Uticaj Temperature Na Koroziju Metala U Kiselinama

UNIVERZITET U TUZLI TEHNOLOŠKI FAKULTET Konstrukcioni materijali,korozija i zaštita

VJEŽBA BR. 2 Naziv vježbe : UTICAJ TEMPERATURE NA KOROZIJU METALA U KISELINAMA

STUDENTI: Huso Jašarević Tuzla,decembar 2008.god.

TEORIJSKI DIO Temperatura u većini slučajeva znatno utiče na brzinu elektrohemijske korozije metala, pošto se mijenja brzina difuzije prenapona elektrodnih procesa, stepen anodne pasivnosti, rastvorljivost depolarizatora (npr. kisika) i sekundarnih produkata korozije. Pri koroziji metala u kiselinama, koja se odvija uz depolarizaciju vodikom dobija se eksponencijalna zavisnost brzine korozije od temperature, koja se može približno izraziti jednačinom − Q / RT K− = A m e

(2.19)

gdje je: Km – brzina korozije g/m2h A – konstanta jednaka K − za T = ∞ m

ili 1/T=0;

Q – efektivna energija aktivacije procesa, J/mol; R - gasna konstanta, 8.314 J mol-1 K-1 T – termodinamička temperatura, oK. Ova jednačina se u koordinatama log K − − 1 / T prevodi u jednačinu prave: m

Q log K − = log A − m 2,303RT

(2.19)

Data zavisnost je pogodna za grafičku interpolaciju nepoznatih vrijednosti K − na bilo kojoj m

temperaturi. To se može koristiti i za određivanje A i Q iz eksperimentalnih podataka: log A = log K − pri 1 = 0 m T

(2.20)

Q = tgβ 2,303R − 1 gdje je β - ugao koji daje prava log K m = f ( ) . T

Ako se zna efektivna energija aktivacije procesa može se približno suditi o prirodi stupnja koji određuje brzinu datog korozionog procesa. Pri koncentracionoj polarizaciji vrijednost efektivne energije aktivacije Q razblaženih vodenih otopina mnogih supstanci iznosi 3-5 kJ/mol. Pri elektrohemijskog polarizaciji, uglavnom pri prenaponu vodonika, efektivna energija, aktivacije je znatno veća (9-21 kJ/g-ion) nego pri koncentracionoj polarizaciji.

Zadatak vježbe Cilj rada je ispitivanje uticaja temperature na brzinu korozije metala u otopinama kiselina i određivanje karaktera kontrole korozionog procesa. Rad se sastoji u određivanju gubitka mase uzorka metala u otopini kiseline na različitim temperaturama.

Aparatura i metoda rada Aparatura se sastoji iz termostata, u koji se stavljaju čaše s otopinom kiseline određene koncentracije, snabdjevene nosačem za vješanje uzoraka. Na sl.2.7 data je shema jednog termostata. Ispituju se uzorci metala ili legure (ugljični ili niskolegirani čelik, Ni, Cd i dr.) u otopini sulfatne, hloridne ili sirćetne kiseline na 4-5 temperatura (25, 30, 40, 45 i 55 oC ili po slobodnom izboru).

Sl.2.7. Shema uređaja(termostat) za ispitivanje korozije metala u kiselinama na radnoj temperaturi. 1-kontaktni termometar, 2-mješalica, 3-kontrolni termometar, 4- držač, 5ispitivani uzorci, 6-staklena čaša, 7-grijač. U čašu se sipa pripremljena otopina kiseline, uključuje mješanje i grijanje za sve termostate. Uzorci (za svaku temperaturu po tri )se očiste brusnim papirom i izračuna površina. Zatim se površina uzoraka odmasti organskim rastvaračem i uzorak se vaga na analitičkoj vagi. Kada se u svim termostatima postigne potrebna temperatura, držač sa uzorcima na staklenim kukicama stavlja se u čašu sa otopinom kiseline i zapisuje vrijeme početka eksperimenta.

Nakon 1-2 sata uzorci se vade iz otopine, peru vodom, posuše filter papirom i suhi uzorci se vagaju. Rezultati eksperimenta se zapisuju u tabelu 1. Računa se za svaki uzorak maseni pokazatelj korozije K− = m

m −m 0 1 , g / m 2h Sτ

i nalazi njegova srednja vrijednost za svaku temperaturu ( K − )

m sred .

kao i log( K − )

i

m sred .

1/T. Na osnovu podataka iz tabele 1. crta se grafik ( K − )

m sred .

= f (1 / T ) grafički ili metodom

najmanjih kvadrata naći vrijednost efektivne energije aktivacije procesa Q i konstante A u jednačini (2.19) i provjeriti dobijenu empirijsku jednačinu temperature zavisnosti brzine korozije metala u otopini kiselina; izračunati po dobijenoj empirijskoj formuli vrijednost K −

m

za bilo koju temperaturu i uporediti sa eksperimentalnom vrijednošću.

PRORAČUN Tabela 1. Broj uzorka

I/3

Materijal uzorka Površina uzorka S, m2

II/3 željezo

0,00081

Otopina i koncentracija

0,00081

0,00081

3 % HCl

Početna masa uzorka m0, 5,18355 g Temperatura rastvora, t oC

III/3

4,2357

sobna,25°C

Vrijeme ispitivanja, min

40°C

5,1715 65°C

40

Konačna masa uzorka m1, 5,17955 g

4,2047

5,109

Maseni pokazatelj korozije,K-m g/m2h

7,41

57,41

115,74

log( K − ) m

0,87

1,75

2,06

1/T, oK-1

0,00335

0,00319

0,00295

140 120

Km-

100 80 60 40 20 0 1

2

3

1/T

Q 2,303R

= tgα = ⇒ Q = tgα*2,303*R = 6,94 kJ/mol

Q Q log K − = log A − log K − − ⇒ logA = = 0,87 – 0,00121 = 0,868 m m 2,303RT 2,303RT

A = 7,39