Способность вещества противостоять разрушающему воздействию определенной коррозионной среды называется коррозионной стойкостью

9.1. Способы выражения скорости коррозии

Скорость гетерогенной химической (электрохимической) реакции, протекающей на поверхновти раздела между металлом и средой, может быть выражена в различных единицах. Рационально выражать её через число частиц или грамм-частиц, реагирующих на единице поверхности в единицу времени.

Поверхность твердого тела имеет сложный микрорельеф. Обычное измерение поверхности при помощи линейки дает величину ее S_о, всегда меньшую «истинной» поверхности S, на которой протекает процесс:

S =ƒ· S_о,

где ƒ – коэффициент (фактор) шероховатости.

Для идеально гладкой поверхности, например жидкой, S = S_о и ƒ = 1. Для твердых тел ƒ > 1.

Экспериментальное определение S или ƒ сопряжено с большими трудностями. Поэтому при расчете скорости коррозии обычно используют кажущуюся величину поверхности S_о. Изменением макрорельефа, происходящим в процессе коррозии, пренебрегают. Это вносит, конечно, некоторую неточность в полученную величину скорости коррозии.

Число прореагировавших частиц почти всегда заменяют массой окислившегося металла.

Пусть масса образца металла до коррозии равен m_o. Через время τ она становится равным m_τ . Скорость коррозии, определенная весовым методом равна

v= (m_o– m_τ)/Sτ =Δm_τ /Sτ.

Чтобы воспользоваться этим выражением, нужно быть уверенным в том, что все продукты коррозии удалены с поверхности и масса m _τ отвечает массе непрокорродировавшего металла.

В случае, если продукты коррозии целиком остаются на поверхности, m_о < m _τ и выражение (16) показывает не убыль массы, а её привес и если известен состав продуктов коррозии, можно охарактеризовать истинную скорость процесса:

v=n(m_τ-m_o)/Sτ (16) где: n – коэффициент пропорциональности, учитывающий состав

продуктов коррозии.

Численное значение v зависит от выбора единиц измерения для m, S и τ. Часто Δm выражается в граммах, S_о – в квадратных метрах, τ – в сутках. В этом случае скорость коррозии имеет размерность г/м^2.сут.

Весовую потерю можно пересчитать на атомную, выраженную числом грамм-атомов окислившегося металла, m_о и τ выражают в тех единицах, которые в данном случае удобны. Например, для скорости v₁ получим:

v = m_o–m _τ /AS τ = v₁/A (грамм-атом/поверхность время),

где А – атомная масса металла.

Часто желательно определить среднюю толщину слоя σ прокорродировавшего металла, например, за год. Пусть известна скорость v₂ в мг/дм^2.сутки. За 1 год с 1 см² будет окислено: 365v₂/1000^.100 (г/см^2.год). Объем окисленного за это время металла с 1 см² найдем, разделив Δg на удельный вес металла ρ. Объем параллелепипеда с основанием в 1 см² численно равен высоте его:

σ = 365/10⁵ρ (см/год).

При равномерной коррозии величина σ соответствует действительному уменьшению толщины изделия. Но при неравномерной коррозии пересчет потери массы на толщину окисленного слоя не дает представления о долговечности изделия. Отдельные язвы или точки при малой величине σ могут дать сквозное разъедание или недопустимо ослабить сечение. В этих случаях лучшей характеристикой будет σ_язв – скорость роста язв, определяемая непосредственным измерением их глубины. Аналогично следует оценивать скорость межкристаллитной или избирательной коррозии.

Кроме весовых (гравиметрических) способов, нередко используются объёмные (волюметрические) способы измерения скорости коррозии. Это возможно в тех случаях, когда окисление металла сопровождается расходованием или выделением газа. Так, при атмосферной коррозии расходуется кислород, а при кислотной – выделяется водород. Объем израсходованного кислорода или выделившегося водорода пропорционален весу окислившегося металла. Следя за изменением объема газа в некоторой замкнутой системе, можно получить данные для расчета скорости коррозии.

На 1 моль израсходованного О₂ окисляется 4 г-экв металла, поэтому:

Δg=4VA/V_мол^.z

где: V и V_мол – объем израсходованного кислорода и его молярный

объем в условиях опыта;

А – атомная масса;

z – валентность металла в продуктах коррозии.

При выделении водорода (коррозия в кислотах) на 1 моль Н₂ окисляется 2 г-экв металла:

Δg = 2VA/V_мол^.z

Единицы измерения m и τ выбираются из соображений удобства. Измерение объема менее точно, чем взвешивание, но при весовом методе необходимо прервать испытание, удалить продукты коррозии и тогда определить g. Поэтому найденная скорость коррозии представляет некоторую усредненную величину за время τ. При этом предполагается, что скорость процесса не менялась в течение времени τ, что далеко не всегда справедливо. За изменением же объема можно следить, не прерывая испытания, что дает более содержательную информацию о кинетике процесса коррозии.