Смекни!
smekni.com

Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией (стр. 1 из 2)

Федеральное агентство по образованию РФ

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Физическая химия»

Дисциплина ________________________________________________________

О Т Ч Е Т

по лабораторной работе

«Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Студент группы_______________

____________________________

Челябинск

Цель работы: установить зависимость скорости коррозии железоуглеродистых сплавов в разбавленной серной кислоте от содержания углерода в сплаве.

Общие положения

В разбавленном растворе серной кислоты (до 20 мас.% H2SO4, рН » 1) железоуглеродистые сплавы корродируют с водородной деполяризацией:

катодный процесс: 2 H+ (p-p) + 2

® Н2 (газ)|´1 (1)

анодный процесс: Fe(тв)- 2

®Fe2+(р-р)|´1 (2)

суммарное уравнение: H2SO4 (p-p) + Fe(тв)® Н2 (газ) + FeSO4 (p-p) (3)

Водородная деполяризация протекает в кинетическом режиме (самая медленная стадия – или разряд ионов водорода, или рекомбинация атомов водорода в молекулу). Пузырьки водорода формируются преимущественно на поверхности катодных структурных составляющих сплавов (в сталях – на цементите, в сером чугуне – на графите). Поэтому возрастание скорости коррозии uкорр при постоянной температуре возможно за счет экстенсивного фактора – увеличения площади SК катодных участков (при этом скорость

коррозии на единице площади поверхности не изменяется):

. (4)

Площадь катодных участков на поверхности сплава пропорциональна концентрации углерода в сплаве, поэтому существует зависимость – чем больше содержание углерода, тем больше скорость коррозии сплава.

С ростом температуры скорость химической реакции возрастает в соответствии с уравнением Аррениуса. Для процесса водородной деполяризации это проявляется в уменьшении поляризации катодного процесса. Установлено, что при увеличении температуры на 1 градус перенапряжение выделения водорода уменьшается, в среднем, на 2 мВ. Поэтому с увеличением температуры скорость коррозии железоуглеродистых сплавов в кислых растворах резко возрастает.


Обработка результатов

Таблица 1 – Исходные данные образцов

Марка сплава 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
Содержание углерода С, мас.% 0,09 0,24 0,43 0,96 3,5
Плотность материала r, г/см3 7,85 7,7 7,7 7,6 7,1
Диаметр образца d, мм
Толщина образца h, мм
Площадь поверхности образца, см2:S = 2×(p×d 2/4) + p×d×h

Таблица 2 – Экспериментальные результаты

Время
t, мин
Объем водорода (абсолютное значение и на единицу площади образца)
08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
u,
см3
u/S,
см3/см2
u,
см3
u/S,
см3/см2
u,
см3
u/S,
см3/см2
u,
см3
u/S,
см3/см2
u,
см3
u/S,
см3/см2
0

1. Строим графики зависимости объема выделившегося водорода от длительности коррозии u/S = f(t) для каждого сплава (вместе 08КП, Ст3 и 45; вместе У10 и АЧС-3):


2. Скорость коррозии u/(S×t) вычисляем как угловой коэффициент наклона линейной зависимости u/S = f(t). Для этого выбираем на линии графика две точки и по их координатам вычисляем угловой коэффициент наклона:

. (5)

3. Объемный показатель коррозии вычисляем по формуле

, (6)

где Р = …….…..……., мм.рт.ст. - фактическое атмосферное давление; Т = ……..……… , К - температура. В формуле учтены: переход от минут к часам; пересчет объема водорода к нормальным условия (давление 760 мм.рт.ст., температура 273 К).

3. Массовый показатель коррозии железа Кm вычисляем из объемного показателя коррозии Коб на основе эквивалентного соотношения между массой прореагировавшего железа и объемом выделившегося водорода (см. уравнение химической реакции (3)):

. (8)

4. Глубинный показатель коррозии (проницаемость):

. (7)

Таблица 3 – Результаты расчета показателей коррозии

Марка сплава 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
Скорость коррозии
u/(S×t), см3/(см2×мин)
Объемный показатель коррозии
Коб, см3/(см2×час)
Массовый показатель коррозии
Кm, г/(м2×час)
Глубинный показатель коррозии
(проницаемость) КП, мм/год

5. Строим график зависимости массового показателя коррозии Кm от концентрации углерода в сплаве:

Таблица 4 – Десятибалльная шкала
коррозионной стойкости металлов

4. Оцениваем стойкость железоуглеродистых сплавов в соответствии со шкалой коррозионной стойкости (табл. 4):

Марка сплава № группы Название группы стойкости Балл
08КП
Ст3
45
У10
АЧС-3

ВЫВОД:


Вариант 1 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Марка сплава 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
Толщина образца h, мм 1,3 2,2 2,1 3,0 1,7
Диаметр образца d, мм 9,0 15,0 12,6 10,0 8,0

Объем водорода, см3

Время, мин 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
0 0 0 0 0 0
5 0,1 0,3 0,4 1,4 11,8
10 0,1 0,5 0,8 3,3 22,6
15 0,2 0,8 1,3 4,9 35,0
30 0,2 1,5 2,8 11,0 66,6
45 0,3 2,3 4,6 16,3 95,4
60 0,4 3,2 6,2 23,0

Вариант 2 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Марка сплава 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
Толщина образца h, мм 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
Диаметр образца d, мм 10 14 12 12 10

Объем водорода, см3

Время, мин 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
0 0 0 0 0 0
5 0,1 0,2 0,3 1,6 17,6
10 0,1 0,4 0,7 3,8 33,7
15 0,2 0,7 1,1 5,7 52,3
30 0,3 1,3 2,5 12,8 99,4
45 0,3 1,9 4,0 19,0
60 0,5 2,7 5,5 26,8

Вариант 3 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Марка сплава 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
Толщина образца h, мм 2 2 2 2 2
Диаметр образца d, мм 10 12 13 14 8

Объем водорода, см3

Время, мин 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
0 0 0 0 0 0
5 0,1 0,2 0,4 2,2 12,4
10 0,1 0,3 0,8 5,2 23,8
15 0,3 0,5 1,3 7,7 36,9
30 0,3 1,0 2,9 17,3 70,2
45 0,4 1,5 4,8 25,6 99,85
60 0,5 2,1 6,5 36,1

Вариант 1 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Марка сплава 08КП Ст3 45 У10 АЧС-3
Толщина образца h, мм 1,3 2,2 2,1 3,0 1,7
Диаметр образца d, мм 9,0 15,0 12,6 10,0 8,0

Объем водорода, см3