Влияние плотности тока и продолжительности гальваностатической поляризации на потенциал зарождения питтингов

И. О. Исхакова, С. С. Виноградова, Р. А. Кайдриков ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ НА ПОТЕНЦИАЛ ЗАРОЖДЕНИЯ ПИТТИНГОВ

Ключевые слова: пассивное состояние, хромоникелевые стали, гальваностатическая поляризация.

Рассмотрено влияние плотности тока и продолжительности гальваностатической поляризации на потенциал образования питтингов в хлоридсодержащих средах. Показано, что при мониторинге пассивного состояния хромоникелевых сталей с использованием образцов-свидетелей необходимо учитывать влияние поляризации образца-свидетеля на характеристики его пассивного состояния.

Key words: passive state, stainless steel, galvanostatic polarization.

The influence of current density and duration of galvanostatic polarization on the potential of formation’ pits in chloride solution is considered. It is shown that at the monitoring of the passive state of chromium-nickel steel with use of samples-witnesses is necessary to take into account the effect of the polarization’ sample-witness on characteristics of its passive state.

Развитие методик мониторинга пассивного состояния хромоникелевых сталей в хлоридсодержащих средах является одной из актуальных задач в области защиты металлов от коррозии [1]. При мониторинге пассивного состоянии поверхности оборудования,

изготовленного из хромоникелевых сталей, в условиях возможного возникновения питтинговой коррозии используют образцы-свидетели,

находящиеся в более жестких условиях эксплуатации за счет того, что они подвергаются анодной поляризации [2, 3].

Литературные данные [4, 5]

свидетельствуют о том, что поляризация образцов хромоникелевых сталей приводит к изменению пассивного состояния их поверхности, вследствие чего потенциалы питтингообразования для металла образца-свидетеля и металла оборудования могут различаться, влияя на результаты мониторинга.

В работе [4] показано, что увеличение продолжительности выдержки хромоникелевых сталей в пассивной области потенциалов в хлоридных растворах в условиях

потенциостатической поляризации приводит к существенному росту потенциала

питтингообразования. Также к существенному росту потенциала питтингообразования приводит гальванодинамическая поляризация,

поддерживающая поверхность хромоникелевых сталей в активно-пассивном состоянии (равенство скоростей процессов зарождения-пассивации питтингов). В этом случае совершенствование пассивного состояния поверхности обусловлено вытравливанием ее слабых мест в каждом цикле поляризации. Можно предположить, что выдержка образцов сталей в условиях гальваностатической поляризации при плотностях тока, обеспечивающих активно-пассивное состояние поверхности, т. е. равенство скоростей процессов зарождения-пассивации питтингов, приведет к аналогичному результату.

Цель данной работы заключалась в исследовании влияния продолжительности и плотности тока анодной гальваностатической

поляризации на значения потенциала, при котором происходит локальная активация поверхности.

Гальваностатическая поляризация положена в основу метода анодного заряжения поверхности, который используется для изучения склонности хромоникелевых сталей к питтинговой коррозии, а также исследования явлений пассивности [6]. Метод дает возможность определять минимальное положительное значение потенциала, при котором начинается активирование поверхности стали, а также получать количественные данные, позволяющие характеризовать способность стали сопротивляться активирующему влиянию галоидных ионов и оценивать пассивирующие свойства анионов. Образец стали поляризуется анодно при постоянном значении тока и, если сталь подвергается локальному растворению, на кривой заряжения появляются характерные колебания потенциала, связанные с активированием и пассивированием поверхности. Каждое колебание потенциала соответствует зарождению нового питтинга и его пассивации.

В качестве объекта исследования была выбрана широко распространенная

конструкционная хромоникелевая сталь

12Х18Н10Т. Исследования проводили в

стандартной электрохимической ячейке ЯСЭ-2 в 0,1 М растворе хлорида натрия при комнатной температуре. В качестве электрода сравнения использовали хлоридсеребряный электрод марки ЭВЛ - ГМЗ, вспомогательным электродом служил платиновый электрод. Исследования проводили в диапазоне плотностей тока от 0,25 до 1,5 мкА/см2

Экспериментальная установка состояла из потенциостата - гальваностата ”IPC - Pro” и персонального компьютера.

Типичная хронопотенциограмма для стали 12Х18Н10Т, показывающая изменение во времени значений потенциала образования питтингов, представлена на рис. 1. Полученная зависимость свидетельствует о том, что в процессе гальваностатической поляризации происходит совершенствование поверхности стали, вследствие чего потенциал зарождения питтингов смещается на

150-200 мВ в область более положительных значений.

Рис. 1 - Хронопотенциограмма стали 12Х18Н10Т в растворе 0,1 моль/л КаС1 при плотности тока 0,25 мкА/см2

Аналогичные хронопотенциограммы

наблюдались и при других плотностях тока. Представляло интерес выявить тенденции, связанные с влиянием плотности тока поляризации на значения потенциала зарождения питтингов. Результаты проведенных исследований

представлены на рис.2.

Рис. 2 - Зависимость потенциала образования питтингов от плотности тока

Экспериментальные данные

свидетельствуют о том, что процесс

совершенствования пассивного состояния поверхности зависит от плотности поляризующего тока. В рассматриваемых условиях наибольшее

значение потенциала зарождения питтингов

наблюдалось при выдержке образцов при плотности

тока порядка 0,7 мкА/см2.

Выводы

1. Показано, что при мониторинге пассивного

состояния хромоникелевых сталей с использованием образцов-свидетелей

необходимо учитывать влияние поляризации образца-свидетеля на характеристики его пассивного состояния.

2. Потенциал зарождения питтингов растет с

увеличением продолжительности

гальваностатической поляризации.

3. Зависимости потенциала зарождения питтингов от плотности тока имеют экстремальный характер.

Литература

1. Ткачева, В. Э. Мониторинг пассивного состояния хромоникелевых сталей в хлоридсодержащих средах: автореф. дис.. .канд. техн. наук / В. Э. Ткачева. - Казань, 2009.-17 с.

2. Ломовцев, В. И. Выбор критерия и метода оценки питтингостойкости промышленного оборудования / В. И. Ломовцев, А. П. Городничий, А. Б. Быков // Защита металлов. - 1993. - Т. 29, № 1. - С. 36-43.

3. Пат 238235 Российская Федерация, МПК7 00Ш 17/02.

Способ диагностирования аварийного состояния резервуаров / Журавлев Б. Л., Ткачева В. Э., Кайдриков Р. А. и др.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Казанский

государственный технологический университет». - № 2008151242/28; заявл. 23.12.08; опубл. 20.02.2010. - 3 с.

4. Фрейман, Л. И. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите / Л. И. Фрейман, В. А. Макаров, И. Е. Брыксин; под ред. акад. Я. М. Колотыркина. - Ленинградское отделение: Химия, 1972. - 240 с.

5. Журавлев, Б. Л. Динамика локальных стохастических процессов электрохимического осаждения и растворения металлов: автореф. дис.. док. хим. наук / Б. Л. Журавлев. - Казань, 1992. - 35 с.

6. Розенфельд, И. Л. Новые методы исследования локальной коррозии / И. Л. Розенфельд, И. С. Данилов // Новые методы исследования коррозии металлов. - М.: Наука, 1973. - С. 193-201.

© И. О. Исхакова - асп. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, inna-ego@mail.ru; С. С. Виноградова -канд. техн. наук, доц. той же кафедры,, vsvet@kstu.ru; Р. А. Кайдриков - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, krust@kstu.ru.