Набор катодная поляризация: Купить Набор Катодная поляризация трубопроводов и газопроводов в Москве, цена на набор инструментов КП

alexxlab | 27.01.1984 | 0 | Разное

Набор для катодной поляризации

Описание

Набор “Катодная поляризация” предназначен для оценки качества изоляционного покрытия трубопроводов.

Набор используется для оценки состояния изоляционного покрытия подземных и подводных магистральных и промысловых трубопроводов и отводов от них (диаметром не менее 114 мм) на стадии завершения строительства отдельных участков. Контролируемый участок трубопровода должен быть закончен строительством в полном объеме.

Состояние изоляционного покрытия оценивается по силе тока поляризации и смещению разности потенциалов «труба – земля» в конце контролируемого участка.

Набор “Катодная поляризация” соответствует общим требованиям к защите от коррозии стальных магистральных трубопроводов по ГОСТ Р 51164-98. Руководство по контролю трубопроводов составлено на основании “Инструкции по контролю состояния изоляции законченных строительством участков трубопроводов катодной поляризацией” ВНИИСТ.

Цена указана с поверкой.

Гарантийный срок — 12 месяцев.

Габариты

№	Наименование	Значение
1	Длина	47 мм
2	Высота	33 мм
3	Глубина	15 мм
4	Масса, не более	14,8

На все изделия, представленные на сайте действует гарантия качества. Гарантийный срок зависит от типа оборудования. В течение гарантийного срока Покупатель имеет право на ремонт изделия за счет Изготовителя при условии соблюдения всех правил эксплуатации, хранения и транспортирования изделия Ваши действия при возникновении гарантийного случая:

1. организовать доставку неисправного прибора до нашего склада, находящегося по адресу – 450076, Российская Федерация, г. Уфа, ул. Аксакова, 58/1, тел. (347) 225-00-52 доб. 126;
2. приложить к неисправному прибору необходимо сопроводительное письмо, в котором в произвольной форме на имя директора ООО “Квазар” указать выявленные дефекты и неполадки в работе;
3. транспортировка неисправного изделия осуществляется за счет изготовителя.

Набор Катодная поляризация

Набор «Катодная поляризация» предназначен для оценки качества изоляционного покрытия трубопроводов.

Набор применяется для оценки состояния изоляционного покрытия подземных, а так же подводных магистральных и промысловых трубопроводов и отводов от них (диаметром не менее 114 мм) на этапе завершения строительства отдельных участков. Контролируемый участок трубопровода должен быть закончен строительством в полном объеме.

Состояние изоляционного покрытия оценивается по силе тока поляризации и смещению разности потенциалов «труба – земля» в конце контролируемого участка.

Набор «Катодная поляризация» соответствует общим требованиям к защите от коррозии стальных магистральных трубопроводов по ГОСТ Р 51164-98. Руководство по контролю трубопроводов составлено на основании «Инструкции по контролю состояния изоляции законченных строительством участков трубопроводов катодной поляризацией» ВНИИСТ.

Состав комплекта:

№	Наименование	Количество
1	Стабилизатор тока поляризации СТП	1 шт.
2	Аккумулятор 12В	1 шт.
3	Штыревые заземлители (диаметр 15 мм, длина 1 м)	3 шт.
4	Изолированный многожильный провод ПГВА 2,5 мм2 *	300 м.
5	Мультиметр АММ-1009	1 шт.
6	Мультиметр-регистратор APPA-109N USB	1 шт.
7	Медносульфатный электрод сравнения ЭМС-0,4	1 шт.
8	Медный купорос	0,2 кг.
9	Измеритель сопротивления заземления, металлосвязи и удельного сопротивления грунта ИС-10	1 шт.
10	Искатель повреждений АНПИ-К *	1 шт.
11	Магнитные контакты типа КМ-1	3 шт.
12	Портативная радиостанция Motorola CP-040	1 шт.

* поставляется по дополнительному заказу

Решения для портов и причалов – Корпорация ПСС

На гидротехнических объектах, которые находятся в контакте с морской водой, совместно с пассивной защитой от коррозии целесообразно использовать активную – электрохимическую защиту.

Корпорация ПСС развивает два метода электрохимической защиты: протекторную (метод жертвенных анодов) и катодную (метод защиты наложенным током). Сущность методов состоит в уменьшении скорости электрохимической коррозии металла при контакте с добавочным электродом, являющимся анодом по отношению стальным элементам (протекторная защита) или при поляризации стальных поверхностей технических сооружений от источника постоянного тока (катодная защита). Выбор метода защиты определяется при проектировании.

Протекторная защита 

Протекторы предназначены для защиты объектов постоянно эксплуатируемые в морской воде: 

• свайных оснований портов
• стационарных морских платформ
• шпунтовых стенок
• причальных групп
• нефтяных вышек
• кранов

Защита портов и причалов посредством протекторов является традиционным решением. Протекторы экономичны, не нуждаются в обслуживании, не требуют подвода электроэнергии. 

Протекторы монтируют на защищаемой конструкции так, чтобы образовался надежный электрический контакт, тогда все коррозионные процессы будут происходить на аноде. Крепление к конструкции в воде должно быть ниже зоны переменного смачивания. Все выпускаемые виды протекторов изготовлены из цинковых и алюминиевых сплавов в соответствии с ГОСТ и имеют сертификаты РМРС.

Корпорация ПСС предлагает широкий ассортимент протекторов для защиты портов и причалов:

• УПБА – универсальные протекторы браслетные алюминиевые
• ПБА – протекторы браслетные алюминиевые
• П-ПОА – протекторы подвесные отключаемые алюминиевые
• ПАКМ – протекторы алюминиевые короткозамкнутые морские
• ПБЦ – универсальные протекторы браслетные цинковые
• ПЦКМ – протекторы цинковые короткозамкнутые морские

Гибкая система литья позволяет производить изделия различных размеров и форм. По желанию заказчика параметры могут быть изменены.

Катодная защита

Катодная поляризация – это активный способ защиты металла от разрушений. Она позволяет использовать в самых широких интервалах потенциал и ток защиты. С помощью оборудования можно регулировать параметры защиты, в том числе и автоматическом. Эффективность катодной поляризации, в отличие от покрытий, не зависит от времени эксплуатации. 

При использовании метода защиты наложенным током стандартный набор оборудования состоит из станции катодной защиты, электрода сравнения, жертвенного анода, кабелей и по необходимости контрольно-измерительных пунктов.

Станции катодной защиты

Импульсный преобразователь катодной защиты  “Радуга” ИПКЗ-РА, предназначен для электрохимической (катодной) защиты металлических объектов от коррозии путем сдвига потенциала. При этом поверхность объекта становится эквипотенциальной и на всех участках протекает только катодный процесс. Станция позволяет управлять защитой автоматически. Комплектуется разными системами телеметрии для дистанционного управления и передачи данных.

Электроды сравнения

Электроды сравнения предназначены для измерения потенциала с омической составляющей и поляризационного потенциала без омической составляющей (защитных потенциалов) металлических сооружений, а также в системах автоматического контроля и регулирования режима работы установок электрохимзащиты. Для решений по защите причалов разработаны хлор-серебряные и цинковые модификации электродов. 

Аноды

Жертвенные аноды на прибрежных объектах устанавливаются либо поверхность сваи, шпунтовой стенки укладываются дно.  С каждым годом все больше предпочтения отдают первому типу монтажа, т.к. подводное размещение сложнее обслуживать, оборудование заиливается, мешает проводить придонные работы. Аноды сваях монтируют ниже зоны переменного смачивания, они имеют корпус, который помимо защитных задач, морским организмам нарастать поверхности анода, снижая его эффективность. 

АЗМ-РА анодный заземлитель малорастворимый АЗМ-РА в защитном кожухе

АЗМ-РА-Т электрод в виде трубы из титанового сплава с оксидным покрытием

АНП-РА анод нерастворимый пористый типа «Радуга»

Контрольно-измерительные пункты КИП.ПСС

Стационарные посты замера потенциала, необходимы когда защищается протяженная площадь. КИПы могут быть оснащены системами телеметрии для получения и передачи данных.

Кабель ELKAFLEX

Кабель разработан для применения в системах ЭХЗ, обладает стойкостью к агрессивным средам, маслобензостойкий. Кабель силовой гибкий с медными жилами, с изоляцией из термостойкого алкендиенового эластомера, в оболочке из масло-, бензо-стойкого износостойкого термоэластопласта, рассчитан на номинальное напряжение переменного тока 0,66 кВ частоты до 400 Гц, изоляционная оболочка из эластомера препятствует распространению огня.

Катодная поляризация – трубопровод – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Катодная поляризация – трубопровод

Cтраница 1

Катодная поляризация трубопровода проводится до определенного электрохимического потенциала, при котором реакция саморастворения металла практически прекращается. Эта величина называется минимальным защитным потенциалом.  [2]

Катодная поляризация трубопроводов должна осуществляться так, чтобы исключалось вредное влияние ее на соседние подземные металлические сооружения.  [3]

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.  [4]

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов.  [5]

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.  [6]

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов.  [7]

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.  [8]

Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов.  [9]

Разрушение антикоррозионных покрытий возможно при катодной поляризации трубопровода, когда значение защитного потенциала превышает установленный максимум, и газообразный водород, выделяющийся на катодно заряженной поверхности ( при протекании реакции с водородной деполяризацией), вызывает отслаивание покрытия.  [10]

На тепловых сетях канальной прокладки допускается осуществлять катодную поляризацию трубопроводов таким образом, чтобы среднее значение измеренной разности потенциалов между трубой и электродом сравнения ( включающее поляризационную и омическую составляющие) находилось в пределах – 0 87ч – 2 5 В по отношению к медносульфатному электроду сравнения.  [11]

Электрохимическая защита от коррозии подземного трубопровода заключается в катодной поляризации трубопровода с защитной разностью потенциалов трубопровод – земля. В местах соприкосновения металла трубопровода с грунтом ток из грунта входит в трубопровод, поляризуя и защищая его таким образом от коррозии.  [12]

Электрохимическая защита должна обеспечивать в течение всего срока эксплуатации непрерывную во времени катодную поляризацию трубопровода на всем протяжении не меньше минимального ( – 0 85 В для поляризационного и – 0 9 В для потенциала с омической составляющей) и не больше максимального ( – 3 5 В для потенциала с омической составляющей) защитных потенциалов.  [13]

Если к корродирующему в земле трубопроводу присоединить электрод, изготовленный из магниевого сплава, то наступит катодная поляризация трубопровода и уменьшится скорость его коррозии.  [14]

Защитные свойства противокоррозионных покрытий магистральных трубопроводов со временем снижаются в результате воздействия на них почвенного электролита и катодной поляризации трубопровода при электрохимической защите.  [15]

Страницы:      1    2

Розенфельд – Справочник химика 21

    На рис. 336 изображена схема простого прибора Г. В. Акимова и И. Л. Розенфельда для определения скорости коррозии металлов с кислородной деполяризацией по объему поглощенного кислорода, определяемого по подъему столбика подкрашенного раствора в соответствующем колене манометрической трубки. [c.448]

    Применительно к нитробензоатам органических аминов И. Л. Розенфельд [294] предлагает следующую схему  [c.293]

    Следует отметить большую эффективность предложенной и разработанной И. Л. Розенфельдом, Л. И. Антроповым и А. Т. Петренко комбинированной катодно-ингибиторной защиты, сочетающей применение замедлителей катионного типа с защитной катодной поляризацией и превышающей частные защитные эффекты от катодной поляризации и от введения ингибитора коррозии. [c.349]

    Коррозионное поведение углеродистой стали зависит от анионного состава электролита. Как показали результаты исследований И. Л. Розенфельда с сотрудниками (рис. IV. 12), для стали агрессивные анионы в нейтральных электролитах — хлорид, нитрат и сульфат. В пределах изученных концентраций (до 1 н.) для хлорида наблюдается непрерывное увеличение скорости коррозии с ростом концентрации соли. [c.160]

    Розенфельд И.Л. Научные и практические достижения в разработке и применении ингибиторов коррозии в странах СЭВ И Защита металлов. – 1980.- [c.188]

    Все указанные виды коррозии, их механизм, особенности, скорости и кинетика протекания, способы защиты от них достаточно подробно описаны в соответствующей литературе, в частности в фундаментальных трудах отечественных и зарубежных ученых — Г. В. Акимова [292], Н. Д. Томашова [293], И. Л. Розенфельда [294], Тодта [312] и др., в учебнике Н. П. Жука. В связи с этим в данной книге нет необходимости подробно излагать этот материал, хотя он в определенной степени также составляет теоретический фундамент химмотологии. [c.281]

    По данным И. Л. Розенфельда и Л. И. Антропова, катодная поляризация металла от внешнего источника тока может существенно изменить скорость его коррозии в результате десорбции анионов или адсорбции катионов, которые повышают поляризацию катодного процесса, особенно резко при переходе потенциала нулевого заряда данного металла. Таким образом, катодная поляризация повышает эффективность катионных ингибиторных добавок, а эти добавки могут повысить эффективность катодной электрохимической защиты металлов, снижая значение необходимого защитного тока. Так, защитный ток для железа в 1-н. Н2804 в присутствии 0,1 г/л трибензиламина (СдНбСН2)зК уменьшается в 14 раз. При катодной поляризации замедляющее действие могут оказывать такие катионные добавки, которые обычно не являются ингибиторами коррозии. [c.366]

    Исследование щелевой коррозии металлов основано на различных способах создания щелей (зазоров) и наблюдения за поведением металлов в этих условиях. На рис. 342 приведен метод создания зазора по И. Л. Розенфельду и И. К- Маршакову при помощи плексигласовой накладки с прямоугольным отверстием, крепящейся на исследуемом образце плексигласовыми винтами. Набор накладок с различной шириной прямоугольного отверстия позволяет изменять величину зазора между двумя поверхностями образца исследуемого металла и поверхностями плексигласа. Коррозию оценивают по потерям массы и площади поражения исследуемого образца после выдержки в коррозионном растворе. [c.455]

    На скорость атмосферной коррозии значительно влияет контакт днух. металлов, обладающих различными значениями электродных потенциалов. Изучением механизма контактной коррозии применительно к алюминиевым и медным сплавам занимались в Советском Союзе И. Л. Розенфельд с сотрудниками (ИФХ АН СССР) и за рубежом К. Г. Комптон с сотрудниками. На G Hori этих исследований авторы рекомендуют следующие количественные показатели. Абсолютно допустимыми контактами являются такие, при которых скорость коррозии анода со-стапляет 0—50 гЦм -год), относительно допустимыми — при которых скорость коррозии составляет 50—150 г (м год)-, коп- [c.181]

    X1II-2, Л. М. Розенфельд, А, Г, Ткачев, Е. С. Гуревич, Примеры и расчеты холодильных машин и аппаратов, Госторгиздат, 1960. [c.802]

    Однако полярность покрытия в значительной степени зависит от состава среды, и в процессе коррозии может в результате поляризации или других факторов произойти изменение знака потенциала покрытия. Например, алюминиевое покрытие, которое вначале было анодным, может запассивироваться и стать катодным. Поэтому представляет большой интерес для оценки эффективности защитных свойств покрытий определение контактных токов, возникающих между металлом основы и покрытием. Для этого И. Л. Розенфельд и Л. В. Фролова предложили метод, по которому, сравнивая потенциалы отдельных электродов и потенциал системы, который будет находиться в промежутке между ними, можно судить о характере поляризации электродов, контролирующем факторе коррозии, а также пористости системы. [c.74]

    И. Розенфельд с сотрудниками для нитрита дициклогексиламмония, тщательно очищенного многократной перекристаллизацией из спирта, установил более низкое значение, равное 0,0013 Па [44а]. —Примеч.. авт. [c.273]

---

Действующие ионизирующих излучений на природные и синтетические полимеры (1959) — [ c.253 , c.254 , c.257 ]

Теория коррозии и коррозионно-стойкие конструкционные сплавы (1986) — [ c.12 , c.84 , c.343 ]

Итоги науки химические науки химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений том 3 выпуск 1 книга 2 (1959) — [ c.0 ]

Итоги науки химические науки химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений том 7 (1961) — [ c.459 , c.467 ]

Химическая литература и пользование ею Издание 2 (1967) — [ c.150 ]

Химическая литература и пользование ею (1964) — [ c.143 ]

Электрохимия металлов и адсорбция (1966) — [ c.147 ]

Дистилляция в производстве соды (1956) — [ c.9 , c.16 ]

Синтетические методы в области металлоорганических соединений Справочник Том 3 Выпуск 2 (1950) — [ c.145 ]

Технический справочник железнодорожника Том 13 (1956) — [ c.316 ]

Химия растительных алкалоидов (1956) — [ c.33 , c.191 , c.191 , c.200 , c.416 , c.522 , c.615 ]

---

Катодная и анодная поляризация в химических процессах коррозии – Спорные вопросы – Статьи

12 декабря 2012

Катодная поляризация вызывается причинами, аналогичными анодной. Концентрационная катодная поляризация — это снижение потенциала катода чаще всего в связи с недостатком в приэлектродном пространстве того вещества, которое должно восстанавливаться. Если это катионы и если диффузия, за счет которой катионы попадают в приэлектродное пространство,— процесс менее эффективный, чем их разряд на электроде, то катионы просто не успевают в достаточных количествах подойти к катоду из глубины раствора, Тогда некоторые из уже разрядившихся катионов возвращаются обратно, туда, где их мало, унося с металла свой положительный заряд и тем уменьшая его положительный потенциал. Коррозия весьма опасное явление, так как ослабляет металлоконструкции из-за их ржавления, однако существуют марки стали, которые мало подверженны коррозии, так и обычные конструкционные стали, например сталь 45, сталь 20 и другие, которые необходимо защищать от коррозии покраской, электрохимическим покрытием и другими способами.

Катодное перенапряжение — это снижение потенциала катода за счет того, что энергетический барьер существует не только при «уходе из дома» (начале движения), но и при «возвращении домой».

Таким образом, благодаря процессам поляризации электрохимическая коррозия имеет некоторую склонность к самозатуханию.

Но существует ряд явлений, препятствующих поляризации. Прежде чем перейти к рассмотрению этих явлений, с точки зрения защиты от коррозии чрезвычайно вредных, кратко остановимся на понятии лимитирующей стадии процессов. С первого взгляда кажется очевидным, что лимитирующая стадия — это самая медленная стадия процесса. В буквальном переводе «лимитирующая» означает «ограничивающая» — процесс не может идти со скоростью большей, чем скорости этой стадии. Но вот пример. В ведре, наполненном водой, пробили две дырки — большую и маленькую. Ясно, что через маленькую дырку утечка будет меньше, а через большую — больше. Общая же скорость истечения воды будет равна сумме скоростей истечения через оба отверстия. Медленная стадия есть, а общая скорость процесса превышает ее в несколько раз! Но парадокс этот в действительности кажущийся. Дело в том, Что понятие лимитирующей стадии применимо только к процессам, протекающим последовательно, а наше истечение воды из дырявого ведра — это пример параллельного процесса.

А вот пример последовательного процесса — перемещение пассажиров с московской станции метро «Павелецкая-радиальная» на станцию «Павелецкая-кольцевая» с помощью эскалатора. Если пропускная способность эскалатора, скажем, четыре человека в секунду, то как бы много ни приносил голубой экспресс пассажиров на станцию «Павелецкая-радиальная», на станции «Павелецкая-кольцевая» они будут появляться не чаще, чем четыре счастливчика в секунду. А если на радиальной станет совсем невмоготу, то наверх пустят еще одну лестницу, и число счастливчиков удвоится, а количество оторванных пуговиц несколько уменьшится. Этот пример показывает, что для увеличения скорости последовательных процессов нужно найти «узкое место», самую медленную стадию, и интенсифицировать ее.

Теперь вернемся к электрохимической коррозии. Этот процесс протекает через ряд последовательных стадий: анодное растворение металла, приводящее к появлению избытка электронов на аноде, перемещение этих электронов к катоду, где они восстанавливают катионы, приходящие из раствора электролита, и пополнение убыли катионов за счет анодных процессов.

Все «узловые точки» — анод, катод и раствор электролита — связаны друг с другом не более чем одной стрелкой. Это означает, что в данном процессе нет параллельных путей, и он относится к последовательным. Каждая из стрелочек на этом рисунке показывает перемещение заряженных частиц и аналогична эскалатору, рассмотренному в примере с пересадкой пассажиров в Московском метрополитене.

Что такое катодная поляризация? – Определение из Corrosionpedia

Что означает катодная поляризация?

Это метод контроля коррозии, при котором изменяется потенциал либо анода, либо катода, либо обоих. Это сводит к минимуму потери металла и снижает движущую силу реакции коррозии. Защита от коррозии достигается при уменьшении разности потенциалов до минимума.

Corrosionpedia объясняет катодную поляризацию

Следует отметить, что катодная реакция будет происходить, когда на катоде есть определенный потенциал.Когда этот потенциал достигается, газообразный водород пузырится от катода, указывая на процесс восстановления. Перенапряжение водорода – это разность потенциалов между водородным электродом и катодом в одном и том же растворе и в состоянии равновесия.

Перенапряжение водорода зависит от температуры и шероховатости металлической поверхности. Повышение температуры и шероховатости поверхности приведет к снижению перенапряжения водорода.

Наиболее распространенные значения перенапряжения включают:

Platinum = 0.12 В

Алюминий = 0,19 В

Никель = 0,24 В

Железо = 0,27 В

Серебро = 0,29 В

Перенапряжение в воде с низким pH и высоким содержанием ионов водорода можно легко контролировать. Поскольку некоторые металлы не подвержены коррозии в некоторых кислых средах, поглощенный водород отвечает за деполяризацию клетки. Это снижает движущую силу реакции коррозии. Удаление водорода с катода деполяризует реакцию коррозии и, в свою очередь, увеличивает вероятность потери металла.

При высоких уровнях pH, когда водородное перенапряжение не может быть преодолено, в природных водах скорость катодной реакции контролируется растворенным кислородом. Реакция коррозии может быть поляризована только тогда, когда количество растворенного кислорода на поверхности металла поддается контролю. Замкнутые системы легко защитить, поскольку растворенный кислород образует оксид, поэтому доступ кислорода больше не ведется. Основные катодные реакции можно контролировать, поддерживая щелочной pH, чтобы максимизировать водородное перенапряжение.

Потенциодинамическое сканирование / циклическая поляризация

Введение

Довольно популярным экспериментом, проводимым с потенциостатами Gamry Instruments, является потенциодинамическое сканирование и его аналог, циклическая поляризация. Эти эксперименты часто используются для изучения коррозии на поверхности. В данном руководстве по применению рассматриваются эти два типа экспериментов. См. Наши указания по применению «Начало работы с измерениями электрохимической коррозии» для получения основ.Потенциодинамическое сканирование обсуждается в стандарте ASTM G59, а сканирование с циклической поляризацией обсуждается в стандарте ASTM G61.

Потенциодинамический метод

В этом типе сканирования потенциал запускает реакцию на аноде или катоде. Мы наблюдаем общее изменение скорости реакции (силы тока). То есть потенциостат регистрирует приложенный к ячейке ток, который обеспечивает увеличение потенциала. Потенциал, при котором полный анодный ток равен общему катодному току, является потенциалом холостого хода (E _oc ).(См. Рис. 1.)

Рис. 1. Процесс коррозии, показывающий анодную и катодную составляющие полного тока

Потенциал изменяется по диапазону и измеряется ток. Для анодного сканирования исследователи часто начинают слегка катодно по отношению к потенциалу холостого хода, а для катодного сканирования отправной точкой часто является слегка анодный.

Метод циклической поляризации

Сканирование циклической поляризации выполняется как потенциодинамическое сканирование, но с добавлением: напряжение изменяется по диапазону, но затем возвращается к исходному потенциалу.Это позволяет вернуться к исходному потенциалу. Поверхность, вероятно, будет изменена реакциями во время сканирования, поэтому часто данные развертки обратного напряжения не накладываются на данные прямой развертки.

Параметры сканирования

Метод ASTM рекомендует скорость сканирования 0,1667 мВ / с. Более высокая скорость сканирования часто приводит к искажению данных, поскольку образец не может оставаться относительно стабильным.

Данные

Типичный набор потенциодинамических данных можно построить следующим образом (Рисунок 2):

Рис.2. Потенциодинамическое сканирование сплава нержавеющей стали 430 в 1 NH ₂ SO ₄

Интересно, что независимая переменная (потенциал) нанесена на вертикальную ось, а зависимая переменная (измеренный ток) – на горизонтальную ось. .

Это сканирование образца нержавеющей стали в серной кислоте можно интерпретировать следующим образом:

Рис. 3. Различные важные потенциалы, токи и области, обозначенные цветами на Рис.2

При увеличении напряжения примерно от –550 мВ ток падает в катодной области (фиолетовый) до минимума на E _или , затем снова повышается в области активности (зеленый), где происходит окисление металла. . Максимум достигается при потенциале пассивации E _pp . Ток снова падает в переходной области (желтый), а затем остается на довольно постоянном низком уровне в области пассивности (розовый). Разрушение поверхности, которое может представлять собой точечную коррозию или растворение на поверхности, инициируется чуть выше 600 мВ.

Обратите внимание на область вокруг E _corr , которая похожа на (расширенный) идеализированный вид на Рисунке 1. Потенциостаты

Gamry Instruments достаточно чувствительны, чтобы определять ток вплоть до пикоампер, как показано на Рисунке 4.

Рис. 4. Слаботочная потенциодинамическая развертка аустентитной нержавеющей стали
в деаэрированной морской воде с использованием Gamry Instruments Reference 600 + ™

На рис. 4 нет значительной электрохимической активности в самом образце – скорее всего, это это просто окисление воды.

Как упоминалось ранее, электрохимические изменения в этих сканированных изображениях могут привести к необратимым или деструктивным изменениям на поверхности образца. Примеры этого демонстрируют сканирование с циклической поляризацией.

Рис. 5. Циклическая поляризация показывает отсутствие питтинга

Другой график циклической поляризации (Рисунок 6) показывает точечную коррозию без репассивации:

Рис. 6. Циклическая поляризация показывает точечную коррозию без репассивации

Еще один Набор данных циклической поляризации (Рисунок 7) с питтингом и репассивацией:

Рис.7. Язвенная коррозия и репассивация, наблюдаемые в образце, подвергающемся циклической поляризации

Заключение

Потенциодинамическое и циклическое поляризационное сканирование позволяет выявить различные явления, связанные с коррозией, с помощью потенциостатов Gamry Instruments.

Примечание по применению Потенциодинамическое и циклическое сканирование поляризации Версия 1.0 25.06.2019 © Copyright 2019 Gamry Instruments, Inc. Интерфейс, справочная информация и структура являются товарными знаками Gamry Instruments, Inc.

Поляризационных кривых: настройка, запись, обработка и особенности

Обработка кривых поляризации

После записи кривой вы можете легко извлечь ток коррозии из кривой в режиме коррозии.Просто выберите вкладку Коррозия над графиком, пока кривая поляризации является активной кривой (выделена синим цветом в легенде). Кривая поляризации и автоматическая подгонка появятся на экране. Справа от графика находится небольшая таблица, показывающая результаты графика (см. Рисунок 5.2 b).

Рисунок 5.2 a | типичная поляризационная кривая, b | автоматический график Тафеля и аппроксимация с экстраполированными значениями

Если кривая подгонки соответствует измерению и значения в таблице реалистичны, вы уже сделали.Однако мы предлагаем больше возможностей.

Следующие методы анализа поддерживаются для оценки скорости коррозии на основе измерений линейной поляризации:

• Auto Butler-Volmer fit : установка модели Butler-Volmer в автоматически определяемом диапазоне.
• Ручная установка Butler-Volmer : установка модели Батлера-Фольмера в диапазоне, выбранном вручную.
• Ручная подгонка тафелевых откосов: Подгонка тафелевых откосов в линейных областях анодных и катодных откосов.

Для всех этих опций вы должны отметить, что для достижения точной оценки скорости коррозии рекомендуется использовать измерения, по крайней мере, с одним линейным тафелевым наклоном, который находится в диапазоне плотности тока более одного десятилетия. Кроме того, расстояние между наклоном Тафеля и потенциалом коррозии должно быть не менее 50 мВ.

Ручной тафелевый наклон

В предыдущей главе уже говорилось о склонах Тафеля. Возможность выполнить подгонку угла наклона Manual Tafel позволяет вам выбрать катодную линейную часть и анодную линейную часть кривой.На них будет выполнена линейная подгонка и проведен анализ Тафеля. Эти посадки довольно чувствительны, и легко неправильно выбранные линейные части вызывают ошибку в 5 раз или совершенно нереалистичные значения. Необходим опыт, чтобы выбрать правильные линейные части этих кривых и увидеть влияние ограничения диффузии.

Другой подход – это auto Butler-Volmer fit . Подгонка Батлера-Фольмера использует теоретическое предсказание поляризационной кривой в соответствии с уравнением Батлера-Фольмера (уравнение 5.1). Он создал связь между приложенным потенциалом E, измеренным током I, потенциалом коррозии E _corr , током коррозии I _corr и тафелевскими наклонами для анодной и катодной реакции ß _{анодный} и ß _{катодный} , также известные как константы Тафеля.

Уравнение 5.1 | Уравнение Батлера-Фольмера

Это не требует очень длинного линейного диапазона поляризационной кривой, потому что аппроксимация выполняется по центральной части поляризационной кривой.Конечно, натяжение средней части может повлиять на качество посадки.

Модель Manual Butler-Volmer позволяет выбрать диапазон кривой, который следует использовать для подгонки. Это позволяет исключить те части кривой, на которые влияют другие эффекты, помимо окисления или восстановления.

Результаты этих методов анализа представлены в таблице результатов подбора Тафеля (рис. 5.3).

Рисунок 5.3 | Таблица со значениями, экстраполированными из поляризационной кривой

Потенциал коррозии и ток коррозии обсуждались ранее.Довольно часто рассчитывают плотность тока, которая представляет собой ток на поверхность, чтобы сделать измерения между различными образцами сравнимыми.

Уравнение Штерна-Гири

При построении графика зависимости тока от потенциала кривая поляризации приблизительно линейна, близка к E _corr (± 10 мВ). Наклон линии на вольтамперограмме (график зависимости тока от потенциала) является сопротивлением. Наклон, близкий к E _corr , называется сопротивлением поляризации R _pol .Поляризационное сопротивление представляет интерес для исследователей коррозии, потому что оно обратно пропорционально току коррозии, если предположить, что наклоны Тафеля постоянны. Это описывается уравнением Штерна-Гири (уравнение 5.2).

Уравнение 5.2 | Уравнение Штерна-Гири

Скорость коррозии в мм / год может быть рассчитана в соответствии со стандартной практикой, описанной в стандарте ASTM G 102. Для расчета оценки коррозии необходимы ток коррозии, а также следующие параметры материала: эквивалентный вес EW в г / моль , плотность ρ в г / см ³ и площадь образца A в см ² исследуемого образца.В сочетании с константой (K), определенной ASTM (3272 мм / (А * см * год * моль)), эта информация используется для определения скорости коррозии в мм / год в соответствии с уравнением 5.3.

Уравнение 5.3

K – это сумма нескольких констант. Уравнение 5.3 выводится из закона Фарадея (уравнение 3.1) путем введения эквивалентного веса EW. Для атомной разновидности (т.е. чистых металлов) эквивалентный вес EW – это атомный вес AW, деленный на количество электронов, необходимых для преобразования z (уравнение 5.4). AW здесь соответствует более часто используемому молекулярному весу M.

Уравнение 5.4

Эквивалентный вес сплавов EW определить сложнее. Если сплав коррозирует однородно, EW представляет собой средневзвешенную молекулярную M компонентов сплава. Весовой коэффициент – это мольная доля каждого компонента. Многие сплавы не растворяются однородно. Если вы все равно хотите рассчитать для них скорость коррозии, вам необходимо измерить, в какой мольной доле растворяется сплав, например, исследуя раствор, контактирующий со сплавом, до и после события коррозии.

Последствия

Скорость коррозии и ее расчет имеют некоторые значения. Одним из наиболее известных является предположение об однородной коррозии поверхности. Мы вычисляем преобразованную массу, исходя из объема этой массы и этого объема, который мы равномерно распределяем по площади образца, чтобы получить скорость коррозии. Часто это не так. Возникают такие явления, как точечная коррозия, сплавы быстрее корродируют вокруг границ фаз, быстрее коррозируют щели и т. Д. Скорость коррозии по-прежнему является отличным параметром для сравнения поведения различных материалов в определенных средах, но значения следует принимать с осторожностью.

Подробно о том, как пользоваться интерфейсом анализа коррозии в PSTrace, можно прочитать, нажав на кнопки?, Расположенные на странице.

Кривые поляризации

Если вы работаете с топливными элементами , то вы определенно работаете с поляризационными кривыми. Кривая поляризации не имеет особой специфики; однако это один из наиболее распространенных методов тестирования топливных элементов.Это также позволяет легко сравнивать с другими опубликованными поляризационными кривыми. Кривая поляризации отображает выходное напряжение топливного элемента для данной нагрузки по плотности тока. Кривые поляризации обычно получают с помощью потенциостата / гальваностата, который потребляет фиксированный ток от топливного элемента и измеряет выходное напряжение топливного элемента. Путем медленного «увеличения» нагрузки на потенциостат можно определить реакцию топливного элемента по напряжению. Если потенциостат недоступен, более примитивный метод определения соотношения ток / напряжение на топливном элементе состоит в том, чтобы взять несколько разных типов небольших резисторов (чтобы действовать как нагрузка) и измерить выходное напряжение на мультиметре .

На кривой поляризации топливного элемента выделяются три различных участка:

• При низких плотностях мощности потенциал ячейки падает в результате активационной поляризации .
• При умеренных плотностях тока потенциал ячейки линейно уменьшается с током из-за омических потерь .
• При высоких плотностях тока падение потенциала ячейки отклоняется от линейной зависимости от плотности тока в результате более выраженной поляризации концентрации .

Когда ток (нагрузка) топливного элемента изменяется, тепло и водный баланс топливного элемента изменяются, и может потребоваться время, чтобы достичь новой точки равновесия. Во время испытаний следует использовать назначенный период времени, чтобы топливный элемент достиг нового равновесия. Установление периода равновесия варьируется в зависимости от того, увеличилась или уменьшилась нагрузка топливного элемента. Соответствующие данные испытаний можно получить от топливного элемента, регулируя нагрузку различными способами: нагрузку можно запрограммировать на увеличение или уменьшение на определенный шаг, или нагрузку можно выбрать случайным образом.Наиболее типичный метод – ступенчатое увеличение нагрузки. Данные могут быть получены в нескольких точках тока или напряжения. Типичный метод получения измерений – это начало при напряжении холостого хода, затем сбор пяти-шести точек между 600 мВ / элемент и 850 мВ / элемент и ожидание 15 минут между каждой точкой. Данные за последние пять минут следует усреднить, а затем построить график зависимости среднего тока от среднего напряжения.

Для получения надежных кривых напряжения / тока требуется стабильная среда, в которой температура, давление, влажность и скорость потока поддерживают желаемый уровень во время проведения испытаний.Если условия меняются, характеристики напряжения / тока могут измениться. Помимо поддержания стабильности условий тестирования, самому топливному элементу может потребоваться некоторое время для стабилизации. В зависимости от конструкции и размера топливного элемента, топливному элементу может потребоваться от нескольких до 30 минут для стабилизации после изменения тока или напряжения. Для больших систем топливных элементов получение поляризационных кривых может быть утомительным и непрактичным, и можно взять только ограниченное количество точек. Пример поляризационной кривой показан на рисунке 1.

Рисунок 1: Пример поляризационной кривой PEMFC

Кривая поляризации полезна для поиска неисправностей в батарее топливных элементов. Если кривая поляризации записывается при увеличении и уменьшении тока, она может показывать гистерезис. Обычно это указывает на изменение условий топливного элемента, такое как высыхание или затопление мембраны. Проблемы с затоплением можно охарактеризовать путем замены воздуха чистым кислородом. Разница в напряжении ячейки между чистым кислородом и воздухом возникает из-за разницы в концентрации кислорода на поверхности катализатора – эта разница должна быть почти постоянной при любой плотности тока.Увеличение разности потенциалов клеток между кислородом и воздухом при более высоких плотностях тока указывает на проблемы с переносом массы.

Потери напряжения

Типичные потери напряжения, наблюдаемые в топливном элементе, показаны на рисунке 1. Один топливный элемент обеспечивает напряжение, зависящее от рабочих условий, таких как температура, приложенная нагрузка и расход топлива / окислителя. Стандартным показателем характеристик систем топливных элементов является кривая поляризации, которая представляет поведение напряжения элемента в зависимости от плотности рабочего тока.

Электроэнергия получается от топливного элемента только при подаче тока, а напряжение элемента падает из-за нескольких механизмов необратимых потерь. Потеря определяется как изменение потенциала ячейки (V _{без учета} ) от теоретического потенциала (V _rev ):

Фактическое напряжение холостого хода топливного элемента ниже теоретической модели из-за перехода частиц от одного электрода через электролит и внутренние токи.Три основных классификации потерь, которые приводят к падению напряжения холостого хода, следующие:

(1) активационная поляризация
(2) омическая поляризация
(3) концентрационная поляризация

Следовательно, рабочее напряжение ячейки можно представить как отклонение от идеального напряжения, вызванное этими поляризациями:

где представляют активационную, омическую (резистивную) и массовую поляризацию.Как видно из уравнения 2, активация и концентрационная поляризация происходят как на аноде, так и на катоде, в то время как резистивная поляризация представляет собой омические потери во всем топливном элементе.

Соотношение между потенциалом топливного элемента и плотностью тока (кривая поляризации топливного элемента) составляет:

Более короткая версия уравнения:

Активационная поляризация: потеря напряжения из-за перенапряжения

Активационная поляризация – это перенапряжение, необходимое для преодоления энергии активации электрохимической реакции на каталитической поверхности.Этот тип поляризации преобладает над потерями при низкой плотности тока и измеряет эффективность катализатора при данной температуре. Это сложная проблема трехфазного интерфейса, поскольку газообразное топливо, твердый металлический катализатор и электролит должны контактировать. Катализатор снижает высоту активационного барьера, но остается потеря напряжения из-за медленной реакции кислорода. Общее перенапряжение поляризации активации составляет от 0,1 до 0,2 В, что снижает максимальный потенциал до менее 1.0 В даже в условиях холостого хода. Выражения перенапряжения активации могут быть получены из уравнения Батлера-Фольмера. Перенапряжение активации увеличивается с увеличением плотности тока и может быть выражено как:

где i – плотность тока, а i ₀ – плотность тока реакции обмена. Плотность обменного тока представляет собой скорость реакции.

Потери активации можно также просто выразить уравнением Тафеля:

Уравнение перенапряжения при активации анода и катода может быть представлено следующим образом:

где n – число обменных протонов на моль реагента, F – постоянная Фарадея, а a – коэффициент переноса заряда, используемый для описания количества электрической энергии, применяемой для изменения скорости электрохимической реакции.Плотность обменного тока i _o – это активность электрода для конкретной реакции при равновесии.

• В PEMFC анод i _o для окисления водорода очень высок по сравнению с катодом i _o для восстановления кислорода, поэтому вкладом катода в эту поляризацию часто пренебрегают.
• DMFC имеют примерно равные i _o для анода и катода.
• В высокотемпературных топливных элементах рабочие температуры настолько высоки, что потери активации очень низкие.

Основываясь на уравнении 7, кажется, что активационная поляризация должна линейно возрастать с температурой. Целью повышения температуры является уменьшение активационной поляризации.

Омическая поляризация: потеря напряжения из-за переноса заряда

Проводники обладают внутренним сопротивлением потоку заряда, что приводит к потере напряжения в ячейке. Это явление называется «омической поляризацией» и возникает из-за электрического сопротивления компонентов ячейки.Компоненты ячейки, которые вносят вклад в электрическое сопротивление, – это электролит, слой катализатора, газодиффузионный слой, биполярные пластины, интерфейсные контакты и клеммные соединения. В снижении напряжения преобладают внутренние омические потери через топливный элемент. Эта потеря напряжения называется «омической потерей» и включает в себя электронный (R _elec ) и ионный (R _ionic ) вклад в сопротивление топливного элемента. Это можно записать как:

R _ionic доминирует в реакции в уравнении 8, поскольку перенос ионов более сложен, чем перенос электронного заряда.R _ionic – это ионное сопротивление электролита, а R _elec включает электрическое сопротивление биполярных пластин, межсоединений ячеек, контактов и других компонентов ячейки, через которые проходят электроны.

Концентрационная поляризация: потеря напряжения из-за массового транспорта

Топливный элемент должен постоянно снабжаться топливом и окислителем для производства электроэнергии. Продукты также должны постоянно удаляться, чтобы обеспечить максимальную эффективность топливных элементов.Изучение массопереноса незаряженных частиц важно, поскольку при неправильном понимании оно может привести к значительным потерям производительности топливных элементов. Концентрации реагентов и продуктов в слое катализатора определяют характеристики топливного элемента. Потери концентрации могут быть минимизированы за счет оптимизации массопереноса в электродах топливных элементов и структурах потока.

В переносе массы в электродах топливных элементов / топливных структурах преобладает конвекция и законы гидродинамики, поскольку проточные каналы имеют макромасштаб (обычно в миллиметрах или сантиметрах).Массовый перенос электродов топливных элементов происходит в микромасштабе, и в нем преобладает диффузия. Стандартный способ расчета потери концентрации в топливных элементах (или потерь при переносе массы) может быть выражен уравнением:

где c – постоянная и может иметь приблизительный вид:

Фактическое поведение топливного элемента часто имеет большее значение, чем предсказывает уравнение. В связи с этим c часто получают эмпирическим путем. Потеря концентрации проявляется при высокой плотности тока и является серьезной.Значительные потери концентрации ограничивают производительность топливных элементов.

Заключение

В этом посте были рассмотрены основные концепции электрохимии, чтобы лучше понять кривую поляризации. Чтобы превратить продукты в реагенты, необходимо преодолеть барьер активации катализатора. Чтобы снизить этот активационный барьер, часть напряжения теряется, и это называется активационным перенапряжением. Уравнение Батлера-Фольмера описывает взаимосвязь между плотностью тока и перенапряжением активации.На фактическое напряжение топливного элемента также влияют ограничения заряда топливного элемента и масс-транспорта. Изменения в переносе массы и заряда можно заметить, наблюдая за изменениями поляризационной кривой.

Автор Д-р Коллин Шпигель

Доктор Коллин Шпигель – консультант по математическому моделированию и техническому письму (президент SEMSCIO) и профессор, имеющий докторскую степень. и степень магистра инженерных наук. Она имеет семнадцатилетний опыт работы в области инженерии, статистики, обработки данных, исследований и технического письма для многих компаний в качестве консультанта, сотрудника и независимого владельца бизнеса.Она является автором книг « Designing and Building Fuel Cells » (McGraw-Hill, 2007) и «PEM Fuel Cell Modeling and Simulation using MATLAB» (Elsevier Science, 2008). Ранее она владела Clean Fuel Cell Energy, LLC, организацией по топливным элементам, которая обслуживала ученых, инженеров и профессоров по всему миру.

Введение в мониторинг сопротивления линейной поляризации (LPR)

Просмотр PDF версии Введение Электрохимический метод, обычно называемый сопротивлением линейной поляризации, является единственным методом мониторинга коррозии, который позволяет измерять скорость коррозии напрямую в режиме реального времени.Несмотря на то, что этот метод ограничен электролитически проводящими жидкостями, время отклика и качество данных явно превосходит его, где это применимо, по сравнению со всеми другими формами мониторинга коррозии. Сопротивление поляризации особенно полезно в качестве метода быстрого выявления нарушений коррозии и принятия мер по исправлению положения, тем самым продлевая срок службы установки и сводя к минимуму незапланированные простои. Этот метод используется с максимальной эффективностью при установке в качестве системы непрерывного мониторинга. Этот метод успешно используется более тридцати лет почти во всех типах коррозионных сред на водной основе.Вот некоторые из наиболее распространенных приложений: Системы водяного охлаждения Вторичная система рекуперации Системы очистки и распределения питьевой воды Аминный подсластитель Системы очистки сточных вод Процессы травления и добычи полезных ископаемых Целлюлозно-бумажное производство Добыча углеводородов свободной водой Принципы измерения Когда электрод из металла / сплава погружается в электролитически проводящую жидкость с достаточной окислительной способностью, он подвергается коррозии за счет электрохимического механизма.Этот процесс включает две одновременные взаимодополняющие реакции. На анодных участках металл перейдет с твердой поверхности в соседний раствор и, при этом, оставит избыток электронов на поверхности металла. Избыточные электроны потекут к соседним участкам, обозначенным катодным участкам, где они будут потребляться окислителями из коррозионной жидкости. Простой пример растворения железа в кислотном растворе показан на рисунке 1. Ток коррозии (I CORR ), создаваемый потоком электронов от анодных до катодных участков, можно было бы использовать для расчета скорости коррозии с помощью применение модифицированной версии закона Фарадея: где: C = Скорость коррозии в мил в год (MPY) E = Эквивалентный вес корродирующего металла (г) A = Площадь корродирующего электрода (см 2 ) d = Плотность корродирующего металла (г / см 3 ) Однако анодные и катодные участки постоянно меняют положение, и они существуют в пределах постоянно проводящая поверхность, что делает невозможным прямое измерение ICORR.Небольшие, вызванные извне, потенциальные сдвиги (E) будут производить измеримый ток (I). на корродирующем электроде. Поведение внешнего наложенного тока регулируется, как ICORR, степенью сложности, с которой анодные и происходят процессы катодной коррозии. Чем больше сложность, тем меньше значение ICORR, и чем меньше значение I для данного потенциального сдвига. По факту, при малых значениях E I прямо пропорционален ICORR и, следовательно, скорость коррозии.Эта взаимосвязь воплощена в теоретически выведенном Штерном-Гири. уравнение: Числа ba и bc являются эмпирическими константами скорости, константами Тафеля, поэтому отношения можно более просто выразить как: I CORR = I / E x константа (3) Значение E / I известно как сопротивление поляризации. В принципе это проще всего измеряется путем помещения второго электрода (вспомогательного) в жидкость и подключения его к корродирующий электрод (тест) через внешний источник питания.Это показано на рисунке. 2. Рисунок 2. R P = Сопротивление поляризации R S = Сопротивление раствора C E = Емкость электрода Приложенный потенциал в этом простом двухэлектродном измерении требуется для преодолеть сопротивление раствора, а также поляризационное сопротивление коррозии реакции.Следовательно, сопротивление поляризации будет завышено на I (Rs), и скорость коррозии будет занижена до такой степени, как: где: C M = Измеренная скорость коррозии C A = Истинная скорость коррозии Система мониторинга коррозии металлических образцов в значительной степени преодолела проблему ошибки сопротивления раствора за счет использования запатентованного трехэлектродного измерения (метод PAIR ™).При этом используются отдельные схемы для измерения I и E. Схема, в которой выполняется измерение E, имеет чрезвычайно высокий входной импеданс, следовательно, сопротивление раствора оказывает незначительное влияние на величину сдвига потенциала, приложенного к испытательному электроду. Основа метода PAIR ™ проиллюстрирована на рисунке 3. Рисунок 3. При проведении измерения прибор PAIR ™ сначала обнулит любую остаточную разность потенциалов между электродом сравнения (R) и испытательным электродом (T).После этого ток будет течь от вспомогательного электрода (A) к испытательному электроду. Ток между вспомогательным электродом и испытательным электродом будет увеличиваться до тех пор, пока потенциал испытательного электрода не сместится на 10 мВ относительно электрода сравнения. Ток (I), необходимый для поддержания сдвига потенциала 10 мВ, пропорционален скорости коррозии испытательного электрода. Поляризационное напряжение 10 мВ, которое используется в приборах PAIR ™, было выбрано как находящееся в пределах, в которых сохраняется линейная зависимость между ICORR и E / I.Кроме того, значение достаточно мало, чтобы не вызывать значительного или постоянного нарушения процесса коррозии, чтобы последующие измерения оставались действительными. Показания прибора выражаются непосредственно в миллиметрах в год. Константа пропорциональности, включенная в приборы PAIR ™, представляет собой эмпирическое число, определяемое путем сравнения значений E / I с измерениями потери веса для нескольких сотен систем сплав / среда. Это обеспечивает надежную экспериментальную основу для калибровки прибора. Отдельные измерения скорости коррозии покажут характеристику затухания из-за емкостных эффектов, которые в некоторой степени существуют на всех корродирующих поверхностях электродов. Эта картина распада проиллюстрирована на рисунке 4. Рисунок 4. Истинное значение скорости коррозии – это равновесное значение (Ce), которое устанавливается после временного интервала Tc. Это временное запаздывание будет варьироваться в зависимости от конкретных характеристик системы металл / окружающая среда примерно от 30 секунд до нескольких часов.Поскольку характеристика затухания является асимптотической, даже системы с экстремальной «емкостной инерцией» будут близко приближаться к равновесию в течение 15-20 минут; так что большинство практических измерений можно завершить в течение 0,5-20 минут. Функция переменного «временного цикла» включена в автоматические приборы PAIR ™, чтобы приспособиться к этой емкостной временной задержке. Выбор датчика / элемента Трехэлектродные зонды доступны с треугольной или линейной конфигурацией штифтов, а также с концентрическим кольцом, заподлицо.Когда сопротивление раствора достигает чрезвычайно высоких значений (10 кОм / см), выбор конфигурации электродов становится важным. Это происходит из-за эффекта расширения, создаваемого высоким удельным сопротивлением в поле тока между испытательным и вспомогательным электродами, которое в какой-то момент позволяет току попадать на электрод сравнения и смещать его потенциал. Эффект показан на рисунке 5. Рисунок 5. Очевидно, что конфигурация электродов с линейными штырями менее подвержена «разбросу тока», чем треугольная решетка.Концентрическое кольцо, заподлицо, конфигурации электродов, по существу, невосприимчивы к эффектам «разброса тока» из-за взаимного влияния токовых полей на противоположные квадранты диска. В качестве приблизительного ориентира можно использовать треугольную электродную решетку в растворах с удельным сопротивлением до 10 кОм / см и линейной конфигурацией до 50 кОм / см. В принципе, промывочная матрица будет успешно работать до тех пор, пока окружающая среда имеет некоторую электролитическую проводимость, однако значение 500 кОм / см является хорошим ориентиром для практических рабочих ограничений.Таким образом, конфигурация электродов имеет первостепенное значение при выборе типа зонда для конкретного применения. Большинство других критериев выбора датчика связаны с физическими характеристиками системы, такими как номинальные значения температуры и давления, а также с тем, должно ли установка / удаление датчика выполняться без сброса давления в системе. Системы мониторинга коррозии металлических образцов предлагают широкий выбор корпусов зондов для удовлетворения этих различных потребностей. Самым простым типом корпуса датчика является версия фиксированной длины, пример которой показан на рисунке 6. Рисунок 6. Неподвижный зонд PAIR ™, обычно оснащенный втулкой NPT, привинчивается на место. Установка датчика требует сброса давления в системе, если не используется изолируемое устройство для бокового потока. Доступны версии этого зонда с входной втулкой 1 “NPT, 1½” NPT и 2 “NPT с максимальным рабочим давлением 3600 фунтов на квадратный дюйм. Версия с регулируемой длиной (показанная на рисунке 7) также доступна с подвижной входной втулкой, которая будет работать до 1500 фунтов на квадратный дюйм. Рис. 7. Доступны выдвижные зонды, поставляемые с 1-дюймовым сальником из FNPT. При использовании в сочетании с 1-дюймовым полнопроходным шаровым клапаном эти зонды можно вставлять и снимать без сброса давления в системе при давлении до 2000 фунтов на кв. Выдвижные зонды могут поставляться с предохранительной рамой, которая предотвращает «откат» зонда в системах с высокой вибрацией и помогает процессу вставки / извлечения в верхнем конце рабочего диапазона давления (выше 250 фунтов на кв. Дюйм). Для вставки / удаления при высоких рабочих давлениях система контроля коррозии металлических образцов предлагает извлекаемый зонд. Зонд этого типа можно вставлять и снимать без сброса давления в системе при рабочем давлении до 3600 фунтов на квадратный дюйм. Для выполнения извлечения высокого давления зонд используется в сочетании со специальным набором фитингов, заглушек, инструментов и клапанов, которые обсуждаются в разделе «Фитинги для доступа высокого давления» этого каталога. Съемная установка, стандартная для нефтегазодобывающей промышленности, показана на Рисунке 8. Рисунок 8. Все описанные конфигурации корпуса зонда предназначены для промышленного использования и изготовлены из нержавеющей стали AISI 316L. Таким образом, они соответствуют стандарту NACE на материалы MR0175 для использования в кислых средах. Кроме того, все датчики PAIR ™ промышленного качества имеют герметичный электрический разъем, рассчитанный на рабочее давление 6000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы обеспечить «отказоустойчивое» уплотнение в маловероятном случае выхода из строя первичных уплотнений электрода. Системы мониторинга коррозии металлических образцов также предлагают широкий выбор лабораторных датчиков и ячеек PAIR ™, устройств с боковым потоком, настраиваемых испытательных контуров для лабораторных исследований. Приборы Система мониторинга коррозии металлических образцов предлагает широкий спектр приборов PAIR ™, которые подходят практически для любого приложения заказчика. Предлагаемая инструментальная продукция: Переносные устройства с батарейным питанием (с накопителем данных или без него) Одноканальные, автоматические Многоканальные блоки Преобразователи 4-20 мА для распределенного сбора данных Инструменты многофункциональные T – время в днях между показаниями прибора S 1 и S 2 . В таблице 1 перечислены типы элементов, их толщина, срок службы зонда и идентификационные номера. Номинальные значения температуры и давления см. В соответствующих паспортах датчиков. При выборе типа элемента для конкретного применения ключевыми параметрами (помимо фундаментальных ограничений температуры и давления) для получения оптимальных результатов являются время отклика и требуемый срок службы зонда. Толщина элемента, геометрия и ожидаемая скорость коррозии определяют как время отклика, так и срок службы зонда. Время отклика, определяемое как минимальное время, в течение которого происходит измеримое изменение, определяет скорость, с которой могут быть получены полезные результаты.Срок службы зонда или время, необходимое для использования эффективной толщины открытого элемента, определяет график замены зонда. Запасные электроды Замена электродных элементов пользователем – уникальная особенность датчиков системы мониторинга коррозии металлических образцов. Полевые изменения быстро производятся без специальных инструментов или методов. Сравнение металлов и сплавов в рабочих условиях может быть удобно и экономично.Замена идентичных свежих электродов из одного и того же материала сильно корродированным или загрязненным элементам является практическим подходом к оценке изменений в условиях процесса или эффективности ингибитора при одних и тех же исходных условиях качества поверхности и размеров. Использование запасных электродов для измерения потери веса является привлекательной возможностью для многих экспериментаторов. Тот факт, что и поляризационный, и гравиметрический методы измерения применяются на одном и том же испытуемом образце, исключает несколько переменных из сравнительных оценок. Площадь поверхности различных металлов и сплавов скорректирована для компенсации изменений химической активности и плотности. Таким образом, в каждом случае для перечисленных электродов получается прямое показание измерителя MPI. Электроды продаются как единое целое. В большинстве случаев используемые электроды будут из одного и того же металлического сплава; однако некоторые пользователи могут пожелать поменять электроды. Каждый электрод заключен в упаковку из ингибированной бумаги вместе с прокладкой. Прокладки Viton® являются стандартными и поставляются, если специально не требуется другой материал. Электроды могут быть изготовлены из многих сплавов с материалами, поставляемыми либо Системой контроля коррозии металлических образцов, либо заказчиком. Электроды из металла сварного шва могут быть обработаны системами контроля коррозии металлических образцов. Запросы на электроды из специальных сплавов приветствуются. Viton® – зарегистрированная торговая марка DuPont Dow Elastomers.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Анизотропное травление платиновых электродов в начале катодной коррозии

Данные ЦВА, представленные на рис.1 показывают, что структура поверхности электрода остается неизменной, когда платиновые проволоки поляризованы при потенциалах -0,3 В относительно RHE или выше в 10 М растворе NaOH. Однако структура поверхности изменяется, когда электрод поляризуется при потенциалах -0,4 В относительно RHE и ниже. Таким образом, мы можем заключить, что потенциал начала катодной коррозии платины находится между -0,3 и -0,4 В по сравнению с RHE. Поскольку определение точного потенциала начала требует даже большей точности, чем обеспечивает текущая экспериментальная установка, мы предлагаем ориентировочный потенциал начала катодной коррозии -0.4 В относительно RHE для платины в 10 М растворе NaOH. Это соответствует примерно -1,3 В по сравнению с нормальным водородным электродом (NHE).

Этот экспериментально определенный начальный потенциал предположительно имеет термодинамический характер, поскольку он определяется стабильностью неуловимого метастабильного промежуточного продукта коррозии. Однако этот начальный потенциал не является стандартным равновесным потенциалом, например, перечисленным в электрохимической серии ¹⁹ ; для определения равновесного потенциала потребуется точное знание концентрации и природы задействованных реагентов.Поскольку эти знания в настоящее время недоступны из-за неуловимой природы промежуточных продуктов реакции катодной коррозии, сообщаемый потенциал начала является просто наименьшим отрицательным потенциалом, при котором катодная коррозия может быть обнаружена. Поэтому мы не можем исключить, что более длительное время коррозии немного сместит определенный начальный потенциал к менее отрицательным значениям, что приведет к выводу, что этот потенциал также частично кинетический по своей природе.

Тем не менее, значение начального потенциала можно сравнить с табличными равновесными потенциалами.Например, начальный потенциал всего на 0,4 В ниже термодинамического начала выделения водорода в щелочной среде, что на удивление мягко. Этот потенциал -1,3 В относительно NHE окончательно исключает включение ионов натрия в качестве причины катодной коррозии; пара Na ⁺ / Na имеет стандартный равновесный потенциал -2,71 В по сравнению с NHE ¹⁹ .

Данные CV также указывают на то, что катодная коррозия сопровождается преимущественным образованием участков типа (100).Это означает, что травление в результате катодной коррозии сильно анизотропно. Эти наблюдения подтверждаются формой и ориентацией ямок травления, созданных катодной коррозией, отображенных на микрофотографиях на рис. 2e, f. Эти формы и ориентации можно рационализировать с помощью простых моделей, показанных на рис. 3, которые будут использоваться для иллюстрации того, как данные SEM подтверждают предпочтение травления (100), наблюдаемое в электрохимии.

Рис. 3. Ямки травления модели.

( a ) Треугольная ямка травления со сторонами типа (100) на поверхности типа (111) со ступенькой типа (110) и ( b ) прямоугольная ямка травления с типом (100) стороны поверхности типа (100) со ступенькой типа (111).

На рис. 3а показана поверхность типа (111) с ступенькой типа (110). Для вытравливания отверстия на этой поверхности, открывающего участки (100), необходимо, чтобы отверстие было треугольным. Форма этой модели ямки травления соответствует форме ямок травления на рис. 2д. Кроме того, рис. 3 показывает, что все ямки травления должны иметь одинаковую ориентацию, как это диктуется ориентацией нижележащего кристаллического зерна. Это действительно очевидно из идентично ориентированных контуров на рис. 2д. Наконец, модель на рис. 3 соответствует электрохимически наблюдаемому уменьшению площадок (110): если ямка травления создается на участке поверхности с шагом (110), часть этого шага будет удалена.Таким образом, модель на рис. 3а способна объединить электрохимические и микроскопические наблюдения.

Аналогичный анализ можно провести на поверхностях типа (100), показанных на рис. 3b. При обнажении участков (100) на этой поверхности требуется создать отверстия прямоугольной формы, ориентация которых снова определяется кристаллическим зерном. Кроме того, все углы в отверстии должны составлять 90 °. Эти идентично выровненные прямоугольники хорошо совпадают с прямоугольниками на рис. 2f, что подчеркивается ориентацией выделенных прямоугольников.Любое отклонение от прямоугольной формы модели должно привести к добавлению новых прямоугольников к существующей яме для создания исключительно (100) участков, таким образом создавая квазипрямоугольники, такие как нижняя левая яма на рис. 2f. Кроме того, все (110) участки будут удалены с поверхности, на которой выросла ямка травления. Таким образом, прямоугольные ямки модели также хорошо согласуются как с электрохимическими, так и с микроскопическими данными.

Следует иметь в виду, что представленные модельные формы ямок предназначены только для иллюстрации того, насколько согласованы форма ямок и вольтамперометрия, и что фактический процесс травления, в результате которого образуются ямки, скорее всего, происходит за счет взаимодействия сложных механизмов, очень похожих друг на друга. рост поверхности атомным осаждением ²⁰ .Например, можно представить образование отверстия из-за коррозии участка ступени (110), от которого отверстие разрастается по поверхности. Сложность кинетики коррозии явно подтверждается возникновением гофры, которая не похожа на формы ямки модели, представленные на рис. 3, такие как тип, изображенный на рис. 2d. Этот тип шероховатости на зернах и границах зерен часто встречается на электроде, как и наличие сложных канавок травления. Этих особенностей следовало ожидать, поскольку металлические поверхности обладают сложными реконструкциями, которые обычно невидимы для SEM, например, группировка ступеней.Такие реконструкции намного сложнее, чем идеализированные поверхности типа (111) и (100), используемые в нашей модели. Таким образом, объяснение гофрирования на этих неидеальных участках электрода потребует более сложных кинетических моделей, которые будут в центре внимания будущих исследований катодной коррозии. Тем не менее, представленные модели ямок травления способны объединить электрохимические данные и данные СЭМ и подчеркнуть сильное предпочтение платины травлению (100).

Такое предпочтение узлов (100) замечательно, поскольку поверхности типа (100) обычно имеют более высокую поверхностную энергию, чем поверхности типа (111), и даже ступеньки (100) имеют более высокую свободную энергию, чем ступеньки (111) на ( 111) поверхность ^21,22 .Кроме того, предпочтение отдается участкам (100) как для наблюдаемых ямок травления, так и для ориентации наночастиц, созданных катодной коррозией ^7,8 . Следовательно, любое последовательное объяснение этого предпочтения должно учитывать как анизотропию катодного травления, так и предпочтительную ориентацию наночастиц. Предпочтительный выбор определенной грани может быть обусловлен поверхностным зарядом (глобальным) или адсорбированным (локальным).

Глобальное объяснение, включающее реконструкцию, индуцированную зарядом поверхности, менее вероятно ²³ , поскольку такая гипотеза объясняет только анизотропию травления.Эта гипотеза не принимает во внимание рост анизотропных частиц, который обязательно происходит за счет слияния незаряженных промежуточных продуктов. Любые анионные промежуточные продукты должны быть окислены перед слиянием, поскольку кулоновское отталкивание должно предотвращать столкновение заряженных частиц. Точно так же глобальные гипотезы, основанные на потенциальной зависимости свободной энергии различных типов ступеней, будут объяснять только анизотропию травления ²⁴ , поскольку считается, что рост наночастиц происходит в растворе и на него не должен в значительной степени влиять электрохимический потенциал электрода.

Поскольку глобальные объяснения обычно, кажется, объясняют только анизотропию травления, локальная гипотеза, включающая стабилизацию за счет адсорбции катионов электролита, кажется более подходящей ²⁵ . Ожидается, что эти положительно заряженные ионы будут сильно взаимодействовать с поверхностью электрода при отрицательных потенциалах и поверхностных зарядах, соответствующих катодной коррозии. Следовательно, эти катионы, вероятно, способны реструктурировать поверхность платины; хорошо известно, что адсорбаты могут влиять на структуру металлических поверхностей, снижая свободную поверхностную энергию граней, что было бы нежелательно в условиях отсутствия адсорбата ^26,27,28 .Кроме того, известно, что эти катионы необходимы для катодной коррозии, поскольку они необходимы для стабилизации промежуточных анионных продуктов коррозии ²⁹ . Эта важность катионов параллельна роли адсорбатов в традиционном синтезе наночастиц, в котором катионные, анионные и молекулярные адсорбаты способны как реструктурировать существующие наночастицы, так и контролировать форму частиц во время формирования, предпочтительно адсорбируя на определенные грани кристалла ^30,31,32 .

Вышеупомянутый механизм предполагает сильную зависимость анизотропии катодной коррозии как от концентрации, так и от природы катионов электролита, что действительно наблюдалось в предыдущих исследованиях: предпочтение ориентации наночастиц (100) уменьшается с уменьшением концентрации катионов ^{18 , 25} и менее выражен в гидроксиде калия, чем в гидроксиде натрия ⁸ .На основании этих экспериментальных наблюдений и общей тенденции адсорбатов к реструктуризации наночастиц и массивных электродов мы предполагаем, что специфическое взаимодействие катионов является наиболее вероятной причиной как преимущественной ориентации катодно приготовленных наночастиц, так и анизотропного травления, наблюдаемого в текущем токе. Работа.

Наконец, интересно сравнить модификации поверхности, наблюдаемые при катодной коррозии, с другими электрохимическими модификациями поверхности.Например, Диас и др. . наблюдали разительные изменения вольтамперометрического профиля платины после катодной поляризации в растворах серной кислоты, которые они приписали образованию «сверхактивных» состояний платины ^33,34 . Хотя эксперименты с ультрачистой серной кислотой продемонстрировали, что эти наблюдения не вызваны катодной коррозией ⁵ , эти изменения дополнительно иллюстрируют выраженные модификации, которые могут происходить на металлических электродах после катодной поляризации.

Значение изменений, вызванных катодной коррозией, подчеркивается путем сравнения их с модификациями, вызванными многократным циклированием при преимущественно анодных потенциалах ^35,36,37 . Эти последние циклические процедуры могут изменять поверхность электродов путем многократного окисления и восстановления платины в экспериментах, которые обычно длятся 5–10 минут. Эти циклы окисления / восстановления являются строгим требованием для модификации в этих экспериментах, потому что платина довольно стабильна при постоянной анодной поляризации из-за защиты тонким оксидным слоем ³⁸ .Напротив, катодная коррозия способна вызвать аналогичные или даже более драматические изменения за счет поляризации электрода всего на 0,5 В ниже термодинамического начала выделения водорода всего на минуту. Это приводит к удивительному и противоречивому выводу, что катодная коррозия в некоторых электролитах может быть гораздо более вредной для платиновых электродов, чем анодная коррозия, предполагая, что концепция катодной защиты относительна.