Вы здесь

Моніторинг та управління наводнюванням металів у електрохімічних процесах

Автор: 
Желавський Сергій Григорович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
3403U000530
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты исследований
2.1.1. Предварительная подготовка поверхности рабочего электрода
Материалом рабочего электрода служила углеродистая сталь 20 ГОСТ 1050-74.
Исследуемые образцы представляли собой прямоугольные пластины размером 50х15 мм
толщиной 1,02 мм. Образцы подвергали предварительной обработке в соответствии с
общепринятой методикой [108]: шлифованию наждачной бумагой, обезжириванию и
активации.
2.1.2.Модельные среды
В качестве модельных сред использовали растворы 0,35М-ного хлорида натрия;
0,2М-ного сульфата калия и серной кислоты варьированной концентрации.
Кислотность применяемых сред варьировалась в интервале от 3,0 до 10,0. Для
приготовления водоэмульсионных сред использовали автомобильный бензин марки
Аи-93. Растворы готовили из реактивов марки х.ч. на дистиллированной воде.
Удаление кислорода из растворов (деаэрацию) проводили, продувая их аргоном
высокой чистоты ТУ 6-21-12-79.
Модельными средами при исследовании наводороживания при коррозионных
испытаниях служили водный раствор 0,35М-ного хлорида натрия и его эмульсия с
бензином Аи-93 в соотношении водная/бензиновая фракции = 10/1 [109] с
механическим перемешиванием и рабочей температурой (333 - 353)±2 К, нашедшая
применение при изучении ингибиторов наводороживания для нефтеперерабатывающего
оборудования [110]. Кислотность водной фракции составляла рН = 3,0.
2.2. Ячейки для измерений
2.2.1. В процессе исследований использовали стандартные ячейки для
электрохимических измерений ЯСЭ-2 ТУ 25-05 и ЯЭ-И Гф.5. 184.073, а также
специально изготовленные при выполнении работы.
2.2.2. Электрохимические диффузионные исследования водородопроницаемости
стальных мембран в растворах варьированного состава проводили на измерительном
стенде (рис.2.1) в электрохимической ячейке (рис.2.2) с горизонтальным
расположением рабочего электрода. Электродом служила металлическая мембрана
(рис.2.2, поз.7), закрепленная между входным (рис.2.2, поз.8) и выходным
(рис.2.2, поз.6) отделениями ячейки. Входное отделение ячейки соединяли с
емкостью для рабочего электролита (рис.2.2, поз.10), в котором располагали
вспомогательный платиновый электрод (рис.2.2, поз.9) электрической цепи
электрогенерированного водорода на входной поверхности мембраны. Скорость
катодной реакции регулировали величиной стабилизированного тока от источника
постоянного тока Б5-47 (рис.2.1).
Количество продиффундировавшего через образец водорода определяли по величине
тока ионизации в потенциостатическом режиме. Для этого выходную сторону
мембраны поляризовали анодно до потенциала ионизации водорода +0,25 В (н.в.э.)
по отношению к оксидно-ртутному электроду сравнения. Электролитом в анодном
отделении являлся раствор NaOH (0,1 М).
Элементы конструкции электрохимической ячейки были изготовлены из органического
(рис.2.2, поз.6, 8) и лабораторного (рис.2.2, поз.4, 10) стекла.
Площадь рабочей поверхности мембраны составляла 0,9503 см2. Площадь поверхности
рабочего электрода ограничивали указанной величиной для предотвращения
возможности аномального хода I,t-зависимостей, связанного со способностью к
деформации электродов под действием диффундирующего водорода (рис.2.3), как это
было показано [111].
Рис.2.3. Теоретическая зависимость прогиба
металлической мембраны (W) от ее
площади при одинаковых условиях
поляризации [111]
Ячейку термостатировали с использованием кожуха со змеевиком (на рис.2.2 не
показан), через который прокачивали воду от термостата типа U-10. Температуру
модельных сред во входном отделении ячейки варьировали в пределах 293…353К.
2.3. Поляризационные измерения
2.3.1. Потенциометрия
Измерение стационарного потенциала электродов проводили при помощи высокоомных
вольтметров В2-36 и В7-35, входное сопротивление которых составляло не менее
1010 Ом. В качестве электрода сравнения использовали насыщенный
хлоридсеребряный полуэлемент ЭВЛ-1М1. Измерение потенциала проводили при
температуре (293±1)0К.
2.3.2. Статические режимы и линейная развертка потенциала.
Статические и динамические поляризационные измерения проводили с
использованием потенциостата ПИ-50-1.1 и программатора ПР-8 в
термостатированных ячейках ЯСЭ-2 по трехэлектродной схеме. Рабочим электродом
служила стальная пластина, вспомогательным - платиновый пластинчатый электрод,
в качестве электрода сравнения использовали хлоридсеребряный полуэлемент
ЭВЛ-1М1. Динамические зависимости фиксировали двухкоординатным регистратором
ЛПД-4, установившиеся значения тока контролировали цифровым прибором В7-35.
2.4. Переменнотоковый импеданс электрохимических систем и импедансная
спектроскопия
2.4.1. Измерение импеданса стального электрода проводили мостом переменного
тока Р-5021 ТУ-25-04-1702-76 на фиксированной частоте (104 Гц) по
последовательной схеме в унифицированных ячейках. В качестве вспомогательных
электродов использовали сетчатые платиновые электроды.
2.4.2. Измерение частотных спектров импеданса стального электрода при изучении
адсорбции органических веществ проводили с использованием автоматического моста
переменного тока Р-5083 в диапазоне частот 30ё105 Гц по последовательной схеме.
Вспомогательным электродом служила коаксиально расположенная по отношению к
точечному рабочему электроду платиновая сетка. Измерения проводили в ячейках
ЯСЭ-2. Обработку результатов и расчет элементов эквивалентных схем замещения
осуществляли с использованием графоаналитических методов [112, 113].
2.5. Контроль водородопроницаемости стальных мембран
2.5.1. Определение эффективног