Электролит для электрохимического определения коэффициента диффузии водорода в стали

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при оценке и прогнозировании работоспособности оборудования в сероводородсодержащих средах. Цель изобретения - повышение точности и экспрессности определения. Электролит содержит следующие компоненты, г/л: бихромат калия 45-55

серная кислота 3,70-3,74

персульфат натрия 1,20-1,30

глицерин 605-655

вода - до 1 л. 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

SrB <:-, *"Ф. - Ф

@Tgg! 1 л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4607966/31-25 (22) 23. 11. 88 (46) 23.09.90. Бюл. Н 35 (71) Волгоградский политехнический институт (72) P.Ï.Ñîêîëîâ, Г.В.Шульгин, Ж.Н.Малышева и Ю.И.Рубенчик (53) 543 ° 253 (088.8) (56) Миндюк А.К. и др. Защита метал. лов., т,9, вып,4, 1973, с. 499-500.

Сабирзянов А.В. и др. Физические свойства металлов и сплавов. 1978, Р, с.49-54.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при изучении и выборе материалов, предназначенных для эксплуатации в средах, вызывающих наводороживание, причем определение параметров наводороживания (коэффициентов диффузии водорода, водородопроницаемости и т.д.) важно для оценки и прогнозирования работоспособности оборудования в сероводородсодержащих средах.

Целью изобретения является повышение точности и экспрессности опре деления коэффициента диффузии водорода в стали.

На чертеже представлена кривая анодного окисления водорода, абсорбированного металлом (где 2 - начало о нав одорожив ания) .

„„$0„„1594 8 (1) G 01 Н 17/00

2 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ВОДОРОДА В СТАЛИ (57) Изобретение относится к испыта.тельной технике и может быть использовано при оценке и прогнозировании работоспособности оборудования в сероводородсодержащих средах. Цель изобретения — повышение точности и экспрессности определения. Электролит содержит следующие компоненты, г/л; бихромат калия 45-55; серная кислота

3,70-3,74; персульфат натрия 1,201,30; глицерин 605-655; вода — до

1 л. 1 ил., 2 табл.

Электролит для электрохимического определения коэффициента диффузии водорода (D„) в стали по форме анодных кривых дополнительно содержит серную кислоту, персульфат натрия и глицерин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Бихромат калия 45 — 55

Серная кислота 3,70 — 3,74

Персульфат натрия 1,20 — 1,30

Глицерин 605 — 655

Вода До 1 л

Повышение точности определения коэффициента диффузии обусловлено снижением фонового тока Т ф „, что позволяет использовать максимальную

4 чувствительность прибора и наиболее точно оценить диффузионный ток окисления водорода T.qae. Расчет коэффи1594386 циента диффузии водорода Э н производится по уравнению, в которое входит время задержки С, отвечающее величи нее 0,6299 I „<, Чем точнее определена величина I ggp, тем точнее можно рассчитать величину D °

Сокращение времени испытаний достигается снижением времени установления стационарного фонового тока на 10 образце.

Введение дополнительно серной кислоты в раствор, содержащий в качестве пассиватора бихромат калия, сокра, щает время установления стационарно го фонового тока. При содержании кислоты в количестве 3,70-3,74 г/л время стабилизации уменьшается в 4-6 раз, Электролит готовят следующим образом. 20

В 500 + 20 мл воды растворяют последовательно 45-55 г бихромата калия, 1,2-1,3 r персульфата натрия и 3,703,74 г концентрированной серной кислоты (й- = 1,86), что соответствует iS

2 + 0,01 мл. К полученному водному раствору добавляют 605-655 r глицерина (d = 1,26), что соответствует

480-520 мл. Раствор годен к применению в течение трех суток при комнатной температуре. Для увеличения срока службы раствор хранят в холодильнике.

Определение коэффициента диффузии

:водорода в стали проводят следующим образом.

На плоском стальном образце закрепляют с двух сторон две электрохимические ячейки. Одна ячейка (катодная) служит для электролитического наводо- 0 роживания образца катодной поляризацией при плотности тока 250-500 А/м, вторая ячейка (анодная) используется для снятия анодных кривых окисления водорода, проходящего через образец при наводороживании.

В анодную ячейку, т.е. ячейку, закрепленную с анодной стороны образца, заливают электролит указанного состава, помещают в нее электрод сравнения (ЭС), вспомогательный электрод (ВЭ) и соединяют рабочий электрод (РЭ), ЭС и ВЭ с потенциостатом. На потенциостате задают потенциал + 0,8 В и записывают анодный ток пассивации: .

55 до установления стационарного постоянного во времени фонового тока 1 плотность которого должна составить не более 3-4 мкА/см . После этого, т в катодную ячейку, т.е.. ячейку, закрепленную с катодной стороны, заливают раствор для наводороживания, помещают ВЭ, соединяют ВЭ и образец с поляризующим устройством (выпрямитель, !. потенциостат). В момент включения катодной поляризации на анодной пассивационной кривой делается метка.

Появление водорода, проникающего через образец, отражается на анодной, кривой в виде подъема тока, который после определенного времени достигает постоянного во времени предельного значения I, соответствующего стационарным условиям диффузии водорода в металле, Потенциостат включают и кривую обрабатывают: находят величину диффузионного тока водорода

)uD 1 прен 1 сон определяют время задержки С которое

3» равно времени при установлении тока

I, равного 0,6299 I „, рассчитывают коэффициент диффузии водорода Р „ по формуле Деванатхана

D и 6 Д

3 где 1 — толщина образца, см;

С вЂ” время задержки, с.

Время задержки Г = 394 с D с

= 9,5 10 см /с.

В табл. 1 представлены результаты измерения коэффициента диффузии водорода с использованием различных электролитов предлагаЕмого, базового и известного на стали 20ХГСДЮЧ, Как следует из табл. 1, результаты, полученные с использованием предлагаемого электролита, дают по сравнению с базовым и известным большую точность и достоверность данных.

Так, ток диффузии по сравнению с базовым в 6 раэ больше, а по сравиению с известным в 9 раз. Это свидетельствует о большей чувствительности метода с использованием предлагаемого электролита.

Время стабилизации фонового тока с использованием предлагаемого раствора значительно меньше, чем в известном в 10 раз, а по сравнению с базовым в 15 раз, что приводит к ускорению испытаний.

В табл, 2 приведены данные по определению коэффициента диффузии во.5 1594386 6 дорода с использованием предлагае- Формула изобретения мого электролита для различных марок Электролит для электрохимического сталей. Коэффициенты диффузии водо- определения коэффициента диффузии рода определяются с высокой точностью водорода в стали, содержащий раствор и являются индивидуальной характе5 бихромата калия, о т л и ч а ю щ и йристииой -данной марки стали. с я тем, что, с целью повышения точности и экспрессности определения, Изобретенйе направлено для оценки он дополнительно содержит серную надежности и прогнозирования работо- 10 кислоту, персульфат натрия и глицерин способности оборудования, работающе- при следующем соотношении компоненго в средах, вызывающих наводорожи- тов, г/л: ванне. Точная оценка надежности ис- Бихромат калия 45 — 55 пользуемых сталей позволяет продлить Серная кислота 3,70 — 3,74 срок службы аппаратов при повьппенных 15 Персульфат натрия 1,20 — 1,30 рабочих давлениях до капитального Глицерин 605 — 655 ремонта. Вода Остальное

Таблица 1

Извест Базоный вый

Показатели

1 2 3 4 5 (23 (1) Состав электролита, г/л: 45

К Сг О 7 3,7

55 50

3,74 3,5

40 60

3,5 4,0

0,1 н.

Na0H

К СтпО у н асьпце нный раствор

Н БО

Na S О 1,2

Глицерйн . 605

Н О, л До 1

Время стабилизации фонового тока а,, ч 0,3

Фоновыи ток I мкА 15

Ток диффузии 1 9 ц ф мкА 93

Коээфициент диффузии В„-10, см /с 9,4+0,2

1,0 1,5

590 680

До 1 До 1

1,30 125

655 630

До 1 До 1

0151015

4,0 6,0

150 180

12 18

0,4.

55 70

12 7

91 106 77

9,4+0,2 9,4+0,2 8,8+1

9,0+0,8 9,0+3 9,0+4

П р и м е ч а н и е. Сталь 20ХГСДЮЧ; толщина образца 1 = О, 15 см, площадь и навороживания S - =5 см . С н з = 2 г/л. Результаты приведены средние иэ 5 измерений.

Т а б л и ц а 2

D и т 0,2" 10 -с см с

Толщина об- Время ста- Фоновый Ток диф., разца, см билизации, ток, мкА мин мкА

Сталь ремя saержки л

Ст. 20

Ст. 40

Ст. 40ХФ

Ст. ЗОХНЗ

0,217

О, 177.

0,178

0,230 15 10 68 462, 5

12 6 95 . 281,55

7 . 11 158 600

6 12,5 422 750

17,0

18,6 ,9,8

11,8

П р и м е ч а н и е : Стальные образцы отожжены. при 940 С в течение 3 ч.

159438б

Составитель Т,Николаева

Редактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши е

Заказ 2823 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101