Facultatea de Ingineria Materialelor şi a MediuluiIngineria coroziuniiAnul III

1/4

DEPENDENŢA VITEZEI DE COROZIUNE DE pH-UL

MEDIULUI COROZIV

Principiul lucrării

Viteza de coroziune constituie un mod de apreciere cantitativa a coroziunii.

Viteza de coroziune se exprima în STAS prin indicele gravimetric de coroziune, Kg,

exprimat în g/m2h care este dat de relaţia:

tS

mkv gcor

[g/m2·h] (1)

unde Δm - reprezinta cantitatea (g) de metal ce trece in solutia coroziva in urma

procesului de dizolvare anodica;

t - durata de expunere a probei in mediul coroziv ;

S - reprezinta suprafata metalica expusa mediului coroziv.

Pentru a evalua clasa de rezistenta a materialelor metalice se foloseste indicele de

penetratie exprimat in [mm/an].

d

kI g

p 1000

36524 [mm/an] (2)

unde d este densitatea materialului metalic, dFe= 8,7 [g/cm3],

1000 reprezinta factorul de transformare.

Clasele de apreciere a stabilitatii la coroziune utilizate in proiectare sunt:

1. Perfect stabil: 1·10-3 mm/an 4. Relativ stabil: 1·10-1 ÷1 mm/an

2. Foarte stabil: 1·10-3÷ 1·10-2 mm/an 5. Putin stabil: 1÷10 mm/an

3. Stabil: 1·10-2÷1·10-1 mm/an 6. Instabil: > 10 mm/an

Procesul global al coroziunii cu depolarizare de hidrogen se obtine prin insumarea

algebrica a reactiilor de ionizare a metalului (oxidare) şi a reactiei de depolarizare

(reducere) a ionilor sau moleculelor din mediul coroziv.

Reactiile chimice in coroziunea cu depolarizare de hidrogen sunt:

In medii acide:

MM+z +ze- Reactie de ionizare a metulului (oxidare), Fe Fe+2 + 2e-

şi zH++ze- z/2 H2 Reactie de depolarizare (reducere), 2H+ + 2e- H2

Reactie globala: M+ zH+ M+z + z/2 H2 , Fe + 2H+ Fe+2 + H2

Facultatea de Ingineria Materialelor şi a MediuluiIngineria coroziuniiAnul III

2/4

In medii neutre si alcaline:

MM+z +ze- Reactie de oxidare, Fe Fe+2 + 2e-

zH2O+ze zOH- + z/2 H2 Reacţie de depolarizare (reducere), 2H2O+2e- 2OH- + H2

Reactie globala: M + zH2O M+z + zOH- + z/2 H2, Fe + 2H2O Fe+2 + 2OH- + H2

Coroziune cu depolarizare de oxigen:

In medii acide:

MM+z +ze- Reactie de oxidare, Fe Fe+2 + 2e-

zH++z/4 O2 +ze- z/2H2O Reactie de depolarizare, 2H++1/2 O2 +2e- H2O

Reactie globala: M+ zH++z/4 O2 M+z +z/2H2O, Fe+ 2H++1/2 O2 Fe+2 +2H2O

In medii neutre si alcaline:

MM+z +ze- Reactie de oxidare, Fe Fe+2 + 2e-

z/2 H2O +z/4O2+ze zOH- Reactie de depolarizare (reducere), H2O +1/2O2+2e- 2OH-

Reactie globala: M+z/2 H2O +z/4O2M(OH)z, Fe+ H2O +1/2O2Fe(OH)2

Deoarece legea lui Faraday se aplica şi pentru coroziunea electrochimica la fel ca

pentru orice reacţie electrochimica, cantitatea m de metal ce trece in solutie in urma

procesului de ionizare a metalului se determina cu ajutorul relatiei (3):

tizF

Akqm a (3)

unde k-este echivalentul electrochimic,

q= i·t reprezinta cantitatea de electricitate ce trece intre zonele anodice şi catodice ale

metalului supus coroziunii in timpul t (sec);

ia- intensitatea curentului de dizolvare anodica exprimata in amperi;

F- constanta lui Faraday, F= 96500 [A·s];

z- numarul de electroni ce se elibereaza in procesul anodic; iar A- masa atomica a metalului

supus coroziunii .

S

i

zF

Akv a

gcor 3600 (4)

unde S reprezinta suprafata metalului supus coroziunii exprimata in m2, iar t= 3600 sec.

Din relatia (4) rezulta ca determinarea vitezei de coroziune se reduce la

determinarea densitatii curentului de dizolvare anodicaS

ia .

Influenta pH-ului asupra vitezei de coroziune este legata si de stabilitatea chimica in

mediul coroziv a peliculei de produsi de coroziune.

Facultatea de Ingineria Materialelor şi a MediuluiIngineria coroziuniiAnul III

3/4

Fig. 1 Dependenţa vitezei de coroziune de pH-ul mediului coroziv pentru diferite metale.

pH= -log [H+] si variaza intre 0 ÷ 7 pentru medii acide, intre 7 ÷ 14 pentru medii alcaline,

iar valoarea de 7 reprezinta mediul neutru.

Aparatura şi solutii:

Electrozi din fier, electrozi de cupru, solutii cu pH-uri diferite (1; 6; 8; 12),

miliampermetru, instrument de masurare a timpului.

Fig. 2 Schema instalaţiei pentru determinarea intensitatii curentului de

dizolvare anodica

Modul de lucru

Electrozii de Fe (1) si Cu (2) se curata cu hartie metalografica, se spala cu apa si se

introduc in vasul (3) in care se gaseste solutia coroziva cu pH cunoscut. Electrozii se

conecteaza la bornele miliampermetrului (4) şi se măsoară curentul de coroziune la

intervale de 10 minute din momentul imersări, timp de o oră. Se măsoară cu rigla suprafaţa

fierului (m2) imersată în soluţie.

In mod similar se procedeaza pentru toate soluţiile cu pH cunoscut, măsurătorile

efectuandu-se succesiv la acelaşi interval de timp.

Se reprezinta grafic pe hartie milimetrică variaţia curentului măsurat (i) funcţie de

timp (fig. 3). Extrapoland dreapta se obtine curentul de dizolvare anodica ia pentru fiecare

pH. Cu aceste date se calculeaza indicele de penetratie Ip cu ajutorul relatiilor 1, 2 si 4

pentru a reprezenta grafic dependenta vitezei de coroziune functie de pH.

Facultatea de Ingineria Materialelor şi a MediuluiIngineria coroziuniiAnul III

4/4

Calcule şi interpretarea rezultatelor: datele experimentale si valorile calculate se trec

intr-un tabel de forma:

pH

10 [min]

20 [min]

30 [min]

40 [min]

SFe [m2]

ia [A]

kg [g/m2h]

Ip [mm/an]