Корозія та захист металів і сплавів в озонових синтезах кисневмісних сполук

32. Патент 54947А Україна, МПК GO1F 25/00. Система для вимірювання витрати і кількості газу: Черкас К.В., Татарченко Г.О., Котов В.Г., Пиляев Г.Г (Україна); № 2002054364; Заявл. 28.5.2002; Опубл.16.05.2005, Бюл. №7. -4с.

Здобувачем обґрунтована формула винаходу і визначені оптимальний режим і об'єм установки.

33. Патент 79090 Україна, МПК GO1N 27/48, GO1N 27/30. Спосіб кількісного визначення концентрації озону у воді: Анохін А.О., Довгалов Л.Ю., Татарченко Г.О., Черкас К.В.(Україна); № 2003109475; Заявл.21.10.2003; Опубл.16.05.2005, Бюл. №7. -4с.

Здобувачу належить ідея і формула винаходу, методика визначення концентрації озону.

34. Патент 80744 Україна, МПК C23F 11/04, C23F 11/00. Спосіб захисту нержавіючої сталі від корозії в сірчаній кислоті: Анохин А.О., Довгалов Л.Ю., Татарченко Г.О. , Черкас К.В. (Україна); № 200509252; Заявл.03.10.2005; Опубл.10.04.2007, Бюл. №17. -4с.

Здобувачу належить ідея і формула винаходу способу захисту сталі озоном і озоном з анодним захистом, визначені матеріали, умови і середовища при використанні даного способу.

35. Влияние озона на катодные процессы в сернокислых средах / Татарченко Г.О., Кузюков А.Н. /Тезисы докладов Международной конференции - выставки «Коррозия-94», Львов, 1994. - С.28.

36. Особенности поведения сталей в озонируемых сернокислотных средах / Тюпало Н.Ф., Татарченко Г.О. / Тезисы докладов Всероссийская конференция. «Озон-94», Уфа, 1994. - С.72.

37. Электрохимическое и коррозионное поведение титана в озонируемых растворах соляной кислоты / Татарченко Г.О., Макарова Ж.Г., Кузюков А.Н., Тюпало Н.Ф. / Тезі доповіді Міжнародної наукової конференції - виставки «Корозія-98», Львів, 1998. - С.144-146.

38. Влияние озона на водородную деполяризацию никеля в растворах серной кислоты / Татарченко Г.О., Черкас К.В., Кузюков А.Н / Тезисы докладов Третьей Международной конференции «Водородная обработка материалов-2001», Донецк, 2001. - Ч.2. - С.365-367.

39. Коррозионно-эррозионный износ химического оборудования / Кузюков А.Н., Тюпало Н.Ф., Левченко В.А., Татарченко Г.О. / Тезисы докладов II Научно-техническая конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий», Ялта, 2002. - С.91-94.

40. Влияние катализаторов на скорость растворения стали в озонируемой серной кислоте / Татарченко Г.О., Тюпало Н.Ф./ Тезисы докладов III Украинской научно-технической конференции «Укркатализ-III», Северодонецк, 2002. - С.61.

41. Коррозия металлов с озоном в кислых средах / Татарченко Г.О. / Тезисы доклада 15-й Международный конгресс «Corrosion». Гранада, Испания. -2002.

42. Поведение сварных соединений сталей в озонируемых кислотных растворах / Шаповалова И.Н., Татарченко Г.О. / Тезі доповіді Науково - практичної конференції «Захист від корозії і моніторинг залишкового ресурсу промислових будівель, споруд та інженерних мереж», Донецьк, 2003. - С. 191-195.

43. Электрохимическое поведение никеля, хрома и молибдена в озонируемых растворах серной кислоты / Г.О.Татарченко, Черкас К.В. / Доповідь "ІV Український електрохімічний з'їзд", Харків, 2005. опубл. "Вісник Харківського національного Університету", 2006. - №648. - С. 398-403.

44. Вплив озону на межкристалічну корозію сталі 12Х18Н10Т в сірчаній кислоті / Татарченко Г.О.,Черкас К.В./ Тезі доповідей IХ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Технологія-2007”, Сєвєродонецьк, 2007. - С.61.

45. Восстановление озона на платиновом электроде в растворах сульфатной кислоты разной концентрации / Татарченко Г.О., Шовкопляс Ю.А./ Тези доповідей III Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Хімія і сучасні технології», Дніпропетровськ, 2007. - С.73.

46. Уравнение Аррениуса в коррозионных расчетах кажущейся энергии активации / Хоменко А.В. Татарченко Г.О. / Збірник тез доповідей Х Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Технологія - 2007, Сєвєродонецьк, 2007. - С.66.

47. Газовая расходомерная установка / Татарченко Г.О./ Тезисы докладов 8 Научно-технической конференции «Качество, стандартизация, контроль: теория и практика», Ялта, 2008. - С .139.

48. Оборудование для исследования электрохимических процессов на металлах /Татарченко Г.О., Черкас К.В./ Материалы III Международной научно-практической конференции» Электрификация транспорта», «ТРАНСЭЛЕКТРО - 2009», Мисхор, -2009. - С.67.

Анотація

Татарченко Г.О. Корозія і захист металів і сплавів в озонових синтезах кисневмісних сполук. - Рукопис.

Дисертація присвячена вивченню корозійно-електрохімічної поведінки конструкційних металів і сплавів, розробці теоретичних уявлень про озоно-кисневу деполяризацію, створенню наукової бази для вирішення важливої технічної проблеми - прогнозування корозійної стійкості металевих матеріалів і апаратурного оформлення технологічних процесів синтезу за участю озону. Встановлено, що дія озону заснована не тільки на деполяризації катодного процесу, але й на специфічному впливі його на анодне розчинення металів за рахунок відновлення через активні форми кисню за участю водню. Вплив озону може бути як захисним, пасивуючим, так і активуючим із переводом металів у транспасивний стан. Встановлено існування двох областей потенціалів з різними механізмами відновлення озону. Висока початкова теплота адсорбції кисню на поверхні перехідних металів, відповідна малим покриттям, сприяє розкладанню озону, при збільшенні покриття теплота адсорбції кисню зменшується і створюються умови для стабілізації молекулярного озону. Продукти, які утворюються в озонових синтезах кисневмісних сполук стимулюють корозію за рахунок відновлення їх на металах. Для зварних з'єднань у середовищах, що озонуються характерне збільшення густини анодних струмів по всьому діапазону потенціалів, сформульовані умови використання зварних з'єднань.

Практично реалізовано використання озонування як способу захисту нержавіючих сталей, титану і його сплавів від корозії; розроблена газова витратовимірювальна установка для подачі і вимірювання зразкової кількості газу, експериментально-аналітична методика визначення концентрації озону у водних розчинах кислот, запропоновано спосіб захисту нержавіючої сталі в сірчаній кислоті , що озонується, шляхом збагачення її поверхні хромом.

Ключові слова: озон, озонові синтези, корозія металів, захист металів озоном, озоно-киснева деполяризація, адсорбція озону на поверхні кластерів.

Аннотация

Татарченко Г.О. Коррозия и защита металлов и сплавов в озоновых синтезах кислородсодержащих соединений. - Рукопись.

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.14 - химическое сопротивление и защита от коррозии. - Национальный Технический Университет Украины "Киевский политехнический институт" (НТУУ "КПИ"), Киев, 2011.

В работе на основе экспериментального и теоретического изучения коррозионно-электро-химического поведения конструкционных металлов и сплавов сформулированы представления об озоно-кислородной деполяризации, создана научная база для решения важной технической проблемы - прогнозирования коррозионной стойкости металлических материалов и аппаратурного оформления технологических процессов синтеза с участием озона.

Установлено, что при равномерной и локальной коррозии, в частности межкристаллитной, влияние озона может быть как защитным, пассивирующим, так и активирующим с переводом металлов в транспассивное состояние; действие озона основано не только на деполяризации катодного процесса, но и на специфическом влиянии его на анодное растворение металлов за счет восстановления через активные формы кислорода с участием водорода, что характеризуется снижением наводороживания металлов, активным растворением гидридов; влияние озона на коррозионное поведение металлов и сплавов аддитивно действию кислорода и пероксида водорода, однако участие озона в образовании оксидных пленок является основным.

Выявлено, что в присутствии озона ускоряется образование оксидных пленок, состав которых во времени меняется. Обоснована и предложена модель формирования оксидного слоя, с учетом деполяризующего и специфического влияния озона.

Впервые проведены ab initio квантово-химические расчеты: электронной структуры индивидуального поверхностного кластера металла, имеющего структурные "дефекты" решетки; энергетического профиля диссоциативной и молекулярной форм адсорбции О3 на поверхности Ni10, позволившие спрогнозировать действие озона на различные металлы.

Определено и теоретически обосновано, что высокая начальная теплота адсорбции кислорода на поверхности переходных металлов, соответствующая малым покрытиям, способствует разложению озона, при увеличении покрытия теплота адсорбции кислорода уменьшается, и создаются условия для стабилизации молекулярного озона.

Изучены кинетические закономерности действия озона на платине и установлено существование двух областей потенциалов с разными механизмами восстановления озона: область восстановления озона в реакциях с адсорбированными водородом или протоном, где особую роль играет атомарный кислород, образующийся при распаде озона; и собственная область восстановления озона, где наблюдается зависимость предельной плотности тока от концентрации озона, лимитирующая стадия - переход первого электрона, порядок реакции по озону равен единице.

Установлено, что для сварных соединений в озонируемых средах характерно увеличение плотностей анодных токов во всем диапазоне потенциалов и смещение потенциала коррозии отрицательнее, по сравнению с основным металлом, что связано с уменьшением активных центров, на которых может восстанавливаться озон. Сформулированы условия использования сварных соединений аппаратурных конструкций.

Определено, что продукты, образующиеся в озоновых синтезах кислородсодержащих соединений, приводят не только к снижению ингибирующего действия окисляемых азолов и азинов, но и стимулируют коррозию, за счет восстановления их на металлах. Присутствие в реакционных системах медиаторов, солей переменной валентности, увеличивает скорость коррозии за счет дополнительного катодного процесса, потенциал коррозии нержавеющих сталей смещается в сторону транспассивного состояния.

Теоретически обосновано и практически реализовано использование озонирования как способа защиты нержавеющих сталей, титана и его сплавов от коррозии, а применение дополнительно анодной защиты позволяет расширить диапазон концентраций и состав агрессивных сред, перечень используемых конструкционных материалов, увеличить срок службы оборудования.

Впервые сформулированы теоретические основы озоно-кислородной деполяризации и осуществлены на практике принципы направленного подбора сталей и сплавов, которые позволяют создать технологические регламенты селективных контролируемых синтезов получения кислородсодержащих соединений с участием озона.

Разработана и внедрена газовая расходомерная установка на основе метода вытеснения газа жидкостью для подачи и измерения образцового количества озоно-воздушной (кислородной) смеси и оценена точность установки.

Разработана и внедрена экспериментально-аналитическая методика определения концентрации озона в водных растворах кислот. Вольт-амперометрический способ дает возможность непосредственно непрерывного и автоматического контроля количества озона воде, растворах кислот.

Предложен способ защиты нержавеющих сталей, в частности 12Х18Н10Т, с использованием озона, а также озона и анодной поляризации в растворах серной, соляной кислот средних концентраций - наиболее агрессивных с точки зрения коррозии.

Предложен способ защиты нержавеющей стали в серной кислоте путем обогащения ее поверхности хромом, за счет барботирования озона при травлении ее в растворе серной кислоты.

Ключевые слова: озон, озоновые синтезы, коррозия металлов, защита металлов озоном, озоно-кислородная деполяризация, адсорбция озона на поверхности кластеров.

Abstract

Tatarchenko G.O. Metals and alloys corrosion and protection in the synthesis of oxygen-containing connections.- Manuscript.

Dissertation is devoted to the investigation of electrochemical corrosion behavior of structural metals and alloys, development of the theoretical foundation for oxygen-containing depolarization, creation of scientific basis for solving important technical problem such us predicting of the corrosion resistance of metallic materials and apparatus appearance of engineering processes involving ozone. It was found that the effect of ozone is based not only on the depolarization of cathodic process, but also on its specific influence on the anodic dissolution of metals by means of recovery through active forms of oxygen with hydrogen. Influence of ozone can be as protective, passivating as labilizing with transfer of metals in transpassive condition. It was established the existence of two areas of potentials with different mechanisms for ozone recovery. The high initial heat of oxygen adsorption on the surface of transition metals that fits to the small covering promotes decomposition of ozone, while increasing the coverage the heat of adsorption of oxygen decreases and conditions for stabilization of molecular ozone are created. Products that are creating in the ozone synthesis of oxygen-containing compounds stimulate corrosion through the recovery of them on the metals. For welds in environments that ozonized increasing consistence of anodic currents across the all range of potentials is characteristically, suggested the use of them.

Practically using of ozonation as a means of protection of stainless steel, titanium and its alloys from corrosion was implemented, discharge measurement device for supplying and measuring the standard amount of gas, the experimental and analytical methods of determining the concentration of ozone in aqueous solutions of acids were developed and implemented, the method of protection of stainless steel in sulfuric acid that ozonized by enriching of its surface by chrome was proposed.

Key words: ozone, ozone synthesis, metal corrosion, protection of metals by ozone, ozone-oxygen depolarization, adsorption of ozone on the surface of clusters.

Размещено на Allbest.ru