وبلاگ

روش های تعیین سرعت خوردگی

روش های تعیین سرعت خوردگی

ساده ترین روش اندازه گیری سرعت خوردگی یک فلز در محیط خورنده ،تمیز کردن فلز از چربی ومحصولات خوردگی ،توزین اولیه آن و قرار دادن در محیط خورنده در مدت زمان مشخص  و در نهایت تمیز کردن محصولات خوردگی و توزین مجدد فلز می باشد.

با داشتن کاهش وزن فلز ،می توان متوسط سرعت خوردگی(mpy)  (mpy=mills per year)را محاسبه کرد.

از مزایای استفاده از نمونه های آزمایش کاهش وزن ،ارزان و ساده بودن نمونه وامکان پذیری بررسی آنالیز محصولات خوردگی و انجام تست در آزمایشگاه می باشد.به هر حال نیاز به قرار گیری نمونه به مدت بسیار زیاد در محیط خورنده اصلی می باشد تا اندازه گیری سرعت خوردگی با دقت همراه شود.

نمونه ها دارای شکل های مختلفی بوده و می توانند به صورت ورق،رینگ،استوانه ای باشند.

در صنعت نمونه ها را با استفاده از یک نگهدارنده(holder) که ایزوله الکتریکی است ،در محیط قرار می گیرند.

روش دیگری که برای اندازه گیری سرعت خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از منحنی پلاریزاسیون می باشد.در این روش از دو متد  برون یابی(extrapolation) تافل ومقاومت پلاریزاسیون استفاده می شود.روش های پلاریزاسیون در مقایسه با روش کاهش وزن نیاز به زمان کمتری داشته وسریع تر انجام می شوند.رابطه تافل  با کنترل اکتیواسیون فرآیندهای آندی و کاتدی مرتبط می باشد.برای یک واکنش الکتروشیمیایی تحت کنترل اکتیواسیون،منحنی های پلاریزاسیون در صفحه  مختصات E بر حسب log(i) بصورت خطی بوده که رفتار تافل نامیده می شود.نمونه ای از رفتار پلاریزاسیون فلزات در محلول اسیدی در حضور یا عدم حضور اکیسژن و همچنین نمونه ای از رفتار تافل در منحنی های پلاریزاسیون کاتدی را می توان در شکل های زیر مشاهده کرد.با برون یابی شیب منحنی های کاتدی و آندی تافل می توان پتانسیل خوردگی را بدست آورد(E corr).

ia=ic=icorr     (1

نهایتا  یک محدوده ده میلی آمپرdecade برای خطی بودن برون یابی تافل

(tofel extrapolation) و داشتن اطمینان در دقت اندازه گیری مناسب ،بدست می آید.وقتی پلاریزاسیون غلظتی  و مقاومت اهمی به منحنی اضافه می شوند دقت در برون یابی تافل سخت تر می شود.منحنی های پلاریزاسیون در شرایط پایدار نیاز به شناخت واکنش های خوردگی دارند.روش های گالوانواستات و پتانسیو استات

(galvanoststic and potantiostatic) برای تعیین بهتر سرعت های خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند.در زیر نمونه هایی از منحنی ها که ساده ترین فرم منحنی های پلاریزاسیون می باشد مورد بررسی قرار می گیرد.

در برون یابی تافل مشکلات زیادی وجود دارد چون منحنی های پلاریزاسیون برگشت پذیر(reversible) نیستند وتحت تاثیر شرایط تجربی آزمایش وشرایط محیطی قرار می گیرند.

منحنی پلاریزاسیون فلز در محلول اسیدی بدون هوا

با روش برون یابی قسمت خطی منحنی های آندی و کاتدی می توان Ecorr و I corrرا مشخص نمود.

واکنش آندی انحلال فلز می باشد و واکنش کاتدی آزاد شدن هیدروژن است.

 مقادیر Ecorr و I corr  را می توان مستقیما  از نقطه تقاطع بدست آورد.

در پتانسیل خوردگی Ecorr  سرعت واکنش کاتدی با سرعت واکنش آندی (خوردگی فلز) برابر می شود.

ثابت های تافلc)βو (β از طریق محاسبه شیب منحنی آندی و کاتدی بدست می آیند.

 لازم به توضیح است که اختلاف پتانسیل هر یون نسبت به فلز پایه ،پتانسیل اضافی نامیده می شود .

لازم به ذکر است که واکنش برگشت پذیر ،واکنشی است که دو طرف معادله شیمیایی در حالت تعادل باشند و با اندکی تغییر بتوان جهت معادله را تغییر داد.

جریان کاتدی کل ،مجموع جریان واکنش های احیایی اکسیژن وهیدروژن بوده وباید با جریان واکنش آندی تکی موازنه شود.

با توجه به تلاطم الکترولیت و بزرگی جریان محدود کننده، که برای احیا اکسیژن است،مقدار جریان تعادلی تغییر می کند.

مقاومت  پلاریزاسیون خطی

از دیگر روشه ای تعیین سرعت خوردگی استفاده ازمقاومت پلاریزاسیون خطی می باشد برای تعیین مقاومت پلاریزاسیون خطی مراحل زیر انجام می شود:

1-تغییر پتانسیل در محدوده 10-20mV از E corr و اندازه گیری جریان(i)

2-ترسیم یک نمودار خطی از (E app-E corr) بر حسب i    . مقدار i app آندی مثبت و i app کاتدی منفی می باشد.

E app پتانسیل اعمالی و E corr پتانسیل خوردگی می باشد.

3-شیب نمودار دانسیته جریان بر حسب پتانسیل در نزدیکی E corr  به عنوان مقاومت پلاریزاسیون (Rp) شناخته می شود.

 برای واکنش های تحت تاثیر اکتیواسیون مقدار Rp را می توان با i corr مرتبط دانست

پس می توان مقاومت پلاریزاسیون را به صورت زیر فرموله کرد

Icorr:دانسیته جریان خوردگی (μA/Cm2)

βa:شیب منحنی آندی پلاریزاسیون(V/decay)شیب تافل آندی

βc:شیب منحنی کاتدی پلاریزاسیون(V/decay)شیب تافل کاتدی

Rp:مقاومت پلاریزاسیون(Ω.Cm2)

با مشخص شدن دانسیته جریان خوردگی ، سرعت خوردگی از رابطه زیر محاسبه می شود:

Vcorrسرعت خوردگی(mm/year)

Icorrدانسیته جریان خوردگی (μA/Cm2)

M.W.جرم مولکولی ماده خورده شده(gr/mole)

n تعداد بار منتقل شده در حین فرآیند خوردگی

d دانسیته فلز خورده شده(gr/Cm3)

 

مقدار خطی منحنی پتانسیل – جریان بستگی به مقادیر βو βدارد.برای محاسبه مقدار B نیاز به داشتن شیب های تافل می باشد.

در آزمایشگاه از سل 3-الکترودی برای اندازه گیری مقاومت پلاریزاسیون استفاده می شود.در فرآیندهای شیمیایی و صنایع تصفیه از پروب های خوردگی پلاریزاسیون خطی  برای مانیتور لحظه ای ،استفاده می شود.

پروب ها  از نوع 2-الکترودی یا 3-الکترودی هستند.با این روش ها می توان اندازه گیری دقیق را حتی در سرعت های خوردگی خیلی کم داشت(<0.1 mpy) .شایان ذکر است که در حال حاضر نرم افزار های مختلفی وجود دارند که با استفاده از آنها شیب منحنی های تافل و جریان خوردگی و مقاومت پلاریزاسیون بسادگی محاسبه می شوند.استاندارد ASTM G-102 نحوه محاسبه را به صورت عملی نشان می دهد.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.