Лекция 5 - Показатели коррозии

План лекции:

1. Показатели химической коррозии металлов

2. Оценка коррозионной стойкости металлов

1. Показатели химической коррозии металлов

Скорость химической коррозии металлов определяют количественно, наблюдая по времени  какую-либо подходящую для этих целей величину у: глубину проникновения коррозионного разрушения в металл П, толщину образующейся на металле пленки продуктов коррозии h, изменение массы металла m или объема реагирующего с металлом газа V, отнесенные к единице поверхности металла, механических свойств металла (например, предела прочности ) или его электрического сопротивления R, выраженные в процентах и т.д.

Для количественного выражения скорости коррозии металла приняты показатели коррозии: глубинный, изменение массы, объёмный, механический и другие, которые являются средней скоростью процесса за время , т.е.

Глубинный показатель коррозии (проникновение коррозии) К_П  — глубина (средняя или максимальная) коррозионного разрушения металла П в единицу времени  (например, мм/год).

К_П=П/.

Глубинный показатель коррозии пригоден как для равномерной, так и для неравномерной и местной коррозии и весьма удобен при сравнении скорости коррозии различных металлов с разными плотностями.

Показатель изменения толщины образующейся на металле плёнки про-дуктов коррозии К_h — изменение толщины образующейся на металле плёнки продуктов коррозии h в единицу времени (например, мм/год).

К_h=h/.

Показатель изменения массы — изменение массы образца металла в результате коррозии, отнесённое к единице поверхности металла S и к единице времени  (например, г/м² ∙ч):

а) отрицательный показатель изменения массы

К_m^–-=m/S∙,

где m — убыль массы металла за время испытания после удаления продуктов коррозии;

б) положительный показатель изменения массы

К_m⁺=m/S ,

где m — увеличение массы образца металла за время испытания .

Если известен состав продуктов коррозии металла, можно сделать пересчет положительного показателя изменения массы в отрицательный и наоборот по формуле:

,

где А_Ме – атомная масса металла; А_ок  – атомная масса окислителя (например, кислорода); n_Ме – валентность металла; n_ок – валентность окислителя.

От отрицательного показателя изменения массы К_m^– [г/(м²∙ч)] к глубинному  показателю К_П (мм/год) можно перейти в случае равномерной коррозии металла (с плотностью , г/см³) по формуле:

Объемный показатель коррозии К_объемн  — объем поглощенного или выделевшегося в процессе коррозии металла газа (например, кислорода) , приведенный к нормальным условиям (t=0^о С и Р=1 атм) и отнесенный к единице поверхности металла и к единице времени (например, см³/см∙ч):

Механический показатель коррозии К_мех — изменение какого-либо показателя механических свойств металла за определенное время коррозионного процесса, выраженное в процентах. Например, изменение предела прочности металла — прочностной показатель коррозии

 за время ,

где  — изменение предела прочности при растяжении за время  коррозии;  — предел прочности при растяжении до коррозии.

Показатель изменения электрического сопротивления К_R, применяемый при исследовании тонкого листового материала и проволоки — изменение электрического сопротивления образца металла за определенное время коррозионного процесса:

 за время ,

где R_o — электрическое сопротивление до коррозии.

2. Оценка коррозионной стойкости металлов

Коррозионную стойкость металлов можно оценить по следующим показателям:

а) по изменению массы металла при коррозии, отнесенной к единице поверхности и единице времени. Эту величину называют массовым показателем коррозии:

где m_н и m_к – соответственно начальная и конечная масса образца металла: S – площадь поверхности образца;  – время коррозии;

б) по объему выделяющегося или поглощаемого при коррозии газа (Н₂, О₂), отнесенному к единице поверхности металла и единице времени:

где K_об – объемный показатель коррозии; V – объем выделяющегося (поглощаемого) газа, см³;

в) по уменьшению толщины образца металла, выраженной в линейных единицах и отнесенной к единице времени. Это показатель коррозии, характеризующий среднюю глубину разрушения металла за единицу времени (мм/год):

где  – плотность металла, г/см³.

Такой показатель удобен для технических расчетов при определении толщины стенки аппарата или трубопровода;

г) по плотности коррозионного тока:

где n – валентность металла, переходящего в раствор; A – атомная масса металла; 26,8 – постоянная Фарадея, А·ч.

Для количественной и качественной оценок коррозионной стойкости металлов по ГОСТ 13819 – 68 установлена десятибалльная шкала коррозионной стойкости (таблице 1).

Для количественной оценки коррозионной стойкости металлов можно использовать любое свойство или характеристику металла, которые существенно и закономерно изменяются при коррозии. Так, межкристаллитную коррозию можно оценить по относительному изменению механических (прочностных) или физических (электрическая проводимость) свойств.

Таблица 1. Десятибалльная шкала для оценки общей коррозионной стойкости металлов

Группа стойкости	Скорость кор-розии метал-ла, мм /год	Балл	Группа стойкости	Скорость корро-зии металла, мм/год	Балл
Совершенно стойкие	<0,001	1	Пониженно-стойкие	0,1-0,5 0,5-1,0	6 7
Весьма стойкие	0,001-0,005 0,005-0,01	2 3	Малостойкие	1 0-5,0 5,010,0	8 9
Стойкие	0,01-0,05 0,05-0,1	4 5	Нестойкие	10,0	10