Показатели коррозии

Наиболее распространенными показателями коррозии при оценке коррозионной стойкости металлов являются следующие: изменение массы образцов; глубина коррозионных поражений;

время до появления первого коррозионного поражения или число очагов коррозии, появляющихся за определенное время испытания, либо время, необходимое для появления коррозии на определенной части поверхности (10 или 50%);

изменение отражательной способности поверхности металла; изменение электрического сопротивления металла.

Определение изменения маесы образцов является простым и наиболее надежным методом, так как непосредственно указывает на количество металла, разрушенного коррозией. Этот метод (ГОСТ 17322—71) используют в случаях, когда коррозия носит более или менее равномерный характер, например при коррозии в кислотах, при коррозии малоуглеродистой стали и меди в атмосферных условиях.

Электрохимическая очистка (катодная обработка)

Железо, сталь, чу- 10%-ный раствор цитрата ам- Плотность тока 1,1 А/дм2 гун              мония

8—10%-ный раствор гидрокси- Плотность тока 1,6 А/дм2; да натрия              20 cC; 20 мин

5%-ный раствор серной кисло- Плотность тока20А/дм2; ты, содержащий 0,5 г/л тио- 75 cC; 3—5 мин карбамида, уротропина, хинолина или других ингибиторов

Химическая очистка

10%-иый раствор тартрата ам- 25—70 0C моиия+6% аммиачной воды 10%-ный раствор серной кис- 200C лоты+0,5% тиокарбамида или 1,0% формалина

5%-ный раствор гидроксида 80—90°С; 30—40 мин натрия+цинк (гранулированный или стружка)

Медь и медные 5%-ный раствор серной кисло- 10—20 °С; промывка в сплавы              ты              воде после обработки

5%-ный раствор серной кисло- 20 0C гы+0,25% бензотриазола+

+100 г/л гидросульфата натрия

Никель и никеле- 10—18%-ный раствор серной Погружение на 2—3 мин; вые сплавы              кислоты              очистка под водой щет

кой

Алюминий и алю- 5%-иый раствор азотной кис- 10—15 cC миниевые сплавы лоты

20 г оксида хрома (VI)+ 95—98 °С; 10—30 мнн

+35 мл 85%-ной фосфорной

кислоты*

20%-иып раствор фосфорной 20 cC; 15—30 мин кислоты+8% оксида хрома (VI)

Олово и оловян- 5%-ный раствор соляной кис- 200C ные сплавы              лоты

15%-ный раствор ортофосфата 20cC натрия

Свинец и свинцо- Насыщенный раствор ацетата 20 0C вые сплавы              аммония

Цинк и цинковые 10%-ный раствор хлорида ам- 70°С; 2,5—Б мин сплавы              мония

5%-иый раствор оксида хро- Кипячение в течение 15— Ma(VI) + l% нитрата серебра 20 мин Магний и магние- 200 г/л оксида хрома(VI)+ 18—25 cC вые сплавы              +10 г/л нитрата серебра**

200 г/л оксида хрома (VI)+ 18—25 0C +10 г/л нитрата серебра+

+20 г/л нитрата бария**

Коррозионные потери массы образца Am вычисляют по формуле

Am = (mg—m^/S,              (2.1)

где mo — первоначальная масса образца, г; mi ¦— масса образца после удаления продуктов коррозии, г; S — поверхность образца, м2 (см2).

Скорость коррозии К [г/(м2-ч)] вычисляют по формуле

K = (.m0—m1)l(S?),              (2.2)

где т — время испытания.

При определении коррозии по этому показателю необходимо тщательно удалять продукты коррозии механическим способом — щеткой или шпателем. В том случае, когда продукты коррозии механически удаляются с трудом, используют электролиты, растворяющие продукты коррозии, ио ие реагирующие с металлом. В табл. 2.1 приведены составы электролитов, чаще всего применяемых для удаления продуктов коррозии.

При использовании электролита необходимо убедиться, что в нем не растворяется основной металл. Для этого проводят контрольный опыт. Если в выбранном электролите потеря массы образца, ие подвергавшегося коррозии, не превышает 3—5% от общих потерь от коррозии, его можио использовать.

При определении потери массы металла необходимо учитывать также площадь прокорродировавшего металла. При точных определениях эту площадь измеряют зарисовкой на кальке, накладываемой на образец, или планиметрированием.

В случаях, когда коррозия носит неравномерный характер, вводится «индекс неравномерности», представляющий собой отношение всей площади образца к площади, подвергшейся коррозии.

В некоторых случаях коррозию можно определять по увеличению массы образца. Этим методом можио пользоваться лишь в тех случаях, когда продукты коррозии прочно сцеплены с поверхностью металла и ие будут осыпаться.

Этим методом можно лишь приближенно оценить коррозию, так как для определения истинной коррозии необходимо знать состав продуктов коррозии, что не всегда возможно.

Для удобства расчетов коррозию иногда выражают толщиной слоя разрушенного металла — проницаемостью.

Пересчет потери массы металла на проницаемость П (мм/год) может быть проведен по формуле

П = K- 10"3/р,              (2.3)

где К — скорость коррозии, в г/(м2-год); р—плотность металла, г/см3.

I ри исследовании коррозии, а также при массовых испытаниях необходимо учитывать ие только коррозионные потери, но и характер разрушения. Иногда при незначительных коррозионных поражениях может наблюдаться расслаивание и растрескивание (последнее — в конструкциях, находящихся в напряженном состоянии). Поэтому определение потери массы должно быть дополнено микроскопическим исследованием состояния поверхности с продуктами коррозии, а также после их удаления.

Межкристаллитная коррозия, трещины, а также незначительное расслаивание лучше всего проявляются иа поперечных шлифах.

Определение глубины проникновения коррозии. В том случае, когда коррозия носит сильнонеравномерный характер (что наблюдается иа алюминиевых сплавах, низколегированных и нержавеющих сталях), показатель изменения массы металла должен' быть дополнен показателем, характеризующим истинную глубину проникновения коррозии (ГОСТ 13819—68 с дополнением № I от 1981 г.).

Для измерения глубины коррозии используют различные приборы. Наиболее точные измерения получают при применении оптических приборов. Глубина коррозионного поражения может быть определена с помощью обычного микроскопа методом фокусирования оптической схемы сначала иа плоскость, совпадающую с верхним очагом поражения, а затем — на плоскость диа очага. По разности отсчетов на микроскопическом винте судят о глубине коррозии. Для определения глубины коррозии может применяться также двойной микроскоп Лииника или оптико-механические профилографы, например профилограф типа ИЗП-18. Преимуществами профилографа являются возможность измерения очага коррозии и получение в увеличенном масштабе фотографической записи микрогеометрии поверхности образца. По профилограмме можно судить не только о глубине, но и форме образующихся коррозионных поражений.

При определении глубины коррозионных поражений встречаются трудности. Так, при наличии большого числа питтингов, глубину которых измерить практически невозможно, произвольный выбор определенного их количества может привести к ошибкам. В таком случае рекомендуется делить образец на определенное число квадратов и измерять глубину питтингов, которые находятся иа пересечении линий, образующих квадраты, т. е. в узлах. По общему числу измерений определяют среднюю глубину коррозии. Кроме того, необходимо определить глубину самых больших питтингов на поверхности металла.

Для сплавов, склонных к питтинговой коррозии, важной характеристикой коррозии является коэффициент питтиигообразования — отношение средней глубины всех питтингов к условной глубине, вычисленной по потере массы при допущении, что коррозия носит равномерный характер. Если коэффициент питтингообразоваиия равен 50 или 100, это означает, что глубина проникновения коррозии в отдельных точках в 50—100 раз больше по сравнению со средними разрушениями, вычисленными по потере массы металла. Коэффициент питтингообразоваиия зависит как от общей коррозионной стойкости сплава, так и от склонности к точечной коррозии.

Таким образом, для определения коррозионного поведения металлов, подверженных питтинговой коррозии, следует использовать следующие показатели: среднюю глубину коррозионных поражений, вычисленную по потере массы металла; среднюю и максимальную глубину поражений, а также коэффициент питтингообразоваиия и показатель интенсивности распространения пит- тиигов по поверхности (%).

Определение коррозионной стойкости по времени до появления первого коррозионного поражения или по времени до распространения коррозии на определенной части образца. Этим методом можно определить не скорость коррозии, а лишь вероятность ее возникновения. Он применим лишь в тех случаях, когда очаг ясио выделяется на фоне иеизменившейся поверхности, иапример при коррозии стали, алюминиевых сплавов или нержавеющих сталей.

Необходимо иметь в виду, что время до появления первого коррозионного поражения не может однозначно характеризовать коррозионную стойкость из-

за возможных случайностей [I]. Правильнее определять число центров коррозии, появляющихся во времени.

При определении коррозионной стойкости по площади, подвергшейся коррозии, вводят показатель в виде баллов, каждый из которых соответствует определенной площади. Для оценки, иапример, защитной способности ингибиторов по ГОСТ 13819—68 применяют десятибалльную шкалу.

Определение коррозии по изменению электрического сопротивления образцов применяют, если в процессе коррозии наблюдаются изменения сечеиия •образцов или происходят изменения в самом материале за счет образования трещии, расслоения или межкристаллитной коррозии.

Наибольшую чувствительность метод имеет при применении образцов тонкого сечеиия (проволока, тонкий лист). По данным [8], для исследования брали образцы из напыленных в вакууме тонких слоев металла, сопротивление которых регистрировалось мостом постоянного тока.

При измерении сопротивления важио обеспечить надежный контакт с образцом, который создают обычно пайкой или плотным клеммовым соединени- ' ем; места контактов должны быть надежно изолированы от коррозионной среды.

Стойкость материала к коррозии можно характеризовать, вычисляя не глубину проникновения коррозии, а относительное изменение сопротивления Kw по формуле

Kw — (Ri RoVRo»

где Ri и Ro -— соответственно сопротивление образца после" и до коррозии.

Этот метод используют для определения главным образом химической стойкости покрытий в кислотах.

Определение коррозии по изменению отражательной способности поверхности металла используется при изучении начальных стадий коррозии или процессов, протекающих с малой скоростью. По изменению отражательной способности можно косвенно судить о стойкости металла в данной атмосфере.

По этому методу о начальных стадиях коррозии (потускнению) судят по относительному коэффициенту отражения /Сотр. вычисленному по формуле

(2.5) />где FI, F2 — сила фототока металлического образца соответственно после испытания и эталонного образца, мкА.

Для определения силы фототока используют фотоэлектрические блескоме- ры (иапример, ВЗ-65).

Следует отметить, что оценивать коррозию по отражательной способности можио лишь в. том случае, когда иа поверхности металла иет коррозионных поражений. Этот метод является наиболее предпочтительным для приборов и конструкций, отражательная способность которых является важнейшей характеристикой (прожекторы, рефлекторы, отражатели фоиарей и др.).

При ускоренных испытаниях с применением этого метода коррозионными средами являются влажная атмосфера (с конденсацией и без конденсации влаги), а также атмосфера соляного тумана.

Такие показатели разрушения металла в процессе коррозии, как количество выделившегося водорода или поглощенного кислорода, количество металла, перешедшего в раствор, здесь рассматриваться не будут. Описание определения этих показателей можно иайти в литературе [1.7].