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