LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Протикорозійний захист сталі від матеріальних та енергетичних забруднень

для більшості випадків SO42– є антагоністом NO3–: знижує g (рН 1) сталі 20 – в 2; 3; 3,8 разів з підвищенням CNO3– (0,093 ... 9,3 ГДК) і при CSO42– = 4 ГДК, в порівнянні з g (без SO42–).

Найбільш чутливою до суміші аніонів була конструкційна сталь Ст 20; електротехнічна Е 45 (зниження g у Ін 1 – в 1,6 ... 3,2 рази, а Ін 2 – в 1,5 ... 1,6 разів при збільшенні CNO3–). Добавка SO42– (2 і 4 ГДК) при всіх CNO3– нівелює різницю між g Ін 1 і 2 на сталі 20. В суміші катіонів (Fe3+ і Cu2+) gmin cпостерігали при Сmax Fe3+ (8,4 ГДК) і Сmin Cu2+ (0,096 ГДК): ефективність захисту знижується у Ін 1 в 1,1 ... 1,8 разів (максимально у Е 310), а Ін 2 в 1,2 ... 1,4 рази (максимально у Ст 45). З підвищенням CCu2+ g зростає (рис. 3). Антагоністичний вплив Fe3+ на інгібування сталі Е 310 з Ін 1 в HCl, pH 1 зростає при збільшенні СFe3+ з 15 до 150 мкмоль/л: gант підвищується в 1,5 рази (ССu2+ = 1,5 мкмоль/л). Разом з тим при Сmax,Fe3+ із збільшенням ССu2+ (1,5 ... 15 мкмоль/л) gант знижується для сталі Е 45 в 1,4 , а Е 310 – в 1,5 рази. При Сmіn,Fe3+ і ССu2+ = 0,96 ГДК спостерігається навіть синергізм дії Ін 1, 2 в HCl, pH 1 при випробуваннях на корозійне розтріскування сталі Е 45, Е 310 – gсин = 1,2 ... 1,4.

Для з'ясування механізму впливу добавок An, Kat на ефективність інгібування зняті поляризаційні криві (рис. 4) в HCl, pH 0 на сталі 20 (e = 0,4%) з Ін 3 (1 ммоль/л).









Рис. 1 Вплив Cu2+ на ефективність інгібування сталі в HCl (рН1): 1 – Е310, 2 – Е45 і 3 – Ст 20 з Ін 2; 4 – Ст 20 і 5 – Ст 45 з Ін 1







Рис. 2 Вплив SO42– на ефективність інгібування сталі в HСl (рН 1), при наявності NO3–; С=1500 мкмоль/л: 1 –Е310, 2 –Е45 і 3 –Ст45 з Ін2; 4 –Ст45 і 5 –Ст20 з Ін1







Рис. 3 Вплив Cu2+ на ефективність інгібування сталі в HCl (рН 1), при наявності Fe3+; С = 1,5 мкмоль/л: 1 –Е310, 2 –Е45 і 3 –Ст20 з Ін 2; 4 – Ст45 і 5 – Ст20 з Ін 1








Рис. 4 Поляризаційні катодні (1 – 8) і анодні (1/ – 8/) криві на сталі 20 (e = 0), Т = 293 К в HСl, рН 0 з добавками катіонів, аніонів з Ін 3: 1, 2 – з (Fe3+ + Cu2+) 16,5 мкмоль/л: 1 – (15 Cu2+ – 0,96 ГДК + 1,5 Fe3+ – 0, 084 ГДК); 2 – (1,5 Cu2+ – 0,096 ГДК + 15 Fe3+ – 0,84 ГДК); 3 – з Ін 3 без добавки An, Kat; 4 – з NO3–, 5 – SO42–, 7 – з NO3– + SO42– (в 4, 5, 7: NO3– 1,5 ммоль/л – 9,3 ГДК, SO42– 20 ммоль/л – 8,4 ГДК); 6 – з Fe3+ (0,15 ммоль/л – 8,4 ГДК); 8 – без Ін і добавок

Показано, що Kat, An зміщують Ес в позитивну сторону до 50 мВ (максимально – для Сmіn,Fe3+ і ССu2+ = 0,96 ГДК). Це вказує на переважне гальмування процесу анодного розчинення сталі в процесі корозії. До того ж gа значно більші ніж gк. Ін 3 підвищує коефіцієнти інгібування gс, gк і gа в 1,6 і 1,4 рази з Сu2+ + Fe3+. Негативна дія SO42– на ефективність інгібіторного захисту (Ін 3) пов'язана з різким зростанням анодного струму – в 7,9 раз. Максимальні струми корозії та катодні струми спостерігалися для добавки NO3– + SO42– (gа, gс, gк Ін 3 знижуються в 5; 3,8 і 2,8 раз). Найбільша малоциклова втома (МЦКВ) сталі 20 в корозійному середовищі з Ін 3 + SO42– безпосередньо корелює з неефективним гальмуванням анодної реакції.

Ступінь захисту від МЦКВ з Ін 3 – К знижується добавкою SO42– на 15,7%. Руйнування сталі узгоджується з механізмом ЛАШ – локалізацією корозії по активних шляхах. Тоді як в наводнюючих та корозійно-наводнюючих (NACE) cередовищах захист сталі від малоциклової втоми більш корелює з гальмуванням катодної реакції виділення водню: зниженням gк Ін 3 в 2,8 рази. Добавка NO3– + SO42– призводить до зменшення КН і КNACE (на 16%). Найбільшу малоциклову витривалість мала сталь 20 з Ін 3, з оптимальною добавкою Сu2+ (0,96 ГДК) і Fe3+ (0,084 ГДК): КNACE = 61,9 і КН = 59,1%, що на 10,2 і 8,6% більше МЦВВ з Ін 3 без добавок Kat. Це корелює із максимальним гальмуванням катодної реакції корозії (gк = 6,9). Найбільше гальмування анодної реакції в цьому випадку (перевищує gа Ін 3 без добавок Kat в 2 рази) також переконує в утворенні на поверхні металу захисної плівки з металохелатних комплексів Fe, Сu, достатньо міцної та еластичної, що сприяє підвищенню малоциклової витривалості сталі.

Максимальне зниження коефіцієнтів впливу агресивного середовища спостерігали із синергетичними захисними композиціями на Ст 45: К + ВМП, (1:1), 2 г/л + FeIII (0,084 ГДК) + CuII (0,96 ГДК): bС – в 1,35, bNACE – в 2,2 і bН – в 2,1 рази (де bС = Nв / NC, bNACE = Nв / NNACE, bН = Nв / NН), а коефіцієнти синергізму складають: gсинС = 1,3, gсинNACE = 1,7, gсинН = 2,8 (gсин = [(b1 + b2 + ... +bn) – 1] / bS). Це пов'язано, насамперед, з активною діючою складовою відходу К – e-капролактамом, який має 2 РЦ: ендоатом N амідної групи та екзоатом О, що посилює можливості металохелатування, під дією міжмолекулярних (An, Kat) та внутрішньомолекулярних синергістів – похідних імідазолу. Відход ВМП має діючу складову – олігомери циклогексанону, що містять декілька подвійних зв'язків, що сприяє утворенню p-металохелатів.

Відмічається висока ефективність захисту сталі 20 з ІЗП – на епоксидних смолах, модифікованих КВС (1:1), К + ВМП, (1:1), 5 мас.ч. та Ін 1–3 (табл. 2).

Таблиця 2

Ефективність захисту сталі 20 (e = 0,2%) з ІЗП

Покриття

g

gКП (jк = – 0,5 В)

Rп, мОмм2

К, %

КН, %

ЗП (без Ін)

372

410

390

85

49

ІЗП–1

450

587

480

88

67

ІЗП–2

518

633

553

89

71

ІЗП–3

626

705

672

95

74

–– Cu (0,96 ГДК ) + Fe (0,084 ГДК)

731

759

723

98

80


Характерно, що ефективність захисту корелює з електронними зарядами на РЦ молекул Ін 1–3 і потенціалом іонізації І (рис. 5):

Ін

-DH,

І,

m,

Електронні заряди,