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 Н2 (газ) 1 (1)
анодный процесс: Fe(тв) 2 Fe2+(р-р) 1 (2)
суммарное уравнение: H2SO4 (p-p) + Fe(тв) Н2 (газ) + FeSO4 (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 корр при постоянной температуре возможно за счет экстенсивного фактора – увеличения площади SК 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
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Содержание углерода С, мас.% |
0,09 |
0,24 |
0,43 |
0,96 |
3,5 |
Плотность материала , г/см3 |
7,85 |
7,7 |
7,7 |
7,6 |
7,1 |
Диаметр образца d, мм |
|||||
Толщина образца h, мм |
|||||
Площадь поверхности образца, см2: S = 2(d 2/4) + dh |
Таблица 2 – Экспериментальные результаты
Время |
Объем водорода (абсолютное значение и на единицу площади образца) |
|||||||||
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
||||||
, |
/S, |
, |
/S, |
, |
/S, |
, |
/S, |
, |
/S, |
|
0 |
||||||||||
1. Строим графики зависимости объема выделившегося водорода от длительности коррозии /S = f() для каждого сплава (вместе 08КП, Ст3 и 45; вместе У10 и АЧС-3):
2. Скорость коррозии /(S) вычисляем как угловой коэффициент наклона линейной зависимости /S = f(). 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 Кm вычисляем из объемного показателя коррозии Коб 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
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Скорость коррозии |
|||||
Объемный показатель
коррозии |
|||||
Массовый показатель
коррозии |
|||||
Глубинный показатель
коррозии |
5. Строим график зависимости массового показателя коррозии Кm от концентрации углерода в сплаве:
Таблица 4 – Десятибалльная
шкала
|
4. Оцениваем стойкость железоуглеродистых сплавов в соответствии со шкалой коррозионной стойкости (табл. 4):
Марка сплава |
№ группы |
Название группы стойкости |
Балл |
08КП |
|||
Ст3 |
|||
45 |
|||
У10 |
|||
АЧС-3 |
ВЫВОД:
Вариант 1 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Толщина образца h, мм |
1,3 |
2,2 |
2,1 |
3,0 |
1,7 |
Диаметр образца d, мм |
9,0 |
15,0 |
12,6 |
10,0 |
8,0 |
Объем водорода, см3
Время, мин |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,1 |
0,3 |
0,4 |
1,4 |
11,8 |
10 |
0,1 |
0,5 |
0,8 |
3,3 |
22,6 |
15 |
0,2 |
0,8 |
1,3 |
4,9 |
35,0 |
30 |
0,2 |
1,5 |
2,8 |
11,0 |
66,6 |
45 |
0,3 |
2,3 |
4,6 |
16,3 |
95,4 |
60 |
0,4 |
3,2 |
6,2 |
23,0 |
Вариант 2 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Толщина образца h, мм |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
Диаметр образца d, мм |
10 |
14 |
12 |
12 |
10 |
Объем водорода, см3
Время, мин |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
1,6 |
17,6 |
10 |
0,1 |
0,4 |
0,7 |
3,8 |
33,7 |
15 |
0,2 |
0,7 |
1,1 |
5,7 |
52,3 |
30 |
0,3 |
1,3 |
2,5 |
12,8 |
99,4 |
45 |
0,3 |
1,9 |
4,0 |
19,0 |
|
60 |
0,5 |
2,7 |
5,5 |
26,8 |
Вариант 3 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Толщина образца h, мм |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
Диаметр образца d, мм |
10 |
12 |
13 |
14 |
8 |
Объем водорода, см3
Время, мин |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
2,2 |
12,4 |
10 |
0,1 |
0,3 |
0,8 |
5,2 |
23,8 |
15 |
0,3 |
0,5 |
1,3 |
7,7 |
36,9 |
30 |
0,3 |
1,0 |
2,9 |
17,3 |
70,2 |
45 |
0,4 |
1,5 |
4,8 |
25,6 |
99,85 |
60 |
0,5 |
2,1 |
6,5 |
36,1 |
– |
Вариант 1 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Толщина образца h, мм |
1,3 |
2,2 |
2,1 |
3,0 |
1,7 |
Диаметр образца d, мм |
9,0 |
15,0 |
12,6 |
10,0 |
8,0 |
Объем водорода, см3
Время, мин |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,1 |
0,3 |
0,4 |
1,4 |
11,8 |
10 |
0,1 |
0,5 |
0,8 |
3,3 |
22,6 |
15 |
0,2 |
0,8 |
1,3 |
4,9 |
35,0 |
30 |
0,2 |
1,5 |
2,8 |
11,0 |
66,6 |
45 |
0,3 |
2,3 |
4,6 |
16,3 |
95,4 |
60 |
0,4 |
3,2 |
6,2 |
23,0 |
Вариант 2 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Толщина образца h, мм |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
Диаметр образца d, мм |
10 |
14 |
12 |
12 |
10 |
Объем водорода, см3
Время, мин |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
1,6 |
17,6 |
10 |
0,1 |
0,4 |
0,7 |
3,8 |
33,7 |
15 |
0,2 |
0,7 |
1,1 |
5,7 |
52,3 |
30 |
0,3 |
1,3 |
2,5 |
12,8 |
99,4 |
45 |
0,3 |
1,9 |
4,0 |
19,0 |
|
60 |
0,5 |
2,7 |
5,5 |
26,8 |
Вариант 3 «Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией»
Марка сплава |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
Толщина образца h, мм |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
Диаметр образца d, мм |
10 |
12 |
13 |
14 |
8 |
Объем водорода, см3
Время, мин |
08КП |
Ст3 |
45 |
У10 |
АЧС-3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
2,2 |
12,4 |
10 |
0,1 |
0,3 |
0,8 |
5,2 |
23,8 |
15 |
0,3 |
0,5 |
1,3 |
7,7 |
36,9 |
30 |
0,3 |
1,0 |
2,9 |
17,3 |
70,2 |
45 |
0,4 |
1,5 |
4,8 |
25,6 |
99,85 |
60 |
0,5 |
2,1 |
6,5 |
36,1 |
– |
- Язык программирования Pascal (1)
- Cадово-парковое и ландшафтное строительство
- Автоматизация процессов на предприятии
- Адвокатура организация и деятельность
- Анализ автоматизированных систем муниципального общеобразовательного учреждения Сигаевская средняя общеобразовательная школа № 58
- Анализ бухгалтерского баланса ООО Евроремонт
- Анализ бюджетного учреждения культуры города Омска ЦКСР Береговой
- Экономическая характеристика предприятия
- Экономические показатели работы предприятия
- Экономический анализ пивоваренной компании "Балтика"
- Экономический анализ предприятия ООО "АРГО"
- Экономическое состояние компании ЗАО "Энергоспецстрой"
- Экскурсии по еловому лесу и наблюдения за обитателями водоема
- Электрический ток в жидких проводниках