Приложение М (справочное). Метод расчета скорости равномерной коррозии металлов по их химическому составу и электрохимическим измерениям при взаимодействии с коррозионной средой

Приложение М
(справочное)

Метод
расчета скорости равномерной коррозии металлов по их химическому составу и электрохимическим измерениям при взаимодействии с коррозионной средой

М.1 Для приближенной оценки скорости равномерной коррозии металлов (скорости проникновения коррозионного повреждения в металл) может быть применен расчетно-экспериментальный метод, основанный на использовании закона Фарадея. Метод может быть применен для любых металлов и сплавов, в том числе для трубных сталей, используемых при изготовлении объектов ЛЧМГ.

При проведении расчетов скорости коррозии по этому методу необходимы следующие исходные данные:

- соответствующее потенциалу коррозии Е_кор значение плотности коррозионного тока i_кор, определяемого как частное от деления коррозионного тока I_кор в образце на площадь образца, подвергающуюся электрохимическому воздействию (Е_кор и I_кор определяют экспериментально);

- эквивалентный вес W_экв металла, состоящего из основных химических элементов, массовая доля каждого из которых составляет более одного процента;

- значение плотности металла, .

Примечания

1 Изложенный в данном приложении расчетно-экспериментальный метод определения скорости равномерной коррозии в металлах и сплавах рекомендуется для практического применения в стандарте [19].

2 Терминологически определяемый в соответствии с ГОСТ 5272 потенциал коррозии Е_кор, как правило, принимает стационарное значение, при котором одинаковы скорости анодной и катодной реакции (одинаковы плотности анодного и катодного токов). Для применяемого метода потенциал коррозии измеряют в милливольтах, плотность коррозионного (анодного) тока - в микроамперах на квадратный сантиметр, а плотность металла - в граммах на сантиметр кубический.

М.2 Для вычисления эквивалентного веса одного грамма металла W_экв = 1/Q_экв необходимы данные о процентном содержании входящих в металл металлических элементов, значениях их атомной массы и валентности, соответствующей наиболее устойчивой степени окисления этих элементов.

М.3 При наличии перечисленных в М.1 данных и вычисленного согласно М.2 эквивалентного веса W_экв, скорость равномерной коррозии металлов v_кор вычисляют на основании закона Фарадея по формуле

,

(М.1)

где - константа, соответствующая перечисленным в М.1 единицам измерения, значение которой позволяет получить в результате расчета размерность скорости коррозии v_кор, мм/год.

М.4 Электронный эквивалент Q_экв одного грамма окислившегося металла, состоящего из М_э металлических элементов, вычисляют по формуле

,

(М.2)

где m_i - массовая доля i-го элемента;

k_i - валентность элемента, соответствующая наиболее устойчивой степени окисления;

w_i - атомный вес i-го элемента.

М.5 Методический пример расчета скорости коррозии для низколегированной стали 17Г1С.

М.5.1 Массовые доли основных составных химических элементов (марганца и железа) для листового проката из стали 17Г1С определяют по ГОСТ 19281, согласно которому эта сталь может включать в свой химический состав 98,4 % железа (Fe) и 1,6 % марганца (Mn) без учета других элементов с массовой долей меньше одного процента. Плотность стали составляет 7,85 г/см³.

Валентность железа и марганца, соответствующую наиболее устойчивой степени окисления, принимают равной +2, атомный вес железа - 55,847, марганца - 54,938.

М.5.2 Проводя расчет значения электронного эквивалента Q_экв по формуле (М.2), получают

.

(М.3)

Примечание - Для наглядности расчет выполнен в предположении, что в процессе электрохимической реакции растворилось 100 г металла.

М.5.3 С учетом полученного в М.5.2 этого результата в соответствии с М.2 может быть вычислен эквивалентный вес, т.е. W_экв = 100/Q_экв = 100/3,582 = 27,917.

М.5.4 Проводя расчет по формуле (М.1) с учетом М.5.1 - М.5.3, получают следующее значение скорости коррозии

.

(М.4)

Примечание - В расчете использовано значение плотности коррозионного тока i_кор = I_кор/S = 27/1,33 = 20,4 для изготовленного из хромоникелевой стали круглого образца площадью S = 1,33 см² при коррозионном токе I_кор = 27 , соответствующем потенциалу коррозии Е_кор = 300 мВ. Эти параметры использованы только для демонстрации последовательности расчета в приведенном методическом примере. Реальные значения I_кор, Е_кор и i_кор для образцов из стали 17Г1С, определяемые экспериментально, могут несколько отличаться от использованных для данного примера значений.