Коррозия и защита металлов

Решение :

Рассчитываем концентрационную поляризацию анода по уравнению:

а = RT/nF 2,303 lg(1 + iа/id)

Предельная катодная плотность тока

id = kd n F/(1 - n+) . ,

а коэффициент диффузии разряжающихся на катоде ионов серебра

kd = RT/nF2.

Активность ионов серебра:

aAg+ = m/1000 = 0,1 0,731/1000 = 7,31 10-5 .

Тогда предельная плотность катодного тока

id = 44 8,313 291 7,31 10-5 / 96500 0,075 0,526=

= 0,002 А/см2 = 2 мА/см2.

Рассчитываем концентрационную поляризацию анода:

а = 0,0577 lg(1 + 1/2) = 0,0102 В = 10,2 мВ.

Пример 6. Рассчитать объёмный, массовый и токовый показатели коррозии магния в 0,5N растворе NaCl. Размеры образца 20х20х0,5мм, полное погружение, t = 25C, Р = 760 мм.рт.ст. За 100 часов испытаний выделилось 330,1см3 водорода. Упругость водяного пара в рассматриваемых условиях p(H2O) = 23,8 мм.рт.ст.

Решение :

Полная поверхность образца:

S = (2 2) 2 + (0,05 2) 4 = 8,4см2.

Приближённая величина объёмногo показателя коррозии (без приведения объёма выделившегося водорода к нормальным условиям):

Kоб.H2 = V/S = 330,1/8,4 100 = 0,393см3/см2 ч.

Учтём поправки на температуру и давление (T = 273+25 = 298 K):

Kоб.H2 = V 273 (P - p(H2O))/S T 760 =

= 330,1 273 (760 - 23,8)/8,4 100 298 760= 0,349см3/см2 ч.

Рассчитываем массовый показатель коррозии по уравнению:

Km- = Kоб.H2 A(Mg)/n 0,8917

Атомная масса магния A(Mg) = 24,32, заряд ионов Mg n=2 ,тогда

Km- = 0,349 24,32 0,8917/2 = 3,784 г/м2 ч.

Токовый показатель коррозии рассчитываем по уравнению:

i = Kоб.H2 2,3896 10-3 = 8,34 10-4 А/см2 = 0,834 мА/см2.

Пример 7. Дать на основании данных таблицы 5.1. характеристику склонности к межкристаллитной коррозии образцов стали при кипечении в 65 % HNO3.

Таблица 5.1.

образец	средний глубинный показатель коррозии в мм/год
	по потере массы , П1	по электросопротивлению, П2
1	0,290	0,274
2	0,744	1,280
3	1,673	6,310
4	1,853	17,680

Решение :

Рассчитаем отношение глубинных показателей коррозии для всех образцов:

1) П1 / П2 = 0,274 / 0,290 1,0

2) П1 / П2 = 1,280 / 0,744 = 1,7

3) П1 / П2 = 6,310 / 1,673= 3,8

4) П1 / П2 = 17,680 / 1,853= 9,5

Полученные результаты указывают на то, что образец 1 не склонен к МКК, образец 2 склонен к МКК, а образцы 3 и 4 весьма склонны к МКК.

Пример 8. Изменение массы образца стали за 5 часов травления в 15 % растворе HCI составило m0 = 0,15 г/м2 . При добавлении в тот же раствор 0,5 % замедлителя "Уникол" изменение массы идет во времени по линейному закону и за 50 часов составило m1 = 0,10 г/м2. Рассчитайте защитное действие ингибитора за время травления 5часов.

Решение :

Так как в присутствии замедлителя растворение идет по линейному закону, то за 5 часов изменение массы составит:

m = m1 5 / 50= 0,01 г/м2 .

Тогда защитное действие ингибитора:

Z = (К0 - К)/К0 100 = (m0 - m)/ m0 100 = (0,15 - 0,01)/0,15 100 = 93 %

Пример 9. Определить выход по току при цинковании стальной пластинки размером 100 250 1 мм. Плотность тока iк = 1 А/дм2 , в течении 30 мин. выделилось 2,87 г. цинка.

Решение :

Рассчитаем выход по току по формуле:

= g 26,8 / I (A/n)

где А = 65,38 (атомная масса Zn), n=2 (валентность Zn).

Учитывая, что

I =iк S = 0,01 [(25 10 2) + (25 2 + 10 2) 0,1] =

= 507 см2 0,01 А/см2 = 5,07 А ,

получаем:

= 2,87 26,8 / 5,07 0,5 (65,38/2) = 0,928 или = 92,8 %.

Пример 10. Вычислить масссовый процент Cr в сплаве Fe-Cr, соответствующем 6-ой границе устойчивости, т.е. содержащем 6/8 атомных долей Cr.

Решение :

Атомная масса железа равен 55,85 , а хрома 52,01. Воспользуемся системой уравнений:

х + у = 100

х / а + у / b = (8 - n) / 8

n / 8 = (8 - n) / n ,

где в нашем случае: n = 6, a = 55,85, b = 52,01, тогда

(100 - у) / 55,85 у / 52,01 = (8 - 6) / 6.= 1/3 ,

откуда у = 73,6 , т.е. в сплаве содержится 73,6 % Cr.

Пример 11. Рассчитать катодную защиту стальной водонапорной трубы диаметром d = 500 мм и длиной L = 30 м. Удельное электрическое сопротивление воды принять равным = 20 Омм, минимальную защитную плотность тока i = 140 mА/м2.

В качестве анода взять круглый алюминиевый стержень, расположенный в центре трубы по всей её длине. Среднюю массу металла, уносимого током силой 1 А в течении 1 года для алюминия принять равной gi= 2,9 кг/А год. Плотность алюминия = 2700 кг/м3. Коэффициент запаса принять равным k = 1,5. Работу анода рассчитать на 5 лет.

Решение :

Площадь поверхности водонапорной трубы:

S = d l = 3,14 0,5 30 = 47,2 м.

Для защиты этой поверхности требуется ток:

Iз= iк S = 140 47,2 = 6608 mА = 6,608 А.

Требуемая масса металла анода:

g = k gi I = 1,5 2,9 5 6,608 = 143,8 кг.

Диаметр заготовки анода:

_____________ _________________________

dа = 2 g/( L ) = 2 143,8/(3,14 30 2700) = 0,048 м = 50 мм.

Сопротивление растеканию анода:

Rа = [ / (2 L) ] ln(4L/d)=

= 20 2,303 / (2 3,14 30) ln(4 30/0,05) = 0,23 Ом.

Сопротивление среды:

R = l / (2 d h) ,

где l - среднее расстояние между анодом и защищаемой поверхностью; d - средний диаметр общего сечения среды вокруг анода, в нашем случае

d= (d+dа)/2 = (0,500 + 0,050)/2 = 0,275 м ;

h = l - высота сечения среды вокруг анода.

Т.е. R = 20 0,0225 / (2 3,14 0,275 30) = 0,085 Ом.

Тогда общее сопротивление защиты: Rобщ.= Rа + R= 0,23 + 0,085 = 0,315 Ом.

Требуемое напряжение источника тока:

Eист.= Iз Rобщ.= 6,608 0,315 = 2,082 В.

Мощность установки:

W = Eист. Iз = 2,082 6,608 = 13,758 Вт .

Задача №1.

Определить, пользуясь таблицами термодинамических величин и приближенным уравнением ?Z=AМ?HT+B ,будет ли происходить окисление серебра по реакции: 2 Ag (m) + 1/2O2 (г )= Ag2 О при температуре t0 С 30 и парциальном давлении кислорода РО2 атм.. Значение постоянных А и В для реакции окисления металла принять А = 0,99; В = 6,08.

?Z=AМ?HT+B ?Н0298 Ag2 О = -14,8кал/моль О2

2 Ag (m) + 1/2O2 (г)= Ag2 О ?Нт = ?Н0298

t = 300С ?Zт = 0,99М(-14,8)+6,08 = -8,57

РО2 = 5М10-5атм. Рравн = Р/Р0

А = 0,99 Рравн = 5М10-5/760 = 6,58М10-8

В = 6,08

Р0 = 760мм рт. ст.

РО2 > Рравн ; ?Zт < 0

Окисление серебра по данной рекции возможно.

Задача №2.

Определить, возможна ли при температуре Тк коррозия серебра с образованием его сульфида в газовой смеси состава Рн2s / Рн2 1/3 0,279, если извесна константа равновесия Кр реакции:

2Ag (m) + H2S (г) - H2(г) + Ag2S(m)

Рн2s / Рн2 = 1/3 Изобарно- изотермический потенциал.

Кр = 0,279 ?G = -RT•2.303 lg 0.279 =

Т =298к = -8.31•298•2.303• lg. 0.279 = 3161.78Дж/моль.

Кр = РН / Р2Ag • Р Ag2S / Рн2s ?G = 3,16 Дж/моль.

?G > 0

Коррозионный процесс с образованием Ag2S в газовой смеси невозможен.

Задача №3.

Определить, возможен ли коррозионный процесс свинцовой обкладки аппарата в сероводороде при температуре t, 0С - 550С, если известно, что для цепи, в которой протекает реакция Pb + H2S = PbS + H2 зависимость ЭДС от температуры имеет вид:

Е = 0,28501 - 0,3325 • 10-3 • (t - 25) + 6.15 • 10-6• (t -25)2 = 0.28057 B.

Е0Pb/Pb2+ = -0.126 B. Коррозионный процесс свинцовой обкладки аппарата

Е0Pb/Pb2+ < Е в сероводороде при температуре t = 550С возможен.

Задача №4.

Определить, удовлетворяет ли условиям сплошности плёнка, образующая на металле Fе при газовой коррозии, если известно, что при образовании на образце площадьюS кв. см. = 20 пленки толщиной tмкм -15 изменение массы образца составляет ?m2г = 0,171. Плотность рассматривающих металлов:

Fe = 7,86 г/см3.

СFe = 7,86 г/см3. S = 20см2

T = 15 мкм = 15 · 10-4см.

?m = 0,171г.

По справочнику для железа Vок / Vмет = 1,77.

Если Vок / Vмет ? 1, то плёнка может быть сплошной .

m = S · V = P · S · t = 7,86· 20· 15· 10-4 = 0,2358 г.

По таблицы ?m = 0,171г.

Плёнка может быть сплошной.

Задача №5.

Определить, общий объём показателей коррозии и оценить коррозионную стойкость меди против окисления в кислороде при 7000С. Медный образец с поверхностью S = 15см2 после окисления в течение t = 1.5час поглотил V = 7,65см3 кислорода при нормальных условиях (t = 00С, Р = 760 мм. рт. ст.).

T = 1.5 час. t = 00С

S = 15см2. Р = 760 мм. рт. ст

V =7,65см3.

Объёмный показатель коррозий

КV = ?V /Sф = 7.65 / 15 · 2 = 0.255 см / час.

Медь неактивна, но при нагревании свыше 3000С переходит из СuO (чёрной окиси) в закись меди Сu2O.

Медь хорошо окисляется и подвергается коррозии при температуре 7000С.

Задача №6.

На основании опытных данных, приведённых в таблице, найти зависимость изменения массы образцов железа армко площадью S =15см2 от времени при температуре t =750С. Плотность образующегося оксида принять равной 5,7 г / см3.

Таблица

Толщина оксидной пленки, А0	Время, Ф ,час.	?m · 10-8, г.	?m · ф, г · час.
0,5	9	42,75	384,75·10-8
1,0	11	85,5	940,5·10-8
2,0	12	171,0	2052·10-8
3,0	13	256,5	3334,5·10-8
4,0	14	342,0	4788,0·10-8
5,0	15	427,5	6412,5·10-8
6,0	17	513,0	8721,0·10-8

Термодинамика электрохимической коррозии.

Задача №7.

Задача №8.

Определить обратимый потенциал кислородного электрода при температуре 250С в растворе серной кислоты с концентрацией m[моль / 1000г Н2О]при нормальном давлении кислорода РО2 = 0,21атм., если известны значения коэффициента активности гН2 SО4 = 0,265.

Задача №9.

Определить, возможна ли коррозия меди с водородной или кислородной деполяризации в растворе HCl с концентрацией m[моль / 1000г Н2О] при 250С и парциальном давлении кислорода РО2 = 0,05 атм., если известны коэффициенты активности HCl гнcl = 0.767.

Медь малоактивна, с соляной кислотой (HCl) в обычных условиях она не реагирует. Но в присутствии кислорода воздуха медь раствотяется в соляной кислоте и образует хлорид меди CuCl2.

2 Сu + 4 HCl + O2 = 2CuCl2 + 2 H2O

Вероятнее реакция идет в два этапа:

2 Сu + HCl + O2 = 2CuО + HCl

2. 2CuO + 4HCl = 2CuCl2 + 2H2O

Коррозия (Сu2+) возможна с кислородной деполяризацией в растворе HCl.

2. У//Сu / Сu+ = 0,521В n = 1

У//Сu / Сu+ = 0.521 +(8,31 · 298 / 2 · 96500) · 2,303· lg0.1534 = 0.4729В

У//Сu / Сu+ > Vобр О2

Коррозия (Сu+) невозможна с кислородной деполяризацией, значит возможна водородная деполяризация.

Ун = 0,0591¦ lgан - lgvРН2¦.

Задача №10.

РассчитатьЭДС цепи, состоящей из железного и свинцового электродов, погруженных в раствор, содержащий ионы Fe2+ и Pb2+ с активностями а Fe2+ = 0,4 и а Pb2+ = 0,2.

Задача №11

Рассчитать массовый, токовый и глубинный показатели коррозии алюминия в олеуме (100% H SO), если известны размеры образца () ()мм.. Время испытаний ф=8 и изменение массы Дm=0,014.



1) Глубинный показатель коррозии К в случаи равномерной коррозии

сAl=2,7г/см, Кг=; Кг==0,107 мм/год

2) Токовый показатель коррозии Я=К2,38910.

К - объемный показатель коррозии.

К=; 2Al+3HSO=Al(SO)+3H^

h===5,18510моль

При растворении 2 моля Al образуется 3 моль водорода, тогда

=; h (H)=; h (H)==7,77810

Объем водорода найдем с учетом 1кмоль

V=22,475л. V(H)=22,4150,0007778=0,0174л.

1л.=10см ДV=0,017410см

К==0,00413см/г

Я=0,00413102,3896=9,87А/см

Задача №12.

Определить массовый и прочностный показатели коррозии стали в азотной кислоте и оценить ее склонность к межкристаллической коррозии, если известно, что поперечное сечение образцов 10 1мм, коррозии подвергалась средняя часть образца размером 40101мм, разрушающая нагрузка до испытаний 597кг , испытания 200 часов, плотность стали принять 7,9г/см . Разрушающая нагрузка после испытаний д=541кг и изменение массы образца Дm=0,0548

S=, (40101мм)

К== =0,304 г/мч

Дm=0,0548г; ф=200ч; д=9 м

К=100% К- массовый показатель коррозии

К==0,006 - сталь несклонна к межкристалистной коррозии, т.к. К<1

К= 100%=90,62% за 200 часов

Задача №14

Потенциал катода на котором идет разряд ионов Н при плотности тока 0,001 А/см равен ц=0,85 В относительно хлорсеребряного электрода в 0,01 растворе КCl при 25 С. Каково значение перенапряжения водорода, если известно значение рН=2.

Т=25298 Н. i=0,001 А/см=А/м

В кислых средах (рН=2) Н+НО+= Н+НО

з=const+ln ik

з==-0,709 (перенапряжен.)

ц==

lg=-РН=-2

хлорсеребряный электрод (II рода): Сl/АgCl, Ag

V=0,222 В

(V)-

V=0,222-

Задача №16.

При испытании образца стали в морской воде приложение нагрузки д=120 кг/см вызвало разрушение образца через время ф=97256 часов, а приложение нагрузки д=140 кг/см через время ф=94563 часов. Определить время до разрушения образца при приложении нагрузки д=100 кг/см.

д=120 кг/см ф=97256 час

д=140 кг/см ф=94563 час

Кд= ф=83,358 час

Кд= ф=78,799 час

К ф=67,546 час

Кд - показатель коррозии.

ф -время до разрушения образца зависит от первоначальной нагрузки (д; д).

Задача №17

Определить защитное действие ингибитора на коррозию стали НNO, если известно, что для образцов с поперечным сечением 102мм разрушающая нагрузка до коррозии составляла д=1344кг, а после 500 часов испытаний она снизилась в присутствии ингибитора до величины д=1339 кг, а в кислоте, не содержащей ингибитора до д=1287. Считать, что коррозия идет равномерно.

г= - защитный эффект; г=, показывает, во сколько раз ингибитор уменьшает скорость коррозии металлов.

Задача №18.

Определить время, необходимое для покрытия цинком в кислом цинковом электролите стальной детали с поверхностью S=6дм. Цинкование производится при катодной плотности тока i=1А/дм, выход по току 0,98, необходимая толщина покрытия t=35мкм.

Задача №21.

Рассчитать катодную защиту внешним током стального резервуара для разбавленного солевого раствора. Диаметр резервуара D=4м, высота заполнения раствором h=5м, днище сферическое, удельная электропроводность раствора L=6530 Ом м. минимальную защитную плотность тока принять равной 106 мА/м.

Задачи

Определить, пользуясь таблицами термодинамических величин и приближенным уравнением Zт = А Hт + В, будет ли происходить окисление серебра по реакции:

2Ag(m) + 1/2 O (г) = Ag O

при температуре tС и парциальном давлении кислорода Po2атм. (табл.5.2.).

Значение постоянных А и В для реакции окисления металла принять А = 0,99; В = 6,08.

Таблица 5.2.

коды		1	2	3	4	5
	tС	Po2, атм.
		10-5	510-5	10-4	510-4	10-3
1	25
2	30
3	35
4	40
5	50

Задача 2.

Определить, возможна ли при температуре Т К коррозия серебра с образованием его сульфида в газовой смеси состава Pн2s / Pн2 (табл.2), если известна константа равновесия Кр реакции:

2Ag(m) + H S(г) = H (г) + Ag S (m)

при этой температуре (табл.5.3).

Таблица 5.3.

коды		1	2	3	4	5
	Pн2s / Pн2	Кр
		0,271	0,279	0,288	0,295	0,303
1	1/4
2	1/3
3	1/2
4	1/1
5	2/1

Задача 3.

Определить, возможен ли коррозионный процесс свинцовой обкладки аппарата в сероводороде при температуре t, C (табл.5.4), если известно, что для цепи, в которой протекает реакция

Pb + H2S = PbS + H2

зависимость ЭДС от температуры имеет вид:

E= 0,28501 - 0,3325 10-3 (t - 25) + 6,15 10-6 (t - 25)2.

Таблица 5.4.

коды	1	2	3	4	5
1	25	30	35	40	45
2	50	55	60	65	70
3	75	80	85	90	95
4	100	105	110	115	120
5	125	130	135	140	145

Задача 4.

Определить, удовлетворяет ли условиям сплошности плёнка, образующаяся на металле (табл.5.5) при газовой коррозии, если известно, что при образовании на образце площадью S см2 плёнки толщиной t мкм изменение массы образца составляет m г (табл.5.6).

Плотность рассматриваемых металлов: железа - 7,86 г/см3, алюминия - 2,72 г/см3, титана - 4,51 г/см3, магния - 1,74 г/см3.

Таблица 5.5.

коды	1	2	3	4	5
1	Fe(II)	Al	Mg	Ti	Fe(III)
2	Mg	Fe(II)	Al	Mg	Ti
3	Al	Mg	Fe(II)	Al	Mg
4	Ti	Al	Mg	Fe(II)	Al
5	Fe(III)	Ti	Al	Mg	Fe(II)

Таблица 5.6.

коды		1	2	3	4	5
	S, см2	t, мкм
		10	15	20	25	30
1	10	m=0,013	0,028	0,029	0,031	0,032
2	20	0,029	0,038	0,074	0,073	0,074
3	30	0,055	0,065	0,076	0,138	0,131
4	40	0,049	0,111	0,116	0,127	0,221
5	50	0,052	0,033	0,185	0,181	0,191

Задача 5.

Определить общий объёмный показатель коррозии и оценить коррозионную стойкость меди против окисления в кислороде при 700C. Медный образец с поверхностью S см2 (табл.5.7) после окисления в течение часов (табл.5.7) поглотил V см3 кислорода при нормальных условиях (t = 0C, p = 760 мм.рт.ст.).

Таблица 5.7.

коды		1	2	3	4	5
	, час.	S, см2
		10	15	20	25	30
1	1,0	V=3,4см3	5,10	6,80	8,50	10,20
2	1,5	5,10	7,65	10,20	12,75	15,30
3	2,0	6,80	10,20	13,60	17,00	20,40
4	2,5	8,50	12,75	17,00	21,25	25,50
5	3,0	10,20	15,30	20,40	25,50	30,60

Задача 6.

На основании опытных данных, приведённых в таблице 5.8, найти зависимость изменения массы образцов железа армко площадью S см2 (табл.8) от времени при температуре t,C (табл.5.9). Плотность образующегося оксида принять равной 5,7 г/см3.

Таблица 5.8.

час	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0
	Толщина оксидной плёнки за время часов,
t,C	A
25	4	6	7	8	9	10	11
75	9	11	12	13	14	15	17
100	16	22	24	25	26	27	28
150	34	48	57	60	65	70	74,5
175	56	73	87	94	103	112	216

Таблица 5.9.

коды		1	2	3	4	5
	t,C	S см2
		10	15	20	25	30
1	25
2	75
3	100
4	150
5	175

Задача 7.

Определить обратимый потенциал водородного электрода в условиях, указанных в таблице 5.10 при атмосферном давлении 760мм.рт.ст.

Таблица 5.10.

коды		1	2	3	4	5
	рН	Pн2, мм.рт.ст.
		1	10	100	500	760
1	5,5	t=20C	25	15	10	30
2	6,0	15	20	25	15	10
3	6,5	25	15	20	25	15
4	7,0	10	25	15	20	25
5	7,5	30	10	25	15	20

Задача 8.

Определить обратимый потенциал кислородного электрода при температуре 25C в растворе серной кислоты с концентрацией m[моль/1000г H2O] (табл.5.11) при парциальном давлении кислорода Ро2 (табл.5.12), если известны значения коэффициента активности H2SO4 н2so4 в рассматриваемых условиях (табл.5.12).

Таблица 5.11.

m[моль/1000г H2O]	0,05	0,10	0,20	0,50	1,00
н2so4	0,340	0,265	0,209	0,156	0,132

Таблица 5.12.

коды		1	2	3	4	5
	m	Ро2, атм
	моль/1000гH2O	0,10	0,21	0,50	0,70	0,90
1	0,05
2	0,10
3	0,20
4	0,50
5	1,00

Задача 9

Определить, возможна ли коррозия меди с водородной или кислородной деполяризацией в растворе HCl с концентрацией m[моль/1000г H2O] (табл.5.14) при 25C и парциальном давлении кислорода Ро2 (табл.5.14), если известны коэффициенты активности HCl HCl в рассматриваемых условиях (табл.5.13).Примечание. При растворении меди в соляной кислоте образуются хорошо растворимые соединения, т.е. для определения возможности коррозии следует для каждого катодного процесса оценить величину активности ионов меди, до достижения которой может происходить растворение металла.

Таблица 5.13

m, моль/1000г H O	0,1	0,2	0,5	1,0	1,5
HCl	0,796	0,767	0,757	0,809	0,896

Таблица 5.14.

коды		1	2	3	4	5
	m	Ро2, атм
	моль/1000гH2O	0,01	0,05	0,10	0,15	0,21
1	0,1
2	0,2
3	0,5
4	1,0
5	1,5

Задача 10.

Рассчитайте ЭДС цепи, состоящей из железного и свинцового электродов, погружённых в раствор, содержащий ионы Fe2+ и Pb2+ с активностями aFe2+ и aPb2+, указанными в таблице 5.15. Какой электрод будет корродировать при коротком замыкании ячейки?

Таблица 5.15.

коды		1	2	3	4	5
	aFe2+	aPb2+
		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
1	0,5
2	0,4
3	0,3
4	0,2
5	0,1

Задача 11.

Рассчитать массовый , токовый и глубинный показатели коррозии алюминия в олеуме ( 100 % H2SO4 ), если известны размеры образца (а b с ) [мм], время испытаний [сут.] и изменение массы m [мг] (табл.5.16).

Таблица 5.16.

коды		1	2	3	4	5
	(аbс), мм	, сут.
		5	8	10	15	20
1	50301	m=21,3	34,1	42,6	53,9	85,2
2	30201	8,8	14,0	17,5	26,3	35,1
3	70402	40,7	65,2	81,4	122,1	162,9
4	100502	71,5	113,8	143,0	214,4	285,9
5	120702	118,4	189,5	236,9	355,3	473,7

Задача 12.

Определить массовый и прочностный показатели коррозии стали в азотной кислоте и оценить её склонность к межкристаллитной коррозии, если известно, что поперечное сечение образцов (101) мм, коррозии подвергалась средняя часть образца размером (40101)мм, разрушающая нагрузка до испытаний 597 кг., время испытаний 200 часов, плотность стали принять 7,9 г/см3. Разрушающая нагрузка после испытаний р [кг] и изменение массы образца m [г] указаны в таблице 5.17.

Таблица 5.17.

коды		1	2	3	4	5
	m, г	р, кг
		535	541	560	580	589
1	0,0643
2	0,0548
3	0,0456
4	0,0307
5	0,0193

Задача 13.

Рассчитать скорость коррозии цинкового электрода площадью 1см2, находящегося в контакте с медным электродом площадью S [см2] (табл.5.19) в растворе NaCI с концентрацией С % (табл.5.19) при 20С. Растворимость кислорода воздуха в воде при 20С равна 636 см3/л. Зависимость растворимости кислорода от концентрации NaCI (в % от растворимости в воде) и значение коэффициента диффузии кислорода в NaCI (kд) приведены в таблице 5.18.

Таблица 5.18.

CNaCl, %	1,5	3,0	4,5	6,0	7,5
kд105, см2/c	1,97	1,95	1,93	1,91	1,88
растворимость О2, % от р-сти в воде	91	85	78	71	66

Таблица 5.19.

коды		1	2	3	4	5
	CNaCl, %	S, см2
		1	2	3	4	5
1	1,5
2	3,0
3	4,5
4	6,0
5	7,5

Задача 14.

Потенциал катода, на котором идёт разряд ионов Н+ при плотности тока 0,001 А/см2 равен [В] (табл.5.20.) относительно хлорсеребряного электрода в 0,01 Н растворе KCI при 25С. Каково значение перенапряжения водорода, если известно значение рН (табл.5.20.)?

Таблица 5.20.

коды		1	2	3	4	5
	, В	рН
		1	2	3	4	5
1	0,80
2	0,85
3	0,90
4	0,94
5	0,98

Задача 15.

Рассчитать на основании данных таблиц 5.21 и 5.22 разностный эффект при коррозии сплава Zn-Fe (площадь электрода 1 см2) в контакте с железным электродом. Соотношение площадей анодной и катодной фаз в сплаве Sан/Sкат и площадь железного электрода SFe указаны в таблице 5.23.

Таблица 5.21. Изменение потенциалов анодной и катодной составляющих сплава Zn-Fe при их поляризации в 0,05 N растворе HCI

ia, mA/см2	a, В	iк, mA/см2	к, В
0,00	-0,777	0,00	-0,703
0,50	-0,767	0,30	-0,706
0,75	-0,761	0,70	-0,720
1,25	-0,759	1,20	-0,740
2,00	-0,755	1,50	-0,755
2,90	-0,752	1,80	-0,773
4,00	-0,748	2,60	-0,822

Таблица 5.22. Изменение потенциала железа при его катодной поляризации в 0,05 N растворе HCI.

iк, mA/см2	0,0	0,2	0,4	0,7	1,0	1,4	2,0
Fe, В	-0,632	-0,665	-0,696	-0,745	-0,793	-0,860	-0,954

Таблица 5.23.

коды		1	2	3	4	5
	Sан/Sкат	SFe, см2
		0,50	0,75	1,00	1,25	1,50
1	60/40
2	65/35
3	70/30
4	74/25
5	80/20

Задача 16.

При испытании образца стали в морской воде приложение нагрузки 1 = 120 кг/см2 вызвало разрушение образца через время 1= 97256 часов, а приложение нагрузки 2 кг/см2 (табл.5.24) - через время 2 часов (табл.5.24). Определить время до разрушения образца при приложении нагрузки = 100 кг/см2.

Таблица 5.2.

коды		1	2	3	4	5
	2, час	2, кг/см2
		130	140	150	160	170
1	95371
2	94563
3	93452
4	92684
5	91747

Задача 17.

Определить защитное действие ингибитора на коррозию стали в HNO3, если известно, что для образцов с поперечным сечением (102)мм разрушающая нагрузка до коррозии составляла 0 = 1344 кг, а после 500 часов испытаний она снизилась в присутствии ингибитора до величины 2 [кг] (табл.5.25), а в кислоте, не содержащей ингибитора - до 1 [кг] (табл.5.25). Считать, что коррозия идет равномерно.

Таблица 5.25.

коды		1	2	3	4	5
	1, кг	2, кг
		1341	1339	1332	1328	1325
1	1305
2	1287
3	1279
4	1271
5	1263

Задача 18.

Определить время, необходимое для покрытия цинком в кислом цинковом электролите стальной детали с поверхностью S [дм2] (табл.5.26). Цинкование производится при катодной плотности тока iк = 1 A/дм2 , выход по току 0,98 , необходимая толщина покрытия t [мкм] (табл.5.26).

Таблица 5.26.

коды		1	2	3	4	5
	S, дм2	t, мкм
		30	35	40	45	50
1	5
2	6
3	7
4	8
5	9

Задача 19.

Рассчитайте минимальную концентрацию кислорода, необходимую для пассивации сплава Fe-Cr в растворе H2SO4, если известно, что в рассматриваемых условиях критическая плотность тока пассивации равна iкр [мA/см2] (табл.5.27), а коэффициент диффузии кислорода равен Kд [см2/с] (табл.5.27), эффективную толщину диффузионного слоя принять равной 0,075 см .

Таблица 5.27.

		1	2	3	4	5
коды	Kд, см2/с	iкр, мA/см2
		200	62	5,0	0,11	0,02
1	1,91
2	1,85
3	1,81
4	1,78
5	1,75

Задача 20.

Рассчитать состав коррозионностойкого сплава Fe-Cr, удовлетворяющего правилу n/8 (n - см.табл.5.28) по содержанию Cr в твердом растворе, если известно, что в сплаве содержится C% углерода (табл.5.28), а образующийся смешанный кубический карбид имеет состав (Cr3Fe)C.

Таблица 5.28.

коды		1	2	3	4	5
	C, %	n
		1	2	3	4	5
1	0,15
2	0,20
3	0,30
4	0,40
5	0,45

Задача 21.

Рассчитать катодную защиту внешним током стального резервуара для разбавленного солевого раствора. Диаметр резервуара D [м] (табл.5.29), высота заполнения резервуара раствором h [м] (табл.5.29), днище сферическое, удельная электропроводность раствора L [Ом-м-] (табл.5.29). Минимальную защитную плотность тока принять равной 106 мА/м2.

Таблица 5.29.

коды		1	2	3	4	5
	L [Ом-м-]	D h, м
		4 4	4 5	5 4	5 5	6 5
1	8665
2	6530
3	4240
4	2370
5	519

Примечание.

Для каждой задачи в таблицах 5.2 5.29 приведено 25 вариантов численных значений. При этом каждому варианту соответствует двузначный код, первая цифра которого означает порядковый номер строки, а вторая - порядковый номер столбца.

6. Лабораторный практикум

6.1 Установление закона роста пленки на металле

Цель работы - получение количественных характеристик окисления металлов и сплавов на воздухе при повышенных температурах и установление закона роста оксидной пленки во времени.

Оборудование и принадлежности: муфельная печь - 1; тигли огнеупорные (фарфоровые, корундовые и т.п.) - 3; подставка для тиглей из нихрома или нержавеющей стали - 1; цанги - 1; образцы (медь, латунь, сталь малоуглеродистая или жаростойкая) - 3; весы аналитические - 1; чашки фарфоровые - 4; пинцет - 1; ацетон (бензол); наждачная бумага.

Краткие теоретические сведения

Коррозия металлов при повышенных температурах имеет место при самовольном разрушении металлических материалов из-за их химического воздействия с внешней средой. Основа этого явления - термодинамическая неустойчивость металлов или сплавов в газовой среде при данной температуре и парциальном давлении агрессивного компонента.

Страница:

•  1 
•  2 
•  3 
•  4 
•  5 
•  6 
•  7 

учебное пособие "Коррозия и защита металлов" скачать

Подобные документы

• Влажная атмосферная коррозия металлов

  Классификация, особенности и механизм возникновения влажной атмосферной коррозии. Конденсация влаги на поверхности корродирующего металла. Влажность воздуха как один из главных факторов образования коррозии. Методы защиты от влажной атмосферной коррозии.
  
  реферат [1,1 M], добавлен 21.02.2013
  

• Атмосферная коррозия

  Понятие, классификация и механизм атмосферной коррозии металлов. Описание основ процесса конденсации влаги на поверхности металла. Особенности и факторы влажной атмосферной коррозии металлов. Изучение основных методов защиты от влажной коррозии.
  
  контрольная работа [422,9 K], добавлен 21.04.2015
  

• Технология металлов и конструкционные материалы

  Химический состав чугуна, характеристика его элементов. Влияние значения марганцевого эквивалента на эксплуатационную стойкость чугунных изделий. Процесс кристаллизации металлов и сплавов. Способы защиты металлов от коррозии. Область применения прокатки.
  
  контрольная работа [30,5 K], добавлен 12.08.2009
  

• Атмосферная коррозия

  Катодные включения в атмосфере. Влажность воздуха при атмосферной коррозии. Примеси в атмосфере (газы). Особенности процесса морской коррозии. Защита металлов и сплавов от атмосферной коррозии. Применение контактных и летучих (парофазных) ингибиторов.
  
  реферат [40,2 K], добавлен 01.12.2014
  

• Подготовка поверхности и нанесение лакокрасочных материалов

  Контроль за выполнением очистных и окрасочных работ, а также оценка качества работ требованиям стандартов. Коррозия металлов и защита их от коррозии. Защитные свойства лакокрасочных покрытий и оценка степени разрушения ранее окрашенной поверхности.
  
  реферат [28,6 K], добавлен 30.04.2011
  

• Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии

  Газовая коррозия как процесс разрушения материалов в газовых средах при высоких температурах в отсутствии влаги. Общая характеристика распространенных причин катастрофической коррозии. Знакомство с графиком зависимости коррозионного тока от времени.
  
  контрольная работа [116,1 K], добавлен 01.02.2016
  

• Коррозия металлов

  Сущность и основные причины появления коррозии металла, физическое обоснование и этапы протекания. Ее разновидности и отличительные свойства: химическая, электрохимическая. Способы защиты от коррозии, используемые технологии и материалы, ингибиторы.
  
  презентация [734,6 K], добавлен 09.04.2015
  

• Щелевая коррозия и коррозия соединений металлов

  Определение причин щелевой коррозии в металлической конструкции. Паяные и сварные соединения. Применение механических методов для удаления остатков флюса, проведение пескоструйной обработки. Использование термически обрабатываемых алюминиевых сплавов.
  
  контрольная работа [321,8 K], добавлен 09.03.2016
  

• Технологии конструкционных материалов

  Роль стали в машиностроении. Коррозия железоуглеродистых сплавов. Факторы, определяющие возникновение скачка потенциала между металлом и раствором. Сущность понятия "коррозия". Способы решения проблемы коррозии металлов. Производство стали и чугуна.
  
  реферат [23,5 K], добавлен 26.01.2010
  

• Качественный метод исследования с применением индикаторов. Весовой метод измерения скорости коррозии металлов

  Качественные и количественные методы исследования коррозии металлов и ее оценки. Определение характера и интенсивности коррозионного процесса с помощью качественного метода с применением индикаторов. Измерение скорости коррозии металла весовым методом.
  
  лабораторная работа [18,1 K], добавлен 12.01.2010
  

• Защита МНГП от коррозионного разрушения

  Почвенная коррозия - разрушение металла под воздействием агрессивной почвенной среды, ее механизм. Защита газопроводов от коррозии: пассивная и активная. Определение состояния изоляции подземных трубопроводов. Расчет количества сквозных повреждений.
  
  реферат [1,5 M], добавлен 04.04.2015
  

• Машиностроительное черчение. Свойства металлов и сплавов

  Основные правила выполнения изображений на чертежах. Последовательность составления эскиза детали. Правила проставления на сборочном чертеже габаритных, монтажных, установочных и эксплуатационных размеров. Способы защиты от коррозии металлов и сплавов.
  
  контрольная работа [2,7 M], добавлен 03.07.2015
  

• Разрушение твердых тел

  Основное исходное положение механики разрушения. Критерии прочности, радиационное повреждение конструкционных материалов. Коррозия металлов под напряжением. Прочность твердых деформируемых тел в газообразных средах. Особенности радиационного упрочнения.
  
  курсовая работа [359,6 K], добавлен 22.01.2011
  

• Коррозия металлов

  Эксплуатационные работы по защите газопроводов от коррозии. Требования к органическим изолирующим покрытиям. Типы и виды наиболее широко применяемых покрытий. Расчет катодной защиты, подбор катодной станции. Биокоррозия и средства защиты от неё.
  
  курсовая работа [199,3 K], добавлен 24.03.2009
  

• Коррозия цементного камня и способы защиты

  Физическая, химическая, электрохимическая и биологическая коррозии. Коррозия выщелачивания, магнезиальная, углекислотная, сульфатная, сероводородная. Эксплуатационно-профилактическая, конструктивная, строительно-технологическая защита бетона от коррозии.
  
  реферат [16,2 K], добавлен 26.10.2009
  

• Защита металлов от коррозии

  Понятия химической коррозии, жаростойкости и жаропрочности. Теории легирования для повышения жаростойкости. Уменьшение дефектности образующегося оксида, образование защитного оксида легирующего элемента, образование высокозащитных двойных оксидов.
  
  реферат [27,1 K], добавлен 22.01.2015
  

• Классификация металлов

  Понятие металла, электронное строение и физико-химические свойства цветных и черных металлов. Характеристика железных, тугоплавких и урановых металлов. Описание редкоземельных, щелочных, легких, благородных и легкоплавких металлов, их использование.
  
  реферат [25,4 K], добавлен 25.10.2014
  

• Консервация инструмента. Гарантийный срок хранения инструмента. Срок эксплуатации инструмента

  Основные требования к защитным смазкам. Расконсервация и подготовка поверхности изделий перед консервацией. Сушка изделий после обработки органическими растворителями. Метод защиты изделий из чёрных и цветных металлов летучими ингибиторами коррозии.
  
  реферат [49,4 K], добавлен 12.11.2010
  

• Электроосаждение металлов

  Электрохимические процессы – основа электрохимических технологий. Образование моноатомных слоев металлов при потенциалах положительнее равновесных. Влияние различных факторов на процессы катодного выделения металлов. Природа металлического перенапряжения.
  
  курсовая работа [376,6 K], добавлен 06.03.2009
  

• Коррозиестойкие конструкционные материалы

  Основные компоненты современного ядерного реактора. Общая характеристика коррозионно-стойких материалов: нержавеющих сталей, металлокерамических материалов, конструкционных электротехнических сплавов. Эффективность методов защиты металлов от коррозии.
  
  курсовая работа [616,4 K], добавлен 26.10.2010
  

Другие документы, подобные "Коррозия и защита металлов"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам