Расчет электрохимической коррозии


Коррозионные потери металла пропорциональны величине коррозионного тока:

∆m=KI, (4.72)

где: ∆m – потери массы металла, K – коэффициент, I – величина коррозионного тока, связанная со скоростью коррозии уравнением (1.11).

Методы расчета коррозионного процесса делятся на аналитические и графические. При аналитическом расчете установившуюся величину коррозионного тока можно определить на основании закона Ома для гальванического элемента:

, (4.72)

где [(Ek)обр и (Ea)обр – обратимые потенциалы катодного и анодного процессов соответственно; R – омическое сопротивление (электролита и металла) коррозионной системы; Pa и Pk – анодная и катодная поляризуемость соответственно (сопротивление протеканию коррозии, вызванного торможением анодного и катодного процесса).

Для большинства коррозионных систем омическое сопротивление невелико по сравнению с (Pa+Pk), т.е. R<< Pa+Pk. Поэтому максимальный коррозионный ток:

(4.73)

Числитель уравнений (4.72) и (4.73) можно определить, рассчитав обратимые потенциалы, поляризуемости же анодного и катодного процессов в виде аналитической зависимости от тока Pa, Pk=f(I) можно приближенно оценить для простых случаев.

1) Для очень малых плотностей коррозионного тока, в области линейной зависимости:

Еа = (Еа)обр +ΔЕа = (Еа)обр + к1ia, (4.74)

Еk = (Еk)обр –ΔЕk = (Еk)обр – к2ik , (4.75)

R≈const, (4.76)

где: k1 и k2 – коэффициент пропорциональности.

Поскольку анодная и катодная плотности тока различны вследствие разных площадей анодных и катодных участков поверхности корродирующего металла:

, ; (4.77)

то , (4.78)

, (4.79)

где: , .

Отсюда (4.80)

2) При больших плотностях тока с логарифмической зависимостью поляризации от плотности тока (этот случай встречается чаще):

Еa = (Еa )обр + ΔЕа = (Еa )обр + (аа + bа lniа), (4.81)

Ек = (Ек )обр - ΔЕк =(Ек )обр - (ак + bк lniк ), (4.82)

R ≈ соnst.

При подстановке в уравнение (4.73) получается система уравнений, которые достаточно просто решаются графическими методами.

Пример 4.5. Элемент металлической конструкции состоит из участка поверхности цинка, в котором сделано отверстие и запрессована медная заклепка радиусом 8,03 мм. Рассчитать максимальную силу локального тока пара Сu-Zn в охлаждающем рассоле на основе водного 0,5н раствора NaCl при 293К если концентрация кислорода С = 2,25.10-7 г-моль/см3, коэффициент диффузии кислорода в данном растворе D =1,95.10-5 см2/с, толщина диффузионного слоя δd = 0,075 см. Сопоставить полученную величину с экспериментальным значением I = 52 мкА.

Решение. 1) В паре Сu-Zn медь является катодом, а цинк – анодом. Коррозионный ток локального элемента контролируется подводом кислорода к катоду.

Предельная катодная плотность тока равна: = nFD ( )o ( + ).

2) Катодный ток Iк = iк Sк = i ·Sк = i .πr = nFDC .πrк( + tgφ)=

= 4 . 9600 . 2,25.10-7 .1,95 .10-5 .3,14 . 0,803 ( +1,273) = 5,1.10-5 A= 51 мкА

3) Сравним полученное расчетное значение с экспериментальным: . 100 = .100 ≈ 2 %.

Расчетное значение локального тока пары практически совпадает с измеренной величиной.



Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 3342;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.