ДАТЧИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ КОРРОЗИОННОЙ АГРЕССИВНОСТИ НЕЙТРАЛЬНЫХ И СЛАБОЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ

Полезная модель относится к электрохимическим измерительным системам для измерения действия гидросферы, коррозии или степени защиты от коррозии в химической, металлургической, нефтяной и других отраслях промышленности и может быть использована для определения относительной коррозионной агрессивности нейтральных и слабощелочных растворов, относительной эффективности ингибиторов или стимуляторов коррозии для оборудования, изготовленного из углеродистой и низколегированной стали и работающего в нейтральных и слабощелочных средах; она позволяет определять относительную коррозионную агрессивность смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), почв и грунтов.
Известен ГОСТ 6243-75 Эмульсолы и пасты. Методы испытаний, в разделе 2 рекомендующий капельный метод (на чугунной пластине) или метод контактных пар (на стальной пластине с чугунной стружкой). Однако оба этих метода дают ответ на вопрос, есть коррозия или ее нет, выдержал раствор испытание с новым ингибитором или нет. А какой ингибитор более эффективен, выяснить невозможно, количественное сравнение агрессивности растворов и эффективности различных ингибиторов данным методом провести не удается.
Известен датчик, в котором скорость коррозии или коррозионная агрессивность определяется по убыли массы после коррозионных испытаний (Anti-corrosion metalles and materials, 1987, 34, N3, p. 16-18). Данный датчик дает наиболее достоверные результаты, однако требует длительных испытаний (недели и месяцы), не позволяет вести непрерывный или автоматический контроль скорости процесса, поскольку перед взвешиванием требуется очистка образца от продуктов коррозии.
3
4
Наиболее близким к предлагаемому датчику по технической сущности и достигаемому результату является (патент РФ №2085906) гальванический датчик скорости коррозии выполненный в виде гальванической пары или пакета изолированных гальванических пар, каждая из которых содержит стальной анод, катод и регистратор тока между ними, анод выполнен из углеродистой стали или низколегированной стали, а катод из магнетита (FeO) - вещества, образующегося при коррозии железа в нейтральных и слабощелочных средах. Недостатком данного решения является учет общего тока между
анодом и катодом, без разделения влияния на общий ток элементов гальванической пары и измерительных приборов.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение правильности и экспрессности измерения поляризационного сопротивления именно на границе анод-раствор, характеризующего коррозионную агрессивность раствора или эффективность ингибитора коррозии.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен датчик определения относительной коррозионной агрессивности нейтральных и слабощелочных растворов, содержащий гальваническую пару, состоящую из анода из углеродистой стали и сетчатого катода из нержавеющей стали или углеродной ткани бусофита, выполненных с возможностью взаимного перемещения друг относительно друга на заданное расстояние.
П
Р
П
На фиг. 1 представлена измерительная и эквивалентная схема предложенной гальванической пары. Возможность достижения технического результата обеспечивается тем, что учитывается только поляризационное сопротивление анода R на границе раздела фаз углеродистая сталь - агрессивный раствор. Поляризационным сопротивлением катода  можно пренебречь, поскольку площадь нержавеющей стальной сетки или бусофита в сотни раз больше площади анода из углеродистой стали. Кроме того, сопротивление раствора R после сближения анода и катода до 2 мм также можно не учитывать. Таким образом, обеспечивается измерение именно поляризационного сопротивления R поверхности анода, где возникает оксидная или солевая пассивная пленка (если ингибитор-пассиватор) или распределен ингибитор адсорбционного действия. Сопоставительный анализ позволил заключить, что использование в предложенном датчике всех заявленных отличий позволил повысить правильность и достоверность результатов измерений.
2
На фиг. 2 представлена схема датчика определения относительной коррозионной агрессивности нейтральных и слабощелочных растворов, где 1 - рабочий электрод (анод) с регулируемой площадью (2-25 см), углеродистая сталь, 2 - сетчатый катод (нержавеющая сталь или бусофит), 3 - сепаратор из инертного непроводящего материала, 4 - фиксатор анодов, оргстекло, 5 - графитовый фиксатор катода и сепаратора, 6 - токоотводы, изолированный медный многожильный провод, 7 - исследуемый раствор, 8 - корпус ячейки, 9 - шарнир.
А
ГП
А
П
Работа датчика. Рабочий электрод - анод 1 необходимой площади располагается в фиксаторе 4, катод-сетка 2 и сверху сетки сепаратор 3 прижимаются фиксатором 5 напротив анода, токоотводы 6 подключаются к измерительным приборам, исследуемый агрессивный раствор 7 заливается в корпус ячейки 8 и электроды с фиксаторами погружаются в ячейку с раствором. При этом шарнир 9 раскрыт, что обеспечивает свободный доступ агрессивного раствора к аноду и катоду. После установления динамического равновесия на границе анод-раствор, за счет шарнира 9 анод и катод сближают и фиксируют на межэлектродном расстоянии 2 мм, после чего измеряют с помощью высокоомного вольтметра разность потенциалов E и с помощью амперметра с известным внутренним сопротивлением (R) ток I. Все измерения проводят не менее 3-х раз и статистически обрабатывают. Затем вычисляют общее сопротивление гальванической пары E/I=R, а вычитая из этого значения сопротивление амперметра R, получаем значение интересующего нас поляризационного сопротивления R анода:
П
ГП
А
_
R=R R.
Р
Как уже было замечено ранее, поляризационным сопротивлением катода  можно пренебречь, поскольку площадь нержавеющей стальной сетки или бусофита в сотни раз больше площади анода из углеродистой стали, а сопротивление раствора R после сближения анода и катода до 2 мм также можно не учитывать.
0П
иП
иП
0П
В растворе без ингибитора величина R меньше, чем в растворе с ингибитором R. Отношение этих величин R/R=γ называется коэффициентом торможения и характеризует эффективность ингибитора или снижение агрессивности раствора. Чем больше величина γ, тем менее агрессивен раствор и более эффективен ингибитор. На выполнение единичного измерения и расчетов требуется не более 15 минут. Сравнительные данные относительной коррозионной агрессивности раствора карбоната натрия 0,04% (pH 9,5) с различными добавками (везде концентрация 0,5%) при коррозии анода с постоянной площадью из стали 10 приведены в табл. 1.
2
3
Из табл. 1 следует, что при введении добавок эфиров коррозионная агрессивность базового раствора NaCO становится минимальной, влияние промышленно выпускаемых эмульсолов Экол-3 и Биосил-Сразличается незначительно, а известный ингибитор коррозии в кислых средах Катамин АБ даже увеличивает коррозионную агрессивность базового раствора карбоната натрия.
2
4
В таблице 2 представлены результаты оценки относительной коррозионной агрессивности раствора NaSO 0,1% +NaOH (pH=9,5) с различными добавками (концентрация везде 0,1%) при коррозии стали 10.
Сопоставление данных таблиц 1 и 2 показывает, что относительные коррозионные агрессивности в разных базовых растворах можно различить с помощью предложенного датчика.
Таким образом, с помощью предложенного датчика можно реализовать экспрессную методику определения относительной коррозионной агрессивности растворов.