Comment calculer le taux de corrosion ?

Comment calculer le taux de corrosion ?

L’étude de la corrosion des métaux a été centrée sur les conditions d’équilibre et la tendance des métaux à se corroder, qui a été liée aux potentiels d’électrode standard des métaux. Cependant, les systèmes de corrosion ne sont pas à l’équilibre et, par conséquent, les potentiels thermodynamiques ne nous renseignent pas sur les taux de réactions de corrosion. La cinétique des systèmes de corrosion est très complexe et n’est pas complètement comprise. Examinons quelques-uns des aspects fondamentaux de la cinétique de corrosion et voyons comment nous pouvons calculer le taux de corrosion.

Comment calculer le taux de corrosion ?

Taux de corrosion uniforme

La quantité de métal uniformément corrodée à partir d’une anode ou électrodéposée sur une cathode dans une solution aqueuse dans une période de temps peut être déterminée en utilisant l’équation de Faraday de la chimie générale.

Savez-vous?
Michael Faraday (1791–1867) est un scientifique anglais qui a fait des expériences de base sur l’électricité et le magnétisme. Il a fait des expériences pour montrer comment les ions d’un composé migraient sous l’influence d’un courant électrique appliqué à des électrodes de polarité opposée.

L’équation de Faraday stipule que

Comment calculer le taux de corrosion ?


w = poids du métal en grammes (g), corrodé ou galvanisé dans une solution aqueuse au temps t en secondes (s)
I = flux de courant en ampères (A)
M = masse atomique du métal, g/mol
n = nombre d’électrons/atome produits ou consommés dans le processus
F = Constante de Faraday = 96 500 C/mol ou 96 500 A · s/mol

Parfois, la corrosion aqueuse uniforme du métal est exprimée en termes de densité de courant I, qui est souvent exprimée en ampères par centimètre carré.

Le remplacement de I par celui-ci convertit l’équation ci-dessus comme suit

Comment calculer le taux de corrosion ?


i = densité de courant, A/cm2
A = aire, (cm2 si le centimètre est utilisé pour la longueur)
M = masse atomique du métal, g/mol
n = nombre d’électrons/atome produits ou consommés dans le processus
F = Constante de Faraday = 96 500 C/mol ou 96 500 A · s/mol

Résolvons un exemple de problème pour calculer le taux de corrosion en utilisant l’équation ci-dessus.

Exemple de problème pour calculer le taux de corrosion

1. Un procédé de galvanoplastie du cuivre utilise 15 A de courant en dissolvant chimiquement (corrodant) une anode en cuivre et en galvanisant une cathode en cuivre. Si l’on suppose qu’il n’y a pas de réactions secondaires, combien de temps faudra-t-il pour corroder 8,50 g de cuivre de l’anode ?

Répondre:

Le temps nécessaire pour corroder le cuivre de l’anode peut être déterminé à partir de l’équation de Fraraday ci-dessus comme suit

Écrivons-le en termes de t

Dans ce cas, à partir du problème donné, nous avons

p = 8,5 g
n = 2 pour Cu → Cu2+ + 2e
F = 96 500 A⋅s/mol
M = 63,5 g/mol pour Cu
Je = 15 A
t = ? (en secondes)

Remplaçons ces valeurs dans la relation ci-dessus, on obtient

t = 1722 s

t = 28,7 minutes

2. Un réservoir cylindrique en acier doux de 1 m de haut et 50 cm de diamètre contient de l’eau aérée au
niveau 60 cm et montre une perte de poids due à la corrosion de 304 g après six semaines.
(a) Calculer le courant de corrosion
(b) Calculez la densité de courant impliquée dans la corrosion du réservoir.
Supposons une corrosion uniforme sur la surface intérieure du réservoir et que l’acier se corrode dans le même
façon comme du fer pur.

Répondre: une

Nous utiliserons l’équation suivante réécrite à partir de l’équation de Faraday ci-dessus pour résoudre le courant de corrosion :

Comment calculer le taux de corrosion ?

à partir des données fournies, nous avons
p = 304 g
n = 2 pour Fe → Fe2+ + 2e
F = 96 500 A⋅s/mol
M = 55,85 g/mol pour Fe
t = 6 semaines = 6×7×24×60 = 3,63×106s
je = ? UNE

je = 0.289A

Réponse : b

La densité de courant est

Aire de surface de corrosion du réservoir = aire des côtés + aire du fond

Aire de la surface de corrosion du réservoir = πDh + πr2
Zone de surface de corrosion du réservoir = π(50 cm)(60 cm) + π(25 cm)2
Zone de surface de corrosion du réservoir = 9420 cm2 + 1962 cm2 = 11 380 cm2

Remplaçons dans la relation ci-dessus I

i =0,289 A /11 380 cm2 = 2,53 × 10−5A/cm2

La densité de courant est de 2,53 × 10−5A/cm2.

Dans les travaux expérimentaux sur la corrosion, la corrosion uniforme d’une surface métallique exposée à un environnement corrosif est mesurée de diverses manières.

Une méthode courante consiste à mesurer la perte de poids d’un échantillon exposé à un environnement particulier puis, après un certain temps, à exprimer le taux de corrosion sous la forme d’une perte de poids par unité de surface exposée par unité de temps. Par exemple, la corrosion de surface uniforme est souvent exprimée en milligrammes de perte de poids par décimètre carré par jour (mdd).

3. La paroi d’un réservoir en acier contenant de l’eau aérée se corrode à un taux de 54,7 mdd. Combien de temps faudra-t-il pour que l’épaisseur de la paroi diminue de 0,50 mm ?

Répondre:

Le taux de corrosion est de 54,7 mdd, soit 54,7 mg de métal sont corrodés sur chaque décimètre carré de surface par jour.

Taux de corrosion en g/(cm2⋅jour) = (54,7 × 10−3 g) / (100cm2 ⋅ jour) = 54,7 × 10−4 g/(cm2⋅jour)

La densité de Fe = 7,87 g/cm3.

En divisant le taux de corrosion en g/(cm2·jour) par la densité donne la profondeur de corrosion par jour.

La profondeur de corrosion par jour = (54,7 × 10−4 g/(cm2⋅jour)) / 7,87 g/cm3

La profondeur de corrosion par jour = 0,695 × 10−4 cm/jour

Le nombre de jours nécessaires pour une diminution de 0,50 mm peut être obtenu par un rapport tel que

Comment calculer le taux de corrosion ?

x = 719jours

Une autre méthode couramment utilisée consiste à exprimer le taux de corrosion en termes de perte de profondeur de matériau par unité de temps. Des exemples de taux de corrosion dans ce système sont les millimètres par an (mm/an) et les mils (1 mil = 0,001 pouce) par an (mils/an). Pour une corrosion électrochimique uniforme dans des environnements aqueux, la vitesse de corrosion peut être exprimée en densité de courant.

Résolvons un exemple sur cette méthode pour calculer le taux de corrosion

4. Un échantillon de zinc se corrode uniformément avec une densité de courant de 4,27 × 10−7 A/cm2 dans une solution aqueuse. Quelle est la vitesse de corrosion du zinc en milligrammes par décimètre par jour ? La réaction d’oxydation du zinc est Zn → Zn2+ + 2e.

Répondre:

Pour faire la conversion de la densité de courant en mdd, nous utiliserons l’équation de Faraday pour calculer les milligrammes de zinc corrodant sur une surface de 1 dm2/jour (jj).

w = 1,25 mg de zinc qui se corrode sur une surface de 1 dm2 en 1 jour

ou le taux de corrosion est de 1,25 mdd

Conclusion

Nous avons discuté de la façon de calculer le taux de corrosion à l’aide de l’équation de Faraday, ainsi que de résoudre 4 exemples de problèmes sur le calcul du taux de corrosion. Faites-nous savoir ce que vous pensez de cet article dans la section des commentaires ci-dessous.