Принципиальной основой этого метода является поляризационная способность металлов. Степень поляризуемости металла в исследуемой почве, т. е. смещение его электродного потенциала при пропуске тока, показывает, насколько легко или затрудненно протекают электродные процессы и тесно связанная с ними коррозия. Для изучения зависимости скорости коррозии от характера поляризации металл помещают в исследуемую среду и в ней поляризуют наложением тока от внешнего источника. В качестве критерия используют поляризационную кривую, показывающую зависимость между смещением электродного потенциала в исследуемой почве и плотностью наложенного тока.
Работа по снятию поляризационных кривых состоит в следующем. В исследуемый образец почвы помещают два электрода одного и того же металла и наложением тока от внешнего источника поляризуют один из них катодно, а другой анодно при различных значениях плотности тока, доводя разность потенциалов между ними до определенного значения.
После каждого наложения поляризующего тока определяют значения поляризации катода и анода и тем самым устанавливают изменения потенциалов электродов за счет поляризации. По полученным данным вычисляют разность потенциалов электродов Vk - Va для различных значений плотности поляризующего тока и строят поляризационную диаграмму.
Рис. 25. Кривые поляризации электродом.
Искомая разность потенциалов может быть получена вычислением или же замером потенциометром после снятия поляризующего тока. В последнем случае необходимость раздельных замеров величины поляризации катода и анода отпадает.
Рис. 26. Поляризационная диаграмма.
Коррозионность почвы оценивается по характеру поляризационных кривых l=f(VK — Va ), приведенных на рис. 26 и 27.
Из диаграмм на рис. 26 и 27 видно, что при пологом подъеме поляризационной кривой скачок тока, соответствующего некоторой разности потенциалов, значительно больше, чем при крутом подъеме кривой. Отсюда следует, что почва, поляризационная кривая которой расположена полого, в коррозионном отношении является очень опасной. Наоборот, в отношении почвы, поляризационная кривая которой расположена круто, можно полагать, что в ней не будет интенсивной коррозии.
Сопоставляя поляризационные кривые почв с фактическим состоянием трубопроводов, заложенных в них, пришли к следующим градациям плотностей поляризующего тока для почв при расчетной влажности 20%. Почвы, в которых разность потенциалов между электродами в 500 мв достигается при плотности поляризующего тока от 0,05 ма/см2 и менее, считаются неопасными. При плотности тока от 0,30 ма/см2 и. более в тех же условиях поляризации почвы относятся к особо опасным. При промежуточных значениях параметров поляризационной кривой почвы считаются опасными или умеренно опасными. Сопоставления и подсчеты показывают очень хорошую сходимость результатов, полученных методом поляризационных кривых с данными, полученными по омическому сопротивлению.
Рис. 27. Поляризационные диаграммы для различных почв.
Метод поляризационных кривых является чрезвычайно ценным, так как он прост и дает достоверные результаты. Достоверность результатов обеспечивается тем, что в поляризационной диаграмме преломляется ряд таких важнейших коррозионных свойств почвы как воздухопроницаемость, влажность, засоленность, рН и пр. Видоизменением описанного метода является метод определения коррозионности в гальванической ячейке, принципиальной основой которого также является поляризационная способность металлов. Однако при этом методе в качестве критерия используется не кривая, а соотношение между средней плотностью поляризующего тока, пропускаемого через ячейку аэрационной пары при напряжении от 0 до 300 мв, и потенциалом аэрационной пары.
Плотность тока для коррозионной классификации почв
Градация средних плотностей тока для коррозионной классификации почв.
Средняя плотность тока в ма/дм2 | Степень коррозионности |
Выше 9,0 | Высокая |
6,0-9,0 | Повышенная |
3,0-6,0 | Нормальная |
Ниже 3,0 | Низкая |
Для удобства вычисления средней плотности поляризующего тока и построения поляризационных кривых начальная разность потенциалов условно принимается равной нулю. По вертикальной оси VK— Va откладывается не сама разность потенциалов ячейки, а величина изменения разности потенциалов при разных плотностях поляризующего тока; по горизонтальной оси откладывается поляризующий ток. Среднюю плотность тока на аноде можно получить двумя способами. Наиболее просто, но менее точно эта величина берется непосредственно из графика, как плотность тока, отвечающая изменению VK — Vа= 150 мв, т. е. среднему изменению разности потенциалов в пределах от 0 до 300 мв. Более точно она определяется по площади, заключенной между кривой и ординатой, графика, соответствующей разности потенциалов в 300 мв. Средняя плотность тока в этом случае вычисляется по формуле:
где S - измеренная площадь в см2 h - масштаб оси плотности тока (число ма/дм2, отвечающее I см); l - линейная величина VK—V а = 300 мв по вертикальной оси и масштабе графика в см.