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文檔簡介
1、實驗二 重量法和容量法測定腐蝕速度一.目的要求:1、 掌握用重量法和容量法測定腐蝕速度的原理和方法。2、用重量法、容量法測定碳鋼在稀H2SO4 中的腐蝕速度二.基本原理:金屬受到均勻腐蝕時的腐蝕速度的表示方法一般有兩種: 一種是用在單位時間內(nèi)、 在單 位面積上金屬損失 (或增加) 的重量來表示, 通常采用的是克 /米 2 小時:另一種是用單位時 間內(nèi)金屬腐蝕深度來表示,通常采用的是毫米/年。目前測定腐蝕速度的方法有很多,有重量法、容量法,極化曲線法,線性極化法(極化電阻 法)等。重量法是一種經(jīng)典的方法。 適用于實驗室和現(xiàn)場掛片,是測定金屬腐蝕速度最可靠 的方法之一??捎糜诓牧系哪透阅?、評選腐
2、蝕劑,改變工藝條件時檢查防腐效果等。 學習 重量法是學習其他測試腐蝕速度方法的基礎。1.重量法:重量法是根據(jù)腐蝕前后試件重量的變化來測定金屬腐蝕速度的。 重量法分為失重法和增 重法兩種。 當金屬表面上的腐蝕產(chǎn)物容易除凈且不至于損壞金屬本體時常用失重法: 當腐蝕 產(chǎn)物完全牢靠的附著在試件表面時,則采用增重法。工業(yè)生產(chǎn)中測定腐蝕速度的方法, 是把金屬材料作成試驗小件, 放在腐蝕環(huán)境中 (如化 工設備、大氣、海水、土壤或?qū)嶒灲橘|(zhì)中) ,經(jīng)過一定時間之后,取出并測量其重量及尺度 的變化,計算其腐蝕速度。而在本實驗中,是把金屬作成一定形狀和大小的試件, 經(jīng)過表面 預處理之后,放在腐蝕介質(zhì)中, 經(jīng)過一段時
3、間后取出,并測量其重量及尺度的變化,再計算 其腐蝕速度。對于失重法可由下式算腐蝕速度:K 重量=gi-go/s.t (2 1)式中:K 金屬的腐蝕速度克 /米 2.小時。go試件腐蝕前的重量(克)g1 試件腐蝕后的重量(克)2S試件的面積(米 )T試件腐蝕時間(小時)對于增重法, 即當金屬表面的腐蝕產(chǎn)物全部附著在上面, 或者腐蝕產(chǎn)物脫落下來可以全 部收集起來,可用下式計算腐蝕速度:K+重量=g2-go/s.t (2 2)式中:K+重量一一金屬的腐蝕速度(克/米2.小時)g2 帶有腐蝕產(chǎn)物的試件重量(克)其余符號與( 2 1 )相同。對于比重相同的金屬, 可以用上述方法比較其耐腐蝕性能, 對于比
4、重不同的金屬, 盡管 單位表面上的重量變化相同,其腐蝕深度卻不一樣,對此,應用腐蝕深度來表示更為合適。 應當指出, 重量法也有其局限和不足。首先, 它只考慮均勻腐蝕的情況,而不考慮腐蝕的不 均勻性。其次, 對于失重法很難將腐蝕產(chǎn)物完全除去,如果用重量法測定其腐蝕速度,肯定不能說明實際情況。另外,對于重量法要想做出K+ t (時間)曲線需要大量的樣品和冗長的時間。2.容量法:對于伴隨析氫和吸氧腐蝕過程, 通過測定一定時間內(nèi)的析氫量或吸氧量來計算金屬的腐蝕速度的方法即為容量法。許多金屬在酸性溶液中, 某些負電性較強的金屬在中性或堿性溶液中, 都會發(fā)生氫去極 化作用而致金屬腐蝕,其中:陽極過程: M
5、e Mem+me陰極過程: mH+me m/2H 2 在陽極上金屬不斷失去電子而溶解的同時, 溶液中的氫離子與陰極上過剩的電子結(jié)合而 析出氫氣。 金屬溶解的量和析氫的量相當。 即有一克當量的金屬溶解, 就有一克當量的氫氣 析出。由實驗測出一定時間內(nèi)的析氫體積Vh (毫升),由氣壓計讀出大氣壓力Pa (mmHg柱)和用溫度計讀出室溫,并查出該溫度下的飽和蒸氣壓力,PH2O(mmHg) 再根據(jù)理想氣體 狀態(tài)方程:PV= nRT .(2 3)可以計算出析出氫氣的摩爾數(shù)即當量數(shù):nH=(Pa-P H20) X/h/R >T (24)NH=2nH則金屬的腐蝕速度為:k重量=>iH/SXt=2
6、 >AX(Pa-PH2o) X/h/S X >XT(克/米 2 小時) .(2 5)式中:A 金屬的克當量(克)S金屬的暴露面積(米 2)t金屬的腐蝕時間(小時)R氣體常數(shù)62360毫米汞柱/摩爾.K0此外,容量法還可用于吸氧的陰極過程,此時陰極反應為:1/2O2+H2O+2e 2OH-測定一定容器中氧減少量即可。計算過程類似于析氫過程。二.藥品及實驗裝置分析天平1 臺試件打磨、清洗、干燥用品1 套碳鋼試件1 個稀 H2SO4800ml化學除膜液公用氣壓計、溫度計公用容量法測定腐蝕速度裝置(如圖21) 1 套四. 步驟:1. 錄 1 的方法,把試件打磨、編號、清洗、干燥。2. 析天
7、平上稱量,精確到 0.1 毫克。3在三角燒瓶中注入稀 H2SO4溶液,將試件用一根約10cm長的玻璃絲線系于一端,玻璃絲的另一端用彈簧夾 5夾牢固,用彈簧夾 6 夾住玻璃絲線的中部,恰使試件懸于試液之 上,按圖 21 塞緊橡皮塞。4檢查實驗裝置的氣密性: 轉(zhuǎn)動三通活門使之處于 II的狀態(tài),使量氣管和三角燒瓶相通, 把水準瓶下移一段距離, 然后保持不動, 若量氣管的水平面稍稍下降后, 量氣管和水準瓶中 的水平面可穩(wěn)定的保持一定位差,即表示各部分已不漏氣(為什么),否則應檢查漏氣的環(huán)節(jié),并設法使之氣密,再試。5置不漏氣之后,即旋轉(zhuǎn)活門到I的狀態(tài),使系統(tǒng)與大氣相通。提高水準瓶的位置,是量氣管中水平面
8、上升到頂端讀數(shù)附近。轉(zhuǎn)動活門使之處于II 的狀態(tài),使量氣管和三角燒瓶 相通,稍稍調(diào)整水準瓶,使水準瓶和量氣管內(nèi)的水平面等高,記下量氣管的讀數(shù)。6彈簧夾6,使試件懸于試液之中。腐蝕反應發(fā)生,隨著氫氣逸出,量氣管內(nèi)的水平下 降,將水準瓶緩緩下降,使兩個水瓶接近相等(如果每隔一定時間,記下一個讀數(shù),即可計 算不同時間間隔內(nèi)的腐蝕速度),浸泡2小時,最后使兩個水平面等高,讀下量氣管內(nèi)液面 的讀數(shù)。7取出試件,用自來水沖洗,觀察和記錄附近表面現(xiàn)象,用機械法和化學方法脫除腐蝕 產(chǎn)物(見附錄)。8干燥之后(可用冷風吹干),用分析天平稱重,再用化學方法去膜,再稱重,如果反復2 3次,直至兩次去膜后重量差小于 0.5mg可視為恒重,記錄下來(要求學生去膜23次)。五. 數(shù)據(jù)記錄(見表2 1試件材質(zhì)試件尺寸(cm)厚度S室溫小孔徑0氣壓總面積浸入時間介質(zhì)成分重量(克)腐蝕前go腐蝕后gi重量損失 g° gi量氣管讀數(shù)腐蝕前腐蝕后氫氣體積(cm3)腐蝕速度重量法(g/m2.h)氫量法(g/m2.h)六. 結(jié)果處理在腐蝕實驗中,腐蝕介質(zhì)和試件表面往往存在不均勻性,所地得數(shù)據(jù)分散性較大, 通常采用24個平行試驗,取其中兩組相近數(shù)據(jù)平均值計算腐蝕速度。計算出兩種方法所測得的腐蝕速度和絕
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