Способ определения срока службы защитных покрытий на металлах в агрессивных средах Советский патент 1993 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к исследованию химических и физических свойств веществ, а именно к определению срока службы защитных покрытий на металлах; преимущественно оксидных, при коррозионном воздействии агрессивных сред, например к определению срока службы боратного покрытия на алюминии в системах охлаждения водными растворами этиленгликоля.

Целью изобретения является повышение точное™ определения срока службы защитных покрытий..

На чертеже показано изменение значений yjtr и yVip для покрытия во времени.

В основу способа положено следующее положение. При наличии на поверхности металла качественного защитного покрытия

оксидного типа на анодной поляризационной кривой будет наблюдаться пассивная область. По изменению величины пассивной области можно судить о состоянии защитного покрытия. Поэтому, определяя разность значений рпр - рст образца металла с защитным покрытием через определенные промежутки времени, можно установить момент нарушения целостности защитного покрытия. Промежуток времени от начала испытаний, при котором массивная область на анодном участке кривой отсутствует, определяет срок службы защитного покрытия.

Промежутки времени от начала испытаний до замера рст и упр могут быть различными и выбираются в зависимости от агрессивности среды, марки материала, ус00

о

со

ловий эксплуатации и т.п. Нецелесообразно задавать конкретные промежутки времени, так как они не меняют сущности предлагаемого изобретения.

Время определения потенциала пробоя защитного покрытия рпр, характеризующего коррозионный износ защитного покрытия, соизмеримо с временем определения традиционными методами, например гравиметрическим, физическим, химическим и металлографическим. Однако применение потенциала пробоя для определения срока службы защитных покрытий позволяет повысить точность способа, Это связано со следующими причинами: во-первых, потенциал пробоя защитного покрытия (исходя из его физической сущности) реагирует на все дефекты в покрытии, особенно в местах выхода на поверхности металла анодных и катодных фаз при несовершенствах структуры металла, таких как вакансии, дислокации по границам зерен, что особенно характерно; например, для алюминиевых сплавов; во- вторых, потенциал пробоя регистрируется техническими средствами измерения.

Способ реализуется следующим образом. Массив образцов с исследуемым покрытием помещается в стенд для корро- зионно-электротехнических измерений, моделирующих условия испытаний, максимально приближенные к эксплуатационным. Через определенный промежуток времени от начала испытаний на выборочной партии образцов производят измерение рс-г в условиях действующего стенда, Затем эта партия образцов извлекается из стенда и на каждом из них в трехэлектрод- ной ячейке по стандартной методике определяется потенциал пробоя. Полученные значения уст и рпр сравнивают между собой. Такая последовательность измерений повторяется на остальной части образцов с большей длительностью испытаний до тех пор, пока не наступит равенство рст и упр. Промежуток времени от начала испытаний, при котором наступит равенство уэст и рпр, определяет срок службы защитного покрытия.

Пример. Проводилось определение срока службы защитного оксидного покрытия (боратного) на алюминиевом сплаве АМц в 66%-ном водном растворе этиленгликоля, . . .

Рабочая поверхность образцов подвергалась шлифовке и полировке. Защитное химическое покрытие (брратное) наносилось согласно существующим инструкциям. Подготовленные к испытаниям образцы помещались в стенд, моделирующий условия эксплуатации изделия с защитным покрытием, Температура 66%-ного водного раствора этиленгликоля 70°С, рН 3,83, скорость среды 2м/с,

Через 10ч после начала испытаний измерили стационарный потенциал в услови- ях эксплуатации на стенде с помощью рН-метра Р-340. Затем образцы (по 3 образца на одну временную точку) извлекали

из стенда и по одному помещали в 3-элект- родную электрохимическую ячейку, заполненную 66%-ным водным раствором этиленгликоля, выдерживали там 20 мин при 70°С и с помощью потенциометра П-5827

снимали анодную поляризационную кривую от установившегося значения потенциала до величины +1,5 В для определения потенциала пробоя. Электрод сравнения - хлоросеребряный, вспомогательный электрод - платиновый, скорость развертки потенциала 0.25 тВ/с. Затем операции по измерению уъ в условиях эксплуатации и снятию анодных поляризационных кривых повторяли до тех пор, пока не получили ра

венства стационарного потенциала и потенциала пробоя. Результаты исследований сведены в таблицу.

В результате испытаний получили равенство потенциалов стационарного и пробоя через 4500 ч. Дополнительное обследование состояния защитного покрытия с целью проверки способа на микроскопе МЙМ-3 подтвердило, что через 4500 ч поступило нарушение сплошности защитного покрытия.

Результаты электрохимических исследований защитных свойств боратного покрытия хорошо согласуется с проведенными натурными коррозионными испытаниями алюминиевых теплообменников с боратным покрытием е 66%-ном водном растворе этиленгликоля при температуре 70°С и скорости среды 2 м/с.

Натурные испытания проводились на специальном стенде, имитирующем условия эксплуатации реальных систем охлаждения. Теплообменники выдержали,ресурс 4000 ч, и после их вскрытия следы коррозии

обнаружили только на трубных досках в местах подпайки, что могло быть результатом плохой отмывки флюсов. Каналы же теплообменников были без следов коррозии. Использование предлагаемого способа

определения срока службы защитных ок- сидных покрытий на металлах при коррозионном воздействии агрессивных сред обеспечивает, по сравнению с существующими способами, следующие преимущества: высокую точность определения срока

службы защитных покрытий за счет применения технических средств измерения, позволяющих определить даже начальные структурные разрушения; возможность определения срока службы защитных покрытий более дешевым способом, чем натурные испытания, особенно при исследовании коррозии внутренних поверхностей трубопроводов и теплообменников, требующих р азрезки и, как следствие, их одноразовое использование.

Формула изобретения

Способ определения срока службы защитных покрытий на металлах в агрессивных средах, заключающийся в помещении

исследуемых образцов в условиях, приближенных к эксплуатационным, с последующим определением и через фиксированные промежутки времени на извлеченных из

раствора образцах срока службы защитных покрытий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения срока службы покрытий, на каждом образце перед извлечением измеряют стационарный

0 потенциал , после чего каждый образец помещают в электрохимическую ячейку, определяют потенциал пробоя покрытия уэрр и по промежутку времени от начала испытаний, при котором стационарный потенциал

5 равен потенциалу пробоя покрытия, определяют срок службы защитных покрытий.

Использование: определение срока службы защитных покрытий на металлах, преимущественно оксидных, при Коррозионном воздействии агрессивных сред. Сущность изобретения: через определенные промежутки времени от начала испытаний выборочной партии из массива исследуемых образцов, размещенных в условиях, приближенным к эксплуатационным, извлекают отдельные образцы. На каждом образце партии перед извлечением измеряют стационарный потенциал (рст, затем каждый образец пар- , тии помещают в электрохимическую ячейку, где определяют потенциал пробоя рпр, и по промежутку времени от начала испытаний, при котором стационарный потенциал равен потенциалу пробоя,м определяют срок службы защитных покрытий. 1 . 1 табл.1 ел