LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

магнітному полі із ростом Н характерні і при сумісній дії електричної та магнітної складових ЕМП при всіх рН (0 ... 2). Пояснення впливу ЕМП на ефективність протикорозійного захисту можна зробити на основі електрохімічної поведінки сталі в інгібованому середовищі: магнітне поле (рис. 7) знижує на сталі 20 в HCl, pH 1 gс, gк і gа – в 2,2; 1,7 і 3,5 разів, а ЕП збільшує їх в 2,8; 3 і 3,7 раза в порівнянні з Ін 2 без ЕМП. Це корелює із зменшенням тафелевих констант аа і ак на 50 і 40 мВ під дією МП та їх збільшенням на 60 і 90 мВ під впливом ЕП. Зростає також Rп – в 2,9 рази (в ЕП), в МП – Rп знижується в 2,2 рази. Таким чином, в інгібованому середовищі МП більш впливає на анодну реакцію розчинення металу, а ЕП – на катодне відновлення водню. Температурно-кінетичним методом розраховано енергію активації корозії – Еакт, кДж/моль сталі 20 за даними масометрії; без ЕМП Еакт = 66 (HCl, рН 0, без Ін) і 62 кДж/моль (HCl, рН 0, з Ін 2). В ЕМП під дією МП (Н = 10 А/м, f = 103 Гц) Еакт = 63 і 60 кДж/моль, відповідно – без Ін і з Ін 2, під впливом ЕП (Е = 10 В/м, f = 103 Гц) Еакт = 69 і 58 (без Ін і з Ін 2). У всіх випадках спостерігали зниження Еакт в інгібованому середовищі (максимально в ЕП – на 11 кДж/моль), що вказує на активізацію хемосорбції Ін в ЕП.

Певну роль грає металохелатна плівка (утворена молекулами Ін з поверхневими атомами Fe) з напівпровідниковими властивостями в електричному і магнітному полі. В ЕП відбувається дипольна поверхнева поляризація, що збільшується із ростом дипольного моменту – m. Питома поверхнева провідність зменшується із пониженням полярності молекул Ін. Ін 2 має m менше, ніж у Ін 1 (5,2 і 5,8). Тому, струм корозії буде зменшуватися, а g – зростати. Крім того, у Ін 2 при 293 К в ЕП в 2,8 рази збільшується поляризаційний опір Rп на сталі 20 (від 58,8 без ЕМП до 168 мОмм2), а на сталі 45 до 157 мОм.м2 при f 50 Гц ... 102 кГц, Е 1 ... 102 В/м. Це забезпечує синергічний ефект gсин = 1,1 – 1,3 (Ст 45), який зростає при збільшенні f і Е. У сталі Е 45 він складає при f = 10 кГц – gсин = 1,1 – 1,2. В МП при зростанні f дипольна поляризація поступово падає, а при Н = 5 А/м, f = 103 кГц зовсім зникає. Rп знижується у Ін 2 майже до рівня Rп сталі в 0,1 М HCl (14 мОмм2). З цим пов'язана повна втрата інгібуючої дії Ін 1 в МП. Можливо також утворення напівпровідникової плівки р-типу, що сприяє полегшенню електродної реакції анодного розчинення і зниженню корозійної стійкості сталі. Крім цього, із зростанням f, H, E зменшується електрична міцність ізолюючої захисної плівки і може наступити її пробой, з втратою ізоляційних (захисних) властивостей. Електрохімічний пробой можливий навіть при f = 50 Гц і Е < 107 В/м. Це приводить до локалізації локальної корозії з пітингоутворенням. Очевидно, для сталі 45 електрична міцність захисної плівки в HCl, рН 1 обмежується f = 102 ... 104 кГц, Н = 5 А/м, а при f = 105 кГц – Н = 0,5 А/м; для Е 45 – значення f нижче – 102 кГц (Н = 5 А/м), 103 кГц (Н = 0,5 А/м) і 105 кГц (Н = 0,1 А/м). Захисний екран (Al) з е = 35 ... 40 дБ підвищує g сталі 45 з Ін 2 при рН 1 в МП до його рівня без ЕМП (g = 13,0) при f = 50 Гц ... 105 кГц і Н 0,1 і 0,5 А/м. При Н = 5 А/м – g = 8,9 ... 8,1, що відповідає вимогам ГОСТа 9.505-86 (Z 87,5%).

Оптимальна синергічна захисна композиція (К + ВМП = 1:1, 2 г/л; Ін 2 – 0,1 г/л, з добавкою Сu2+ (0,96 ГДК) і Fe3+ (0,084 ГДК)) зберігає в ЕМП (Е = 102 В/м, Н = 1 А/м, f = 102 кГц) високі захисні властивості К = 88%, КNACE = 77%, КН = 52%; g = 107 (10% HCl), хоча вони дещо знижуються в порівнянні з показниками без ЕМП. Тобто розроблені СЗК, як Ін кислотної корозії, відповідають вимогам ГОСТ 9.505-86 і в умовах дії ЕМП. Захисний екран від ЕМП (е = 40 дБ) підвищує ефективність протикорозійного захисту до рівня без ЕМП.

Надійний захист в ЕМП (Е 1 ... 102 В/м, Н 0,1 ... 0,5 А/м, f 50 Гц ... 102 кГц) сталі 20, 45 (e = 0,4%) до рівня g, К, КН, Кср без ЕМП забезпечували інгібітовані захисні покриття – ІЗП (ЕПС + КВС, 1:1; К + ВМП, 1:1, 5 мас. ч., з Ін 2 і 3 (0,05 мас. ч.)): g 31,4 ... 35,6 (з Ін 2) і 40,3 ... 42,1 (з Ін 3), що вище, ніж із ЗП без Ін в 1 М HCl в 3,5 ... 4 рази. К збільшується на 15 ... 18%, КСН – на 6,5... 8,5%, KNACE – на 14,6 ... 19,1%, Кср – в 1,7 ... 1,9 раз в порівнянні із ЗП без Ін. Більш високі захисні властивості ІЗП з Ін 3 можна пояснити активізацією утворення при металохелатуванні p-донорно-акцепторних зв'язків (за рахунок максимального електронного заряду на анельованому бензольному та імідазольному кільцях (qAPh –.6160 проти –.5535 у Ін 2)), а також p-дативних зв'язків. Останньому сприяє високий іонізаційний потенціал – І (І = 8,844 еВ проти 8,262 еВ у Ін 2) та зниження електронної густини на N3–піридиновому атомі азота (qN3 = –.0988 проти –.1819 у Ін 2), а особливо на піррольному атомі азота – N1 ( .2436 проти .1518 у Ін 2).

Таким чином, розроблені інгібітовані захисні покриття відповідають вимогам роботи металовиробів в умовах короткочасної та тривалої дії ЕМП із збереженням фізико-механічних властивостей, хімічного опору сталі корозії та корозійно-механічному руйнуванню.

В п'ятому розділі висвітлюється практичне використання результатів роботи на виробництві (ЧВО "Хімволокно", АТЗТ "Тісма", ЧВО "Пожтехніка", АТ "Чернігівнафтопродукт") та в учбовому процесі.

Ефективність захисту сталі від малоциклової корозійної втоми складає 72 ... 98% із оптимальною СЗК (К + ВМП, 1:1, 2 г/л, + Ін 2 (0,01 ... 0,05 м. ч.) + FeIII (0,084 ГДК) + CuII (0,96 ГДК)) практично повністю нівелює вплив агресивного середовища (bС зменшується з 1,35 до bС = 1,0). В цих умовах відомі Ін мають помітно меншу ефективність на сталі 45 (e = 0,3%):

Без ЕМП

СЗК

ЧФ

Visko

ХОСП-10

ІКБ-22

K+Z

ВМП+Z

Без Ін

1,00

1,25

1,20

1,15

1,20

1,12

1,10

1,35

bNACE

1,05

1,90

1,50

1,60

1,50

1,40

1,30

2,29

bH

1,30

2,50

1,90

1,95

1,90

1,80

1,70

2,74


К + ВМП + Ін 2 + Cu2+ + Fe3+

ЧФ

ХОСП

від МЦКВ

К, %

98

30

45

МЦВВ

КН, %

64

20

30

КР (NACE)

Кср

30

3

5

в ЕМП (Е = 102 В/м, Н = 5 А/м, f = 50 Гц)


СЗК

ЧФ

Visko

ХОСП-10

Без