Графический расчет скорости коррозионного процесса

Для графического расчета скорости электрохимического коррозионного процесса используют анодные и катодные поляризационные кривые с уче- том площадей катодных и анодных участков коррозионного элемента.

а б

Рис. 3.1 Поляризационные диаграммы коррозионного процесса двухэлектродного элемента: а – с омическим сопротивлением элемента, R=0;

б – с омическим сопротивлением элемента, R¹0

На рис. 3.1 представлены диаграммы коррозионного процесса зависи- мости поляризации катода и анода от силы тока.

Точка пересечения S анодной (1) и катодной (2) поляризационных кри- вых (рис. 3.1,а) соответствует значению максимального коррозионного тока I max и общему стационарному потенциалу двухэлектродной системы Еx при отсутствии омического сопротивления в системе (R = 0). Такие системы на- зывают полностью заполяризованными или короткозамкнутыми. Движущая сила коррозионного процесса – разность обратимых потенциалов катодного и анодного процессов – в этих системах полностью израсходована на пре- одоление поляризационных сопротивлений анодного и катодного процессов, в результате чего на всей поверхности корродирующего металла устанавли- ваются потенциалы, близкие к значению Еx.

Из поляризационной диаграммы можно найти значения анодной Ä Е а и катодной Ä Е к поляризаций, т. е. соотношение между анодным и катодным торможением.

Если омическое сопротивление корродирующей системы не равно нулю (например почвенная коррозия трубопроводов), то можно также произвести графический расчет коррозионного процесса. По закону Ома находим оми- ческое падение потенциала при силе коррозионного тока I: Ä ЕR = IR. На рис. 3.1,б эта зависимость представлена в виде прямой ОК. Затем графически складываем омическое падение потенциала с катодной (2) поляризационной кривой (можно и с анодной поляризационной кривой 1) в направлении, сов- падающем с направлением поляризации. Прямая ВN представляет собой суммарную поляризационную кривую, определяемую омическим сопротив- лением и катодной поляризацией. Пересечение суммарной кривой с анодной поляризационной кривой дает точку М с абсциссой I¢, соответствующей кор- розионному току двухэлектродной системы при омическом сопротивлении R, а ординаты этой точки дают эффективные потенциалы анодных Е а (точка Д) и катодных Е к (точка С) участков поверхности корродирующего металла, а также соотношение между катодной и анодной поляризациями и омиче- ским падением потенциала при силе коррозионного тока I¢. Из графика вид- но, что с увеличением омического сопротивления системы эффективные по- тенциалы анодных и катодных участков стремятся к их значениям в разомк- нутом состоянии, т. е. сила коррозионного тока снижается.

Однако в реальных условиях, учитывая гетерогенность металлической поверхности, двухэлектродные коррозионные системы встречаются крайне редко.

Рассмотрим графический анализ работы многоэлектродного коррозион- ного элемента. В таком элементе анодом служит электрод, имеющий более отрицательное значение потенциала, катодом – электрод с более положи- тельным значением потенциала. Поведение электродов с промежуточными значениями потенциалов зависит от значений потенциалов отдельных элек- тродов, их относительных площадей и поляризуемости, омических сопро- тивлений в ветви каждого электрода.

Для короткозамкнутых систем Н. Д. Томашовым предложен упрощен- ный метод количественного расчета работы отдельного электрода. Этот ме- тод основан на следующих положениях:

— потенциалы отдельных составляющих системы выравниваются около общего потенциала;

— система находится в стационарном состоянии, сумма всех ее катод- ных токов равна сумме анодных токов.

Рассмотрим трехэлектродную систему

Me1 | раствор | Ме2 | раствор | Me3,

(Е 1) (Е 2) (Е 3)

Расчет производится графически с помощью анодных и катодных поля- ризационных кривых (рис. 3.2). Для трехэлектродной системы электрод Me1

имеет более отрицательное значение потенциала (ЕР 1) и является анодом, электрод Ме3 имеет более положительное значение потенциала (ЕР 3) и явля-

ется катодом.

Строим поляризационную диаграмму коррозии для этих двух электро- дов. При условии работы короткозамкнутого элемента общий потенциал системы будет Е 4. Если начальный потенциал промежуточного электрода ЕР 2 более отрицателен, чем Е 4, то этот электрод служит анодом, если более по- ложителен – катодом. В рассматриваемой системе промежуточный электрод должен работать катодом (кривая PQ).

Рис. 3.2 Поляризационная диаграмма коррозии для трехэлектродной системы:

кривая ABM – катодная поляризационная кривая; кривая DN – анодная поляризационная кривая; кривая ABC

– суммарная катодная поляризационная кривая

Строим суммарную катодную поляризационную кривую, суммируя си- лы тока двух катодов. Кривая АВС дает нам суммарную кривую. Точка пере- сечения анодной (DN) и суммарной катодной кривой показывает общую си- лу тока I общ. коррозионного процесса трехэлектродной системы и общий по- тенциал Е эл. Точки пересечения прямой KL с кривыми для всех гальваниче- ских элементов показывают силу тока, установившуюся на каждом электро- де при общем потенциале системы Е эл:

I общ = I а = I к; I к = I2 + I3,

где I общ – общий ток коррозии системы; I к, I а – суммарная сила тока на като- дах и анодах; I 2 – сила тока на промежуточном катоде; I 3 – сила тока на като- де с наиболее положительным потенциалом.

При большем числе электродов в коррозионной системе для определе- ния полярности каждого электрода и силы тока суммируют катодные кривые всех электродов – получают суммарную катодную кривую; также суммиру- ют все анодные кривые – получают суммарную анодную кривую. Точка пе- ресечения этих суммарных кривых дает общую силу тока в системе, а также общий потенциал системы.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: