Помощь студентам дистанционного обучения: тесты, экзамены, сессия
Помощь с обучением
Оставляй заявку - сессия под ключ, тесты, практика, ВКР
Заявка на расчет

Защита трубопроводов от коррозии

Автор статьи
Валерия
Валерия
Наши авторы
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Введение 2 Глава 1 4 КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. Методы защиты металлов от коррозии 4 1.1 Классификация коррозионных процессов 5 1.2 Электрохимическая коррозия металлов 9 1.2.1 Электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией 12 1.2.2 Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией 16 1.2.3 Электрохимическая коррозия с металл-ионной деполяризацией 18 ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 24 2.1. Исходные данные 24 2.1.1 Состав и характеристика стали 08кп 24 2.2. Методы эксперимента 27 2.2.1 Метод изомолярных серий 27 2.2.2 Масометричний метод определения скорости коррозии 30 2.2.3 Потенциостатичному метод исследования скорости коррозии 31 Заключение 45 Список использованной литературы: 46

Введение

Актуальность темы. Развитие народного хозяйства издавна определяется производством металлов и их сплавов, в качестве основных конструкционных материалов при изготовлении различного оборудования, приборов, строительных конструкций, машин и т. Проблема непригодности изделий из металлов в результате коррозии наносит значительный урон металлургическим производствам ежегодно. Существует три аспекта, которые определяют роль коррозионных исследований. Во-первых — экономический аспект. Экономические затраты, в свою очередь, делятся на прямые (не обратные) и прямые. В целом, убытки из-за коррозии и затраты на борьбу с ней могут составлять 5% от ВВП страны [5]. Во-вторых — повышение надежности оборудования, коррозионное разрушение которого может привести к катастрофическим последствиям (например, разрушение деталей самолетов, мостов, оборудование для энергетических объектов и т.д.). В-третьих — сохранение металлического фонда (ресурсы железа в мире ограничены). Таким образом, разработка и внедрение эффективных средств противокоррозионной защиты позволят не только уменьшить потери металлов и средств, но и привести к снижению металлоемкости конструкций и сооружений, уменьшения расхода топливно-энергетических ресурсов и процессе строительства и эксплуатации, увеличение эксплуатационного периода этих материалов, тем самым снижая их себестоимость в целом. Целью курсовой работы является определение противокоррозионной эффективности. Для достижения поставленной цели дипломной работы, необходимо было виришати ряд следующих задач: Проанализировать литературные источники данной теме; Определить экстремумы эффективности синергических композиции ингибиторов: хромата, ортованадату, нитрита и силиката, воспользовавшись методом изомолятних серий. Объектом коррозия; коррозия стали в нейтральных водно-солевых средах; ингибиторный метод защиты стали от коррозионных поражений. Предметом является сталь 08кп, индивидуальные ингибиторы солевой пассивации — силикат натрия и оксидной пассивации — хромат натрия, ортованадат натрия и нитрит натрия. Методами исследования являются масометричний метод определения скорости коррозии; метод изомолярных серии; потенциостатические поляризационные измерения.

Глава 1 КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. Методы защиты металлов от коррозии

Коррозия металлов — это разрушение металлов и сплавов при их взаимодействии с окружающей средой. В основе данного взаимодействия лежат химические и электрохимические реакции и механическое воздействие внешней среды. Продуктами коррозии являются оксиды, гидроксиды или соли, содержащие атомы металлов с положительным степенью окисления. Итак, коррозия — это процесс окисления металлов, то есть их переход из свободного к окисленного состояния: Ме0 – ne- = Me+n Коррозионная стойкость или химическое сопротивление материала — это способность металлов противодействовать воздействия среды. Металл, подвергается коррозии, называют корродирующих металлом, а среда течении коррозионного процесса — коррозионной средой. Вследствие процесса коррозии наблюдается изменение свойств металла и ухудшения его функциональных характеристик [1]. В процессе коррозии металл частично или полностью разрушается. Продуктами коррозии называют химические соединения, которые образуются при взаимодействии металла и коррозионной среды. Продукты коррозии могут оставаться на поверхности металла в виде ржавчины, оксидных пленок, окалины. В зависимости от степени адгезии продуктов коррозии с поверхности металла наблюдаются разные случаи. Одним из примеров может быть ржавчина, которая образует на поверхности железных сплавов неплотный слой, тогда процесс коррозии распространяется далеко в глубь металла и может приводить к образованию сквозных язвенных образований. В то же время, при окислении алюминия на поверхности металла образуется плотный слой окисла, которая выступает в качестве защиты от дальнейшего разрушения [2]. Коррозия — физико-химический процесс, подчиненный общим законам термодинамики и кинетики гетерогенных систем. Существуют внешние и внутренние факторы коррозии. Внешние факторы определяют, как влияет состав коррозионной среды и условия протекания коррозии, такие как давление, температура и т. Внутренние факторы — это состояние поверхности, химический состав, структура металла и т.д., влияют на вид коррозии и ее скорость. Процессы или средства, применяемые для уменьшения или прекращения коррозии металла называют антикоррозийным защитой [3,4]. Вследствие протекания коррозионных процессов ежегодно теряются десятки тонн черных и цветных металлов, а большое количество оборудования, аппаратуры, приборов и инструментов выходит из строя. Общие убытки от коррозионных разрушений в среднем составляют около 5% от ВВП промышленно стран [5]. К эффективным, экономически целесообразных и универсальных методов защиты металлов от коррозии в различных агрессивных средах являются ингибиторы, действие которых заключается в адсорбции на поверхности металла и торможении катодной и анодной реакции процесса разрушения. Отдельные ингибиторы обычно характеризуются умеренной эффективностью. Более целесообразным является применение смесей ингибиторов, которые характеризуются синергизмом в действия своих компонентов. Поэтому данная работа посвящена разработке и исследованию смесей ингибиторов оксидной и солевой пассивации.

1.1 Классификация коррозионных процессов

Для классификации коррозионных процессов используют различные признаки, наиболее значимыми из которых являются: механизм реакций взаимодействия металла со средой; характер повреждений поверхности металла; условия эксплуатации и вид коррозионной среды; По характеру повреждений поверхности металла или нарушений его физико-химических свойств коррозионные разрушения разделяют на равномерные и неравномерные. Неравномерная коррозия бывает точечной (питинг) или межкристаллитными. По условиям эксплуатации различают: коррозионно-механическое разрушение; коррозию при трении; коррозию под действием блуждающих токов. По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию металлов. Химическая коррозия — это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, в результате которого окисления металла и восстановления окисленного компонента среды протекают одновременно. Продукты взаимодействия не разделены пространственно [4,6]. Электрохимическая корозия- это процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, в качестве которого выступает раствор электролита, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте, а их скорость зависит от электродного потенциала [3-5]. По виду коррозионной среды различают атмосферную, подземную, морскую, газовую коррозию, биокоррозии, контактную, радиационную коррозию, коррозию под напряжением, коррозию внешним током, коррозионную кавитации, фреттинговый износ-коррозию, коррозию в электролитах и коррозию под действием блуждающих токов. Атмосферная коррозия — это процесс коррозии металлов, происходит в атмосфере воздуха или любого влажного газа [11]. Подземная коррозия — это тип коррозии, возникающей в почвах в основном под действием влаги и растворенных в ней солей и кислорода воздуха [10,12] Морская коррозия — возникает в транспортных и других судах, оборудовании, которое эксплуатируется в море, нанося большой вред морской отрасли. Газовая коррозия — это химическая коррозия металлов в газовой среде при высоких температурах или минимального содержания влаги. В нефтехимической и химической промышленности такой вид коррозии встречается довольно часто. Например, при добыче серной кислоты на стадии окисления диокису серы, при получении соляной и азотной кислоты, синтезе аммиака, в процессе органического синтеза спиртов, крекинга нефти и тд [11]. Биокоррозии — это коррозионно процесс, протекает под действием жизнедеятельности микроорганизмов. Контактная коррозия — это коррозия, вызванная (спровоцирована) контактом металлов с различными стационарными потенциалами в данном электролите [1,4]. Радиационная коррозия — это вид коррозии, обусловленный действием радиационного излучения [13,14]. Коррозия под напряжением — это коррозия, спровоцированная действием одновременно коррозионной среды и механических напряжений. При растяжении возможно растрескивание металла. Данный тип коррозии очень опасен, особенно для конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам. Коррозия внешним током — это тип коррозии, возникающей под действием внешнего источника тока. Коррозионная кавитация — коррозионный процесс, при котором разрушение металла обусловлено одновременным коррозионной и ударной действием внешней среды [15-17]. Фреттинговый износ-коррозия — коррозионное процесс, при котором разрушение металла спровоцировано одновременным действием вибрации и действием коррозионной среды [11]. Коррозия в электролитах — это тип коррозии в жидкостях, проводят электрический ток; она может быть кислотной, щелочной, солевой, в расплавах солей и щелочей. Коррозия под действием блуждающих токов — это коррозия, возникающая под действием блуждающих токов, который возникает при использовании грунта в качестве проводника [18-20]. По характеру изменения поверхности металла или сплава различают следующие виды коррозионных разрушений: — местная (локальная) коррозия — это вид коррозии, сосредоточен на отдельных участках поверхности металла. Коррозия проявляется (выражается) в виде отдельных пятен, углубленные в толще металла, но не сильно, или как точки (питингы), глубоко проникающие в металл. Первый случай происходит при коррозии латуни в морской воде. Язвенной коррозии наблюдается в сталей в почве, а питингову — в аустенитной хромоникелевой стали в морской воде. — сплошная коррозия — это коррозия, которая охватывает всю поверхность металла; различают равномерную (когда процесс протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности металла) и неравномерную (если скорость процесса неодинакова на разных участках поверхности) сплошную коррозию. Равномерную коррозию можно наблюдать при коррозии стальных деталей на воздухе. — выборочная коррозия — коррозия, протекающая с разрушением одной структурной составляющей или одного компонента сплава. Данный тип коррозии встречается при графитизации чугуна или знецинковуванню латуни. — межкристаллитной коррозии — коррозия, которая характеризуется разрушением металла на границах зерен металла. Ее вред заключается в том, что внешний вид металла не меняется, но он быстро теряет пластичность и прочность, легко поддается разрушению. Такое поведение спровоцировано образованием малопрочного продуктов коррозии с неплотной структурой между зернами металла. Межкристаллитными коррозия протекает особенно в хромовых и хромоникелевых сталях, в никелевых и алюминиевых сплавах [21,22,23,1]. — подповерхностная коррозия — протекает сначала на поверхности металла, постепенно распространяясь в его толще. Продукты коррозионного разрушения сосредотачиваются в полостях металла. Такой тип коррозии вызывает вспучивание и расслоение металлических изделий.

1.2 Электрохимическая коррозия металлов

Для электрохимического типа коррозии обязательным условием является наличие электропроводящей среды — растворов кислот, щелочей, солей. Электрохимическая коррозия — это процесс разрушения металла в момент контакта с электролитами с возникновением в системе электрического тока [10]. Электрохимические процессы коррозии протекают в водных растворах. При контакте металлической поверхности с раствором электролита начинается взаимодействие металла с заряженными частицами раствора и далее переход ионов металла в раствор. Результатом взаимодействия металла и молекул воды с коррозионной среды является ход двух процессов: окисления металла (анодный процесс): Me – 2е– = Ме2+ восстановление окислителя — компонента среды (катодный процесс). В качестве окислителей выступают ионы водорода Н+ (Получила название коррозии с водородной деполяризацией) или растворенный в воде кислород О2 (которую называют коррозией с кислородной деполяризацией). Во время катодного процесса в первом случае будет выделяться водород: 2H++2e- = H2 во втором случае образуются ионы гидроксида: O2+2H2O+4e- = 4OH- Участки на поверхности металла подвергаются процессам окисления и восстановления, называются анодными и катодными соответственно. В качестве примера рассмотрим электрохимическую коррозию железа. В нейтральной или щелочной среде коррозия железа характеризуется следующими реакциями: Fe = Fe2+ + 2e-; ; , pH = 7 В растворах электролита происходят вторичные реакции. Fe2++2OH- = 2Fe(OH)2 Образованный железа (II) гидроксид легко окисляется кислородом воздуха: 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 Рис.1.2.1. Схема распределения анодных и катодных участков при электрохимической коррозии с кислородной деполяризацией на поверхности стали. Для определения присутствия на поверхности металла катодных и анодных участков и их распределение применяют фероксил-индикатор (фенолфталеин и красная кровяная соль). На катодных участках наблюдается розовая окраска (за счет реакции с фенолфталеином) в местах, где происходит подщелачивание поверхностного водного раствора ОН-ионами: На анодных участках наблюдается возникновение синих пятен, объясняется взаимодействием катионов Fe2+ с красной кровяной солью. Продукт коррозии железа — бурая ржавчина — это смесь гидроксидов железа (II) и железа (iii), продуктов их разложения и взаимодействия с углекислым газом и другими веществами окружающей среды. Скорость прямого и обратного перехода в общем случае не одинаковы; в случае, когда растворения металла происходит быстрее, чем осаждения, то металл заряжается отрицательно относительно электролита [24]. Как следствие, скорость растворения металла уменьшается, а скорость его осаждения возрастает. Смещение потенциала в отрицательную сторону происходит до тех пор, пока не достигается равновесное значение потенциала (Е). По равновесного состояния устанавливается динамическое равновесие между скоростью растворения металла и скоростью осаждения его ионов, то есть плотность анодного тока (іа) становится равной плотности катодного тока (ік): i_a=i_к=i_0, де i_0 – плотность тока обмена, характеризующий скорость процесса постоянного обмена ионами между металлом и раствором. При равновесном потенциале одновременно должны осуществляться два условия: потенциал самовольно переходит от одной и той же величины как от высших так и от низших его значений; на границе фаз отсутствуют химические и электрохимические преобразования.

1.2.1 Электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией

Коррозией с кислородной деполяризацией называют такие процессы коррозии металлов, в которых катодная реакция протекает с участием растворенного в электролите окислителя кислорода. При электрохимической коррозии с кислородной деполяризацией корродируют металлы, которые находятся в атмосфере или контактируют с водой и растворами солей. Например, это могут быть металлы, используемые для обшивки судов, находящихся в речной или морской воде; магистральные трубопроводы; оборудования охлаждающих систем на химических заводах и т. Такой вид коррозии считается наиболее распространенным коррозионной процессом [25]. В таблице 1.2.1.1. показано зависимости значений равновесного потенциала кислородного электрода от значений рН. Представлены зависимости характерны для значений давления кислорода 0,1ТА 0,021МПа [22]. Таблиця 1.2.1.1 Зависимость равновесного потенциала кислородного электрода от рН среды при Т = 250С
Давление кислорода , МПа     ,  В за рН среды:
  0 7 14
0,021 +1,218 +0,809 +0,381
0,1 +1,229 +0,815 +0,400
Значение E_((О_2⁄〖ОH〗^- ) ) очень положительными, поэтому процесс наблюдается во многих случаях. Катодный процесс восстановления О2 состоит из следующих последовательных стадий: растворение кислорода воздуха в электролите; перенос растворенного кислорода в объеме электролита на поверхность металла; ионизация кислорода; массоперенос ионов ОН от металла в толщу электролита. Наиболее медленной стадией катодного процесса, в большинстве случаев, в спокойных электролитах является диффузия кислорода, а при перемешивании раствора — его ионизация (кислорода). Если рассматривать электролит, испытывает перемешивания, отмечается, что перенапряжение кислорода за малого отклонения от равновесного потенциала находится в линейной зависимости от плотности тока; при более высоких значений поляризации наблюдается тафеливська зависимость между ΔЕ и lg i. ΔЕ=a+b lg i, где ΔЕ – поляризация электрода, В; і – плотность катодного тока, А/см2; а и в – константы. Величина а напрямую зависит от материала катода. Для ряда металлов (Cu,Pt,Fe,Au) была b равна 0,1-0,13. Поэтому, можно сказать, что причиной поляризации кислорода является торможение стадии ассимиляции первого электрона. Осложняющим фактором для процесса разрядки кислорода является возникновение концентрационного поляризации. Это происходит вследствие осложненного транспортировки кислорода к катоду. В результате появляется предельный диффузионный ток, который не зависит от потенциала и лимитируется растворимостью кислорода, равной 2,5 * 10-4 моль / л при нормальных условиях [8]. С помощью кинетической теории коррозии можно решить задачу на определение скорости коррозии. Для этого анодную и катодную поляризационные кривые снимают на образце, коррозию которого рассматривают. Общую скорость коррозии выражают как отношение силы тока к единице всей поверхности металла, без разделения ее на анодные и катодные участки. Точка, в которой пересекается анодная и катодная поляризационные кривые, дает на оси абсцисс значения скорости коррозии, а на оси ординат — стационарного потенциала. Опираясь на уравнение кинетической теории коррозии металлов, можно рассчитать потенциал металла в условиях его коррозии, а также скорость коррозионного разрушения по известным равновесными потенциалами анодной и катодной реакций, токами обмена и коэффициентами переноса. Из-за малой растворимости кислорода в водных средах, и из-за того, что коэффициент диффузии кислорода значительно меньше коэффициента диффузии ионов водорода, скорость коррозии с кислородной деполяризацией в значительной мере лимитируется диффузией. Скорость коррозии находят, как значение предельного тока диффузии по направлению к поверхности металла корродирует: i_кор=o_2 i_d Скорость коррозии с кислородной деполяризацией мало зависит от природы металла, который растворяется, в частности от величины анодной поляризации и равновесного потенциала. Предельный ток определяется растворимостью кислорода и значением коэффициента его диффузии, но не зависит от природы металла, на котором кислород восстанавливается. Как результат, скорость процесса коррозии с кислородной деполяризацией зависит от степени чистоты металла меньше, чем скорость процесса коррозии с водородной деполяризацией, и изменяется в широких интервалах при изменении способа подвода кислорода и условий размешивания раствора [7]. Если наблюдается достаточный сдвиг потенциала электрода от равновесного значения, то скорость электрохимической реакции становится достаточно высокой и назад, почти сразу после начала электролиза за этого значения потенциала, приэлектродном концентрация деполяризатора падает практически до нуля. В этом случае общая скорость электродного процесса не зависит от потенциала, а определяется скоростью доставки деполяризатора к поверхности электрода. Рис. 1.2.1.1. Общая поляризационная кривая для процесса кислородно-водородной деполяризации. Рост потенциала не может происходить бесконечно. При достаточном смещение потенциала в сторону отрицательных значений начинается процесс выделения водорода, который в дальнейшем накладывается на кислородную деполяризацию. Общий вид поляризационной кривой в координатах Е – і показан на рис. 4. Участок АВС соответствует восстановлению О2. Участок СКС = iD – предельный диффузионный ток. Участок СК показывает восстановление О2 на диффузионном предельном токе. Участок KDF соответствует совместном процесса выделения Н2 и ионизации О2. Парциальная кривая выделения Н2 на графике обозначена пунктиром [9].

1.2.2 Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией

Коррозия металлов с водородной деполяризацией — это процессы коррозии металлов, в которых роль катодного деполяризатора исполняет ион водорода. Общая реакция разряда ионов водорода на катоде может быть подана уравнением: 2Н+ + 2е- → H2. Коррозия металлов с водородной деполяризацией имеет место: — при высокой активности ионов Н+, то есть в растворах кислот, например, кислотное растворение железа, цинка и других металлов; — при достаточно отрицательных значениях потенциала ионизации металла, например, коррозия магния в воде или растворах солей. Катодный процесс выделения водорода состоит из стадий: — массопереноса гидратированных ионов водорода к поверхности металла; — электрохимической стадии разряда Н2О+ и выделения Н2. На некоторых металлах выделения Н2 сопровождается процессом наводнения. Адсорбированный атом водорода поглощается металлом и диффундирует в его объем. Атомы водорода накапливаются внутри плоскостей кристаллических решеток и там рекомбинируються в молекулы Н2. Давление внутри металла увеличивается и происходит разрыв сплошности металла. Таким образом, коррозия металлов с водородной деполяризацией характеризуется: большой зависимостью скорости коррозии металла от рН раствора; большой зависимостью коррозионной стойкости сплавов от их природы и содержания в них катодных примесей; увеличением скорости коррозии во времени, что связано с ростом посторонних примесей на поверхности металла в результате его распространения; возможностью появления водородной хрупкости металлов. Для коррозии металлов с водородной деполяризацией наиболее характерны следующие признаки: сравнительно малая зависимость процесса от перемешивания раствора, особенно в растворах кислот; четко выраженная зависимость процесса коррозии от рН. С уменьшением рН перенапряжение водорода в кислых растворах уменьшается, в щелочных — увеличивается. С уменьшением рН оборотный потенциал водорода становится более положительным; большая зависимость скорости коррозионного процесса от природы и концентрации катодных примесей. Чем меньше перенапряжение водорода на катодных примесях и чем выше их концентрация, тем больше возрастает скорость коррозии в начальный период. Это обусловлено тем, что в процессе коррозии возникают новые катодные зоны. Чем больше общая площадь катодов, тем меньше перенапряжение водорода и, следовательно, тем легче (с большей скоростью) проходит коррозионный процесс. Если записать уравнение Нернста для водородной деполяризации: E_((H^+⁄H_2 ) )=E_((H^+⁄H_2 ))^0+0,059 lg⁡〖a_(H^+ ) 〗, Если принять значение стандартного водородного электрода равном нулю, а отрицательный десятичный логарифм активности водородных ионов равным величине рН, взятой с обратным знаком (рН = -lg a_(H^+ ) ), то получим: E_((H^+⁄H_2 ) )=-0,059 lg⁡〖a_(H^+ ) 〗. Итак получим, что при изменении рН на единицу потенциал водородного электрода также снизится на 59 мВ. Потенциал кислородного электрода является более позитивным на 1,23 В, то есть E_((О_2⁄〖ОH〗^- ) )=1,23-0,059 рН . В кислой среде при значении рН = 0 та при a_(H^+ ) = 1 моль/дм3: E_((H^+⁄H_2 ) )= 0, а E_((О_2⁄〖ОH〗^- ) ) = 1,23В. В нейтральной среде при значении рН = 7 та при a_(H^+ ) = 10-7 моль/л: E_((H^+⁄H_2 ) )= -0,415В , а E_((О_2⁄〖ОH〗^- ) ) = +0,815В.

1.2.3 Электрохимическая коррозия с металл-ионной деполяризацией

Коррозия с водородной и кислородной деполяризацией — два наиболее распространенные типы электрохимической коррозии. Обычно они накладываются друг на друга, и тогда говорят о коррозии со смешанной водородно-кислородной деполяризацией. Гидратированный оксид железа Fe∙nН2O чи гидроксид железа Fe(OH)2 утворять на поверхности железа диффузионно-барьерный слой, через который должен диффундировать кислород. В насыщенном растворе Fe(OH)2, рН = 9,5, поэтому на поверхности железа, корродирующих в аэрированных чистой воде, среда всегда щелочная. Чистый Fe(OH)2 имеет белый цвет, но обычно через окисления кислородом воздуха цвет гидроксида варьируется от зеленого до черного. На наружной поверхности оксидной пленки оксид железа (II) окисляется до оксида гидроксида железа (III): Fe(OH)2 + ½ H2O + ¼ O2 → Fе(ОH)3 Гидроксид железа (III) — это обычная ржавчина, цвет варьируется от оранжевого до красно-коричневого. Поэтому пленки ржавчины обычно состоят из трех слоев оксидов железа различной степени окисления. Кроме ионов водорода и растворенного в коррозионной среде молекулярного кислорода в роли деполяризатора могут выступать любые другие окислители, в том числе высоковалентных ионы корродирующих металла, например ионы другого металла, более электроположительного, чем рассматриваемый: Сu2+ + 2ēм = Сu (1.1) Fe = Fe2+ + 2ēMe (1.2) Уравнение 2Fe = 2Fe+2 + 4ēMe соответствует процессу коррозии с окислительной деполяризацией, а уравнения (1.1) и (1.2) — с металлической деполяризацией, что чаще называют контактной или витиснювальною цементацией. Условием термодинамического протекания коррозии во всех этих случаях будет соблюдение неравенства, является обобщением неравенства (MeЕr – Erн < 0 ) , MeЕz – окEz < 0 (1.3) чи MeЕz – дEz < 0 (1.4) где ок — окислитель; д — деполяризатор. Уравнения (1.3) и (1.4) представляют собой термодинамические критерии возможности протекания электрохимической коррозии. Химический механизм протекания коррозии характерен для разрушения металлов при столкновении их с сухими газами при высоких температурах с неэлектролитами. При этом окислительно-восстановительная реакция протекает в одном акте в отличие от электрохимической коррозии, когда соединены окислительная и восстановительная реакции происходят раздельно. Взаимодействие металла с кислородом (окисления металла) протекает по уравнению: Ме + О2 → МеО2 (1.5) Молекулы кислорода, достигших металла, адсорбируются, то есть восхищаются его поверхностью. Конечно адсорбции кислорода на металле представляют следующим образом. Сначала на чистой поверхности металла происходит физическая адсорбция, что приводит к ослаблению связей между атомами в молекуле кислорода. Молекулы диссоциируют, и атомы кислорода оттягивают электроны от атомов металла. Наступает стадия химической адсорбции, когда смещение электронов к кислороду с образованием ионов равносильна образованию зародышей соединение металл-кислород (оксида). При протекании реакции окисления (1.5) массы металла и кислорода будут уменьшаться, а масса оксида — расти. Продукт взаимодействия кислорода с металлом — оксид образует на поверхности металла оксидную пленку, снижает его химическую активность. В зависимости от толщины пленки на металлах делятся на: тонкие (невидимые) толщиной от мономолекулярного слоя до 40 нм; средние, имеющих толщину 40-500 нм; толстые (видимые) толщиной более 500 нм. Показатели коррозии. Скорость коррозии можно определить путем исследования зависимости какого-либо показателя в течение определенного времени. Истинная или мгновенная дифференциальная скорость коррозии в момент τ1 равна производной от величины показателя (у) от времени, то есть ꝺy/ꝺτ при τ=τ1. На практике же чаще определяют среднюю интегральную скорость процесса в течение времени τ, то есть Δy/Δτ. Чаще всего используют такие показатели, как глубинный, объемный, механический и изменение массы. Глубинный показатель (Кh) – это показатель оценки глубины коррозионного разрушения металла за единицу времени (например, мм / год). Возможно также изменение пленки продуктов коррозии, образованная на поверхности металла в единицу времени. Масометричний показатель (Кm±) характеризует изменение массы (m) образца металла в результате коррозии, по отношению к единице поверхности металла S и к единице времени τ, г/(м3*год): Масометричний показатель может быть положительный, если масса образца за время опыта увеличилась, или отрицательным, если масса металла при опыта за время τ после удаления продуктов коррозии уменьшилась. На основе законов Фарадея можно получить связь между масометричним и токовой показателями скорости коррозии ( ): , де – электрохимический эквивалент, г/Кл; – количество пропущенного тока, А•с; Z – заряд катион; – число Фарадея = 96485 Кл/моль•екв. Объемный показатель коррозии (Kоб) указывает на объем выделенного или поглощенного в процессе коррозии газа V0, при нормальных условиях, отнесенных к единице поверхности металла и к единице времени (см3/(см2*год)): , де – об’єм газу за н.у. (t=0ºC, P=101325 Па). Чтобы привести объем газа к нормальным условиям используют объединенное уравнение Бойля-Мариотта и Гей-Люссака: , где Р — давление, измеряется барометром; V — измеренный объем; Т — температура в помещении. Механический показатель коррозии Kмех характеризует изменение какой-либо механической свойства металла за время коррозионного процесса, выраженную в процентах. Например, для расчета показателя прочности (Kσ) используется формула: K_σ=(Δσ_τ)/(Δσ_τ0 ), где στ – изменение предела прочности при растяжении за время τ коррозии; στ0 – предел прочности при растяжении коррозии. Показатель изменения электрического сопротивления применяется при исследовании коррозии тонкого листового металла, очаговый показатель (KN), характеризует число ячеек коррозии, отнесенных к единице поверхности металла и к единице времени [26,25,12,4]. Коррозия, появляется на катодной и анодной участках, между которыми протекает электрический ток, называется электрохимической. Классификация коррозионных процессов: по механизму взаимодействия металл-среду; по характеру коррозионных повреждений; по условиям течения коррозионных процессов. Коррозия с кислородной деполяризацией заключается в течении двух реакций одновременно: при катодной происходит восстановление растворенного в воде кислорода, при анодной — окисления металла в гидратированных ионов. Важным условием течения елекрохимичнои коррозии является ЭО2> Эме: значение электродного потенциала кислорода, растворенного в воде, должно быть большее значение электродного потенциала металла. Течение процесса коррозии зависит от следующих факторов: температура и рН среды (внешние факторы); от характеристики металла (внутренние факторы). Показатели скорости коррозии: масометричний, глубинный, объемный, токовый и уразковий; они взаемноповьязанимы и рассчитываются друг относительно друга.

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть

2.1. Исходные данные

2.1.1 Состав и характеристика стали 08кп

В качестве материала, который подвергали коррозии, применялись образцы стали 08кп — конструкционную углеродистую качественную сталь, кипящую с содержанием карбона 0,08%. В промышленности нашла применения: для труб, вилок, прокладок, шайб, а также для деталей, которые подвергают химико-термической обработке — ушек, тяг, втулок. Твердость стали составляет HB10 -1 = 179 МПа. Элементный состав и физические свойства стали приведены в табл.2.1.1.1 и табл.2.1.1.2 Таблица 2.1.1.1 Елементный состав стали 08кп Таблица 2.1.1.2. Физические свойства стали 08кп Состав и характеристика ингибиторов и модели водопроводной воды В качестве коррозионной среды нами использовалась модель водопроводной воды (МВИ) [34], которая состоит из водопроводной воды и неорганических солей (по 0,3 г/дм3 сульфата натрия (Na2SO4), гидрокарбоната натрия (NaHCO3), хлорида натрия (NaCl)) . Показатели качества солей приведены в табл.3.1.2.1- 2.1.2.3 [35]. Таблица 2.1.2.1 Показатели качества Na2SO4 Таблица 2.1.2.2 Показатели качества NaHCO3 Таблица 2.1.2.3 Показатели качества NaCl

2.2. Методы эксперимента

2.2.1 Метод изомолярных серий

Для того, чтобы експериметально определить эффективность ингибирующего действия синергических смесей применялся метод изомолярных серий [76]. Данный метод основан на использовании растворов различных соотношений их молярных концентраций компонентов, однако одинаковой их суммарной концентрации в бинарных смесях. Использовались изомолярных серии пар композитов ингибиторов хромата натрия, ортованадату натрия и нитрита натрия с силикатом натрия с суммарной концентрации С = 0,03 моль / дм3 и при определенных промежуточных соотношений концентраций в смесях. Изомолярных серии соотношений концентраций ингибиторов их синергических смесей приведены в табл. 2.2.1.1. Таблица 2.2.1.1 Изомолярных серия Na2CrO4•4H2O + Na2SiO3•5H2O с суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Таблица 2.2.1.2 Изомолярных серия Na3VO4•12H2O + Na2SiO3•5H2O с суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Таблица 2.2.1.3 Изомолярных серия NaNO2+ Na2SiO3•5H2O с суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Коррозию стали 08кп исследовали также и в фоновом растворе (модель водопроводной воды без добавления ингибиторных композитов), что приведены в табл. 2.2.1.4. Таблица 2.2.1.4 Исследование коррозии в фоновом растворе, содержащем 0,3 г/дм3 солей гидрокарбоната натрия (NaHCO3), хлорида натрия (NaCl), сульфата натрия (Na2SO4)

2.2.2 Масометричний метод определения скорости коррозии

В модели водопроводной воды, растворах ингибиторов и в смесях с соотношением различных концентраций (суммарной молярной концентрацией С = 0,03 моль/дм3) скорость коррозии масометричним методом определялась по ГОСТ 9.506-87. Опыт проходил в течение 72 часов, образцы выдерживались при температуре 25 оС. Полученные результаты перечислялись на масометричний показатель Полученные результаты перечислялись на масометричний показатель , после чего рассчитывали коэффициент торможения и степень защитыZ. K_m^-=(m_1-m_2)/(s⋅τ),г/м^2⋅год, где m_1 – масса пластины к эксперименту, г; m_2 – масса пластины после удаления продуктов коррозии, г; s – площадь пластины, м2, τ – время проведения эксперимента, ч. Для расчета коэффициента торможения скорости коррозии воспользовались формулой: ; где — показатель изменения массы без использования ингибитора; — показатель изменения массы с использованием ингибитора. Степень защиты от коррозии рассчитывали по формуле: Использовались образцы стали 08кп площадью 10 см2; перед началом эксперимента тонкие пластины зачищались с помощью наждачной бумаги, промывались дистиллированной водой, после чего высушивались. После полного высушивания образцы подвешивались на леску в стаканах и заполнялись испытуемыми растворами. Образцы, перед погружением в стаканы, решались на аналитических весах (марки РА214С,) с точностью 0,0001. Каждый образец помещали в отдельный стакан. Соотношение плоскости образца стали (см2) к объему раствора (см3) в целом составил 1:10. Стаканы с образцами помещались в термостат (марки TW — 2.03) и выдерживались при температуре 25 ° С в течение 72 часов. Рис. 2.2.2.1. Пробы образцов исследуемых растворов. По окончании испытания образцы стали промывали большим количеством дистиллированной воды, одновременно с чем мягкой резинкой с поверхности металла удалялись продукты коррозии. После этого, образцы высушивали, после чего снова взвешивали на аналитических весах.

2.2.3 Потенциостатичному метод исследования скорости коррозии

Потенциостатичному метод исследования заключается в снятии поляризационных кривых; полученные результаты позволяют судить о электрохимические характеристики металла в области пассивации и в пассивной области. Поляризационные кривые снимают следующим образом: электрод, исследуется, искусственно выдерживается к постоянному во времени потенциала. Испытания ведется за изменением величины плотности тока во времени. После проведения ряда измерений величины плотности тока при различных значениях потенциалов электрода, строят поляризационные потенциостатические кривые (отношение плотности тока до значений потенциала). Металлы, подвержены пассивации, характеризуются уменьшением значения плотности тока с изменением потенциала при переходе из активного в пассивное состояние. Скорость растворения металла в пассивной области не зависит от значения потенциала, наблюдается малое значение величины плотности тока. Для проведения потенциостатичному поляризационных измерений использовался потенциостат П-5827М (рис.2.2.3.1), оснащен трехэлектродный термостатированный ячейкой. Как рабочий электрод использовали образец стали 08кп, рабочая площадь которого составила 1 см2 (этого достигали, покрывая остальную поверхность образца кислостойкая лаком КС-19); в качестве вспомогательного электрода применяли платиновый провод, а хлор-серебряный электрод служил электродам сравнения. Значения потенциалов перечисляли на нормальную водородную шкалу. Рис. 2.2.3.1. Потенціостат марки П58-27М Для начала, рабочий электрод выдерживался в исследуемом растворе определенное время (примерно 40 мин), пока не устанавливалась постоянная величина коррозионного потенциала. После этого снималась катодная и анодная поляризационные кривые. Принципиальная схема действия трехэлектродной ячейки приведена на рис. 2.2.3.2. Рис. 2.2.3.2. Принципиальная схема оборудования для выполнения потенциостатичному исследований по трехэлектродный термостатированный ячейкой. Чтобы получить как можно более точные значения измерений и чтобы поддерживать потенциал рабочего электрода в потенциостата использовали чотирьохдротову схему подключения электрохимической ячейки, с заземлением ее рабочего электрода потенциальным проволокой, по которому не протекает выходной ток и не создается падение напряжения в рабочем электроде. Таким образом достигается состояние, когда потенциал электрода будет точно соответствовать заданной величине относительно электрода сравнения. Значение потенциала рабочего электрода, как и значение начального напряжения могут изменяться линейно или ступенями. Для измерения значений тока поляризации использовали миллиамперметр М2020 (мА). В качестве электрода сравнения применяли хлор-серебряный электрод; полученные значения потенциалов на водородную шкалу перечисляли по формуле: Енве= Ехсе + 0,2, где Ехсе – потенциал, измеренный относительно хлор-серебряного электрода; Енве – потенциал, измеренный относительно нормального водородного электрода; 0,2 – значение потенциала хлор-серебряного электрода по водородной шкале. Платиновый электрод использовался в качестве вспомогательного электрода. Сначала снимались кривые катодной и анодной поляризации для фонового раствора (модель водопроводной воды). Перед началом проведения измерений, активную плоскость образца необходимо хорошо зачистить наждачной бумагой. Далее в ячейке, заполненной исследуемым раствором, закреплялся электрод. Для создания замкнутого электрической цепи в системе используется агар-агарный мостик. Потенциостат прогревали, после чего определялась полярность процесса и устанавливался стационарный электродный потенциал. В момент, когда значение на амперметру не меняется, начинали снимать кривую (катодную или анодную). Пользуясь полученными результатами, в координатах Енве – и, строили потенциостатические поляризационные кривые, из которых делали вывод об эффективности отдельного ингибитора и о механизме его ингибирующего действия. Потенциостатичному метод исследования дает возможность для определения скорости электрохимических реакций, обусловливающих коррозионный процесс, в агрессивных средах, изучать величину защитного тока при электрохимическом защите, кинетику электродных процессов и явление пассивации. Электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией протекает с окислением железа в гидратированных ионов Fe2+, и восстановлением растворенного в воде кислорода (деполяризатора) в гидроксид ионов, приняв на себя освободившиеся электроны. Реакции протекают отдельно, на катодной и анодной области, с возникновением электрического тока между ними. Коррозия с кислородной деполяризацией протекает самовольно, в случае, когда справедливая условие: ЕО2 > ЕМе , то есть, когда значение равновесного потенциала кислородного электрода большее значение потенциала металлического электрода. Метод ингибиторного защиты от коррозии считается наиболее экономически и эффективно целесообразным. За их использование наблюдается появление защитных неметаллических фаз на поверхности металла, обусловливает торможение коррозионного процесса. С помощью диаграммы Пурбе (рис.1.4.1.1) определяют термодинамические условия протекания електрохиминои коррозии стали, с целью дальнейшего выявления и разработки методов эффективного коррозионной защиты; она отражает зависимость между значениями рН растворов и электродных потенциалов для всех возможных равновесий системы Fe-H2O. Так, при значении электродного потенциала минус 0,4 В и рН среды, равного 7 наблюдается коррозия железа с кислородной деполяризацией; при этом термодинамически устойчивой будет форма иона Fe2+. В момент образования гидратированного оксида железа (iii) возникает пассивное состояние. Таким образом, при использовании смесей ортованадат-силикат и хромат- силикат, в зависимости от соотношения компонентов, наблюдаются явления антагонизну или аддитивности соответственно, в действии компонентов. В случае применения смеси нитрит-силикат наблюдается явление синергизма. Это объясняется структурой оксоанианив и их способностью к совместной адсорбции на поверхности металла. Структуры этих оксоанионов имеют вид: Мы считаем, что наличие синергизма в смеси на основе нитрита можно объяснить его структуре: [29] нитрит-ион имеет пару электронов на sp2-гибридной орбитали атома азота, что обеспечивает его эффективную адсорбцию на поверхности металла. В то же время, другие анионы — силикат, ортованадат и хромат, имеют тетраедричну строение, и характеризуются отсутствием такой пары электронов. Это приводит к усложнению суммарной адсорбции на поверхности металла и снижает эффективность смеси [78] Соли хромовых кислот при н.у. — достаточно устойчивы. Растворы дихроматов проявляют слабокислые реакцию: ионы Cr2O72- , взаимодействуя с водой, образуют гидрохроматы, которые в дальнейшем диссоциируют [78]: Cr2O72- + H2O = 2HCrO4- = 2H+ + 2CrO42- При увеличении концентрации ионов Н+ (кислая среда), равновесие будет смещаться в сторону образования дихромат-иона; если концентрацию ионов Н+ уменьшать (к щелочной среде), состояние равновесия сместится в сторону образования хромат-ионов. Итак, дихромат-ионы устойчивы в кислой среде, а хромат-ионы — в щелочной. Силикат натрия — одна из немногих растворимых солей кремния. Это соль сильного основания и слабой кислоты (К1= 1˖10-10). Гидролиз водных растворов силиката натрия имеют очень щелочную реакцию (рН 10-11) и большую вязкость за счет образования полимерных форм ортосиликатнои кислоты [78]: Na2SiO3 + H2O = Na2H2SiO4 Na2H2SiO4 + 2H2O = H4SiO4 + 2NaOH При применении композиций ингибиторов на основе нитрита натрия с силикатом натрия (ингибиторы различного механизма пассивации), наблюдается появление на поверхности металла постоянной защитной пленки, вызванная смещением значений электродного потенциала и рН в сторону более положительных значений, и торможением анодной реакции. Рассматривались также смеси ингибиторов хромат натрия с силикатом натрия и ортованадат натрия с силикатом натрия, которые тоже являются ингибиторами различного механизма пассивации. Однако, в связи с отсутствием пары свободных электронов, как в случае с нитритом натрия, подобного защитного эффекта не наблюдается. На этом основании можно сделать вывод о нецелесообразности применения этих смесей для защиты стали от коррозии. Есть предположение, что при уменьшении концентрации силиката натрия и параллельно с этим увеличив концентрацию ингибиторов оксидной пассивации (хромат, ортованадат), можно достичь лучших результатов. Для того, чтобы определить состав ингибиторных композиций, оптимальный для достижения защитного эффекта, нами применялся метод изомолярных серий. Мы сравнивали действие смесей ингибиторов, суммарной концентрацией С = 0,03 моль/дм3 , как в определенных соотношениях их компонентов, так и индивидуальную их поведение. Для расчета скорости коррозии применяли масометричний метод. Полученные нами результаты отражены на Рис.2.3.1 — 3.3.6 Рис. 2.3.1. Зависимость рН среды от соотношения концентраций хромата и силиката бинарной смеси Na2CrO4•4H2O + Na2SiO3•5H2O суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Рис. 2.3.2. Зависимость степени защиты Z от соотношения концентраций хромата и силиката бинарной смеси Na2CrO4•4H2O + Na2SiO3•5H2O суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Рис. 2.3.1 — 2.3.2 иллюстрируют поведение смеси хромата натрия с силикатом натрия. При увеличении концентрации силиката в смеси и параллельно с этим уменьшая концентрацию хромата, наблюдается увеличение значений рН среды (Рис.2.3.1) это объясняется тем, что значение произведения растворимости силиката значительно меньшее значение произведения растворимости хромата. В бинарной смеси хромата с силикатом наблюдается явление аддитивности (рис.2.3.2): при снижении концентрации хромата, параллельно увеличивая концентрацию силиката, значение степени защиты снижается. Таким образом, применение индивидуального хромата будет более эффективным, чем в смеси с силикатом. Рис. 2.3.3. Зависимость рН среды от соотношения концентраций ортованадату и силиката бинарной смеси Na3VO4•12H2O + Na2SiO3•5H2O суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Рис. 2.3.4. Зависимость степени защиты Z от соотношения концентраций хромата и силиката бинарной смеси Na3VO4•12H2O + Na2SiO3•5H2O суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Рис.2.3.3 — 2.3.4 отражают поведение смеси ортованадату натрия с силикатом натрия. Изменение рН среды в сторону более щелочного (рис.2.3.3) происходит при увеличении концентрации силиката в смеси с ортованадатом, в связи с большим значением произведения растворимости последнего. На рис. 2.3.4 показано, что для смеси ортованадат-силикат характерно явление антагонизма: степень защиты компонентов отдельно значительно выше их суммарных соотношений. Исключением выступает соотношение концентраций ортованадат: силикат, как 1: 1; в этом случае, которые в случае самостоятельного ортованадату натрия, наблюдается почти полную защиту стали от коррозионных поражений. Рис. 2.3.5. Зависимость рН среды от соотношения концентраций ортованадату и силиката бинарной смеси NaNO2 + Na2SiO3•5H2O суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 Рис. 2.3.6. Зависимость степени защиты Z от соотношения концентраций хромата и силиката бинарной смеси NaNO2 + Na2SiO3•5H2O суммарной концентрацией компонентов 0,03 моль/дм3 На рис.2.3.5 — 2.3.6 показано поведение бинарной смеси нитрита натрия с силикатом натрия. Значение рН среды, как и в предыдущих случаях, смещаются к значениям более щелочной среды (рис.2.3.5), в связи с малой растворимости силиката натрия по сравнению с нитритом. В бинарной смеси нитрита натрия с силикатом натрия наблюдается явление синергизма (рис.2.3.6), причем, при соотношении концентраций компонентов, как 1: 2 (нитрит: силикат), достигается полный антикоррозионная защита поверхности металла. На потенциостата марки П-5847М с трехэлектродный термостатированный ячейкой исследовалась поведение стали 08кп, путем снятия поляризационных кривых. В качестве рабочего электрода использовали образец стали 08кп, с активной рабочей поверхностью, равной 1 см2; хлор-серебряный электрод выступал электродом сравнения; вспомогательный электрод — платиновый провод. Сила тока определяли с помощью миллиамперметра марки М 2020. Рис. 2.3.7. Потенциостатические поляризационные кривые стали 08кп: 1 — катодная кривая; 2 — анодная кривая, снятые в фоновом растворе (0,3 г/л NaСl; 0,3 г/л NaНСО3, 0,3 г/л Na2SO4). Рис.2.3.7 иллюстрирует потенциостатические поляризационные кривые для образца стали 08кп, погруженной в фоновый раствор (модель водопроводной воды). Катодная кривая отражает процесс восстановления кислорода, растворимого в воде на анодной кривой показан процесс растворения железа. Значение плотности предельного диффузионного тока равна 40 мкА/см2. Нами исследовалось, как ведет себя сталь 08кп в бинарных смесях ингибиторов (хромат-силикат, ортованадат-силикат и нитрит-силикат) и с их отдельными добавками. Рис. 2.3.8. Потенциостатические катодная и анодная () поляризационные кривые хромата натрия Na2CrO4 •4H2O с молярной концентрацией компонентов С=0,03 моль/дм3. При использовании хромата натрия (рис.2.3.8), как индивидуальной добавки, наблюдается торможение анодной реакции процесса. Зона пассивации появляется при значении электродного потенциала 0,2 В и находится в широком диапазоне потенциалов, достигая значения 1,03 В. Можно сделать вывод, что при применении хромата натрия, в качестве самостоятельного ингибитора коррозии, достигается состояние лучшей защиты от коррозии, по сравнению с его использованием в смеси. В ходе исследования антикоррозионных свойств ортованадату натрия (рис.2.3.9), как индивидуального ингибитора, так и в смеси с силикатом, получили следующие результаты. Самостоятельный ортованадат натрия показывает начало зоны пассивации значения электродного потенциала 0,39 В, достигая значения 0,91 В. В смеси с силикатом натрия, в соотношении компонентов 1: 1 зона пассивации начинается уже при 0,03 В и достигает 0,93 В . Суммируя полученные результаты, можно сказать, что в обоих случаях (как при использовании смеси ортованадат-силикат, взятых в равных количествах, так и при применении ортованадату натрия отдельно) можем достичь полной защиты стали от коррозии. Рис. 2.3.9. Потенциостатические катодные и анодные (ˈ) поляризационные кривые бинарной смеси с суммарной молярной концентрацией компонентов С=0,03 моль/дм3: 1, 1ˈ – поляризационные кривые оргованадату натрия Na3VO4 •12H2O; 2, 2ˈ – смесь оргованадату натрия Na3VO4 •12H2O и силиката натрия Na2SiO3•5H2O соотношении компонентов 1: 1. Рис. 2.3.10. Потенциостатические катодные и анодные (ˈ) поляризационные кривые бинарной смеси с суммарной молярной концентрацией компонентов С=0,03 моль/дм3: 1, 1ˈ – поляризационные кривые нитрита натрия NaNO2; 2, 2ˈ – поляризацийни кривые силиката натрия Na2SiO3•5H2O; 3, 3ˈ– смесь нитрита натрия NaNO2 и силиката натрия Na2SiO3•5H2O в соотношении компонентов 1:2. При добавлении отдельного нитрита (рис.2.3.10) наблюдается торможение анодной реакции; при значении электродного потенциала 0,2 В появляется зона пассивации, что подтверждается и на диаграмме Пурбе. Добавление самостоятельного силиката приводит к смещению значений электродного потенциала в сторону более положительных значений; появление зоны пассивации наблюдается при 0,4 В. Исследование действия этих двух ингибиторов в смеси в соотношении 1: 2 (нитрит: силикат) показали эффективное торможение анодного коррозионного процесса; зона пассивации начинается значения электродного потенциала 0,4 В. Ток полной пассивации равен 2 мкА/см2. Суммируя полученные результаты можно утверждать, что наиболее полной защиты от коррозии можно достичь, используя синергическое смесь нитрита с силикатом, суммарной концентрацией С=0,03 моль/дм3 в соотношении компонентов, как 1:2. Для достижения наибольшего эффекта в борьбе с коррозией металлов целесообразно применять ингибиторный метод защиты. Наиболее обоснованным является применение не отдельных пассиватора коррозии, а их смесей в случае применения ингибитора оксидной пассивации (нитрита натрия) и солевой пассивации (силиката натрия) в смеси, наблюдается явление синергизма. Однако, при использовании оксоанионов, таких как хромат натрия и ортованадат натрия, в смеси с ингибитором солевой пассивации — силикат натрия, было обнаружено явления аддитивности и антагонизма соответственно. Такое расхождение результатов объясняется структурой трех вышеупомянутых оксоанионов: нитрит натрия, имея пару электронов на sp2- гибридной орбитали атома азота, способный к совместной адсорбции на поверхности металла, тогда как хромат и ортованадат такой пары электронов не имеют и поэтому адсорбируются из металла через атомы кислорода, что было предположено [29]. Хромат натрия проявил ингибувальних эффект индивидуально, однако в смеси его коррозионные свойства уменьшаются. Ортованадат натрия обеспечивает защиту от коррозии, при его самостоятельном использовании и адекватности компонентов ортованадат: силикат, как 1: 1. Нитрит натрия эффективно работает в смеси с силикатом натрия при соотношении компонентов 1: 2; при этом достигается 100% защиту стали от коррозии. С помощью потенциостатичному метода исследования, были проанализированы электрохимическую поведение стали в присутствии смесей ингибиторов, их индивидуальных растворов и в фоновом растворе модели водопроводной воды. Полученные результаты свидетельствуют, что синергическое смесь нитрита натрия с силикатом натрия эффективно тормозит процесс коррозии по сравнению с действием ее составляющих самостоятельно. При этом, по достаточно малых значений плотности тока возникает протяженная зона полной пассивации, иллюстрирующие потенциостатические поляризационные кривые. При исследовании поведения хромата натрия обнаружили его эффективное использование в качестве самостоятельного ингибитора коррозии. Ортованадат натрия эффективно действует в смеси с силикатом (в соотношении 1: 1), и в качестве отдельной добавки.

Заключение

Для нейтральных водно-солевых сред, характерная электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией. При этом наблюдается окисления металла в активной области (на аноде) и восстановление растворенного в воде кислорода (на катоде). Использование диаграммы Пурбе дает возможность выявить области торможения течения коррозии и определить эффективные методы защиты стали от коррозионных разрушений, устанавливая такие значения рН и потенциалов, при которых поверхность железа пасивуватиметься. Торможение катодной реакции коррозии является сложной за счет бокового подвода кислорода к поверхности металла, поэтому торможение коррозии стали в нейтральных средах выполняют за счет замедления анодной реакции процесса ионизации металла, может достигаться преимущественно использованием ингибиторов. Показано, что наиболее эффективно использовать бинарных смесей нитрита и силиката, через их свойство формировать на поверхности металла смешанные пассивные пленки. Показано, что в отличие от смеси нитрита с силикатом, где наблюдается явление синергизма в действии компонентов для смесей на основе хромата и ванадата такого не наблюдается; для них характерно явление аддитивности и антагонизма. Это можно объяснить структурой оксоанионов: нитрит-ион имеет активную свободную пару электронов на sp2-гибридной орбитали кислотообразователями, что обеспечивает его эффективную адсорбцию, в то время другие оксоанионов такой пары электронов нет. Для смесей нитрита характерна экстремальная зависимость эффективности защиты стали от соотношения молярных концентраций компонентов. В этих условиях наблюдается полная защита стали от коррозии.

Список использованной литературы:

Абдуллин, И.Г. Коррозионное растрескивание магистральных газопроводов / И.Г. Абдуллин, А.Г. Гареев, М.А. Худяков [и др.] // Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане. – Уфа: Гилем, 2003. – С. 150- 161. Абдуллин, И.Г. Механизм канавочного разрушения нижней образующей труб нефтесборных коллекторов / И.Г. Абдуллин, С.Н. Давыдов, М.А. Худяков [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 1984. – Вып. 3. – С. 51-53. Ажамов, М.М. Анализ ручейковой коррозии полости трубопровода / М.М. Ажамов, С.И. Литвинов // Проблемы геологии и освоения недр. – 2018. –С. 583-585. Ажогин, Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей / Ф.Ф. Ажогин. – М.: Металлургия, 1974. – 256 с. Александров, Ю.В. Ресурсные испытания металла длительно эксплуатируемых трубопроводов / Ю.В. Александров, А.С. Кузьбожев, Р.В. Агиней. – СПб.: Недра, 2011. – 304 с. Биргер, И.А. Остаточные напряжения / И.А. Биргер. – М.: МАШГИЗ, 1963. – 233 с. Болобов, В.И. Материаловедение: Учеб. пособие / В.И. Болобов. Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». — СПб, 2012. – 88 с. Болобов, В.И. Технология металлов и строительно-трубопроводных материалов: Учеб.пособие / В.И. Болобов. Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». — СПб, 2012. – 129 с. Булдаков, Е.Л. Методика расчета несущей способности магистрального нефтепровода, проложенного в скальных грунтах, под воздействием сейсмовзрывных волн: специальность 25.00.20 «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Булдаков 92 Евгений Леонидович ; Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».– Санкт-Петербург, 2015. – 105 с. Бурков, П.В. Исследование напряженно-деформированного состояния промысловых трубопроводов подвергшихся воздействия ручейковой коррозии / П.В. Бурков, В.П. Бурков, Д.С. Фатьянов [и др.] // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2018. – № 3(127). – С. 5-13. Владимиров, В.А. Разливы нефти: причины, масштабы, последствия// Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования.– 2014. – Т. 4, №1 (6) – С. 217–219. Горштейн, В.И. Стальные трубы, футерованные полиэтиленом, для нефтегазодобывающей промышленности / В.И. Горштейн, В.М. Айдуганов, О.В. Рабинзон // 1-ый Трубный конгресс – Екатеринбург, 2004. – С. 90-92. ГОСТ 9.901.4-89. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Испытания на коррозионное растрескивание образцов при одноосном растяжении. – Введен 1991-01-01. – М.: Издательство стандартов, 1990. – 8 с. ГОСТ 9.905-2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. – Введен 2009-01-01. – М.: Стандартинформ, 2007. – 20 с. ГОСТ 9.907-2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний. – Введен 2009-01-01. – М.: Стандартинформ, 2007. – 19 с. ГОСТ 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. – Введен 1987-01-01. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. – 21 с. ГОСТ 9.909-86. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы испытаний на климатических испытательных станциях. – Введен 198707-01. – М.: Издательство стандартов, 1993. – 22 с. ГОСТ Р 53678-2009. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 2. — Введен 2011-01-01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 30 с. 19. ГОСТ Р 53679 – 2009. Материалы для применения в средах, содержащих сероводород, при добыче нефти и газа. Часть 1. — Введен 2011-01-01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 11 с. 20. Гуров, С.А. Повышение ресурса безопасной эксплуатации промысловых трубопроводов на основе применения ингибиторной защиты (на примере месторождений Западной Сибири): Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Уфа, 2003. 21. Гутман, Э. М. Механохимия металлов и защита от коррозии / Э. М. Гутман. – Москва: Металлургия, 1981. – 270 с. 22. Гутман, Э. М. Прочность газопромысловых труб в условиях коррозионного износа / Э.М. Гутман, Р.С. Зайнуллин, А.Т. Шаталов [и др.]. – М.: Недра, 1984. – 75 с. Долинский, В.М. Расчет нагруженных труб, подверженных коррозии / В.М. Долинский // Химическое и нефтяное машиностроение. — 1967.- №2. — С.9-10. Елисеев, В.В. Механика упругих стержней / В.В. Елисеев. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1994. – 84 с. 94 Жарский, М.И. Коррозия и защита металлических конструкций и оборудования: учеб. пособие / М.И. Жарский [и др.]. – Минск: Высш. Шк., 2012. – 303 с. : ISBN 978-985-06-2029-3.

или напишите нам прямо сейчас

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

О сайте
Ссылка на первоисточник:
http://www.ael.ru
Поделитесь в соцсетях:

Оставить комментарий

Inna Petrova 18 минут назад

Нужно пройти преддипломную практику у нескольких предметов написать введение и отчет по практике так де сдать 4 экзамена после практики

Иван, помощь с обучением 25 минут назад

Inna Petrova, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Коля 2 часа назад

Здравствуйте, сколько будет стоить данная работа и как заказать?

Иван, помощь с обучением 2 часа назад

Николай, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Инкогнито 5 часов назад

Сделать презентацию и защитную речь к дипломной работе по теме: Источники права социального обеспечения. Сам диплом готов, пришлю его Вам по запросу!

Иван, помощь с обучением 6 часов назад

Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Василий 12 часов назад

Здравствуйте. ищу экзаменационные билеты с ответами для прохождения вступительного теста по теме Общая социальная психология на магистратуру в Московский институт психоанализа.

Иван, помощь с обучением 12 часов назад

Василий, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Анна Михайловна 1 день назад

Нужно закрыть предмет «Микроэкономика» за сколько времени и за какую цену сделаете?

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Анна Михайловна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Сергей 1 день назад

Здравствуйте. Нужен отчёт о прохождении практики, специальность Государственное и муниципальное управление. Планирую пройти практику в школе там, где работаю.

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Сергей, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Инна 1 день назад

Добрый день! Учусь на 2 курсе по специальности земельно-имущественные отношения. Нужен отчет по учебной практике. Подскажите, пожалуйста, стоимость и сроки выполнения?

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Инна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Студент 2 дня назад

Здравствуйте, у меня сегодня начинается сессия, нужно будет ответить на вопросы по русскому и математике за определенное время онлайн. Сможете помочь? И сколько это будет стоить? Колледж КЭСИ, первый курс.

Иван, помощь с обучением 2 дня назад

Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Ольга 2 дня назад

Требуется сделать практические задания по математике 40.02.01 Право и организация социального обеспечения семестр 2

Иван, помощь с обучением 2 дня назад

Ольга, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Вика 3 дня назад

сдача сессии по следующим предметам: Этика деловых отношений - Калашников В.Г. Управление соц. развитием организации- Пересада А. В. Документационное обеспечение управления - Рафикова В.М. Управление производительностью труда- Фаизова Э. Ф. Кадровый аудит- Рафикова В. М. Персональный брендинг - Фаизова Э. Ф. Эргономика труда- Калашников В. Г.

Иван, помощь с обучением 3 дня назад

Вика, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Игорь Валерьевич 3 дня назад

здравствуйте. помогите пройти итоговый тест по теме Обновление содержания образования: изменения организации и осуществления образовательной деятельности в соответствии с ФГОС НОО

Иван, помощь с обучением 3 дня назад

Игорь Валерьевич, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Вадим 4 дня назад

Пройти 7 тестов в личном кабинете. Сооружения и эксплуатация газонефтипровод и хранилищ

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Вадим, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Кирилл 4 дня назад

Здравствуйте! Нашел у вас на сайте задачу, какая мне необходима, можно узнать стоимость?

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Кирилл, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Oleg 4 дня назад

Требуется пройти задания первый семестр Специальность: 10.02.01 Организация и технология защиты информации. Химия сдана, история тоже. Сколько это будет стоить в комплексе и попредметно и сколько на это понадобится времени?

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Oleg, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Валерия 5 дней назад

ЗДРАВСТВУЙТЕ. СКАЖИТЕ МОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ПОМОЧЬ С ВЫПОЛНЕНИЕМ практики и ВКР по банку ВТБ. ответьте пожалуйста если можно побыстрее , а то просто уже вся на нервяке из-за этой учебы. и сколько это будет стоить?

Иван, помощь с обучением 5 дней назад

Валерия, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Инкогнито 5 дней назад

Здравствуйте. Нужны ответы на вопросы для экзамена. Направление - Пожарная безопасность.

Иван, помощь с обучением 5 дней назад

Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Иван неделю назад

Защита дипломной дистанционно, "Синергия", Направленность (профиль) Информационные системы и технологии, Бакалавр, тема: «Автоматизация приема и анализа заявок технической поддержки

Иван, помощь с обучением неделю назад

Иван, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Дарья неделю назад

Необходимо написать дипломную работу на тему: «Разработка проекта внедрения CRM-системы. + презентацию (слайды) для предзащиты ВКР. Презентация должна быть в формате PDF или формате файлов PowerPoint! Институт ТГУ Росдистант. Предыдущий исполнитель написал ВКР, но работа не прошла по антиплагиату. Предыдущий исполнитель пропал и не отвечает. Есть его работа, которую нужно исправить, либо переписать с нуля.

Иван, помощь с обучением неделю назад

Дарья, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru