Вимірювач швидкості корозії

Вимірювач швидкості корозії, що містить тонкоплівкову термопару з двома електродами, який відрізняється тим, що як перший електрод використаний корозійностійкий матеріал або матеріал, захищений від дії несприятливих зовнішніх факторів, а другий електрод - досліджуваний матеріал. Корисна модель відноситься до галузі приладобудування, машинобудування, лакофарбової промисловості і може бути використана як давач швидкості руйнування тимчасового захисного покриття. Відомий вимірювач швидкості корозії виконаний як тонкоплівковий резистор, за зміною характеристик якого визначають швидкість підплівкової корозії (VK) в г/см2 • год. згідно з формулою нішніх факторів, таких як агресивне газове середовище, з високими адсорбуючими властивостями по відношенню до досліджуваного металу. Дія вище перелічених факторів веде до завищення показників корозійної стійкості досліджуваних матеріалів. Відомий вимірювач з використанням тонких плівок CU2O для контролю процесів, що проходять під час корозії. Однак такий вимірювач використовується, в основному, як пристрій для вимірювання тиску кисню, який дозволяє опосередковано встановити активність проходження взаємодії кисню з досліджуваним матеріалом [Rislov M., Sinadinovski Gj., Mitreski M. Chemically deposited СигО thin films as an oxygen pressure sensor //Thin Solid Films, 1988, V.167. P.309-316]. Цей вимірювач дозволяє зафіксувати проходження корозії на початкових етапах, однак не має можливості прослідкувати проходження процесу корозії при досягненні балансу в системі адсорбат - адсорбент, що має місце при дослідженнях процесів корозії металовиробів покритих тимчасовими полімерними покриттями. Відома термопара, яка конструктивно складається з зовнішнього та внутрішнього термоелектродів. З метою захисту внутрішнього термоелектроду від окиснення, зовнішній термоелектрод виготовляють зі скловуглецю [Зайчиков С.Г., Куприкова Н.Д., Чекавка В.Д., Шрейтер Л.И. Термопара. Авт. св. СССР 493658, МПК G01K7/02, опубл. 30.11.75, бюл. №44]. Хоча його термоелектроди підібрані так, що один з них окиснюється, а другий стійкий до окиснення, але конструктивне виконан ук= R2 де R | і R2 електричний опір металевої плівки, Ом, для тривалої дії агресивного середовища t-| і t2 год.; р - питомий електроопір металевої плівки, Ом-см; у - густина металу, г/см3. Чутливість даного вимірювача - 1г/Ом-см 2 - не є достатньо високою [ГОСТ 9.083-78 "Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на долговечность в жидких агрессивных средах" (метод 2)]. Використання такого вимірювача корозії добре зарекомендувало себе при активному розвитку корозійного процесу на матеріалі зразку. Однак даний пристрій є недостатньо чутливим на стадії контролю початкових етапів корозії. Крім цього, використання такого пристрою обмежується недостатньою точністю контролю процесу у випадку дії додаткових метеорологічних факторів, таких як водяна пара та волога, а також при дії зов СО 00 о> 7843 ня пристрою робить неможливим проходження процесів окиснення на термоелектроді і, ВІДПОВІДНО, він не може використовуватись як вимірювач корозії Відомий пристрій, у якому протікання корозійних процесів контролюється за зміною електропровідності, що пов'язано зі зменшенням перерізу тонкого шару металу під час деструкційних процесів При цьому, як матеріал чутливих елементів використовують кобальт, титан, цинк, які характеризуються ВІДМІННИМ від матеріалу металовиробу коефіцієнтом корозійної СТІЙКОСТІ Це вимагає проведення чисельнних градуювань таких елементів, перевірок роботи і співставлень результатів з традиційно отриманими результатами методом зважування [Атоян К М , Прицкер В Л , Ковалиско Ю М и др Консервация изделий автомобилестроения ингибированньїми полимерными покрытиями М НИИНавтопром, 1981 -49с, Каверинский В С , Смехов Ф М , Ярославцева А Е Исследование полимерных материалов и покрытий с помощью электрических методов //Лакокрасочные материалы и их применение, 1980, №1 -С 38-42] Найбільш близьким за технічною суттю - прототипом - є відомий титаносталевий корозійний омічний пристрій, за допомогою якого контролюють швидкість та характер корозії При цьому, швидкість корозії визначають за зміною товщини шару металу в процесі дослідження . І RT-Rc А ДСІ Т = О — [ RTR0 де Ad T - зменшення товщини шару металу, що прореагував до моменту часу т , см, р - питомий опір металу, Ом см, b - ширина напиленого шару, см, І - довжина напиленого шару, см, Rrj - початковий опір зразка, Ом, R T - опір зразка на момент часу т , Ом Чутливість даного вимірювача - 102см/Ом, що не дозволяє його використовувати для контролю ранніх етапів процесу корозії [Быковский О Г, Пиньковский И В , Смирнов В Д Титаностальной омический коррозионный датчик //Хим и нефт машиностроение, 1993, №2 -С 22-23] Вимірювач є достатньо стійким до зміни метеорологічних умов під час досліджень та до дії агресивного середовища, однак не дозволяє враховувати особливості структури та зміну властивостей матеріалу, що досліджується В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити "Вимірювач швидкості корозії" шляхом використання тонкоплівкової термопари, що дозволить підвищити чутливість та точність вимірювача на початкових етапах проходження корозійних процесів, а також ідентифікувати зміну характеристик термопари, як прямий наслідок проходження процесу корозії на металі Поставлена задача вирішується так, що у вимірювачі швидкості корозії, який містить тонкоплівкову термопару з двома електродами, як перший електрод використаний корозостійкий матеріал або матеріал, захищений від дії несприятливих ЗОВНІШНІХ факторів, а другий електрод - досліджуваний матеріал Автори вперше запропонували, як вимірювач швидкості корозії використовувати тонкоплівковий термоелектричний перетворювач, у якому роль чутливого елемента виконує електрод з досліджуваного матеріалу Це значно спрощує вимірювання та підвищує їх точність, оскільки забезпечуються хімічна близькість матеріалів виробу та чутливого елемента і технологічність у відтворенні пристроїв та їх градуювальних характеристик Такі пристрої можуть використовуватися у широкому діапазоні вимірювань як одноразові, оскільки при цьому можливе протікання незворотних процесів адсорбції кисню з утворенням стійких ХІМІЧНИХ сполук і з ВІДПОВІДНИМИ змінами у структурі та властивостях Швидкість корозії (VK) у мг/см2 год запропонованим вимірювачем визначають за формулою еф AT к = —д—; \' 10 4 AE(ti-t2J де а - чутливість термопари , мкВ/К, у - густина металу, г/см, h - товщина, нм, AT - відхилення температури вимірювань від 293К, АЕ - зміна величини термоелектрорушійної сили вимірювача, мкВ, для тривалої ди агресивного середовища ti 112, год Чутливість даного вимірювача - 0,1мг/мкВ є достатньо високою і може забезпечувати проведення вимірювань ранніх етапів процесу корозії на металі Роботу вимірювача швидкості корозії можна проілюструвати такими прикладами Приклад 1 Дослідження захисних властивостей тимчасових протикорозійних полімерних покриттів Вимірювач швидкості корозії розміщують у поліетиленовому пакеті разом з досліджуваним зразком Пакет заварюють, забезпечивши виводи термопари від агресивної дії ЗОВНІШНІХ атмосферних факторів шляхом їх герметизації клеєвим розчином Зібраний пакет розміщують в апараті штучної погоди з лампою ПРК-2 або в камері штучної погоди ИП-1-3 для прискорених досліджень, попередньо створивши досліджуване агресивне середовище (підвищена вологість >75% і температура >300К, ультрафіолетове випромінювання, згідно з ГОСТом 9 083-78) Корозійні процеси призводять до змін структури (міжкристалічна корозія, утворення тріщин, пор) та виникнення напружень у матеріалі зразка та вимірювача Ці зміни фіксувалися за зміною термо-е р с термопари за допомогою цифрового електронного приладу Щ301-1 Збільшення площі корозійних уражень від 0,03% до 1 % за ГОСТом 9 083-78 призводить до збільшення величини термо-е р с термоелектроду з кристалічної тонкої плівки феруму від -15мкВ/К до -ІОмкВ/К (при температурі вимірювань 293К) Приклад 2 Дослідження захисних властивостей лакофарбових покриттів Вимірювач швидкості корозії розміщують на поверхню металовиробу та покривають лакофар 7843 бовим покриттям, забезпечивши електричний контакт виводів термопари Зразок з вимірювачем розміщують в апараті штучної погоди з лампою ПРК-2 або в камері штучної погоди ИП-1-3 для прискорених досліджень, попередньо створивши досліджуване агресивне середовище (підвищена вологість >75% і температура >300К, ультрафіолетове випромінювання створене лампою ПРК-2 протягом >100год , згідно з ГОСТом 9 083-78) Реєстрацію змін термо-е р с проводять за допомогою цифрового електронного приладу Щ301-1 у процесі дослідження захисних властивостей по криття Збільшення площі корозійних уражень від 0,5% до 10% за ГОСТом 9 083-78 призводить до збільшення величини термо-е р с вітки термопари від -12мкВ/К до -5мкВ/К (при температурі вимірювань 293К) Для підтвердження досягнення технічного результату дані чутливості вимірювачів швидкості корозії зведені у таблиці Наведені приклади дають змогу стверджувати про досягнення передбачуваного технічного результату Таблиця Тип вимірювача швидкості корозії Омічний давач [Быковский О Г и др] Вимірювач швидкості корозії за зміною опору тонкої плівки (ГОСТ 9 083 - 78) Термопарний (корисна модель) Температурний діа- Термін служби пазон вимірювань (з в умовах Відносна врахуванням темпе- закритого склаОбласть застосування Чутливість похибка вимірювань, % ратурних коефіцієн- дування, год тів), К Активний розвиток корозійних процесів, площа корозійних 290-301 5000 102см/Ом 5 уражень (ГОСТ 9 042-75) 7-50% Розвиток корозійних процесів, площа коро-3800 зійних уражень (ГОСТ 1 г/Ом см 2 3-5 293 9 042-75) 0,5-30% Початкові етапи корозії, площа корозійних уражень (ГОСТ 0,1мг/мкВ 290-333 3000 3-5 9 042-75)-0,03-15% Комп ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 28 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 - 4 2 , 01601