Оцінка ефективності інгібіторів корозії металів для водооборотних систем в промисловості, енергетиці та комунальному господарстві
Розроблено новий клас інгібіторів корозії металів, що за ефективністю не поступаються фосфоновим кислотам. Показано, що фосфонати, фосфінати, поліфосфати та метиленсульфонати є ефективними інгібіторами корозії металів у прісних водах в умовах аерації.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 03.08.2021 |
| Размер файла | 22,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оцінка ефективності інгібіторів корозії металів для водооборотних систем в промисловості, енергетиці та комунальному господарстві
Оверченко Т.А.,
Іваненко О.І.,
Крисенко Т.В.,
Козакевич Н.,
Кньовець А. Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Анотація
Розроблено новий клас інгібіторів корозії металів, що за своєю ефективністю не поступаються фосфоновим кислотам.
Проведено оцінку інгібіторів корозії металів. Показано, що фосфонати, фосфінати, поліфосфати та метиленсульфонати є ефективними інгібіторами корозії металів у прісних водах в умовах інтенсивної аерації. Ефективність захисту підвищується в присутності іонів цинку.
Ключові слова: інгібітори корозії металів, ступінь захисту, водо- циркуляційні системи.
EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF METAL CORROSION INHIBITORS FOR WATER CIRCULATION SYSTEMS IN INDUSTRY, POWER AND MUNICIPAL HOUSEHOLDS
T. Overchenko, O. Ivanenko, T. Krisenko, N. Kozakevich, A. Kniovec
A new class of metal corrosion inhibitors has been developed, which, in their effectiveness, are not inferior to phosphonic acids.
The evaluation of corrosion inhibitors of metals was carried out. It has been shown that phosphonates, phos- phinates, polyphosphates and methylene sulphonates are effective inhibitors of corrosion of metals in fresh water under intense aeration conditions. The effectiveness of protection increases in the presence of zinc ions.
Key words: Corrosion inhibitor, degree of protection, water circulation systems.
Постановка проблеми корозії у водних середовищах. При корозії трубопНа сьогоднішній день гостро стоїть проблема розводів та іншого обладнання відбувається не тільки руйнування конструкції, але і підвищується рівень забруднення води завислими речовинами за рахунок продуктів корозії. Це, в свою чергу, призводить до інтенсифікації шламовідкладень на поверхні труб і на теплообмінних поверхнях, що сприяє підвищенню гідравлічного опору і погіршення теплопередачі. Дуже важливо, щоб розроблені реагенти були ефективними інгібіторами корозії [1].
Аналіз останніх досліджень і публікацій
На сьогоднішній день відомо багато досліджень та публікацій по розробці ефективних інгібіторів корозії, але на даний момент ця проблема досить актуальна. Так, серед українських науковців, що розглядають теоретичні та практичні аспекти даної проблеми, слід виділити таких, як: М. Гомеля, Т. Шаблій, Ю. Носачова. Серед зарубіжних науковців даною проблемою займалися науковці: Ю. Кузнецов (Росія), Moran Franris (Франція), Guo Yong (Китай).
Мета досліджень
Метою досліджень було створення нових реагентів для попередження корозії водоциркуляційних систем в промисловості, енергетиці та комунальних господарствах.
Основні результати досліджень
Були проведені дослідження на водопровідній воді (м. Київ), при застосуванні ОЕДФК, ТПФН, НТМФК, ГМФН, гіпану, ДМФК, МДСН та Zn2+ методом масометрії та поляризаційного опору. Результати приведені в таблицях 1 - 3.
Як видно з результатів (таблиця 1), ОЕДФК, яка є високоефективним стабілізатором накипоутворення в водопровідній воді, ефективна як інгібітор корозії сталі Ст 3. Також ефективними інгібіторами є поліфосфати і гіпан. ТПФН забезпечує ступінь захисту при тих же дозах на рівні Z=69-82 %.
Таблиця 1 -Вплив типу та дози інгібітору на швидкість корозії та ступінь захисту від корозії сталі Ст 3 в київській водопровідній воді
|
Інгібітор |
Доза, мг/дм 3 |
V, г/м 2- год |
V', мм/рік |
J |
Z, % |
|
|
-- |
-- |
0, 0395 |
0,0397 |
-- |
-- |
|
|
5 |
0,0064 |
0,0062 |
6,40 |
84,00 |
||
|
ОЕДФК |
15 |
0,0100 |
0,0129 |
3,07 |
67,40 |
|
|
20 |
0,0075 |
0,0072 |
5,50 |
81,80 |
||
|
50 |
0,0018 |
0,0024 |
16,54 |
99,95 |
||
|
5 |
0,0120 |
0,0130 |
3,05 |
69,04 |
||
|
ТПФН |
15 |
0,0100 |
0,0100 |
3,97 |
74,80 |
|
|
20 |
0,0070 |
0,0070 |
5,67 |
82,30 |
||
|
50 |
0,0082 |
0,0090 |
4,41 |
77,32 |
||
|
ТПФН; Zn2+ |
5;5 |
0,0086 |
0,0085 |
4,67 |
21,40 |
|
|
15;5 |
0,0094 |
0,0090 |
4,41 |
77,32 |
||
|
20;5 |
0,0079 |
0,0075 |
5,29 |
81,09 |
||
|
50;5 |
0,0119 |
0,0110 |
3,06 |
67,32 |
||
|
ОЕДФК; Zn2+ |
5;5 |
0,0015 |
0,0017 |
23,35 |
96,71 |
|
|
15;5 |
0,0062 |
0,0062 |
6,40 |
84,37 |
||
|
20;5 |
0,0065 |
0,0070 |
5,67 |
82,36 |
||
|
50;5 |
0,0021 |
0,0027 |
14,70 |
93,20 |
||
|
Гіпан |
5 |
0,0030 |
0,0030 |
13,23 |
92,40 |
|
|
15 |
0,0039 |
0,0038 |
10,44 |
90,42 |
||
|
20 |
0,0072 |
0,0074 |
5,36 |
81,34 |
||
|
50 |
0,0148 |
0,0141 |
2,81 |
64,41 |
||
|
5;5 |
0,0013 |
0,0016 |
24,81 |
95,56 |
||
|
Гіпан; Zn2+ |
15;5 |
0,0015 |
0,0019 |
20,9 |
95,21 |
|
|
20;5 |
0,0014 |
0,0014 |
28,35 |
96,47 |
||
|
50;5 |
0,0029 |
0,0023 |
17,26 |
94,2 |
||
|
5 |
0,0058 |
0,0055 |
7,21 |
86,13 |
||
|
ГМФН |
15 |
0,0118 |
0,0114 |
3,48 |
71,26 |
|
|
20 |
0,0086 |
0,0091 |
4,36 |
77,06 |
||
|
50 |
0,0119 |
0,0116 |
3,42 |
70,76 |
||
|
5;5 |
0,0024 |
0,0022 |
18,04 |
94,44 |
||
|
ГМФН; Zn2+ |
15;5 |
0,0047 |
0,0041 |
9,68 |
89,66 |
|
|
20;5 |
0,0030 |
0,0030 |
13,23 |
92,44 |
||
|
50;5 |
0,0053 |
0,0051 |
7,78 |
87,15 |
ГМФН ефективний як інгібітор корозії і забезпечує ступінь захисту на рівні 2=70-86 %. Гіпан за таких же умов забезпечує ступінь захисту на рівні 2=64 - 92 %. Цікаво відзначити, що ефективність деяких інгібіторів знижується з підвищенням дози. Ймовірно, це обумовлено тим, що при підвищенні концентрації інгібітору знижується сорбція кисню на поверхні металу.
Відомо, що фосфонові кислоти і поліфосфати є більш ефективними інгібіторами при використанні в композиції з іонами 2п 2+. І в даному випадку включення іонів 2п 2+ в композицію призвело, в цілому, до підвищення ефективності інгібіторів корозії. Мало змінюється ефективність захисту від корозії при включенні 2п 2+ в композицію з ТПФН, однак при використанні 2п 2+ з гіпаном і ГМФН досягнуто високого рівня захисту металів від корозії. Композиція гіпану з 2п 2+ забезпечує ступінь захисту на рівні 94-96% у всьому діапазоні концентрацій гіпану. У разі ГМФН ступінь захисту досяг 87-94%, при чому високий ступінь захисту досягнуто при концентрації ГМФН 5 мг/дм 3.
Таблиця 2-Ефективність інгібіторів корозії сталі в київській водопровідній воді
|
Інгібітор |
Доза, мг/дм 3 |
Яр, Ом |
J |
Z, % |
||||
|
І |
ІІ |
І |
ІІ |
І |
ІІ |
|||
|
- |
- |
830 |
160 |
- |
- |
- |
- |
|
|
ОЕДФК |
2 |
1140 |
1420 |
1,37 |
8,88 |
27,0 |
88,7 |
|
|
5 |
1270 |
1570 |
1,53 |
9,81 |
34,6 |
89,8 |
||
|
10 |
1330 |
1430 |
1,60 |
8,93 |
37,5 |
88,8 |
||
|
20 |
715 |
1215 |
-- |
7,59 |
-- |
86,8 |
||
|
ДМФК |
10 |
1057 |
1550 |
1,27 |
9,68 |
21,1 |
89,7 |
|
|
20 |
1020 |
1630 |
1,23 |
10,19 |
18,7 |
90,2 |
||
|
30 |
1035 |
1720 |
1,25 |
10,75 |
20,0 |
90,7 |
||
|
50 |
1040 |
1870 |
1,25 |
11,68 |
20,0 |
91,40 |
||
|
100 |
1610 |
1540 |
1,94 |
9,63 |
48,5 |
89,6 |
||
|
ОЕДФК;2п 2+ |
2;2 |
1457 |
2100 |
1,76 |
13,12 |
43,2 |
92,3 |
|
|
5;2 |
1690 |
2350 |
2,04 |
14,69 |
51,0 |
93,2 |
||
|
10;2 |
1840 |
2710 |
2,22 |
16,94 |
55,5 |
94,1 |
||
|
20;2 |
1870 |
2807 |
2,25 |
17,54 |
55,6 |
94,3 |
I - в статичних умовах;
II - в динамічних умовах.
Як видно з таблиці 2, ДМФК, яка є інгібітором накипоутворення, забезпечує ефективність захисту від корозії на рівні ОЕДФК. Фосфонатний та фосфінатний інгібітори значно ефективніші в динамічних умовах (при перемішуванні розчинів) в порівнянні із статичними. Очевидно це пов'язано із пасивацією сталі в умовах інтенсивної аерації. Також наряду з ОЕДФК використовували її композицію з іонами цинку, що підвищило ефективність захисту металу від корозії. Коефіцієнт зниження швидкості корозії досягає 13-17 (2=92,3-94,3 %). Невисоку ефективність має інгібітор в нерухомому середовищі. Це характерно і для ОЕДФК та інших використаних інгібіторів.
Найкраще отримані результати пояснює адсорбційна теорія захисту металів від корозії [2,3]. У відповідності з цією теорією, в нейтральному водному середовищі захист сталі від корозії відбувається за рахунок адсорбції на її поверхні плівки кисню, що призводить до її гідрофобізації та сповільнює взаємодію металу з водним розчином. Ця плівка є головним фактором, що сприяє пасивації металу.
При наявності катіонів d-металів (хром, нікель, цинк, кадмій і т. д.) відбувається стабілізація кисневої плівки на поверхні металу. Саме цим пояснюється висока стійкість до корозії легованої сталі, яка завжди містить домішки згаданих металів. І при введенні в розчин катіонів згаданих металів стійкість сталі 20 до корозії підвищується [4]. Ефективність захисту зростає з підвищенням інтенсивності перемішування. Очевидно, що при перемішуванні покращується дифузія кисню, іонів металів та молекул інгібіторів до поверхні сталі. При цьому, за наявності необхідних умов, створюється пасиваційна киснева плівка.
Роль інгібіторів, які мають комплексоутворюючі властивості, в цьому випадку зводиться до покращення сорбції катіонів полівалентних металів на поверхні сталі. Так для ОЕДФК спостерігається зниження ефективності при збільшенні дози від 100 до 200 мг/дм 3. Подібний ефект відмічено і для ДМФК та інших фосфатних інгібіторів [5].
За відсутності перемішування водного розчину або руху води по відношенню до поверхні сталі дифузія кисню недостатня для створення пасиваційної плівки. Крім того, в даному випадку погіршується дифузія до поверхні сталі та інгібітора. Це може компенсуватись підвищенням його концентрації в розчині. Саме тому в багатьох випадках відмічено покращання захисту сталі в статичних умовах при підвищенні дози інгібіторів.
Були проведені дослідження при застосуванні МДСН та МДСН з 2п 2+ у водопровідній воді методом поляризаційного опору. Дослідження проводили в статичних і динамічних умовах (таблиця 3).
Таблиця 3 - Вплив МДСН на швидкість корозії в водопровідній воді в статичних і динамічних умовах
|
Доза Zn2+, мг/дм 3 |
Доза МДСН, мг/дм 3 |
Середнє значення поляризаційного опору, Rp ср |
Коефіцієнт зниження швидкості корозії, j |
Ступінь захисту від корозії, Z, % |
||||
|
I |
II |
I |
II |
I |
II |
|||
|
0 |
0 |
0,315 |
0,124 |
- |
- |
- |
- |
|
|
1 |
0,399 |
0,619 |
1,267 |
4,992 |
21,05 |
95,25 |
||
|
5 |
0,443 |
1,090 |
1,406 |
8,790 |
28,89 |
96,54 |
||
|
1 |
1 |
0,422 |
0,175 |
1,340 |
1,411 |
25,36 |
96,06 |
|
|
5 |
0,534 |
0,858 |
1,695 |
6,919 |
41,01 |
97,56 |
||
|
2 |
1 |
0,491 |
0,773 |
1,559 |
6,234 |
35,85 |
97,21 |
|
|
5 |
0,534 |
1,502 |
1,695 |
12,110 |
41,01 |
97,56 |
I - в статичних умовах;
II - в динамічних умовах.
При концентрації метилдисульфонату натрію 5 мг/дм 3 і при вмісті іонів цинку 1 мг/дм 3 ступінь захисту в статичних умовах становить 41 %, а в динамічних умовах цей показник набагато зростає і становить 97,5 % .
Як видно з результатів, використання інгібітору МДСН в статичних умовах високого ступеню захисту не забезпечував, ступінь захисту складав лише 41 %. Динамічні умови полегшили дифузію кисню до поверхні металу, що покращило ефективність захисту до рівня 95,25-96,54 % вже при мінімальних концентраціях МДСН 1-5 мг/дм 3, навіть без додавання 2и 2+. Додавання солей цинку покращило результати, ступінь захисту складав 97,56 %. корозія метал інгібітор
Література
1. Терновцев В.Е. Очистка промышленных сточных вод/В.Е. Терновцев, В.М. Пухачев// К. Бу- дивельник-1986.- 120 с.
1. Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней/ Г.Г. Улиг, Р.У. Реви// Введение в коррозийную науку и технику: Пер. с англ. /Под ред. М.А. Сухотина.-Л.: Химия, 1989.-456 с.
2. Кузнецов Ю.И. О влиянии окислителя на ингибирующее действие оксиэтилидендифосфоновой кислоты / Ю.И. Кузнецов, В.А. Исаев// Защита металлов.-1991.-Т. 27, №5.-С. 753-759.
3. Гомеля Н.Д. Корозійні процеси в присутності солей деяких металів/ Н.Д. Гомеля Н.Д., Г.Л. Шутько// Екотехнологии и ресурсозбережение.- 1997.-№1.-С. 38-41.
4. Гомеля Н.Д. Исследование процессов коррозии стали в воде/ Н.Д. Гомеля, В.М. Радовенчик, Г.Л. Шутько// Экотехнологии и ресурсосбережение. -1996.-№1.-С. 36-41
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Хімічна корозія. Електрохімічна корозія. Схема дії гальванічної пари. Захист від корозії. Захисні поверхневі покриття металів. Створення сплавів з антикорозійними властивостями. Корозійне руйнування цинку. Протекторний захист і електрозахист.
реферат [684,8 K], добавлен 05.11.2004Механізм росту покриття на стадії мікроплазменних розрядів. Основні моделі росту покриття. Осадження частинок з приелектродного шару. Синтез оксидокерамічних покриттів, фазовий склад. Головна перевага методу електродугового оксидування покриттів.
лекция [139,5 K], добавлен 29.03.2011Метали: історія використання, знаходження в природі, способи добування. Мінерали та гірські породи, що містять сполуки металів. Класифікація металічних руд, їх збагачення та відокремлення пустої породи. Роль сучасної металургії у народному господарстві.
презентация [6,2 M], добавлен 05.05.2014Метали як хімічні елементи, ознаками яких є висока теплова та електропровідність, пластичність та міцність. Обумовленість властивостей металів їх електронною будовою. Параметри кристалічних решіток. Теорія сплавів, їх типи, компоненти, схеми утворення.
реферат [1,8 M], добавлен 21.10.2013Дослідження процесу зварювання під час якого утворюються нероз'ємні з'єднання за рахунок сил взаємодії атомів (молекул) в місці, де з'єднуються матеріали. Зварювання плавленням і зварювання тиском (пластичним деформуванням). Газове зварювання металів.
реферат [467,9 K], добавлен 21.10.2013Зернинна структура металів, її вплив на властивості сплавів і композитів. Закономірності формування зернинної структури в металевих матеріалах з розплаву і при кристалізації з парової фази. Розрахунок розміру зерна по електронно-мікроскопічним знімкам.
дипломная работа [646,5 K], добавлен 19.06.2011Зварювання маловуглецевих і середньовуглецевих сталей газовим способом. Часткове вигоряння легуючих домішок і втрата властивостей шва під час газозварки конструкційних легованих сталей. З'єднання чавуну, міді, латуні і бронзи, алюмінію та інших металів.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 19.12.2010Сутність термічної обробки металів, головні параметри цих процесів. Класифікація видів термічної обробки. Температурний режим перетворення та розпаду аустеніту. Призначення та види обробки сталі. Особливості способів охолодження і гартування виробів.
реферат [2,3 M], добавлен 21.10.2013Пластична деформація металу, що може відбуватись ковзанням і двойникуванням. Металографічне вивчення механізму деформації. Вибір холодної і гарячої обробки металів тиском. Поперечна і беззлиткова прокатка металу. Вихідний продукт прокатного виробництва.
реферат [784,3 K], добавлен 21.10.2013Характеристика зварювання сталей, чавуну і кольорових металів. Сплави алюмінію: алюмінієво-марганцевисті, алюмінієво-магнієві, алюмінієво-мідні і алюмінієво-кремнисті. Наплавлення швидкоспрацьовуваних поверхонь. Зварювання залізо-нікелевими електродами.
реферат [35,6 K], добавлен 06.03.2011Застосування будівельних матеріалів у будівельних конструкціях, класифікація та вогнестійкість будівельних конструкцій. Властивості природних кам’яних матеріалів, виробництво чорних металів з залізної руди. Вплив високих температур на властивості металів.
книга [3,2 M], добавлен 09.09.2011Метал як один з найбільш поширених матеріалів, що використовує людина в своїй діяльності, історія його освоєння та сучасний розвиток промисловості. Перші спроби промислового отримання заліза і сталі. Фізико-хімічні процеси плавлення чавуна в печі.
реферат [370,1 K], добавлен 26.09.2009Роль захисту деталей і металоконструкцій від корозії та зносу, підвищення довговічності машин та механізмів. Аналіз конструкції та умов роботи виробу, вибір методу, способу і обладнання для напилення, оптимізація технологічних параметрів покриття.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.02.2010Основні відомості мікробіологічної корозії. Нітрифіцируючі та нітровідновлюючі бактерії. Мікробіологічна корозія бетону. Бактерії, що утворюють метан. Методи захисту від біокорозії на неорганічних покриттях. Біокорозія органічних будівельних матеріалів.
курсовая работа [44,9 K], добавлен 30.11.2014Рідкотекучість як здатність розплаву заповнювати ливарну форму. Фактори, що впливають на цю характеристику матеріалу. Значення показників рідкотекучості і придатність поширених металів до різних видів лиття. Способи контролю якості в ливарній справі.
презентация [4,0 M], добавлен 02.04.2013Кисень і ацетилен, їх властивості і одержання, транспортування і зберігання. Вибір і підготовка зварювальних матеріалів. Апаратура, устаткування для газового зварювання. Будова ацетиленово-кисневого полум'я. Особливості і режими зварювання різних металів.
курсовая работа [917,2 K], добавлен 21.04.2013Поняття та структура процесу хімічної і термічної дії на поверхневий шар сталі. Особливості цементації, азотування, ціанування та дифузійної металізації як видів хіміко-технічної обробки, їх недоліки. Значення пластичної деформації поверхні деталі.
реферат [647,4 K], добавлен 21.10.2013Сутність процесу, основні поняття і визначення. Параметри і фізичні явища, що супроводжують процес різання. Стійкість і матеріали різального інструмента. Металорізальні верстати. Точіння. Свердління, розточування. Фрезерування. Зубонарізування.
методичка [1,2 M], добавлен 17.02.2009Ливарне виробництво. Відомості про виробництво, традиційні методи обробки металічних сплавів. Нові види обробки матеріалів (електрофізичні, електрохімічні, ультразвукові). Види електроерозійного та дифузійного зварювання, сутність і галузі застосування.
контрольная работа [34,6 K], добавлен 25.11.2008Розвиток лазерів на парах металів. Конструкція та недоліки відпаяного саморозігрівного АЕ ТЛГ-5 першого промислового ЛПМ. Характеристика енергетичних рівнів лазерів на парах міді. Розрахунок вихідної потужності та узагальнених параметрів резонатора.
курсовая работа [781,4 K], добавлен 05.06.2019
