Оценка коррозионного воздействия водно-гликолевых жидкостей на металлы систем охлаждения

Краткое сообщение _________________________________________ Есенин В.Н., Степанов А.А., Денисович Л.И. и Журавлев Б.Л.

Размещено на http://www.allbest.ru/

34 _________________ http://butlerov.com ______________________________________ ©-- Butlerov Communications. 2006. Vol.8. No.3. 33.

Тематический раздел: Физико-химические исследования. ____________________________________________ Краткое сообщение

Подраздел: Техническая химия. Регистрационный код публикации: 6-8-3-33

©--Бутлеровские сообщения. 2006. Т.8. №3. _________________________ г. Казань. Республика Татарстан. Россия. ___________________ 33

Казанский государственный технологический университет

ОЦЕНКА КОРРОЗИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОДНО-ГЛИКОЛЕВЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА МЕТАЛЛЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Есенин Владимир Николаевич,

Степанов А.А., Денисович Л.И.

и Журавлев Борис Леонидович

Резюме

Предложена электрохимическая методика экспресс-оценки коррозионного воздействия жидкостей на водно-гликолевой основе на конструкционные металлы систем охлаждения.

Введение

Появление новых составов низкозамерзающих жидкостей на водно-гликолевой основе делает актуальной задачу изучения их коррозионного воздействия на металлические конструкционные материалы систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

В настоящее время существует ряд международных [1, 2] и отечественных [3, 4] методик. Наиболее надежной и часто используемой в лабораторной практике методикой определения коррозионного воздействия водно-гликолевых жидкостей на металлы, является методика по ГОСТ 28084-89, однако она требует значительного времени.

Цель данной работы заключалась в разработке электрохимической методики оценки коррозионного воздействия жидкостей на водно-гликолевой основе на металлические конструкционные материалы систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Экспериментальная часть

Методика эксперимента. Исследовали электрохимическое поведение образцов: стали 3 ГОСТ 380, чугуна GH-190 нормаль ВАЗ 52205, сплава алюминия АК6М2 ГОСТ 1583, меди М-1 ГОСТ 859, припоя ПОС-35 ТУ 48-13-10, латуни Л-63 ГОСТ 931. Образцы, выполняли в виде пластин размером 50х25х3мм.

Испытания проводили в ячейке, которая представляла собой цилиндрический сосуд емкостью 150 мл, снабженный пластиковой крышкой с креплениями для электродов (одно крепление в центре для катода и три крепления для анодов, расположенные на одинаковом расстоянии от центра и друг от друга, при этом анодные крепления замкнуты между собой накоротко). В качестве анодов использовали пластины металлов с рабочей поверхностью 10 см², а в качестве катода - угольный стержень диаметром 18мм.

Токи, протекающие между электродами, измеряли при помощи микроамперметра М 198/2. Электродные потенциалы измеряли относительно хлорсеребряного электрода сравнения, с использованием цифрового вольтметра постоянного тока Щ 1413.

Согласно методике по ГОСТ 28084-89 металлические образцы при коррозионных испытаниях соединяют при помощи проводников по три: медь-латунь-припой и сталь-чугун-алюминий, выдерживают их в испытуемой жидкости в течение 336 часов и определяют коррозионное воздействие по изменению массы образцов.

В разрабатываемой методике в испытуемую жидкость помещали образцы металлов в том же самом наборе, а ускорение процесса коррозионных испытаний достигалось тем, что через образцы в течение определенного времени пропускали анодный ток. Растворение металлов проводили в гальваностатическом режиме, а результаты воздействия определяли по изменению массы образцов.

Результаты и дискуссия

Зависимость потерь массы образцов от задаваемых величин плотностей тока в 50% растворе моноэтилен-гликоля (МЭГ) в «синтетической» воде, содержащей 148 мг/дм³ безводного сернокислого натрия, 165мг/дм³ хлористого натрия и 138 мг/дм³ двууглекислого натрия, при температуре 202 ^oС представлена на рис. 1.

За исключением алюминия, экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными данными, полученными с использованием закона Фарадея, что свидетельствует об анодном растворении металлов.

Расхождение экспериментальных и расчетных данных в случае алюминия связано с образованием на его поверхности оксидных пленок, препятствующих растворению.

В дальнейших исследованиях медь, латунь и припой включались параллельно в качестве анодов. Катодом при этом служил графит. Электролит представлял собой концентрат охлаждающей жидкости (ОЖК) “Прокор 3000“ (PEUGEOT, Франция), разбавленный водой в объемном соотношении 1:1, коррозионное воздействие которого на металлы ранее было определено по стандартной методике (ГОСТ 28084-89). Режим электролиза выбирался таким образом, чтобы потери массы образцов были близки к потерям, наблюдающимся при использовании стандартной методики. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Ток 3.0 mА/см², пропускаемый через рассматриваемую систему электродов в течение 30 мин., позволяет моделировать результаты стандартных испытаний.

Рис. 1 Зависимость потерь массы металлов от плотности тока: 1, 2 - медь, латунь; 3 - сталь; 4 - чугун; 5 - припой; 6 - алюминий

коррозионный жидкость металл охлаждение

При электрохимическом моделироании коррозии второй «тройки» металлов (сталь-чугун-алюминий) учитывали, что анодное растворение алюминия не наблюдается, в то же время данные, полученные по стандартной методике, однозначно указывают на то, что в данной системе потери массы алюминия составляют вели-чину порядка 2.5 мг.

Растворение алюминия, сопровождающееся активным выделением водорода на поверхности электрода, наблюдается при катодной поляризации образца. Зависимость массовых потерь алюминия от плотности тока представлена на рис. 2.

Табл. 1

Потери массы образцов меди, латуни и припоя при различных режимах электролиза в смеси "ОЖК" - вода

* - приведены средние значения из 20 опытов

Рис. 2 Зависимость потерь массы образцов алюминия от плотности тока при их катодной поляризации в водно-гликолевом растворе МЭГ - Н₂0 = 1:1

При изучении системы сталь - чугун - алюминий (рис. 3-5) в водно-гликолевом растворе без внешней поляризации было отмечено наличие токов в парах алюминий - сталь (рис. 3, кривая 3) и алюминий - чугун (рис. 5, кривые 3).

Рис. 3 Изменение электродных потенциалов алюминия (1) и стали (2) и плотности тока (3) в короткозамкнутой контактной паре

Рис. 4 Изменение электродных потенциалов чугуна (1) и стали (2) и плотности тока (3) в короткозамкнутой контактной паре

Рис. 5 Изменение электродных потенциалов алюминия (1) и чугуна (2) и плотности тока (3) в короткозамкнутой контактной паре

Полученные результаты свидетельствуют о том, что через 12-15 часов пребывания данной системы в водно-гликолевом растворе, алюминиевый образец становится катодом по отношению, как к чугунному, так и к стальному образцу. Это послужило основанием при пропускании электрического тока использовать алюминий в качестве катода, а параллельно соединенные стальную и чугунную пластины в качестве анода. Результаты испытаний представлены в табл. 2. Из данных таблицы видно, что при токе j = 5.0 mА/см² и продолжительности испытаний 60 мин, результаты достаточно хорошо согласуются с данными стандартных испытаний.

Табл. 2

Потери массы (мг) образцов алюминия (катод), стали и чугуна (анод) в смеси "ОЖК" - вода

Относительная суммарная погрешность результатов испытаний при доверительной вероятности P=0.95 в случае электрохимического метода для всех металлов не превысила 15%.

Разработанную методику использовали для изучения коррозионных воздействий промышленных образцов концентрата ОЖК "ТОСОЛ-ТОРСА" по ТУ 6-15-2007-98 (производитель - ЗАО "Булгар-Синтез" г. Казань) и широко известного концентрата ОЖК «ТОСОЛ-АМ» по ТУ 6-02-751-86. Образцы металлов испытывали в 50% водных растворах ОЖК, которые были приготовлены из концентратов путем их разбавления водой. Результаты, полученные с использованием разработанной методики, сопоставлялись (табл. 3 и 4) со среднестатистическими данными, полученными с использованием стандартной методики в ГосНИИ-25, УЛИР ОАО «АвтоВАЗ» и ЦЛО ОАО «Казаньоргсинтез».

Табл. 3

Коррозионные потери металлов в 50% водном растворе «ТОСОЛ-ТОРСА»

Табл. 4

Коррозионные потери металлов в 50% водном растворе «Тосол-АМ»

Из данных таблиц видно, что величины коррозионных потерь металлов в обеих жидкостях, измеренные двумя методами, удовлетворительно совпадают.

Выводы

Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о возможности применения разработан-ной методики для предварительной оценки коррозионного воздействия жидкостей на конструкционные металлы систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Литература

[1] ASTM D-1384 “Snandart Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware”.

[2] Испытание материалов. Справочник. Под ред. Х.Блюменауэра. Пер. с немец. под ред. М.Л.Бернштейна. М.: Металлургия. 1979. С.228-231.

[3] Государственный стандарт СССР. Эмульсии и пасты. Методы испытаний. ГОСТ 6243-75. М.: Изд. Стандартов. 1975.

[4] Государственный стандарт СССР. Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия. ГОСТ 28084-89. М.: Изд. Стандартов. 1989.

Размещено на Allbest.ru