Поляризационные диаграммы

При катодной защите трубопровода защитный потенциал изменяется по длине; так как в наиболее удалённых точяех должен быть минимальный защитный потенциал, го на ближних участках трубопровода неизбежно создаются большие значения защитного потенциала, что может ускорить разрушение и отслаивание покрытия от металла. В связи с этим величина максимального защитного потенциала также ограничивается согласно ГОСТ 9.015-74. Максимальный поляризационный потенциал стельных сооружений ограничивается величиной минус 1,1 В (М.О.Э.Х

При катодной защите трубопроводов защитный потенциал изменяется по длине ( рис. 1.2 ). Так как в наиболее удалённых точках должен быть минимальный защитный потенциал, то на ближайшие и точки дренажа поверхности неизбежно устанавливается более высокий потенциал. Максимальный защитный потенциал (Ез.тах) -это максимально допустимый потенциал защищаемой конструкции. При этом потенциале обеспечивается благоприятное сочетание всех параметров защиты и затруднены процессы катодной водородной деполяризации, которые могут способствовать отслаиванию защитных покрытий и на-водороживанию металла, и, следовательно, ухудшение его несущей способности. Максимальный защитный потенциал ограничивается нормативными документами. Так, согласно ГОСТ 25812-83 максимальный поляризационный потенциал стальных сооружений ограничивается величиной минус 1,15В (по МЭС) для сооружений с битумной или полимерной плёночной изоляцией.

Критерии катодной защиты. Широко известны два критерия: минимальный защитный поляризационный потенциал (а при невозможности его измерения — минимальная разность потенциалов труба — земля) и минимальная защитная плотность тока.

Максимально допустимый поляризационный потенциал для сооружений с температурой транспортируемого продукта не более 333 К или непосредственно контактирующих с водной средой менее 6 мес в году, либо в грунтах с цельным электрическим сопротивлением не менее 10 Ом-м, относительно медно-сульфатного электрода сравнения должен быть (по абсолютной величине) не менее ми-

Соответственно поляризационный потенциал в пределах однородных участков подчиняется уравнению

Соответственно поляризационный потенциал в пределах однородных участков подчиняется уравнению

Поляризационный потенциал стальных трубопроводов измеряют на специально оборудованном контрольно-измерительном пункте (рис. 4). Датчик электрохимического потенциала 2 представляет собой стальную пластину размером 25 х 25 мм, изолированную с одной стороны и укрепленную этой стороной на электроде сравнения 3. Электрод сравнения сдатчиком устанавливают на уровне оси трубопровода 1 на расстоянии 10-15 см от его поверхности. Контрольные проводники 4 от электрода, датчика и трубопровода выводят на поверхность земли под ковер. Последний, в жилых районах устанавливается заподлицо с асфальтом, а в нежилых районах поднимается на 50 см над поверхностью грунта.

Поляризационный потенциал стальных трубопроводов в контрольных пунктах измеряют по схеме, данной на рис. 5а. В отсутствие поля блуждающих токов допускается измерять поляризационный потенциал по схеме, приведенной на рис. 56. В том и другом случае вольтметр должен иметь внутренне сопротивление не менее 1 Мом на 1 В шкалы и пределы измерения 1-0-1,3-0-3 или другие, близкие к указанным.

В системах катодной защиты с наложенным током от внешнего источника часто используется постоянное (нерегулируемое по величине) напряжение, обеспечивающее сравнительно постоянный ток защиты. Однако при изменении начальных условий необходимый ток защиты может значительно изменяться, и конструкция может быть защищена или перезащищена в течение длительного времени. В этом случае целесообразно использовать автоматические катодные станции, поддерживающие на заданном уровне защитный поляризационный потенциал сооружения по отношению к электроду сравнения, что порой требует существенного изменения тока защиты.

где ф- наложенный поляризационный потенциал, мВ, i - плотность возникающего тока коррозии, мА/см .

Полученные результаты позволяют судить о высокой коррозионной устойчивости высокохромистых сталей при плотности катодного тока 0,16 А/м2. При более низкой плотности тока коррозионные потери исследуемых материалов выше, если Фп. п > ф/> фа (где фп. п — потенциал полной пассивации; ф,- — поляризационный потенциал; фа — потенциал анодного растворения). При этом защитная пленка разрушается и полной катодной защиты не происходит. Если ф< < фа, то возможна катодная защита [31]. При iK — 0,16 А/м2 для стали Х25Т ф,- = = —0,7 В (относительно хлорсеребряного электрода сравне-

Отдельно полученные анодные и катодные поляризационные-кривые еще не описывают скорости коррозионного процесса. Коррозионный процесс могут характеризовать построенные на основе поляризационных кривых поляризационные диаграммы коррозии. Для перехода от поляризационных кривых к поляризационным диаграммам коррозии необходимо, чтобы площади анода и катода были известны. Построение поляризационных диаграмм коррозии основано на том, что в любой электрохимической системе силы анодного и катодного токов должны быть равны.

4.6. Поляризационные диаграммы корродирующих металлов .... 59

Поляризационные диаграммы, называемые иногда диаграммами Эванса,—это графики зависимости потенциала от логарифма тока или плотности тока. Впервые они были предложены У. Р. Эвансом из Кембриджского университета (Англия), который продемонстрировал полезность таких диаграмм для предсказания коррозионного поведения металлов [81. Для получения поляризационной диаграммы берут исследуемый электрод («рабочий» электрод), электрод сравнения и вспомогательный электрод, обычно платиновый. Изображение электрохимической ячейки вместимостью 1 л, которая широко используется в коррозионных лабораториях, представлено на рис. 4.6, В ячейку помещен барботер для деаэрации раствора или насыщения его газом.

чем чистое железо. По этой причине нитрующие смеси азотной и серной кислот хранят и перевозят в цистернах из стали с максимальным содержанием углерода, лишь бы она обладала требуемыми механическими свойствами. Так же и нержавеющие стали, которые депассивируются в разбавленной серной кислоте, — они сохраняют свою коррозионную стойкость, будучи легированы небольшими добавками более благородных компонентов с низким водородным перенапряжением или с низким перенапряжением катодного восстановления растворенного кислорода (например, Pd, Pt или Си) [14]. На рис. 5.5 и 5.6 представлены поляризационные диаграммы, иллюстрирующие повышение пассивируемости за счет включений с низким перенапряжением катодной реакции и соответствующее повышение коррозионной стойкости к серной кислоте.

Поляризационные диаграммы пассивирующихся металлов отличаются от рассмотренных ранее тем, что на определенном участке анодной кривой наблюдается максимум тока. При смещении в область более положительных потенциалов ток падает (рис. 17, а).

Рис. 17. Поляризационные диаграммы электрохимической коррозии с водородной деполяризацией для пассивирующихся металлов:

зерен. Межкристаллитной коррозии подвергаются, в частности, аустенитные хромоникелевые стали, подвергнутые провоцирующему отжигу. Коррозия проявляется в определенных областях потенциалов и связана е выделением по границам зерен карбидов хрома (Сг, Fe)23Ce. При длительном отжиге стали концентрация хрома в карбиде увеличивается, а железа уменьшается (рис. 14). В близлежащих участках зерен образуются зоны обедненные хромом, которые евоей формой повторяют границу зерен. Вследствие уменьшения концентрации хрома ток анодного растворения в обедненной зоне значительно выше, чем на поверхности самого зерна. В то время как тело зерна и карбиды хрома находятся в паееивном состоянии, обедненная зона находится в активном состоянии и подвергается интенсивному растворению. Анодные поляризационные диаграммы, поясняющие возникновение меж-кристаллитной коррозии, представлены на рие. 15. Как видно-из приведенной диаграммы, для хромоникелевых сталей имеется две области потенциалов, в которых наблюдается межкристаллит-ная коррозия: на границе перехода стали из активного в пассивное состояние и из пассивного состояния в состояние перепассивации (области МКК заштрихованы). В области перехода из активного состояния в пассивное избирательное растворение стали идет по обедненным зонам, а в области перехода из пассивного состояния в состояние перепаееивации высокая скорость коррозии наблюдается на приграничных участках зерен, занимаемых карбидами хрома. Наличие обедненных хромом приграничных зон и высокая их коррозионная активность для сенсибилизированных коррозионностойких сталей в слабоокислительных средах были доказаны радиоизотопным методом [27]. Случаи межкр исталлитной коррозии при высоких анодных

коррозии сплавов F и С, легированных хромом, резко снижается вследствие пассивности. Поляризационные диаграммы, поясняющие влияние природы и скорости катодного процесса на механизм коррозии сплавов В, С и F, показаны на рис. 8 и 9.

Рис, 94. Поляризационные диаграммы (в) и характер изменения плотности коррозионного тока (б) диффузион-но-хромированной стали 20 при коррозионной усталости при испытании в

Рис. 10. Поляризационные диаграммы коррозии для различных случаев контроля электрохимической коррозии:

Рис. 36. Поляризационные диаграммы работы короткозамкнутого элемента при диффузионном контроле катодного (а) и анодного (б) процессов