LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

Ін

bH

1,29

2,60

2,00

2,10

2,91

Ст 45 (e = 0,4%), з ІЗП 3/ЕП–5116

КН,%

75/15 (без ЕМП: 76/23)

Кср. (NACE)

110/11 (без ЕМП: 112/22)

Знижена екологічна небезпека підтверджена розрахунком запобіженого екологічного збитку, прогнозних санітарно-гігієнічних та токсикологічних показників СЗК та ІЗП. Наприклад:


ОБРВр.з., мг/м3

ОБРВатм, мг/м3

ЛД50, мг/кг

Кі

БІ

1,0

0,01

1250

28,7

Ін 2

1,15

0,02

1440

30,1

Ін 3

1,60

0,03

2000

31,4

За сумарним індексом токсичності СЗК – 3 клас небезпеки (К = 4,8), ІЗП – мало небезпечна речовина, 4 клас небезпеки (К = 13,1). Запобіжний екологічний збиток довкіллю складає по СЗК: W = 35111, а по ІЗП – 61033 грн./рік. Сумарна техніко-економічна і соціально-екологічна ефективність ПКЗ складає за попередньою оцінкою Е = 123056 грн./рік.


ВИСНОВКИ

1. В дисертації наведено нове вирішення наукового завдання по підвищенню хімічного опору конструкційних та електротехнічних матеріалів корозії та корозійно-механічному руйнуванню (в машинобудуванні, промисловій електроніці, для трубопровідного транспорту тощо) за допомогою синергічних захисних композицій та інгібітованих захисних покриттів на вторинній сировині, стійких в умовах матеріального та неакумулюючого енергетичного забруднення довкілля – електромагнітних полів, що, в кінцевому прикладному плані, сприяє запобіганню втрат метало- та енергоресурсів України.

2. Вперше встановлені кількісні залежності сумісного впливу екологічного (матеріального забруднення в межах 0,1 ... 10 ГДК NO3–, SO42–, Fe3+, Cu2+) та корозійного факторів на ефективність інгібування корозії та КМР сталі захисними композиціями на вторинній сировині (з використанням відходів виробництва ЧВО "Хімволокно" – К, РДХП і ГДХП "Азот" – ВМП та ін.) із синергістами – новими похідними бензімідазолу: так, при СFe3+ = 0,084 ГДК і СCu2+ = 0,96 ГДК оптимальна захисна композиція (2 г/л): К + ВМП (1:1), з Ін 2 (1-фенацил-2-морфоліно-бензімідазол) нівелює дію корозійного середовища на сталі 45 при випробуваннях на малоциклову корозійну втому (коефіцієнти впливу середовища bС знижується з bС = 1,35 до bС = 1,0), bNACE – в 2,2, а bН – в 2,1 рази. СЗК забезпечує синергізм дії: gсинС, gсинNACE і gсинН, відповідно складають 1,3; 1,7 і 2,8. Із Аn найбільш негативну дію на ефективність інгібування має SO42-, що пов'язано з різким зростанням (в 7,9 раз) анодного струму. Оптимальний варіант ІЗП (на епоксидній смолі, модифікованій КВС (1:1) , з добавкою 5 мас. ч. ВМП + К (1:1) та Ін 3 (0,01 ... 0,05 м. ч.) з оптимальною добавкою Cu2+, Fe3+) підвищує g в 2, gКП (при jк = – 0,5 В) – в 1,8 рази, К – на 13% і КН – на 31% в порівнянні із ЗП без Ін і добавок міді, заліза.

3. Теоретично та експериментально обгрунтована вперше встановлена функціональна залежність корозійної стійкості конструкційних (Ст 20, Ст 45) та електротехнічних сталей (Е 45, Е 310) від частоти f (0,05 ... 105 кГц) ЕМП, напруженостей електричного Е (1 ... 103 В/м) та магнітного поля Н (0,1 ... 10 А/м) з позицій електрохімічної кінетики. Максимальну корозійну стійкість в електричних та магнітних полях мала Ст 45, мінімальну – Е 45. Із збільшенням f, Н магнітного поля корозійна стійкість сталі знижується в 1,6 ... 4,6 рази. Це пов'язано із зростанням анодного (в 3,2 рази) і катодного струмів (в 2 рази), що корелює із зменшенням тафелевих констант аа і ак (відповідно – на 60 і 50 мВ) та поляризаційного опору (в 2,4 рази). Можливий також вплив позитивного знаку магнітострикційної деформації: напруження розтягу в напрямку поля збільшують швидкість корозії сталі. Захисні екрани (Al) з ефективністю е = 35 ... 40 дБ значно зменшують негативну дію МП.

4. Показано, що електричне поле збільшує ефективність захисту похідними 1,2–БІ в 1,2 ... 1,7 разів, в залежності від рН, f, Е (при Е = 103 В/м і f = 102 кГц, g на сталі 45 перевищує в 2 рази ефективність захисту без ЕМП). Магнітне поле помітно знижує g – в 1,9 ... 3,2 рази (Ін 2) і в 2 ... 4 рази (Ін 1), із збільшенням Н 0,1 ... 5 А/м і f 0,05 ... 105 кГц. Вперше встановлені функціональні залежності g = f (Е), g = f (H), а також частотні (для Е 45 (рН 2) g =11,0 + 2,0 lg E, g = 14,9 – 1,2 lg H та ін.), які обґрунтовані в дисертації на основі поляризаційних вимірів: МП максимально впливає на анодне розчинення сталі (в діапазоні Н 1 ... 5 А/м, f 10 ... 100 кГц Rп знижується в 2,2 рази, а анодний струм зростає в 3,4 рази), ЕП більш діє на катодну реакцію відновлення водню – gк Ін 2 зростає в ЕП в 6,6 і 13,2 раз. Забезпечується синергізм дії Ін 2: gсин = 1,1...1,3 (Ст 45) при зростанні Е 1...102 В/м і f 0,05...102 кГц. Ін 1 втрачає свою ефективність в магнітному полі вже при f 102 кГц і Н = 5 А/м; 103 кГц і Н = 0,5 А/м та Н = 0,1 А/м при 105 кГц можливо, за рахунок втрати електричної міцності (пробой ізоляційної плівки, який приводить до локальної корозії та пітингоутворення). Захисний екран (Al) з е = 35...40 дБ значно підвищує g в HCl, рН 1. Інгібітовані захисні покриття на основі ЕПС + КВС, з К + ВМП, Ін 2 і 3 збільшують g в 1 М HCl в 3,5...4 раза, К – на 15...18%, КН – на 6,5...8,5%, КNACE – на 14,6...19,1%, а КСР (NACE) – в 1,7...1,9 раз в порівнянні із ЗП без Ін. Оптимальна захисна синергічна композиція (за п. 2) забезпечує надійний захист в ЕМП від корозійно-механічного руйнування (К = 88, КNACE = 77, КН = 52%) та кислотної корозії (g = 107, в 10% НСl), що відповідає вимогам ГОСТ 9.505 – 86.

5. Температурно-кінетичним методом визначено енергію активації корозійного процесу сталі 20 в НСl, рН 0 за даними гравіметрії: без ЕМП Ін 2 знижує Еакт на 4, в МП на 3 і в ЕП на 11 кДж/моль, що вказує на активізацію хемосорбційних процесів, особливо в ЕП, та блокуючий ефект інгібування, пов'язаний з утворенням металохелатної захисної плівки на поверхні металу. Максимальну Еакт (69 кДж/моль) спостерігали в ЕП без Ін.

6. Встановлено кореляційну залежність "Електронна структура молекул синергістів" – Ін 1–3, термодинамічні характеристики (MNDO – PM 3) – захисні властивості ІЗП: із зростанням електронного заряду на анельованих Im- та Ph-кільцях у Ін 3 (–qAPh = .6160 проти .5535 у Ін 2) зростає активність утворення донорно-акцепторних та p-дативних зв'язків. Останньому сприяють високий іонізаційний потенціал (І = 8,844 еВ проти 8,262 еВ у Ін 2) та знижена електронна густина на N3 – піридиновому атомі азота (–qN3= .0988 проти .1819 у Ін 2) і особливо на пірольному атомі азота N1 (.2436 проти .1518 у Ін 2), що забезпечує зворотну координацію з переносом електронного заряду з d-рівнів атомів заліза на p-розрихляючі молекулярні орбіталі лігандів. З рештою це підвищує