Методы исследования коррозии металлов (стр. 2 из 4)

где ρMe/см3 — плотность металла.

Объемный показатель коррозии (Кν) указывает объем поглощенного или выделившегося в процессе коррозии металла газа ΔV, при веденного к нормальным условиям, и отнесенный к единице поверхности металла и к единице времени (например, см³/(см²-ч)):

Кν=ΔV/Sτ (1.4)

Электрические показатели коррозии:Ki- токовый, который соответствует скорости коррозионного процесса. мА/см ; Кг - показатель изменения электросопротивления поверхности металла за определенное время, %.

Используется также механический показатель коррозии Kмех. Он характеризует изменение какого-либо механического свойства металла за время коррозионного процесса, выраженное в процентах. Например, прочностной показатель (Кσ):

Кσ=Δστ/Δστø (1.5)

где στ — изменение предела прочности при растяжении за время τ коррозии; στø—предел прочности при растяжении до коррозии.Показатель склонности металла к коррозии Кс - срок эксплуатации или проведения испытаний до начала коррозионного процесса, т.е. когда коррозионное поражение поверхности металла составляет 1% площади. Измеряется в часах или сутках.

Для установления равномерной коррозии металла и количественного выражения ее скорости выбор показателя коррозии не имеет принципиального значения и делается на основании применяемого метода исследования аппаратуры, необходимой точности измерений и т. п.

В случае неравномерной, местной коррозии выбор показателя коррозии имеет существенное значение. Так, точечная коррозия может быть количественно выражена только с помощью показателя склонности к коррозии. Межкристаллитная коррозия металла может быть установлена и количественно выражена с помощью глубинного показателя при микроисследовании, прочностного показателя и изменения электрического сопротивления образцов.

Данные коррозионных исследований должны сопровождаться достаточно полной характеристикой металла, коррозионной среды и условий испытания. Характеристика изучаемого металла включает сведения о его химическом составе, структуре, способе изготовления (литой, горячекатаный, холоднокатаный металл, его термообработка, характер и степень деформации), состоянии поверхности (наличие естественной окисной пленки, окалины литейной корки), происхождение (металл заводской плавки, опытной плавки, технология плавки).

Характеристика коррозионной среды содержит данные о составе, концентрации pH раствора, квалификацию применяемых реактивов, а также условия исследования, данные о температуре, газовой атмосфере, скорости перемешивания раствора и др.

Для качественной и количественной оценки коррозионной стойкости металлов и средств защиты в определенных условиях предназначен ряд шкал коррозионной стойкости. Наиболее распространенной и рекомендуемой является десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (табл. 1).

Таблица 1. Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 13819-68)

Гуппа стойкости	Скорость коррозии, мм/год	Балл
Совершенно стойкие	Менее 0,001	1
Весьма стойкие	Свыше 0,001 до 0,005	2
	Свыше 0,005 до0,01	3
Стойкие	Свыше 0,01 до 0,05	4
	Свыше 0,05 до0,1	5
Пониженно стойкие	Свыше 0,1 до 0,5	6
	Свыше 0,5 до 1,0	7
Малостойкие	Свыше 1,0 до 5,0	8
	Свыше 5,0 до 10,0	9
Нестойкие	Свыше 10	10

Глубинный показатель коррозии, которым выражается в десятибалльной шкале скорость коррозии металлов, измеряется непосредственно или в случае равномерной коррозии, получается пересчетом показателя убыли массы.

Сравнивать различные металлы по значению скорости коррозии в данной среде можно лишь в том случае, если кривые кинетики коррозии, т. е. кривые коррозии — время или скорость коррозии — время, имеют близкий характер.

Рис. 1. Кинетика коррозии трех металлов:

I — уменьшение скорости во времени; 2 — постоянная скорость во времени; 3 — длительное увеличение скорости во времени

При сравнениисредних скоростей коррозии трех металлов с различным характером кинетических кривых (рис. 314) при длительности испытаний t1 наиболее стойким является металл 3, а наименее стойкимметалл 1, а при большей длительности испытаний наоборот,наиболее стойким окажется металл 1, а наименее стойким металл 3. Поэтому для надежного суждения о коррозионной стойкости металла желательно иметь не отдельные значения скоростикоррозии, а кривую кинетики процесса, т. е. кривую коррозия—время.

Методы коррозионных испытаний

Оценка глубины коррозионного разрушения производится качественными и количественными методами.

Качественные методы исследования коррозии

Визуальный осмотр.

Определение коррозии по именению внешнего вида образца (или какого-либо другого объекта исследования) является самым простым, и вместе с тем самым грубым методом. Однако при правильно поставленных наблюдениях и этот метод может дать ценные качественные и грубо количественные данные.

При любых испытаниях необходимо тщательно зарегистрировать состояние образца до опыта. Всевозможные изъяны поверхности, например царапины, рванины, плены, включения и т. п., тоже должны быть отмечены в протоколе опыта. Наблюдения производятся через промежутки времени, продолжительность которых зависит от скорости процесса коррозии. Они должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы:

а) зарегистрировать начало появления видимых продуктов коррозии,

б) изменения между двумя наблюдениями были достаточно резкими. Если образец для наблюдения приходится извлекать из жидкости (испытания в естественных условиях, например, в море), то промежутки необходимо выбирать длиннее, так как каждое такое наблюдение будет сопряжено с нарушением естественного хода процесса коррозии. Лучше сначала производить более частые наблюдения, а затем удлинять промежутки между ними.

Результатом наблюдения должны явиться:

1. Регистрация изменений внешнего зида поверхности металла, например: потемнение, покрытие пятнами (такого-то цвета, оттенка), остался блестящим, стал матовым и т. д.

2. Регистрация появления продуктов коррозии, их характер и распределение. Прежде всего отмечается цвет продуктов коррозии, например: белый, коричневый, затем характер, например: хлопья, налет, пленка и т. д.; кроме того, если возможно, отмечают плотность и прочность приставания продуктов к поверхности металла: легко отделяется, не отделяется от металла при легком нажиме и т. н.

Визуальное наблюдение внешнего вида образцов применимо во всех случаях коррозионных испытаний и исследований и является ценным вспомогательным средством оценки и выражения коррозии.

Визуальное наблюдение за изменениями в растворе. Этот способ качественной оценки применим, естественно, только в лабораторных условиях, т. е. при ограниченном количестве электролита. Если металл переходит в раствор целиком или частью в виде цветного иона, то изменение окраски раствора может служить грубой качественной мерой коррозии.

Так, например, в случае коррозии меди в различных электролитах посинение раствора указывает на переход меди в раствор в виде Са+-иона. Если в результате коррозии образуются нерастворимые продукты коррозии, которые плохо удерживаются на поверхности образца и в большей своей части оседают на дно сосуда в виде хлопьевидного осадка, тогда количество осадка служит грубой мерой коррозионного процесса. При испытании железа, меди, алюминиевых сплавов в спокойном нейтральной электролите (например, в морской воде) «горка» осевших продуктов коррозии грубо характеризует степень коррозии.

Микроскопическое исследования

Дальнейшим развитием визуального метода исследования коррозии металлов является микроскопическое исследование. Так же как и в предыдущих случаях, микроскопическое исследование можно проводить после и во время проведения коррозионных испытаний. Микроскопическое исследование позволяет прежде всего подробно изучать избирательный и локальный характер коррозии; межкристаллигную коррозию, межкристаллитное и внутрикристаллитное коррозионное растрескивание и коррозионную усталость, структурную и экстрагивную коррозию. Микроскопическое наблюдение коррозионных процессов во времени позволяет получить ценные данные о начале и характере развития коррозионных разрушений. Для наблюдения коррозионного процесса под микроскопом поверхность образца — в виде шлифа или подготовленную другим способом — помещают в ванночку так, чтобы рабочая поверхность была повернута к объективу микроскопа. После чего ее наводят на фокус, наливают заранее отмеренное количество коррозионной среды и начинают наблюдение.

Индикаторный метод

Метод основан на том, что с помощью определ1нных реактивов можно выяснить расположение анодных и катодных участков на поверхности коррозирующего металла по образованию окрашенных соединений при взаимодействии этих реактивов с продуктами коррозии. Этот метод может быть использован при явно гетерогенной коррозии, т.е. при четком разграничении анодных и катодных участков, что может иметь место, например, при грубой неоднородности металла, при наличии неравномерной деформации, при контакте металла с другими металлами и неметаллами.

Коррозию железных сплавов в нейтральных водных растворах можнонаблюдать при введении в электролит красной кровяной соли K3Fe(CN)6и фенолфталеина. Если на железном изделии или образце в силу каких-топричин протекает неравномерная коррозия, то катодные и анодныеучастки будут разделены, и в этих местах появится различноеокрашивание. Так, например, если согнуть железную или стальнуюпластинку н опустить ее в воду, то анодный процесс сосредоточится поместу изгиба, вокруг которого вода начнет обогащаться ионамидвухвалентного железа. После добавления в воду красной кровяной солираствор вблизи места изгиба и металл окрашиваются в синий цвет, что иуказывает на присутствие ионов двухвалентного железа: