Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией

Федеральное агентство по образованию РФ

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Физическая химия»

Дисциплина ________________________________________________________

О Т Ч Е Т

по лабораторной работе

«Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Студент группы_______________

____________________________

Челябинск

Цель работы: установить зависимость скорости коррозии железоуглеродистых сплавов в разбавленной серной кислоте от содержания углерода в сплаве.

Общие положения

В разбавленном растворе серной кислоты (до 20 мас.% H₂SO₄, рН » 1) железоуглеродистые сплавы корродируют с водородной деполяризацией:

катодный процесс: 2 H⁺ _(p-p) + 2 ® Н_{2 (газ)}|´1 (1)

анодный процесс: Fe_(тв)- 2 ®Fe²⁺_(р-р)|´1 (2)

суммарное уравнение: H₂SO_{4 (p-p)} + Fe_(тв)® Н_{2 (газ)} + FeSO_{4 (p-p)} (3)

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 u_корр при постоянной температуре возможно за счет экстенсивного фактора – увеличения площади S_К 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

Таблица 2 – Экспериментальные результаты

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 К_m вычисляем из объемного показателя коррозии К_об 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

5. Строим график зависимости массового показателя коррозии К_m от концентрации углерода в сплаве:

4. Оцениваем стойкость железоуглеродистых сплавов в соответствии со шкалой коррозионной стойкости (табл. 4):

ВЫВОД:

Вариант 1 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Объем водорода, см³

Вариант 2 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Объем водорода, см³

Вариант 3 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Объем водорода, см³

Вариант 1 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Объем водорода, см³

Вариант 2 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Объем водорода, см³

Вариант 3 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»

Объем водорода, см³