Метод для дослідження впливу стаціонарних електричних полів на корозійну стійкість сталей

Метод для дослідження впливу стаціонарних електричних полів на корозійну стійкість сталевих зразків, який полягає в тому, що сталевий зразок (з урахуванням його деформації) розміщують між двома металевими пластинами, на які подають напругу від джерела постійного струму, створюючи тим самим стаціонарні електричні поля з напруженістю (Е=10-1000 В/м); при цьому корозійну стійкість зразка оцінюють за втратою його маси (гравіметрія) або за зміною струму корозії (потенціостатичні вимірювання). (19) (21) u201000397 (22) 18.01.2010 (24) 25.03.2010 (46) 25.03.2010, Бюл.№ 6, 2010 р. (72) СИЗА ОЛЬГА ІЛЛІВНА, ВЕРВЕЙКО ОЛЕГ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, СТАРЧАК ВАЛЕНТИНА ГЕОРГІЄВНА, САВЧЕНКО ОЛЕСЯ МИКОЛАЄВНА (73) СИЗА ОЛЬГА ІЛЛІВНА, ВЕРВЕЙКО ОЛЕГ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, СТАРЧАК ВАЛЕНТИНА ГЕОРГІЄВНА, САВЧЕНКО ОЛЕСЯ МИКОЛАЄВНА 3 48778 корозійне руйнування металів (з урахуванням ступеня їх деформації) в розчинах електролітів. Поставлена задача досягається тим, що метод для дослідження впливу стаціонарних електричних полів на корозійну стійкість сталевих зразків полягає в тому, що сталевий зразок (з урахуванням його деформації) розміщують між двома металевими пластинами на які подають напругу від джерела постійного струму, створюючи тим самим стаціонарні електричні поля з напруженістю (Е= 10-1000 В/м); при цьому корозійну стійкість зразка оцінюють за втратою його маси (гравіметрія) або за зміною струму корозії (потенціостатичні вимірювання). Заявлений винахід реалізують таким чином. СЕП створювали між двома металевими пластинами (15x15 см) з відстанню між ними в 5 см (рис. 1), ЕСЕП=10--1000 В/м. Зразок металу (57x12x2,5 мм) у текстолітовому утримувачу розташовано у міжелектродному просторі. При зміні полярності електродів одержували СЕП (+) і СЕП (-). На фіг.1 та фіг.2 зображено: 1 – скляний корпус, 2 – зразок, 3 – текстолітовий утримувач 4 – екран, 5- струмопровідні пластини, 6 – джерело струму Для оцінювання впливу стаціонарних електричних полів на корозійні процеси в розчинах електролітів проводили визначення швидкості корозії сталей гравіметричним та електрохімічним (потенціостат П-5827-М) методами у розчині НС1. 4 Виявлено (табл. 1), що СЕП значно впливає на швидкість корозії сталі 20 і сталі 45 в 0,1М НС1. Характерно, що на поверхні зразків сталі 20 у СЕП (+) спостерігалися широкі й досить глибокі пітінгі. Разом з тим, у СЕП(-) вони були відсутні. Таким чином, стаціонарне електричне поле позитивної полярності знижує хімічний опір сталі корозійному впливу в розчині НС1. За результатами гравіметричних досліджень (рис. 2) масові втрати сталі 20 без СЕП за 200 го2 дин на досліджуваній площі зразка S=3 см стано. -3 . -2 вили 8,1 10 г, тоді як у СЕП(+) - 3,6 10 г, а у . -3 СЕП(-) 1,9 -10 г. Таким чином при дії СЕП(+) втрата маси зразків (Am) за рахунок корозійного руйнування зростає у 4,4 рази, а СЕП(-) зменшує дію агресивного середовища в 4,3 рази. Втрата маси зразків зі сталі 20 в 0,1 М HCl 2 ( =200 година, S = 3 см ) Електрохімічні дослідження показали (табл. 1, рис. 3), що на поверхнях сталей 20 і 45 швидкість корозії у СЕП(+) зростає у порівнянні з показниками при відсутності СЕП. Таблиця 1 Електрохімічні дослідження впливу СЕП на швидкість корозії сталі 20 в 0,1 МНСІ Поле Без СЕП СЕП (+) СЕП (-) іС 0,76 1,41 0,50 іХ 0,14 0,16 0,12 DС 0,84 0,90 0,80 DХ 0,16 0,10 0,20 На сталі 20 при дії СЕП(+) збільшуються струми хімічної (іХ) і електорохімічної (іС,) корозії у 1,1 та 1,8 рази відповідно. Відношення частки електрохімічного й хімічного механізму DС/DХ збільшується: з 5/1 - без СЕП до 9/1-уСЕП(+). СЕП (-) зменшує іХ, іС в 1,2; 1,5 рази на сталі 20. Відношення DС/DХ зменшується до 4:1, що вказує на пригнічення дії електрохімічної корозії порівняно з СЕП (+). Очевидно, у СЕП(-) має місце своєрідний ефект катодного захисту, що знижує швидкість електрохімічної корозії в 1,5 рази. Аналогічні дані отримані на сталі 45: СЕП(+) збільшує і С, іх в 1,9; 5 48778 1,1 рази, співвідношення DС/DХ зростає від 5/1 без СЕП до 10/1 у СЕП(+). Вплив ступеня деформації зразка на кінетику корозійних процесів при дії СЭП(+), СЭП(-) в 0,1 М НСl оцінювали з використанням установки (рисі, б), результати відображено в табл. 2. Дотримувалися умови чистого згину зразка, тобто по всій довжині робочої частини при заданій деформації напруження було однакове. Отримані значення є являють собою єП0Вн., тобто сумарну пружну і пластичну деформацію. Цей метод визначення дефо 6 рмації застосовувався багатьма дослідниками (Бабей Ю.И., Сопрунюк Н.Г. Защита стали от коррозион-но-механического разрушения.-К.:Техника, 1981.-126с; Василенко И.И., Мелехов Р.К. Коррозионное растрескивание сталей.-К. :Наук. думка,1977.-264с; Ро-манив О.Н., Никифорчин Т.Н. Механика коррозионного разрушения конструкционных сплавов.-М.:Металлургия, 1986. -294с) та ін. За допомогою динамометрів з тензодатчиками визначали навантаження, що відповідали певному ступеню деформації сталі. Таблиця 2 Спад струму в часі (ЕК-0,5 В) при різному ступені деформації ( =0-0,4%) зразка сталі 20 в 0.ІМ НСl СЕП ,% Без СЕП Без СЕП СЕП(+) СЕП(-) СЕП(+) СЕП(-) 0,2 0,4 0,2 0,2 0,4 0,4 0 4,6 5,5 6,4 2,5 6,8 5,3 10 4,4 5,2 5,4 1,8 5,6 4,8 Спад струму (і, мА) в часі ( ,с) 20 30 40 50 4,0 3,6 3,4 3,2 4,9 4,7 4,6 4,5 4,8 4,4 4,0 3,8 1,4 1,2 1,15 1,1 5,2 5,0 4,8 4,7 4,6 4,3 4,2 4,2 У відсутності СЕП у початковий момент ( = 0), зі збільшенням є від 0,1 до 0,4 %, струм корозії (і) зростає в 1,2 рази; при = 120 с і зростає в 1,4 рази. Спад струму при = 0,2 % становить (i0/і120) = 1,6, а при = 0,4 % - 1,4. СЕП(+) збільшує і в 1,2 й 1,4 рази при = 0,4% і 0,2 %, відповідно. Спад струму (i0/і120) при цьому збільшується й становить 1,7 ( = 0,4%) і 2,0 ( = 0,2%). СЕП(-) знижує струми корозії як у порівнянні Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 60 зд 4,3 3,7 1,0 4,5 4,1 120 2,8 4,0 3,2 0,7 4,1 3,8 із СЕП(+), так і без СЕП. Зі збільшенням є зростає спад струму, як у СЕП(+), так і у СЕП(-). Таким чином, використання розробленого методу, що заявляється дозволило експериментально визначити вплив стаціонарних електричних полів різної полярності на корозійну стійкість сталей у розчині НСl: СЕП(+) збільшує швидкість корозії досліджуваних сталей, а СЕП(-) - зменшує (як з урахуванням ступеня деформації зразка, так і без деформації). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601