Способ определения степени катодной защиты металла от коррозии

,л:л;, лщ.)цап :.:.";ЛИЫ О НИЕ И ОЪ.")" лЛ,): )ф 1 е у ) );:.лОл)щл ч л:имев с лл ЕЛЬСТ Р 3 й проектно-кон по модерниэаци а и совершенст ой эксплуатаци и Дальневосточ титут им.В.В.К ый йнияи поллярифузи,Ф.Маре О,Ф.Уйгуранова тодная з й х сооруж остоптехиздат и др. 3ений от п щита ме дземной дра, 19и ходя ов н исп ионной еделен к катодн в част одной частк бретение относитс металлов от корр к определению ее атационных услови ь .изобретения - п определения резул зии защит ности тепени в х,вышение точтатов и упэксп Ц иостщение про ГОСУДАРСТ 8 ЕННЦЙ КОМИТЕТПОИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИ(71) Дальневосточнрукторский институпроектированию флованию его техничес(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИТОДНОИ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА ОТ КОРРОЗ(57) Изобретение относитсязащите металлов от коррозии ности к определению степени ее защит в эксплуатационных условиях, Цель изобретения - повышение точности определения результатов и упрощение процесса. Способ определения степени катодной защиты включает катодную поляризацию поверхности со снятием катодной поляризационной кривой и из мерение поляризационного сопротивлепри поляризации не более 10 мВяризуемости поверхности при позации в области предельного дифонного тока, Степень катодной защиты металлов от коррозии рассчитывают по формуле Р = 1-Г(Ьр + + Ъ 1,Ъ(юфр / аэ) 1002Ь- соответственно аноднаяатодная константы Тафеля, В; с) - поляризационное сопротивление при поляризации не более 10 мВ, Ом м; о( ц - поляризуемость при поляризации предельным диффузионным током, Ом м, Способ является более за счет того, что измерение х в расчетную формулу параме требует сложной аппаратуры, ьзование естественной корро-. среды повышает точность опия результатов. 3 табл. Согласно предлагаемому способу защищаемый металл катодно поляриэуют с одновременным снятием в естественной коррозионной среде катодной поляризационной кривой, по которой графически определяют поляризационное сопротивление при поляризации не бо лее 10 мВ и поляризуемость образца при поляризации в области предельного диффузионного тока, и степень защиты рассчитывают по формулеЬ ч + Ьк скарР = (1 ---- . " - -) 100, %,фэащгде Ь , Ь - соответственно аноднаяи катодная константыТафеля, В ",- поляризационное сопрокотивление при поляризациине более 1 О мВ, Ом м 2;Ы- поляризуемость при поляризации предельным диффузионным током, Ом м.Константы Тафеля определяют излитературных данных.Поляризационное сопротивление может быть определено различными методами, например путем измерения токаи потенциала в приэлектродном слоеобразца, путем мгновенного заряжекиякоррозионного датчика электричеством 25и последующего измерения зависимос.тинарастания потенциала вовремени;графическим методом, при котором поляризационное сопротивление определяется как тангенс угла наклона касательной и поляризационной кривой.Последний метод наиболее прост, номожет быть применен только для средс высокой электропроводностью, напри-,мер для морской воды, В менее элект, ропроводных средах (речная, грунтовая вода) при чэмерении поляризационнного сопротивления необходимо предусматривать компенсацию сопротивления коррозионной среды. 40Практика использования катоднойзащиты в природных водах показывает,что достаточная для технических целей защита осуществляется при подачена защищаемую поверхность внешнеготока, равного предельному диффузионному, Так, минимальный критерий защиты для стальных конструкций в морской и .грунтовой воде ра:вен 0,85 Впо медносульфатному электроду сра.вкения, а этот потенциал соответствуетобласти предельного диффузионного тока. Кроме того, при поляризации пре. дельным диффузионным током защитаэкономически наиболее эффективна и55не вызывает явления перезащиты, связанного с выделением водорода, Поэтому именно прй этой поляризации важно определить степень защиты. Установлена зависимость, со:.ласнокоторой скорость коррозии металла призащите током, равным предельному диффузионному обратно пропорциональнаполяризуемости образца при этом токе.В основу изобретения положено использование этой зависимостиСкорость коррозии при отсутствиизащиты обратно пропорциональна поляризационному сопротивлению при поляризации не более 10 мВ. Посколькуотношение скорости коррозии при защите к скорости коррозии без защитыопределяет степень защиты, последняяможет быть охарактеризовака отношением выше указанного поляризационного сопротивления к поляризуемости напредельном диФФузионном токе,Для определения лоляризуемостиповерхности лри внешнем предельномдиффузионном токе необходимо определить этот ток из анализа катоднойполяризационной кривой как ток, находящийся на участке кривой, имеющеммаксимальную крутизну подъема и пред-,шествующем участку начала выделенияводорода.Способ осуществляют следующим образом.П р и м е р 1. Снимали поляризационную кривую ка образце из Ст. 3 в воде Япокского моря, измерения проводили гальваностатическим методом при помощи хлорсеребряного электрода сравнения. Анализ поляризационной кривой показывает, что плотность предельного диффузионного тока находится в интервале 0,2-0,225 А/м . Поляризуемость образца в этойобласти определяли графическиее величина составила 2.4 Ом и . Поляризационное сопротивление при поляризациидо 10 мВ также определяли графически,его величина 0,18 Ом и,Известно, что при коррозии с кислородной деполяризацией в кеперемешиваемых нейтральных электролитах,как это имеет место в данном эксперименте, катодная константа Тафеляравна бесконечности,. Следовательно,коэффициент, состоящий из комбинацииконстант Тафеля в формуле, по которой рассчитывают степень защиты, равен 1, а сама формула принимает видО(к,;,Р = (1 -- "-) 100., %. о(зПодставляя измеренные величины поляризационного сопротивления и поляризуемости образца при.предельном диффузионном токе, получили степень защиты 93%, что согласуется с известными литературными сведениями, сог. ласно которым при поляризации 0,1- 0,18 В степень защиты в морской воде равна 90-93%.П р и м е р 2, Испытания проводили в условиях, когда коррозия протекает с кинематическим контролем (скорость процесса тормозится стадией электрохимической реакции), а именно в условиях движения коррозионной среды и повышенной температуры доОсуществляли контроль степени катодной защиты нелегированной стали ио меди в морской воде при 65 С и скорости потока 0,1 м/с. В качестве источника питания использовали прибор Б 5-29, амперметра - В 7-35, вольтметра - В 7-21. Площадь катода в 200 раз меньше площади анода, что позволяет пренебречь падением напряжения на аноде.Осуществляли следующую последовательность операций.Измеряли катодные поляризационные кривые гальваностатическим методом, для чего задавали фиксированные значения плотности внешнего тока и измеряли соответствющее падение напряжения на катоде. За ноль принимали потенциал при отсутствии внешнего тока. По кривым определяли область предельного диффузионного тока как область, находящуюся на участке максимальной крутизны кривых. Плотность предельного тока для стали находится в интервале (0,5-0,55) А/м, для меди - в интервале , 0,3 - 0,35)А/м 2,Измеряли поляризационное сопротивление с(,(,р при поляризации не более 10 мВ. Для этого задавали плотность внешнего тока 1 = 0,02 А/м, измеряли потенциал (р и определяакьр = М/3Результаты представлены в табл. 1,Измеряли поляризуемость с( вЗа ц области предельного диффузионного тока. Для этого определяли смещение потенциала при изменении плотности внешнего тока д 1 от 0,5 до 0,55 А/м 2 для стали и от 0,3 до 0,35 А/м для= дЧ/Д.Результаты даны в табл, 2, 5Рассчитывали степень катодной зашиты по формуле Р: (1 ЬЧ+ ЬЬ," ) 100, %,Зим При температуре б 5 С в условияхдвижения коррозионной среды коррозия протекает с кинематическим контролем.В этих условиях Ь= 0,067 В, Ь0,134 В, Тогда Ъ + Ь/Ьк щ 0,067 + 15 + 0,134/0,134 = 1,5 и формула принимает вид Р = (1 - 1,5 "-) 100, %.с( корр р О э 2 О 1 Результаты расчетов и их сравнениес температурными данными представлены в табл. 3,Области предельного тока соответствует сдвиг потенциала (100-130) мВ 25 для стали и (130-160) мВ для меди.Согласно способу-прототипу скорость коррозии можно рассчитать, исходя из формулы= 0,09 - 0,058 рН - Ь 1 4,За ЗО где ( - электрический потенциал, В;рН - водородный показатель приэлектродного слоя;35 Ь - анодная константа Тафеля,В;- плотность критического токрка, А/мскорость коррозии при защите электрическим потенциалом, А/м 2 .Рассчитывая скорость коррозии приразличных потенциалах, начиная со45стационарного, определяют степеньзащиты при этих потенциалах,Предлагаемьп способ по сравнениюсо способом-прототипом более прост, 50 так как определение рН приэлектродного слоя представляет сложную техническую задачу, связанную с необходимостью проведения измерения в области диффузионного слоя, имеющего малые 55 размеры (не более 0,5 мм), с использованием специального микроэлектрода и электрохимической ячейки особой конструкции, что усложняет оборудование.1595943 ционную кривую в естественной коррозионной среде, измеряют поляризацион-.ное сопротивление при поляризации неболее 10 мВ и поляризуемость при поляризации в области предельного диффузионного тока и степень защиты Ррассчитывают по ФормулеЬц + Ьк а)со 10Ьк а(зющгде Ь, Ь к - соответственно аноднаяи катодная константы Тафеля, В;,/- поляризационное сопротивление при поляризации неболее 10 мВ, Ом м 2;- поляризуемость при полябощризации предельным дифФузионным током, Ом м 2,Использование предлагаемого способа обеспечивает более точные ре зультаты определения степени защиты, так как замена естественной коррозионной среды на специальный буферированный раствор снижает достоверность способа. формула из обр ет ения Способ определения степени катодной защиты металла от коррозии, вкЛючающий катодную поляризацию поверхности со снятием поляризационной кривой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения результатов и упрощения процесса, снимают катодную поляриза 20 Таблица4.р :КОр(кор - б кормВОм мОм м Металл Р измеренияА/м Сталь 0,02 0,02 1,48 1,40 0,074 0,070 0,072 + 0,002 Медь 0,02 0,02 4,02 4,41 0,20 022 021 + 0,01 Таблица 2 Металл 1 измерения дЭЛЦзкще 7 зкщ Т МЬощА/м БОм мОм "м Сталь 0,05 45,2 0,90 0,93 + 0,03 0,05 47,8 0,96 38,0 0,76 36,9 0,72 0,05 Медь 0,74 + 0,02 0,05 Таблица 3 Сдвиг Потенциала мВ Металл Р по данным Р по известпредлагаемо- ным данным, го способа, 7.2(89 + 5) Х . 907. - 937 (58 + 5) 7 60 - 657 100-120 130-150 СтальМедь Составитель Р,УхлиноваТехред МДидык Корректор М,Кучерявая Редактор А.Лежнина Заказ 2891 Тираж 831ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и113035, Москва, Ж, Раушская наб Подписноеоткрытиям при ГКНТ СССРд, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101