Marta Sobuś

Renata Półćwiartek

TEMAT: OCHRONA KATODOWA STALI.

I.Cel ćwiczenia:

Zbadanie efektywności prądowej ochrony katodowej stali Armco.

a. Roztwory:

- NaCl 2%; 5*10^-3M FeCl₃; H₂O₂ (5% r-r); roztwór HCl (1:1); KSCN (20%r-r),

- anoda Pt; 2 próbki stali,

- elektroda kalomelowa.

b. Schemat układu pomiarowego:

1 - elektroda stalowa chroniona

2 - elektroda kalomelowa

3 - kapilara Ługina

4 - naczynie

5 - woltomierz

6 - miliamperomierz

7 - opornica dekadowa

8 - zasilacz stabilizowany

9 - elektroda platynowa ( pomocnicza )

II.Wykonanie ćwiczenia:

Pomiar natężenia prądu dla próbki chronionej oraz potencjału próbki niechronionej:

Dwie próbki stalowe oczyszczono papierem ściernym, oraz odtłuszczono acetonem, a następnie zmontowano układ pomiarowy wg powyższego schematu i rozpoczęto pomiary. Utrzymywano stałe natężenie 5mA.

Wyniki doświadczenia umieszczono w poniższej tabelce:

Czas ekspozycji [min]	Popencjał dla próbki chronionej [V]	Potencjał próbki niechronionej [V]
0	-0,653	-0,547
10	-0,872	-0,647
20	-0,965	-0,670
30	-1,013	-0,677
40	-1,052	-0,683
50	-1,066	-0,690
60	-1,058	-0,695
70	-1,046	-0,699
80	-1,042	-0,702
90	-1,038	-0,704

Oznaczanie jonów żelaza (III):

Po upływie 90 minut wyjęto próbki stalowe ze zlewek, a roztwory zakwaszono 3 cm³ HCl. Następnie do 50 cm³ każdego roztworu dodano 2 cm³ H₂O₂ i ogrzewano do wrzenia. Po ogrzaniu, do roztworów dodano 5 cm³ KSCN i dopełniono H₂O do 100 cm³. Podobnie przygotowano roztwór wzorcowy - zawierał on 1 cm³ 0.5 mg Fe/ml, oraz próbę ślepą, która nie zawierała jonów żelaza. Stężenie jonów żelaza oznaczono metodą kolorymetryczną.

Wyniki pomiarów umieszczono w poniższej tabelce:

Roztwór	Absorbancja	Stężenie Fe (III) [mol/dm^3]
próbka ślepa	0,000	0
próbka chroniona	0,015	0,000069
próbka niechroniona	0,08	0,000369
próbka wzorcowa	0,195	0,000900

Obliczenia stężeń jonów żelaza (III) dokonano wg wzoru:

Opracowanie wyników efektywności ochrony katodowej:

Wyniki efektywności ochrony katodowej umieszczono w tabeli. Do obliczeń stosowano następujące wzory:

;
;

	Próbka stalowa bez ochrony	Próbka stalowa chroniona katodowo
masa jonów żelaza w roztworze [g]	=0,0021	=0,00039
powierzchnia elektrod [ ]	=0,00075	=0,00075
jednostkowy ubytek korozyjny [g/ ]	/ =2,8	/ =0,52
czas ekspozycji [h]	=1,5	=1,5
szybkość korozji [g/ h]	Vk1=2	Vk2=0,34
Natężenie [mA]	-	5
Efekt ochrony Z	-	Z=0,82

Wykres przedstawiający zależność absorbancji od stężenia jonów Fe³⁺:

Obliczenie teoretycznego potencjału ochronnego:

Teoretyczny potencjał ogniwa oblicza się przy założenia, że aktywność jonów w stanie równowagi jest wyznaczona przez rozpuszczalność warstwy na powierzchni żelaza i przy zastosowaniu równania Nernsta (stężenie obliczamy przyjmując, że jest ono dwa razy większe od stężenia jonów ):

[Fe²⁺]=x

Ir=x⋅(2x)²

[Fe²⁺]=

[Fe²⁺]=
=4,93⋅10^-6

[OH^-]=2⋅[Fe²⁺]

[OH^-]=9,86⋅10^-6

E_H

E_H=0,59[V]

Wyliczony potencjał wynosi 0,59 [V].

III. Opracowanie wyników:

Analizując powyższe wyniki można stwierdzić, iż ochrona katodowa znacznie zmniejsza korozję stali, co jest spowodowane faktem przesunięcia potencjału korozyjnego badanej stali w stronę jej odporności. O skuteczności ochrony katodowej świadczą także wartości jednostkowego ubytku korozyjnego oraz szybkości korozji, które dla próbki stalowej bez ochrony są około11 razy większe niż w przypadku próbki chronionej.

W przypadku ochrony katodowej chroniony przedmiot jest katodą ogniwa elektrolitycznego, zasilanego prądem stałym z zewnętrznego źródła prądu. Pomocnicza anoda jest najczęściej wykonana z materiału praktycznie nie ulegającego rozpuszczaniu np. Pt, Pb, C, Ni. Sterowanie procesem osiąga się przez regulację prądu lub potencjału z ogniwa zewnętrznego.

---