Исследование работы коррозионных элементов

Рассмотренный ранее процесс электрохимической коррозии с его дифференциацией на анодную стадию ионизации металла и катодную стадию электрохимического восстановления, присутствующего в ра­створе деполяризатора может быть представлен поляризационной диаг­раммой (см. рис. 2). На этой диаграмме ∆Е° = Е⁰_к – Е⁰_а означает начальную разность потенциалов катодных и анодных участков, а кривые, проходящие через точки Е⁰_к и Е⁰_а соответственно, характери­зуют зависимость потенциалов катодных и анодных участков от силы тока, т. е. являются кривыми катодной и анодной поляризации. Они пересекаются в точке, абсцисса которой определяет макси­мальную силу тока коррозионного элемента i_mах, для которой ранее было выведено уравнение (7).

Поляризационная диаграмма коррозионного процесса дает возмож­ность установить не только значение максимальной силы тока и отве­чающей ему стационарный потенциал, но и позволяет оценить влияние анодной и катодной стадий на скорость коррозии. В тех случаях, когда электропроводность коррозионной среды мала, она позволяет определить роль омического фактора. Количественное влияние катодной и анодной стадий на скорость коррозионного процесса, а также роль омического фактора могут быть выражены с помощью так называемой степени катодного, анодного и омического контроля, соответственно обозначаемых через С_к, С_а и С_R. Все три величины определяются следующим образом:

(11)

(12)

(13)

где ∆Е_к и ∆Е_а — соответственно смещение потенциала работающего катода и анода от их начальных значений при данной силе тока; iR — падение напряжения на омическом сопротивлении электролита меж­ду катодными и анодными участками.

Степень омического контроля (см. рис. 2) равна нулю при полной заполяризованности коррозионного элемента, когда сила тока i = i_max. Скорость коррозии металла при этом определяется лишь начальной разностью потенциалов и поляризационными характеристиками ка­тодной и анодной стадий.

В общем случае скорость коррозии зависит не только от катодной и анодной поляризаций, но и от омического сопротивления коррози­онной среды. Поэтому для каждого данного коррозионного процесса характерно вполне определенное соотношение между величинами С_к, С_а и С_R.

Следует выделять три наиболее типичных случая:

а) катодный контроль: ∆Е_к ≈ ∆Е°, С_к →100%. Коррозия метал­лов в нейтральных средах, как и рассмотренная в предыдущей работе кислотная коррозия чистого цинка, происходит с преобладающим ка­тодным контролем;

б) анодный контроль: ∆Е_а ≈ ∆Е°, С_а → 100%. Полный или преобладающий анодный контроль имеет место при коррозии в окислитель­ных средах алюминия, нержавеющей стали и ряда других легко пасси­вирующихся металлов;

в) омический контроль iR ≈ ∆Е°, С _R → 100%. Коррозия при омическом контроле протекает в средах с очень низкой проводимостью.

Наряду с указанными примерами полного или преобладающего контроля скорости коррозии каким-либо одним фактором встречаются случаи смешан­ного контроля. Этим и определяется необходимость точной оценки степени контроля каждого фактора для харак­теристики работы коррозионного эле­мента. На практике такие определения могут быть проведены на модели кор­розионного элемента с электродами ма­кроскопических размеров. Электриче­ская схема установки для этой работы приведена на рис. 6. Основная часть установки — коррозионный элемент, состоящий из двух электродов, поме­щенных в ячейку. Электроды изготовле­ны из различных металлов (если пре­следуется цель моделирования процес­сов структурной коррозии гетерофазного сплава); они могут состоять также из одного и того же материала, но тогда различаться должна либо подготовка поверхности электродов, либо состав среды. Оба электрода коррозионной пары последователь­но замкнуты на переменное сопротивление R и токоизмеряющий при­бор (микро- или миллиамперметр). В процессе работы коррозионной пары потенциалы электродов измеряют с помощью потенциометра или же регистрируют на автоматическом электронном самописце.

Рис.6. Установка для исследования работы коррозионного элемента