DE1498676A1 - Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsanfaelligkeit von Metallen - Google Patents

Description

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CONTINEIITAL OIL COMPANY . PONCA CITY . OKLAHOMA . U. 3« A, __

Verfahren zur Bestimmung der KorroBionaanfälligkeit von Metallen»

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsanfälligkeit von Metallen nach dem Verfahren gemäß Patent (Patentanmeldung C 32 C31 IXb/*t2 1),insbesondere solcher Metalle,welche korrodierend wirkenden Salzschmelzen ausgesetzt sind.

Letalle können durch anodische Passivierung gegen einen Angriff iurch korrodierend wirkende Elektrolytlösungen geschützt werden.Bei den kommerziell verwendeten Systemen wird der Korrosionsschutz dadurch bewirkt,dass eine inerte Elektrode in die Elektrolytlösung eingetaucht und zur Kathode gemacht wird,während der mit der Elektrolytlösung- in Berührung stehende Metallager-stand, beispielsweise ein MetallkeBsel.zur Anode in einem elektrischen Stromkreis gemacht wird.Der Durchgang einer bestimmten Glexchstrommenge bewirkt eine Passivaerun?¹ des LetalV'egenstandes.Nach Erreichen dieses passivierten Zust?ndes kann der Stror. unterbrochen oder stark verringert werren.DT» -ietall Behält dann seine Passivität eine begrenzte Zeit larg,wobei die Oauer der lassivierung vom jeweiligen I'.etall ,dem Elektrolyten und der Temperatur abhängt.i-aß für die; Korroaionsanfälligkeit eine;= Iietalles ist sein elftl-itrisches Fotentipl.liVird dieses Potential überwacht,so ist der Zv.-nt?nd f^!er tassivierung des Metalls jederzeit bekannt urid somit erkennbar, welcher Stromdurchgang zwischen Metall und inerter Elektrode erfolgen muß, um äc',s Metall in passiviertem Zustand zu halten »Die Überwachung des Potentials kann durch periodische oder kontinuierliche Messung erfolgen·

Die für die Potentialmessungen als ßezugselektroden verwendeten Norcrxlelektroden dürfen selbst bei langer Betriebsdauer des Systeme keine auch nur geringe Potentialabweichungen zeigen,da die daraus bestimmten Falschwerte für die Korrosionsanfälligkeit der, zu schützenden Metalls falsche Paesivierungßstrommengen bedinp-en,wodurch die Korrosion nicht verhindert wird,sondern erheblich vergrößert werden kann.

Darum wurden in der Vergangenheit als Bezugselektroden die sehr potentialntabilen Kalomel- und Silber-Silberchloridelektroden verwendet»Heren Eigenart erforderte,dass si^ nicht iirekt mit der korrosiven Elektrolytlösung in Verbindung gebracht,sondern mit dieser über Elektrolytbrücken,sogenannten Stroimchlüsseln verbunden werden musßten_eDie erwendi'ng dieser Elektroden und ihre besondere Anordnung war mit vielen Schwierigkeiten verbunden.Die-

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se Nachteile konnten überwunden werden.Gemäß Patent (Patentanmeldung C 3? 031 IXb/42 1) kann die Korrosionsanfääligkeit eines Metallee nach einem Verfahren bestimmt werden,bei welchen besondere Hormalelektroden als Bezugselektroden in direktem Kontakt mit der korrodierenden Elektrolytlösung verwendet werden»Als besonders vorteilhaft hat sich bei Verwendung in z.B. stark sauren Elektrolytlösungen wie Schwefelsäure,Phosphorsäure und Chromsäure die Edelmetall-Edelmetalloxyd-Elektrode erwiesen. Elektroden dieses Typ? zeigen ein« außerordentliche Potentialstabilität unci sind sehr betriebesicher«Des weiteren ist das gebildete Potential praktisch unabhängig von Konzentration und Temperatur des Elektrolyten.

Die PptentialstabilitHt der genannten Elektroden wurde durch Vergleich der gemessenen Potentiale mittels einer besonderen Anordnung durch Kalomel-Normalelektroden überprüft.Diese besondere Anordnung schloß einen Stromschlüssel ein₀

Ist nun der korrodierende Elektrolyt keine wässrige Lösung,sondern die Schmelze einer» Salzes,so ist die Verwendung einer Normal-Bezugselektrode zur Bestimmung der KorroFionsanfälligkeit eines Metalles besonders schwierig.Zwar ergibt sich der Vorteil,daß keine Probleme durch Konzentrationsänderungen des Elektrolyten auftreten können,da aus Salzschmelzen Wasser praktisch vollständig verdampft ist,doch ißt es nicht möglich,Stromschlüssel zu verwenden,da bei der Temperatur geschmolzener Salze die wässrigen Elektrolytlösungen der Strom<=chlüssel zum Sieden gbracht würden. Daher ist eine mit dem Elektrolyten riurch einen Strompchlüesel verbundene Normalelektrode weder als Bezugselektrode selbst zu verwenden,noch kann sie zur Überorüfung des von einer direkt in den Elektrolyten eingetauchten Bezugselektrode gemessenen Potentials verrenket werden.

Es wurde gefunden, daß bestimmte Normal elektroden direkt i»it einer Salzschmelze in Berührung gebracht und pIs Bezugselektrode zur Steuerung eines Systems zur anodißchen Passivierung von Metallen verwendet verdtn können.

Gegenstand der Erfindnr-s ist ein Verfahren zur Bestimmung der KorrosionbanfEiligkeit von Metallen,welche korrodierenden Salzschmelzen ausgesetzt sind..uabei wird eine Normalelektrode ext aer Salzschmelze unmittelbar in Berührung gebracht und die zwischen dem Metall und der Normalelektrode herr schende Potentialdifferenz gemessen.Als Hormalelektrode wird eine Elektrode aus der Gruppe Gold-Goldoxyd-Elektrode,Platin-Platinoxyd-Elektrode und Khodium-Rhodiumoxyd-Elektrode verwendet. BAD

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Erfindunßsgemsß wird κτιγ Bestimmung der Korrosionpanfalligkeit einep. bestimmten Metallee gegen einen speziellen Elektrolyten zunächst eine PoIarisationekurve aufgenommen.Hierbei wirr" die elektromotorische Kraft (EKK) zwischen Normalelektrode und Metall ge^en den zur Erhaltung einer feetcelegten Potentialdifferenz für eine gerebehe Zeitspanne erforderlichen Strom aufgetragen »Mne typische anodische Polarisationskurve ist in Fig»1 gezeigt.Diese Kurve ist für jeden Einzelfall charakteristisch und hängt vom verwendeten Metall,vom verwendeten Elektrolyten,der verwendeten Meßanordnung und sonstigen Bedingungen ab.Im passivierten Zustand des Metalle i«t der zur Erhaltung dieses Zustande erforderliche Stromverbrauch sehr gering.Urr aus dem Potentialbereich des nicht passivierten Zustandes in den des passivierten Zustandes zu kommen,muß andererseits eine relativ grosse Stromraenge aufgewendet werden.Die Fig.1 zeigt,daß der dem passivierten Zustand entsprechende Potentialbereich relativ groß ist.Deshalb sind häufig isotherme Potentialabweichungen von +50 mV für die Normalelktrode zulässig,ohne d«ß Fehler bei der zeitlichen und mengenmäßigen Zufuhr des Pnssivierungsstroms entstehen.

Fig.2 zeigt ein typisches Korrosionsschutzeysteni auf der Basis der anodischen Polarieatiom,welches aus dem Metallgegenstand 10 und dee korrodierenden Elektrolyten 12,einer darin eingetauchten Inertelektrode,welche gegen den Metallgegenstand als Kathode feschaltet ist,einer· Gleichstromquelle 16 mit ien Zuleitungen 18 und 20 und einen Schalter zum Cffn*n und Schlieesen des Stromkreises besteht.Das Öffner, und Schliessen des Schalters 22 un * damit 4es Fassivierungsetroos wird mittels einer Normalelektrode 2k und eines geeigneten Steuergerätes 26 bewirkt.Ein Stromschlüssel 28 verbindet die Hormalelektrode ?M mit dem Elektrolyten i2»Aus dieser Abbildunf ist leicht ersichtlichjdaß ein Eorrosionsschutzsyetee in der gezeigten üblichen Anordnung versagen nuß,wenn der Elektrolyt 12 ein geschmolzenes Salz ist. Die Elektrolytlösung in den Stromchlüssel 28 würde bei der Temperatur einer Salzpcheelze zum Sieden jebrscht.Β<»τ der Verwendung des Verfahrens der Erfindung für ein tlorrosionnschutz^ystem der gezeigten Art ist die Normalelektrode 2k daher direht in den Elektrolyten 12,das geschmolzene Salz,einget.iucht_#

/s wurde die Korrceionsgeschwindirkedt vor passivierte« und nicht passirier·. te*n Walz- Ijzw. Ec" *1 stahl· in geschmolzenen !»triumhydrogeneulfat bei 215,5°C tort5'"t.EK «mrde ein Korrosione^chutzsystem verwendetfwie es verstehend

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an Hand von Fig.2 erläutert wurde»Als Normalelektrode diente eine Platin* Platinoxyd-Elektrode.Zunächst wurde die Korrosionsanfälligkeit der beiden Iletalle. be stimmt. Fig. 3 und k geben die anodiechen Polprisationskurven für Walz- und Edelstahl wieder (1020 mild steel und 30*f stainless steel)» Die beiden Kurven zeigen für beideMetalle in Berührung mit geschmolzenem Natriumhydrogensulfat bei Verwendung einer Platin-Platinoxyi-Mormalelektrod* die Existenz eines Potentialbereich· für minimale Dichte ,des Passivierungsstrorae. *

Die nachstehende Tabelle zeigt die gemessenen Korroßionsgeschwindigkeiten:"

Tabelle

Metall

Korroeionegeechwindigkeit Polarisations·· Stromdichte Schutz (mn pro Jahr) potential (mV) mA/m %

ungeschützt polarisiert

Walzstahl 23,^5
Edelstahl 2,07

0,1016 0,0584

0,1372

+600 (edel) +750 (edel)

+7*0 (edel)

0,539
0,^09

0,918

99,β 99,8

93,3

Zeitdauer des Versuchs etwa 20 Stunden.

Die Werte der Tabelle zeigen,daß die Korroeionegeechwindigkeit bei WaIztsahl umd 99,8 und bei Edelstahl um 93,3 % vermindert wurde.

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Claims (3)

S U98676 Patentansprüche t

1. Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsanfälligkeit von Metallen,welche korrodieren« wirkenden Salzschmelzen ausgesetzt sind, naeh Patent (Patentanmeldung C 32 031 IXb/¹^ 1),dadurch gekennzeichnet,dass eine Normalelektrode rait der Salzschmelze unmittelbar in Berührung gebracht unc3 die zwischen dem Metall und der Normalelektrode herrechende Potential* differenz gemessen wird,wobei eine Elektrode aus der Gruppe Gold-Goldoxyd-Elektrode ,Platin-Platinoxyd-Elektrode und Bhodium-Rhodiumoxyd-Elektrode als Normalelektrode verwendet wird«

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dass das geschmolzene Salz ein saures Salz ist·

3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,dass das geschmolzene Sal?, Nstriumhydrogensulfat ist.

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