Вплив числа електродних пар на похибку електрохімічного давача поляризаційного опору для вимірювання шидкості атмосферної корозії

Abstract

Представлені результати дослідження впливу числа електродних пар багатоелектродного коповерхневого електрохімічного давача поляризаційного опору, чутливий елемент якого виготовлений зі сталі та розміщений на теплопровідній анодованій алюмінієвій основі, на похибку вимірювання швидкості корозії в атмосферних умовах. Показано, що при визначенні швидкості корозії методом поляризаційного опору збільшення числа пар електродів давача від одної до чотирьох підвищує відтворюваність результатів вимірювання та їх збіжність з даними масометрії. Зважаючи на форму відбитків чотирипарного чутливого елементу графічно змодельована площа поверхні контакту чутливого елементу восьмипарного давача з алюмінієвою основою. При моделюванні враховано, що конструктивною особливістю давача є можливість повного контакту з основою однієї пари електродів, що пояснює причину збільшення похибки вимірювань зі збільшенням числа пар електродів. Збільшення числа пар від однієї до чотирьох і далі до восьми знижує частку поверхні достатньо щільного контакту чутливого елементу з алюмінієвою основою від 100 % до ∼ 50 % і далі до ∼30 %. Виявлено екстремальну залежність похибки вимірювань від числа пар електродів внаслідок збільшення площі робочої поверхні електродів та зниження при цьому площі щільного контакту з алюмінієвою теплопровідною основою. Встановлено, що чотири пари електродів для представленої конструкції давача є оптимальним. Встановлено, що причиною росту похибки вимірювання поляризаційного опору в атмосферних умовах та, відповідно, швидкості корозії з використанням електрохімічних багатоелектродних коповерхневих давачів поляризаційного опору при збільшенні числа електродних пар (від однієї до восьми) є зниження частки поверхні достатньо щільного контакту чутливого елементу з алюмінієвою основою (приблизно в два-три рази). Інша тенденція, яка веде до зменшення похибки – зниження похибки задавання відповідної поляризації при збільшенні сумарної площі електродів. Показано, екстремальну залежність цієї похибки від числа електродних пар з мінімумом для чотирипарного давача. Вирішено проблему удавано неконтрольованої зміни похибки вимірювання за допомогою давача поляризаційного опору розглянутої конструкції та визначено оптимальну кількість електродних пар (чотири). Застосування такого давача дозволить оцінювати корозивність атмосферного повітряного середовища відносно відповідальних металевих конструкцій та їх корозійний стан в локальних корозійно-небезпечних місцях зі стабільною й мінімальною похибкою.

Представлены результаты исследования влияния числа электродных пар многоэлектродного коповерхностного электрохимического датчика поляризационного сопротивления, чувствительный элемент которого изготовлен из стали и размещен на теплопроводной анодированной алюминиевой основе, на погрешность измерения скорости коррозии в атмосферных условиях. Показано, что при определении скорости коррозии методом поляризационного сопротивления увеличение числа пар электродов датчика от одной до четырех повышает воспроизводимость результатов измерения и их сходимость с данными массометрии. Учитывая форму отпечатков четырехпарного чувствительного элемента, графически смоделирована площадь поверхности контакта чувствительного элемента восьмипарного датчика с алюминиевой основой. При моделировании учтено, что конструкционной особенностью датчика является возможность полного контакта с основанием одной пары электродов, что объясняет причину увеличения погрешности измерений с увеличением числа пар электродов. Увеличение числа пар от одной до четырех и далее до восьми снижает долю поверхности достаточно плотного контакта чувствительного элемента с алюминиевой основой от 100 % до ∼50 % и далее до ∼30 %. Выявлено экстремальную зависимость погрешности измерений от числа пар электродов, что обусловлено увеличением площади рабочей поверхности электродов и снижение при этом площади плотного контакта с алюминиевой теплопроводной основой. Установлено, что четыре пары электродов для представленной конструкции датчика оптимально. Установлено, что причиной возрастания погрешности измерения поляризационного сопротивления в атмосферных условиях и, соответственно, скорости коррозии при использовании электрохимических многоэлектродных коповерхностных датчиков поляризационного сопротивления с увеличением числа электродных пар (от одной до восьми) является уменьшение доли поверхности достаточно плотного контакта чувствительного элемента с алюминиевой основой (примерно в два-три раза). Другая тенденция, приводящая к уменьшению погрешности – снижение погрешности задания соответствующей поляризации при увеличении суммарной площади электродов. Показано, что зависимость этой погрешности от числа электродных пар – экстремальна с минимумом для четырехпарного датчика. Решена проблема неконтролируемого изменения погрешности измерения с помощью датчика поляризационного сопротивления рассматриваемой конструкции и определено оптимальное число электродных пар (четыре). Применение такого датчика позволит оценивать коррозионность атмосферной воздушной среды относительно ответственных металлических конструкций и их коррозионное состояние в локальных коррозионно-опасных местах со стабильной и минимальной погрешностью.

Investigate the influence of the number of electrode pairs of multi-electrode co-surface electrochemical polarization resistance sensors on the error of measurement of polarization resistance, and, accordingly, on the corrosion rate under atmospheric conditions. Method of polarization resistance. Determination of the contact area of electrodes with the aluminum substrate by the method of obtaining a print on a flat surface. Graphical modeling of the contact surface of the sensing element from the steel electrodes to the anodized aluminum substrate. Investigation results of the influence of the electrode pairs number of multielectrode cosurface electrochemical polarization resistance sensor, sensing element of which is steel-made and is located on the thermoconductive anodized aluminum substrate, on the measurement error of corrosion rate in atmospheric conditions are presented. It was shown that in determining of the corrosion rate by polarization resistance method the increasing of the electrode pairs number of sensor from one to four increases the reproducibility of measurement results and their convergence with the gravimetric data. Taking into account the form of prints of four-pair sensitive element, the area of surface contact of sensitive element of eight-pair sensor with aluminum substrate was graphically simulated. It was taken into account during modeling, that the design feature of the sensor is a possibility of full contact of one pair of the electrodes with the substrate, which explains the reason of measurement error increasing with increasing the number of electrodes’ pairs. Increasing the pairs number from one to four and then to eight decreases the part of surface of sufficiently tight contact of sensitive element with aluminum substrate from 100% to ∼ 50% and further up to ∼30 %. The extreme dependence of the measurement error on the number of electrodes pairs due to the increasing area of the working surface of the electrodes and reducing the area of tight contact with the aluminum heat-conducting base was revealed. It was found that four electrodes pairs for the presented sensor design is optimal. It was established that the reason of increasing of the error of polarization resistance measurement under atmospheric conditions and, accordingly, the corrosion rate, by using the electrochemical multi-electrode co-surface sensors of polarization resistance under increasing the electrode pairs number (from one to eight) is the decreasing in the surface part of a sufficiently dense contact of the sensitive element (about two or three times). Another tendency that leads to decreasing in error is decreasing in the error of setting the corresponding polarization while increasing the total area of the electrodes. The extreme dependence of this error on the number of electrode pairs with a minimum for a four-pair sensor is shown. The problem of uncontrolled variation of the measurement error by using the polarization resistance sensor of the considered construction was solved and the optimal number of electrode pairs (four) was determined. Using such of a sensor will allow to evaluate the corrosivity of the atmospheric air environment with respect to the responsible metal structures and their corrosion state in local corrosion-dangerous places with stable and minimal error.