ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Испытания при периодическом погружении в электролиты из "Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов " Многие металлические конструкции подвергаются цериоди-ческому смачиванию электролитами. К таким конструкциям относятся гидротехнические сооружения, сваи оснований морских сооружений, корабли, плавающие доки и т. п. [c.38] В зонах, где металлы периодически смачиваются морской или речной водой, иаблюдается самая большая коррозия. Она значительно превосходит коррозию при полном погружении в электролит [23]. [c.38] Подобные условия эксплуатации изделий лучше всего имитировать при ускоренных испытаниях методом переменного погружения металла в электролит или методом обрызгивания. Однако периодическое цогружение в электролит широко используют при ускоренных испытаниях не только для изучения коррозионной стойкости металлов и средств защиты, применяемых в судостроении и гидротехнических сооружениях, но и для испытаний изделий, предназначенных для эксплуатации в атмосферных условиях. При этом виде испытания коррозионный процесс большую часть времени протекает в тонком слое электролита, что, как было показано нами [24], для целого ряда метал-лов, процесс коррозии которых определяется скоростью катод- - боо ной реакции, должно привести к резкому сокращению сроков ис- - соо пытания. В цитируемой работе изучалась зависимость скорости кислородной деполяризации от толщины пленки электролита и было показано, что скорость катодного процесса в пленках намного -выше, чем в объеме. Это видно из поляризационных кривых, представленных на рис. 18. [c.39] По мере уменьшения слоя электролита скорость кислородной деполяризации все больше увеличивается. Необходимо при этом напомнить, что чрезмерное уменьшение толщины пленки электролита может привести к сильной анодной поляризации. Поэтому приходится выбирать оптимальную толщину пленки. По данным наших работ, слой электролита не должен быть меньше 30—50 мкм. [c.39] Как уже указывалось, для правильного выбора метода ускорения процесса необходимо иметь ясное представление о том, какая из реакций, обусловливающих коррозионный процесс, является лимитирующей для данного металла или сплава. Если, например, скорость коррозии определяется скоростью кислородной деполяризации, то уменьшение толщины слоя электролита приведет к ускорению испытаний. Рхли же процесс контролируется скоростью анодной реакции, утоньшение слоя электролита приведет к обратным результатам. [c.39] Анодное поляризационное сопротивление элементов при таком же расстоянии между электродами составляет (в 0,1-н. растворе Na l 4,5%, в 0,1-н. растворе Na2S04 10% и в дистиллированной воде 26%. Доля катодного поляризационного сопротивления во всех изученных электролитах была наибольшей и составляла 70—92%. Поскольку работа коррозионных микроэлементов на стали под видимыми тонкими слоями электролитов почти не зависит от омического сопротивления, а определяется лишь поляризацией электродов, притом в основном катодной, ускорение испытаний стало необходимо по возможности проводить в условиях, обеспечивающих ускорение катодного процесса, а именно при сохранении в течение длительного времени на поверхности металла тонких пленок электролита. [c.40] Этот вид испытаний для металлов и изделий, предназначенных для атмосферных условий, оправдан еше и тем, что он имитирует условия эксплуатации. Основной материальный эффект при атмосферной коррозии приходится на види.мые пленки электролитов, возникающие на поверхности металлов либо вследствие прямого попадания атмосферных осадков в виде дождя, снега, изморози или брызг морской или речной- воды, либо, что бывает чаще, вследствие суточных колебаний температуры, приводящих к охлаждению атмосферного воздуха и выпадению росы. Толщина пленок в последнем случае составляет 100—200 мкм. [c.40] Для некоторых сплавов имеет значение и скорость анодной реакции. В работе [25] было показано, что коррозия алюминия протекает в этих же условиях уже с заметным анодным контролем (23%). Еще большее значение приобретает анодный контроль для алюминия при коррозии его в атмосферах, не содержащих хлор-ионов. Поэтому для некоторых сплавов, условий и сред ускорение испытаний не может быть достигнуто изменением кинетики только катодного процесса. [c.40] Следовательно, для алюминия и некоторых его сплавов, а также нержавеющих сталей, корродирующих в значительной степени с анодным контролем, заметного ускорения испытаний можно добиться изменением кинетики анодного процесса, что достигается введением в электролит активаторов (ионов хлора). [c.40] При разработке ускоренных испытаний металлов, предназначенных для эксплуатации в атмосфере морского воздуха или длительно транспортирующихся по морю, необходимо, как уже указывалось, предусмотреть введение в электролит хлористого натрия. При этом, однако, уже бесполезно пытаться ускорить испытания путем дополнительного облегчения анодной реакции, поскольку она протекает в присутствии хлор-ионов легко и уже не является контролирующей. Ускорить испытания в этих условиях можно лишь за счет ускорения катодной реакции восстановления кислорода (снижение толщины слоя электролита, введение катодных деполяризаторов, снижение перенапряжения). [c.41] Периодическое обновление на металле тонкого слоя электролита создает условия для облегченного доступа кислорода не только в связи с образованием тонкой пленки электролита, но и в результате ее постоянного размешивания при смачивании. [c.41] Исследование механизма переноса кислорода через тонкие слои электролитов, проведенное нами [24], показало, что даже в топких слоях имеет место конвекционный перенос кислорода толщина же слоя электролита, через который кислород будет переноситься чисто диффузионным путем, значительно меньше общей толщины слоя электролита. [c.41] С — концентрация кислорода в растворе. [c.42] Уравнение (29) применимо для случая, когда кислород переносится к цоверхности металла лишь посредством диффузии. [c.42] Было высказано предположение, что саморазмеш ивание тонких слоев обусловлено изменением поверхностного натяжения пленки от точки к точке. Это изменение может быть вызвано температурными перепадами, которые возникают из-за неодинаковой скорости испарения, разной величиной электрического заряда в различных точках поверхности, возникновением джоу-лева тепла при работе микроэлементов и т. п. Переменное поверхностное натяжение должно вызывать движение электролита, под влиянием которого и усиливается доставка кислорода к металлу. [c.43] Расчет В. Г. Левича [3] подтвердил эту гипотезу. Оказалось, что саморазмешивание тонких слоев возможно уже при незначительных температурных перепадах, а изменение поверхностного натяжения от точки к точке приводит к появлению тангенциальных сил, действующих на поверхности жидкости п приводящих ее в движение. Теория этого явления, названного капиллярной конвекцией, разработана В. Г. Левичем [3] и имеет важное значение для понимания механизма коррозионных процессов, развивающихся в тонких слоях. [c.43] При рассмотрении случая изменения поверхностного натяжения Б результате незначительных температурных перепадов необходимо иметь в виду, что они, естественно, вызовут обычное конвективное движение. Однако в тонких слоях, где поверхность жидкости достаточно велика по отношению к объему, обычная тепловая конвекция будет приводить к весьма малым скоростям движения по сравнению с теми, которые возникают из-за капиллярной конвекции. Для тонких слоев поверхностные эффекты должны быть велики по сравнению с объемными, поскольку величина поверхности очень большая, а силы поверхностного натяжения весьма значительны по сравнению с гравитационными. [c.43] Таким образом, особенно сильное ускорение коррозии при периодическом смачивании можно получить тогда, когда основное время металл будет находиться в воздухе к корродировать в тонком слое электролита, который медленно испаряется. Периодическое смачивание исключает торможение анодного процесса и обеспечивает благодаря усиленному подводу кислорода эффективное протекание катодного процесса. [c.44] Обычно хорошие результаты при периодическом увлажнении получаются, когда около 15—20% всего времени образцы находятся в погруженном состоянии в электролит и 80—85% времени корродируют на воздухе в тонкой пленке электролита. Время, в течение которого образцы погружены в электролит, во избежание накопления продуктов коррозии в тонких слоях Целесо образно разбить на несколько периодов, т. е. пленку возобновлять несколько раз в сутки или несколько раз в час. [c.44] При периодическом погружении в электролит процесс может быть еще ускорен, если в промежутках между смачиваниями создавать условия, при которых электролит высыхает. [c.44] Вернуться к основной статье