что при коррозии с кислородной деполяризацией в неперемешиваемых нейтральных электро.литах, как это имеет место в данном эксперименте, катодная константа Тафеля равна бесконечности. Следовательно, коэффициент, состоящий из комбинации констант Тафеля в формуле, по которой рассчитывают степень защиты, равен 1, а сама формула принимает вид

р (1 ,-) ,100, %.

° ЭЛц

Подставляя измеренные величины поляризационного сопротивления и поляризуемости образца при.предельном диффузионном токе, получили степень защиты 93%, что согласуется с извесными литературными сведениями, согласно которым при поляризации Os,1- 0,18 В степень защиты в морской воде равна 90-93%.

Пример 2, Испытания прово- дили в условиях, когда коррозия протекает с кинематическим контролем (скорость процесса тормозится ста- .дией электрохимической реакции), а именно в условиях движения коррозионной среды и повышенной температуры до ,

Осуществляли контроль степени катодной защиты нелегированной стали и -меди в морской воде при 65 С и скорости потока 0,1 м/с. В качестве источника питания использовали прибор Б5-29, амперметра - В7-35, вольтметра - В7-21. Площадь катода в 200 раз меньше площади анода, что - позволяет пренебречь падением напряжения на аноде.

Осуществляли следующую последовательность операхщй.

Измеряли катодные поляризационные кривые гальваностатическим методом, для чего задавали фиксированные значения плотности внешнего тока и измеряли соответствющее падение напряжеНИН на катоде. За ноль принимали потенциал при отсутствии внешнего то- ка.

По кривым определяли область предельного диффузионного тока как область, находящуюся на участке максимальной крутизны кривых. Плотность предельного тока для стали находится в интервале (,55) А/м, для меди - в интервале (О, 3-0,35)А/м2 .

Измеряли поляризационное сопротивление с((ор при поляризации не более 10.мВ. Для этого задавали плот-- кость внешнего тока j 0,02 Л/м, Измеряли потенциал if и определяли

d.

Кбр

/j.

Результаты представлены в табл. 1 Измеряли поляризуемость о в области предельного диффузионного тока. Для этого определяли смещение потенциала при изменении плотности внешнего.тока лл от 0,5 до 0,55 А/м для стали и от 0,3 до 0,35 А/м для

меди. Расчитывали Q по формуле ,/(/4j.

Результаты даны в табл. 2, Рассчитывали степень катодной защиты по формуле

Р (1 xj.),ioO, %.

к Эаш

При температуре в условиях .движения коррозионной среды коррозия протекает с кинематическим контролем. В этих условиях bа 0,067 В, Ь OJ34 В. Тогда b j, + -.0,067 0,134/0,134 1,5 и формула принимает вид

Р (1 - -} -100, %. - а заш,

Результаты расчетов и их сравнение

с температурными данными представлены в табл. 3,

Области предельного тока соответствует сдвиг потенциала (100-130) мВ для стали и (130-160) мВ для меди.

Согласно способу-прототипу скорость коррозии можно рассчитать, исходя из формулы

q 0,09 - 0,058рН - Ь Ig ,

-i Of

где (/ - электрический потенциал. В; рН - водородный показатель приэлектродного слоя;

а анодная константа Тафеля, В;

кр

- плотность критического тока , j р - скорость коррозии при за- электрическим потенциалом, А/м .

Рассчитывая скорость коррозии при различных потенциалах, начиная со стационарного, определяют степень защиты при этих потенциалах.

Предлагаемьш способ по сравнению со способом-прототипом более прост,

так как определение рН приэлектрод- ного слоя представляет сложную техническую задачу, связанную с необходимостью проведения измерения в области диффузионного слоя, имеющего малые

размеры (не более 0,5 мм), с использованием специального микроэлектрода и электрохимической ячейки особой конструкции, что усложняет оборудование.

Использование предлагаемого способа обеспечивает- более точные результаты определения степени защиты, так как замена естественной коррози- онной среды на специальный буферированный раствор снижает достоверность способа.

Формула изобретения

Способ определения степени катодной защиты металла от коррозии, включающий катодную поляризацию по- вец хности со снятием поляризационной кривой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения результатов и упрощения процесса, снимают катодную поляриза

ционную кривую в естественной коррозионной среде, измеряют поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 мВ и поляризуемость при поляризации в области предельного диффузионного тока и степень защиты Р рассчитывают по формуле

р (1 „ ..bK.JL«L) -100, %, о а{эо(1Ц

где Ь„, Ъ - соответственно анодная

и катодная константы Та- феля, В;

поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 мБ, поляризуемость при поляризации предельным диффузионным током, ОМ М.

блица 1

Изобретение относится к катодной защите металлов от коррозии, в частности к определению степени ее защиты в эксплуатационных условиях. Цель изобретения - повышение точности определения результатов и упрощение процесса. Способ определения степени катодной защиты включает катодную поляризацию поверхности со снятием катодной поляризационной кривой и измерение поляризационного сопротивления при поляризации не более 10мВ и поляризуемости поверхности при поляризации в области предельного диффузионного тока. Степень катодной защиты металлов от коррозии расчитывают по формуле P={1-[(B а+B к)/B к] . (α кор/α защ)}100%, где B а, B к - соответственно анодная и катодная константы Тафеля, В

α кор - поляризационное сопротивление при поляризации не более 10мВ, Ом .м 2

α защ - поляризуемость при поляризации предельным диффузионным током, Ом .м 2. Способ является более простым за счет того, что измерение входящих в расчетную формулу параметров не требует сложной аппаратуры, а использование естественной коррозионной среды повышает точность определения результатов. 3 табл.