1.8.2 Метод поляризационного сопротивления#

Метод линейного поляризационного сопротивления был предложен в 1957 г. Штерном и Гири и является одной из разновидностей способа вольтамперометрии. В последнее время он приобретает все большее применение в практике коррозионных испытаний. К числу его достоинств относятся быстрота измерений, простота постановки эксперимента, возможность определения общей и питтинговой коррозии в реальных средах и условиях эксплуатации.

Скорость коррозии стали согласно этому методу определяется в соответствии с ГОСТ 9.514-99 с помощью лабораторного стенда (рисунок 15).

Стенд состоит из:

Рисунок 15 – Лабораторный стенд для определения скорости коррозии

Метод линейного поляризационного сопротивления заключается в следующем: рабочий электрод, изготовленный из металла трубопровода, помещают в агрессивную среду и в области линейной поляризации небольшим током осуществляют внешнюю поляризацию относительно потенциала коррозии. Скорость коррозии определяют, исходя из величины поляризационного тока и потенциала поляризации.

Индикатор скорости коррозии автоматически пересчитывает измеряемое поляризационное сопротивление в глубинный показатель коррозии.

Принцип работы индикатора скорости коррозии Моникор-2М основан на принципе Штерна-Гири, полученном теоретически, путем дифференцирования уравнения поляризационной кривой вблизи стационарного потенциала коррозии. В общем случае этот принцип читается так: ток коррозии (I) обратно пропорционален поляризационному сопротивлению (Rп) поверхности электрода, измеренному вблизи стационарного потенциала коррозии

$$ I = k \cdot R_{n}, $$

где

I – ток коррозии, А;

k – теоретический коэффициент пропорциональности;

Rп – поляризационное сопротивление, Ом.

Теоретический коэффициент пропорциональности для двухэлектродного датчика определяется по формуле

$$ k = 2 \cdot 0,434 \cdot b_{a} \cdot \frac{b_{k}}{(b_{a} + b_{k})}, $$

где ba и bк – соответственно наклоны анодных и катодных тафелевских прямых в полулогарифмических координатах, мВ.

Для электродов, изготовленных из железа или низколегированной стали, в соответствии с законом Фарадея, перевод токового показателя коррозии в глубинный производится по формуле

$$ \Pi = 11,7 \cdot \frac{I}{S}, $$

где

П – скорость коррозии, мм/год;

S – площадь электрода, см2.

Теоретическая зависимость для скорости коррозии запишется в виде

$$ \Pi = 11,7 \times 0,868 \times b_{a} \times b_{k} / (b_{a} + b_{k}) / S \times 1 / R_{n}. $$

При площади электродов, поставляемых в комплекте с датчиком, S = 4,7 см2 это выражение примет следующую форму

$$ \Pi = 2,16 \times b_{a} \times b_{k} / (b_{a} + b_{k}) \times 1 / R_{n}. $$

Для осуществления метода устанавливаются следующие параметры: поляризация рабочего электрода в катодную и анодную область от потенциала коррозии ± 10 мВ; значение коэффициентов ba и bk 120 мВ; продолжительность поляризации – 30 с. в катодную и анодную области.

Образцы, подготовленные для испытаний, шлифуются наждачной бумагой. Перед испытанием образцы тщательно промывают в органическом растворителе (например, ацетоне) тампоном или волосяной кистью. Не допускается применять хлорсодержащие растворители.

После обезжиривания образцы сушат. Очищенные образцы берут фильтровальной бумагой или пластмассовым пинцетом.

Образцы подключают к индикатору поляризационного сопротивления с помощью соединительных проводов и измеряют скорость коррозии. Во время проведения измерений необходимо исключить неконтролируемые механические сотрясения электрохимической ячейки.

Начальный отсчет на индикаторе поляризационного сопротивления не учитывают, а учитывают те показания, которые колеблются около одной точки или становятся неизменными. Продолжительность испытания должна быть достаточной для установления постоянной скорости коррозии. Время установления постоянной скорости коррозии определяет состав раствора. Замеры скорости коррозии рекомендуется производить каждые 15 минут.

Количество образцов, испытываемых параллельно, должно быть не менее трех. Если при трех образцах не достигается требуемая доверительная вероятность результатов испытаний, количество параллельно испытуемых образцов должно быть увеличено.

При обработке результатов испытаний используют метод математической обработки. В результате математической обработки определяют среднеарифметическое результатов серии измерений, среднеквадратическую ошибку, исключают грубые ошибки измерений.

Метод поляризационного сопротивления, использующий постоянный ток, более быстрый по сравнению с гравиметрическим методом, но ряд проблем еще остается. Требуется относительно много времени для того, чтобы измеряемый потенциал металлического образца достиг постоянной величины. При длительном пропускании постоянного тока через металлический образец изменяются условия на поверхности металла, что приводит к экспериментальным ошибкам, например, в тех случаях, когда сопротивление раствора велико. Учет этих ошибок усложняет процедуру измерения и расчета.