Коррозионная активность на металл ст3

Обновлено: 02.07.2024

Центр химико-экологической экспертизы «ЭХО» занимается исследованиями и выдачей заключений по общественно значимым вопросам в сфере экологии, а также безопасности городской среды для горожан их имущества.

В 2013 году к нам обратились владельцы автомобилей с вопросом - в какой степени различные противогололедные реагенты могут быть опасны для металлических частей машин? Мы провели эксперимент с участием следующих антигололедных материалов:

Галит (он же - техническая соль): 4% в этом ПГМ - примеси, остальное - NaCl (хлорид натрия);

Комбинированный реагент: он включал в себя хлориды калия (KCl), натрия (NaCl), кальция (CaCl2), формиат натрия (HCOONa), а также добавки против коррозии;

Бишофит: водный раствор, содержащий ингибиторы коррозии.

Реагенты были представлены в виде 5% растворов. Именно такая концентрация, как правило, образуется на проезжей части при разбавлении со снегом. Кстати, она же является наиболее агрессивной для металла. Также изучалось воздействие на металл обычной водопроводной воды.

Воздействию ПГМ подвергались:

часть кузова красной машины (производитель - Франция);

крыло черного автомобиля (производитель - Япония).

Металл мы разрезали на небольшие куски, в центре каждого из которых стерли слой эмали и примерно половину слоя шпатлевки. Таким образом удалось смоделировать повреждения, полученные при эксплуатации транспортных средств (такие, как сколы, царапины).

Растворы реагентов нанесли на пластины. Когда растворы высыхали, к ним добавляли насыщенную О2 (кислородом) дистиллированную воду. Почему не водопроводную? Потому, что она содержит небольшое количество солей, что могло нарушить чистоту эксперимента. Чтобы вода испарялась медленнее, образцы находились в комнате с низкой температурой.

Каковы же итоги эксперимента?

Продукция французского автопрома оказалась не слишком надежной. Красный металл показал низкую стойкость к ржавлению. Воздействие на пластины продолжалось девять дней, и вот результаты:

1. Галит (NaCl): привел к существенным повреждениям металла;

2. Комбинированный реагент: под его воздействием коррозия образовалась, но не столь сильная, как под влиянием предыдущего реагента (технической соли);

3. Бишофит: продемонстрировал агрессивное воздействие на металл и высокую коррозионную активность;

4. Водопроводная вода: привела к ржавлению металла - но не очень значительному. Коррозионная активность сравнима с той, которую показал комбинированный реагент.

А что же с черными пластинами? Металл машины, произведенной в Японии, показал куда более высокую стойкость к коррозии. И это при том, что длительность эксперимента составила почти месяц, а точнее - двадцать четыре дня.

1. Галит (NaCl): стал причиной небольшой коррозии;

2. Комбинированный реагент: привел к появлению незначительной коррозии (меньше, чем у технической соли - галита);

3. Бишофит: против этого вещества не смог устоять даже качественный металл - коррозия появилась, и весьма серьезная;

4. Водопроводная вода: оказала практически нулевое воздействие - коррозии не возникло.

Можно сделать следующие выводы:

При длительном воздействии на металл все антигололедные материалы, а также водопроводная вода демонстрируют ту или иную степень коррозионной активности;

Комбинированный реагент по интенсивности негативного воздействия на металлические части автомобилей можно сравнить с обычной водой;

Натрий хлор (техническая соль) приводит к сильному ржавлению металла;

Наиболее интенсивному и быстрому образованию ржавчины способствует бишофит (хлорид магния).

Получается, избежать коррозии, передвигаясь на автомобиле зимой - невозможно. Ведь на него всегда будет воздействовать как минимум вода (в виде снега, в том числе и талого). Однако интенсивность коррозии все же зависит от того, какие противогололедные реагенты используются - за этим дорожные службы обязаны следить! И не допускать применения в населенных пунктах реагентов, не прошедших соответствующие проверки и не имеющих положительного заключения ГЭЭ (Государственной экологической экспертизы).

Также самим автомобилистам стоит ответственно относиться к уходу за своими машинами - своевременно обновлять краску и антикоррозионную защиту. Это позволит существенно снизить риск ржавления кузова.

Коррозия стали Ст3 в технологических водных растворах нитрата кальция Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Нифталиев С. И., Козадеров О. А., Козадерова О. А., Клоков Г. В.

Методом вольтамперометрии изучено коррозионное поведение конструкционной малоуглеродистой нелегированной стали Ст3 в водных растворах нитрата кальция. Выявлено влияние аммонизации раствора и введения добавок моноэтаноламина и бихромата калия на основные параметры коррозионного процесса.

Corrosion of steel St3 in technological water solutions of calcium nitrate1FSBEI HPE «The Voronezh State University of Engineering technologies»

Voltammetry method studied corrosion behavior of low carbon alloy structural steel St3 in aqueous solution of calcium nitrate. The effect ammonation solution and additions of monoethanolamine and potassium dichromate on the basic parameters of the corrosion process

Текст научной работы на тему «Коррозия стали Ст3 в технологических водных растворах нитрата кальция»

ВестникВГУИТ, №1, 2013_

Профессор С.И. Нифталиев,

старший преподаватель О.А. Козадерова, аспирант Г.В. Клоков,

(Воронеж. гос. ун-т) кафедра физической химии, тел. (473) 220-85-38

Коррозия стали Ст3 в технологических водных растворах нитрата кальция

By the voltammetry method studied corrosion behavior of low carbon alloy structural steel St3 in aqueous solution of calcium nitrate. The effect of ammonation solution and additions of monoethanolamine and potassium dichromate on the basic parameters of the corrosion process was detected.

Ключевые слова: аммонизированный раствор нитрата кальция, сталь Ст3, коррозия, моноэтаноламин, бихромат калия.

Основными областями применения кальциевой селитры является использование в качестве азотного удобрения и в качестве полифункциональной добавки в бетон [1]. В этих случаях дополнительное введение нитрата аммония заметно снижает кислотность и гигроскопичность основного компонента. Одним из базовых источников производства аммонизированного раствора нитрата кальция, содержащего 35 - 53 % Ca(NÜ3)2 и 2 - 8 % NH4NO3, является его получение при выпуске сложных минеральных удобрений на основе азотной кислоты. Высокая плотность и низкая температура замерзания раствора обеспечивают возможность его использования в качестве тяжелой жидкости при глушении нефтяных и газовых скважин [2]. Заметный криоскопи-ческий эффект позволяет, в принципе, применять аммонизированный раствор нитрата кальция и для производства солевых антифризов - незамерзающих жидкостей, циркулирующих в системах охлаждения или отопления, например, на транспорте. В сравнении с токсичным, пожаро- и взрывоопасным гликолевым антифризом водный раствор солей является негорючим, экологичным и достаточно дешевым продуктом [3]. В то же время отложение солей, неширокий

температурный диапазон использования, а также высокая коррозионная активность заметно ограничивают возможности использования концентрированных солевых растворов в качестве охлаждающих жидкостей и теплоносителей.

Распространенным методом защиты от коррозии, особенно в нейтральных или близких к ним средах, где коррозия протекает преимущественно с кислородной деполяризацией, является введение в агрессивную среду специально подобранных соединений - ингибиторов [4,5].

Целью настоящей работы является изучение коррозионной активности модельного раствора нитрата кальция (РНК) и аммонизированного раствора нитрата кальция (АРНК) с неорганическими и органическими добавками в отношении конструкционной малоуглеродистой нелегированной стали Ст3, представленной в системах охлаждения ДВС.

Исследование коррозионной активности водных растворов нитрата кальция (модельного (45 % масс. Са(КОз^) и аммонизированного (45 % масс. Са(Шз)2, 6 % масс. КЩШз)) проводили при комнатной температуре вольт-амперометрическим методом на стали Ст3 в отсутствие добавок и в присутствии бихромата калия и моноэтаноламина (1 % масс.). Использовали трехэлектродную электрохимическую ячейку с хлоридсеребряным электродом сравнения и платиновым вспомогательным

ВестникВГУИТ, №1, 2013

электродом. Поляризационные кривые снимали при помощи потенциостата 1РС-Сошрас1;, изменяя потенциал рабочего стального электрода из катодной в анодную область со скоростью 10 мВ/с. Потенциалы в работе приведены по шкале стандартного водородного электрода, токи отнесены к геометрической площади исследуемого электрода.

Для определения базовых параметров

коррозионного процесса (таблица 1) экстраполировали линейные участки анодной и катодной кривых (рисунок 1) до взаимного пересечения в точке с координатами Е корр (потенциал коррозии) и 1§7 корр (1 корр - скорость коррозии в токовых единицах) [6]. Значения тафелевых наклонов линейных участков поляризационных кривых приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 1

Основные параметры коррозионного процесса на стали Ст3 в РНК (числитель) и АРНК (знаменатель)

Коррозионное поведение малоуглеродистой нелегированной стали Ст3 в водных растворах ca(no 3) 2 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

АММОНИЗИРОВАННЫЙ РАСТВОР НИТРАТА КАЛЬЦИЯ / СТАЛЬ СТ3 / КОРРОЗИЯ / МОНОЭТАНОЛАМИН / БИХРОМАТ КАЛИЯ / AMMONIATED SOLUTION OF CALCIUM NITRATE / ST3 STEEL / CORROSION / MONO-ETHANOLAMINE / POTASSIUM DICHROMATE

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Нифталиев Сабухи Ильич, Козадёрова Ольга Анатольевна, Козадёров Олег Александрович, Клоков Глеб Викторович

Потенциодинамическим методом получены коррозионные характеристики конструкционной малоуглеродистой нелегированной стали Ст3 в технологических водных растворах нитрата кальция. Выявлена роль аммонизации раствора и введения добавок моноэтаноламина и бихромата калия в значении базовых параметров коррозионного процесса.

CORROSION BEHAVIOR OF LOW-CARBON NON-ALLOY STEEL St3 IN AQUEOUS SOLUTIONS OF Ca(NO 3) 21Voronezh State University of Engineering Technology

Potentiodynamic test led to the basic corrosion characteristics of non-alloy structural steel St3 in technological aqueous solutions of calcium nitrate. The role of ammonation and addition of mono-ethanolamine and potassium dichromate in the value of the corrosion process parameters is established.

Текст научной работы на тему «Коррозионное поведение малоуглеродистой нелегированной стали Ст3 в водных растворах ca(no 3) 2»

3. Шель Н.В., Вигдорович В.И., Крылова А. Г. Влагопроницаемость масляных пленок, содержащих алифатические амины, как фактор атмосферной коррозии стали // Практика противокоррозионной защиты. М., 2000. № 2. С. 9-15.

5. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям: учеб. пособие для вузов // Дияров И.Н., Баглуева И.Ю. и др. Л.: Химия, 1990. 240 c.

6. Прохоренков В.Д., Князева Л.Г., Остриков В.В., Вигдорович В.И. Носители защитной эффективности отработавших моторных масел // Химия и технология топлив и масел. М., 2006. № 1. С. 2628.

7. Прохоренков В.Д., Князева Л.Г., Остриков В.В. Использование отработанных моторных масел как основы для консервационных материалов // Практика противокоррозионной защиты. М., 2000. № 2 (16). С. 40-45.

9. Прохоренков В.Д., Князева Л.Г., Вигдорович В.И. Доступные противокоррозионные материалы для защиты сельскохозяйственной

техники от атмосферной коррозии // Практика противокоррозионной защиты. М., 2003. № 3. С. 51-54.

10. Вигдорович В.И., Князева Л.Г., Цыганкова Л.Е., Головченко А.О., Прохоренков В.Д. Защитная эффективность масляных композиций в условиях атмосферной коррозии углеродистой стали. Составы на основе отработавших масел // Практика противокоррозионной защиты. М., 2010. № 4 (58). С. 15-26.

11. Князева Л.Г., Прохоренков В.Д., Вигдорович В.И., Епифанцев С.С. Состав и противокоррозионные свойства остаточных продуктов очистки и осветления отработанных моторных масел // Практика противокоррозионной защиты. М., 2003. № 3. С. 55-58.

12. Князева Л.Г., Вигдорович В.И., Петрашев А.И., Остриков В.В., Прохоренков В.Д. Технологические аспекты получения и применения антикоррозионных покрытий на базе продуктов очистки отработавших моторных масел // Коррозия: материалы, защита. М., 2010. № 12. С. 1-3.

Поступила в редакцию 15 мая 2013 г.

Knyazeva L.G., Shel N.V., Prokhorenkov V.D., Ostri-kov V.V. RECYCLING OF USED OILS BY RECEPTION FROM THEM HIGHLY EFFECTIVE PRESERVATION MATERIALS

Recycling of the used motor oils by reception on their basis highly effective preservation materials is offered.

Key words: used motor oil; preservation materials; products of clearing; inhibitor; protective action; polarizing curves; recycling.

КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ СтЗ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Ca(NO3)2

Ключевые слова: аммонизированный раствор нитрата кальция; сталь Ст3; коррозия; моноэтаноламин; бихромат калия.

Кальциевая селитра, в основном, используется в качестве азотного удобрения и полифункциональной добавки в бетон [1]. В обоих случаях дополнительное введение нитрата аммония заметно снижает кислотность и гигроскопичность основного компонента. Одним из базовых источников производства аммонизированного раствора нитрата кальция, содержащего 3553 % Са(К03)2 и 2-8 % ЫН4К03, является его получение при выпуске сложных минеральных удобрений на основе азотной кислоты. Высокая плотность и низкая температура замерзания раствора обеспечивают возможность его использования в качестве тяжелой жидкости глушения нефтяных или газовых скважин [2]. Заметный криоскопический эффект позволяет, в принципе, применять аммонизированный раствор нитрата кальция и для производства солевых антифризов - незамерзающих жидкостей, циркулирующих в системах охлаждения или отопления, например, на транспорте. В

сравнении с токсичным, пожаро- и взрывоопасным гликолевым антифризом водный раствор солей является негорючим, экологичным и достаточно дешевым продуктом [3]. В то же время отложение солей, неширокий температурный диапазон использования, а также высокая коррозионная активность заметно ограничивают возможности использования концентрированных солевых растворов в качестве охлаждающих жидкостей и теплоносителей.

Широко практикуемым методом защиты от коррозии, особенно в нейтральных или близких к ним средах, где коррозия протекает преимущественно с кислородной деполяризацией, является введение в агрессивную среду специально подобранных соединений - ингибиторов 4. В настоящей работе изучается коррозионная активность модельного раствора нитрата кальция (МРНК) и аммонизированного раствора нитрата кальция (АРНК) с неорганическими и органическими добавками в отношении конструкционной малоуглеродистой нелегированной стали Ст3.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАШЙ

Исследование коррозионной активности водных растворов кальция - модельного (45 % мас. Ca(NO3)2) и аммонизированного (45 % мас. Ca(NO3)2, 6 % мас. NH4NO3) - проводили при комнатной температуре вольтамперометрическим методом на стали Ст3, в отсутствие добавок и в присутствии бихромата калия и моноэтаноламина (1 % мас.). Использовали трехэлектродную электрохимическую ячейку с хлоридсеребря-ным электродом сравнения и платиновым вспомогательным электродом. Поляризационные кривые снимали при помощи потенциостата IPC-Compact, изменяя потенциал рабочего стального электрода из катодной в анодную область со скоростью 10 мВ/с. Потенциалы в работе приведены по шкале стандартного водородного электрода, токи отнесены к геометрической площади исследуемого электрода.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖдаНИЕ

Основные параметры коррозионного процесса (табл. 1) находили экстраполяцией линейных участков анодной и катодной кривых (рис. 1) до взаимного пересечения в точке с координатами Екор (потенциал коррозии) и lgi'uop (ікор - скорость коррозии в токовых единицах) [6]. Значения тафелевых наклонов линейных участков поляризационных кривых приведены в табл. 2.

Анализ поляризационных кривых в модельном растворе (рис. 1а) показывает, что бестоковый потенциал коррозии при введении обеих добавок смещается в положительную сторону, а ток анодного процесса при Е = const уменьшается. Эффекты облагораживания коррозионного потенциала и замедления перехода металла в раствор более ярко выражены с добавкой бихромата калия, чем с моноэтаноламином. Влияние на

Базовые характеристики коррозионного процесса а стали Ст3 в МРНК (числитель) и АРНК (знаменатель)

отсутствует K2Cr2O7 моно- этаноламин

рН раствора 7,9 7,7

Потенциал -546 -351 -458

коррозии Екор, мВ -331 -443 -376

Ток коррозии гкор, 28 30 8

мкА/см2 72 36 76

Скорость коррозии 0,28 0,30 0,08

К, г/(м2ч) 0,72 0,36 0,76

Проницаемость П, 0,31 0,33 0,09

мм/год 0,80 0,40 0,84

Степень защиты 1, 0 71

Коэффициент 1,0 3,3

торможения У 2,0 0,95

■700 -600 -500 -400 -300 -200

lg i [i, мкА / см 2]

Рис. 1. Поляризационные кривые, полученные на стали Ст3 в модельном (а) и аммонизированном (б) растворе нитрата кальция без ингибитора (1) и с добавкой моноэтаноламина (2) и К2СГ2О7 (3)

Параметры уравнения Тафеля Е = аі + Ь^і (мВ) для анодного (аа и Ьа) и катодного (ак и Ьк) парциальных процессов на стали Ст3 в МРНК (числитель) и АРНК (знаменатель)

отсутствует K2Cr2O7 МЭА

катодный процесс обратное: скорость реакции восстановления на стали при введении используемых в работе добавок в нитратную коррозионную среду не падает, а возрастает. Аммонизация нитратного раствора заметно изменяет электрохимическое поведение системы (рис. 1б). Так, бестоковый потенциал в аммонизированном растворе значительно положительнее, чем в модельном, и при введении добавок, напротив, разбла-гораживается.

Значения параметров уравнения Тафеля (табл. 2), найденных по линейным участкам Е,^г'-кривых на стали в модельном нитратном электролите с разными добавками, свидетельствуют, что коррозия, видимо, протекает с водородной деполяризацией. Действительно, наклон линейного участка катодной полулогарифмической поляризационной кривой составляет -120 мВ (исключением является раствор с добавкой моноэтанола-мина), что свидетельствует о замедленной стадии разряда водорода с переносом одного электрона [4]. Добавление моноэтаноламина, а также аммонизация раствора нитрата кальция снижает кислотность среды (табл. 1), что, вероятно, способствует реализации иного механизма многостадийного катодного процесса, осложненного кислородной деполяризацией.

Аналогичный эффект наблюдается и в анодном поведении стального электрода: если в модельных растворах без ингибитора и с бихроматом калия наклон прямолинейной зависимости потенциала от логарифма анодного тока равен в среднем 40 мВ (табл. 2), что служит признаком электрохимической реакции растворения металла до двухзарядных ионов по двухстадийному механизму с замедленной стадией отщепления второго электрона [4], то введение моноэтаноламина и переход к аммонизированному раствору заметно затрудняют анодный процесс: наклон соответствующего участка Е, lgi-зависимости увеличивается до 60^121 мВ (табл. 2).

Скорость коррозионного процесса К, найденная из ікор по закону Фарадея, в модельном растворе нитрата кальция ниже, чем в аммонизированном (табл. 1), однако в обоих случаях сталь Ст3 по шкале коррозионной стойкости 8 следует отнести к пониженно стойким материалам.

Эффективность добавок в отношении коррозионного процесса оценивали по стандартным параметрам [4]: проницаемости П = 1,11 К; коэффициенту торможения

Y _ K1 _ ікорр,1 ; степени ингибиторной защиты

Z _ Kl ~ K2 . 100% _ ікорр,1—ікорр,2 . 100% . Здесь Kl

(ікор,1) и K2 (ікор,2) - скорость (плотность тока) саморастворения металла в среде без добавки и с добавкой соответственно. Эти параметры, найденные по пересечению линейных участков полулогарифмических поляризационных кривых, отвечающих протеканию парциальных процессов на стали в исследуемых средах, приведены в табл. 1.

Введение добавки бихромата калия в модельный раствор заметно снижает скорость анодного растворения стали, однако существенно увеличивает скорость катодной реакции (рис. 1 а). Как результат, несмотря на сдвиг коррозионного потенциала в положительную сторону, скорость коррозии практически не изменяется

в сравнении с исходным нитратным раствором. В случае моноэтаноламина скорость анодной реакции снижается значительнее, чем катодной, а потому уменьшается и скорость коррозионного процесса в целом. В аммонизированном растворе нитрата кальция моноэта-ноламин также снижает скорость анодного растворения стали, однако скорость катодной реакции увеличивается, несмотря на сдвиг коррозионного потенциала в положительную сторону, в итоге скорость коррозии практически не изменяется в сравнении с раствором без добавок. В случае бихромата калия скорость коррозионного процесса заметно уменьшается.

Конструкционная малоуглеродистая нелегированная сталь Ст3 в базовом растворе нитрата кальция и с добавкой бихромата калия относится к пониженно стойким материалам по шкале коррозионной стойкости 7; органическая добавка моноэтаноламина к МРНК позволяет перевести исследуемый материал в группу коррозионно-стойких. В аммонизированном растворе Ca(NO3)2, как и с добавкой моноэтаноламина, сталь Ст3 можно считать стойким материалом, в то время как введение бихромата калия в АРНК позволяет отнести сталь Ст3 к весьма стойким к коррозии материалам.

2. Рябоконь С.А. Технологические жидкости для заканчивания и ремонта скважин. Краснодар: ОАО НПО «Бурение», 2006. 264 с.

3. Теплоноситель-антифриз: патент на изобретение RU 2116326 / Юркив Н.И., Салех А.И.Ш., Цигельницкий И.Г. 1998.

4. Семенова И.В. Коррозия и защита от коррозии. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 336 с.

5. Григорьев В.П., Экилик В.В. Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии. Ростов н/Д: Изд-во Ростов. гос. ун-та, 1978. 184 с.

6. Шаталов А.Я., Маршаков И.К. Практикум по физической химии. М.: Высш. шк., 1975. 224 с.

7. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. М.: Химия, 1975. 816 с.

8. Дятлова В.Н. Коррозионная стойкость металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1964. 351 с.

Niftaliyev S.I., Kozadyorova O.A., Kozadyorov O.A., Klokov G.V. CORROSION BEHAVIOR OF LOW-CARBON NONALLOY STEEL St3 IN AQUEOUS SOLUTIONS OF Ca(NO3)2 Potentiodynamic test led to the basic corrosion characteristics of non-alloy structural steel St3 in technological aqueous solutions of calcium nitrate. The role of ammonation and addition of mono-ethanolamine and potassium dichromate in the value of the corrosion process parameters is established.

Key words: ammoniated solution of calcium nitrate; St3 steel; corrosion; mono-ethanolamine; potassium dichromate.

Исследования коррозийной активности соли ОАО «Тыретский солерудник» на металл Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Толстой М.Ю., Корзун Н.Л., Алексеенко В.В., Лысых А.С.

Показано, что агрессивные свойства растворов солей определяются степенью их минерализации, количеством содержащихся в воде растворенных веществ (неорганические соли, органические вещества). Растворы солей вызывают понижение прочности металлов . Разрушающее действие растворов солей определяется их способностью взаимодействовать с водой с образованием водородных (кислых) или гидроксидных (щелочных) ионов. Также огромное значение имеет химический состав стали. Сплавы на основе железа обладают невысокой коррозийной стойкостью. Исследованиями установлено, что при увеличении концентрации растворов соли ОАО «Тыретский солерудник» коэффициент коррозии возрастает, однако не превышает допустимых величин ни в 5%, ни в 20% растворе.

RESEARCH OF CORROSIVE SALT ACTIVITY IN JSC «TYRETSKII SOLERUDNIK» FOR THE METAL CONTENT

It is shown that aggressive characteristics of salt solutions are defined by the level of their mineralization, quantity of the dissolved solids (non-organic salts, organic substances). Salt solutions cause the decrease of metal resisting power. Damaging activity of salt solutions is defined by their ability to interreact with water and create hydrogen (acid) and hydroxide (alkaline) ions. What is more, the chemical content of steel is also very important. Metal alloys have a low corrosive resisting power. The researches have stated that during the increase of salt solutions concentrations JSC «Tyretskii solerudnik», the index of corrosion increases, but it does not exceed the acceptable values neither in 5% nor in 20% solution.

Текст научной работы на тему «Исследования коррозийной активности соли ОАО «Тыретский солерудник» на металл»

Статья поступила 11.05.2015 г.

1. Государственная программа Российской Федерации «Развитие транспортной системы» от 15.04.2014 г. № 319.

2. Подпрограмма «Дорожное хозяйство» государственной программы РФ «Развитие транспортной системы» от 15.04.2014 г. № 319

3. Программа «Развитие скоростных автомобильных дорог на условиях ГЧП» Государственной программы РФ «Развитие транспортной системы» от 14.04.2014 г. № 319.

Информация об авторах

Таюрская Ирина Валерьевна, заместитель начальника отдела «Надзор за сохранностью автомобильных дорог» Министерства строительства дорожного хозяйства Иркутской области, тел.: (3952) 72-81-72; 664007, Россия, г. Иркутск, ул. Поленова, 18а/1.

Information about the authors

Taiurskaia I.V., Deputy head of the department «Safety supervision of automobile roads» in the Ministry of roads construction in Irkutsk region, tel.: (3952) 72-81-72; 18а/1 Polenova Street, Irkutsk, 664007, Russia.

ИССЛЕДОВАНИЯ КОРРОЗИЙНОЙ АКТИВНОСТИ СОЛИ ОАО «ТЫРЕТСКИЙ СОЛЕРУДНИК» НА МЕТАЛЛ

Показано, что агрессивные свойства растворов солей определяются степенью их минерализации, количеством содержащихся в воде растворенных веществ (неорганические соли, органические вещества). Растворы солей вызывают понижение прочности металлов. Разрушающее действие растворов солей определяется их способностью взаимодействовать с водой с образованием водородных (кислых) или гидроксидных (щелочных) ионов. Также огромное значение имеет химический состав стали. Сплавы на основе железа обладают невысокой коррозийной стойкостью. Исследованиями установлено, что при увеличении концентрации растворов соли ОАО «Тыретский солерудник» коэффициент коррозии возрастает, однако не превышает допустимых величин ни в 5%, ни в 20% растворе.

Ключевые слова: коррозионная активность растворов солей; металл.

RESEARCH OF CORROSIVE SALT ACTIVITY IN JSC «TYRETSKII SOLERUDNIK»

FOR THE METAL CONTENT

Key words: corrosive activity of salt solution; metal.

Введение. Как показывает практика, предприятия-изготовители выпускают противогололедные материалы без учета дорожных и экологических требований: коррозионной активности на металл, агрессивной способности на цементобетон и др. Одна из причин -отсутствие методик по определению агрессивной активности конкретных противогололедных материалов на металл. Это создает трудности не только при проведении входного контроля используемых материалов, но и при выборе способа борьбы с зимней скользкостью, определении норм расхода противоголедных материалов и технологии производства противогололедных работ [1, 2].

Разработка и внедрение методик по определению качественных показателей противогололедных материалов позволит дорожным организациям повысить качество и эффективность борьбы с зимней скользкостью на дорогах и улицах Российской Федерации и снизить воздействие на окружающую среду.

Цель работы - разработка методики проведения и определение коррозионной активности соли ОАО «Тыретский солерудник» на металл.

Цель работы решалась выполнением следующих задач:

- анализ литературных источников по коррозионной активности соли на металл;

- ретроспективным анализом методик, изучение коррозионных свойств растворов

- разработка методики, определение коррозионной активности растворов соли ОАО «Тыретский солерудник» на металл.

- проведение исследований коррозионной активности растворов соли ОАО «Ты-ретский солерудник» на металл.

Объектом исследования являлись образцы технической соли Тыретского месторождения каменной соли. Предметом исследования выбраны металлические образцы стали марки СТ-3.

Проведение исследований. Агрессивные свойства растворов солей определяются степенью их минерализации, количеством содержащихся в воде растворенных веществ (неорганические соли, органические вещества). Растворы солей вызывают понижение прочности металлов.

Разрушающее действие растворов солей определяется их способностью взаимодействовать с водой с образованием водородных (кислых) или гидроксидных (щелочных) ионов.Важное значение имеет химический состав стали. Сплавы на основе железа обладают невысокой коррозийной стойкостью [1, 2].

Сегодня отсутствует методика определения коррозионной активности соли ОАО «Тыретский солерудник» на металл, известные методики исследования коррозионных свойств противогололедных материалов носят рекомендательный характер [3, 4],была

разработана методика «Определение коррозионной активности растворов соли ОАО «Ты-ретский солерудник» на металл» с учетом рекомендаций ОДМ «Методика испытания противогололедных материалов», утвержденных Росавтодором в 2003 году и ГОСТ 9.905-2007«Методы коррозионных испытаний».

Сущность метода. За меру коррозионной активности соли Тыретского солеруд-никана металл принята скорость потери массы на единицу площади образца за определенный промежуток времени по ГОСТ Р 9.905-2007, имеющую величину не ниже допустимого значения, в соответствии с письмом Федерального дорожного агентства от 8 сентября 2006 г. № 01-28/6301 «О временных требованиях к противогололедным материалам».

Ускорениекоррозионного процесса достигается погружением образца металла в раствор соли Тыретского солерудника определенной концентрации с последующим его-высушиванием на воздухе и в сушильном шкафу, выдерживанием в паровоздушнойсреде 100%-ной влажности.

В соответствии с разработанной методикой, были изготовлены металлические пластины из стали марки Ст-3 (рис. 1).

Рис. 1. Металлические пластины из стали марки Ст-3 до погружения в раствор

Двенадцать пластин были пронумерованы, обезжирены, измерены их геометрические размеры и взвешены на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Физическая характеристика пластин приведена (табл. 1).

Физическая характеристика пластин

№пластины Марка стали Вес Размер Площадь см2

1 Ст-3 9,7928 5,02 х 4,98 х 0,06 51,1992

2 Ст-3 9,8589 5,00 х 5,10 х 0,06 52,2120

3 Ст-3 9,9003 5,00 х 5,05 х 0,06 51,7060

4 Ст-3 9,8563 5,00 х 5,00 х 0,06 51,2000

5 Ст-3 9,6584 4,99 х 4,99 х 0,06 50,9978

6 Ст-3 9,6539 4,99 х 4,98 х 0,06 50,8968

7 Ст-3 9,7197 5,00 х 4,99 х 0,06 51,0988

8 Ст-3 9,7451 5,00 х 5,00 х 0,06 51,2000

9 Ст-3 9,7976 4,98 х 4,98 х 0,06 50,7960

10 Ст-3 9,7127 5,00 х 5,05 х 0,06 51,7060

11 Ст-3 9,8532 4,97 х 5,02 х 0,06 51,0976

12 Ст-3 9,9518 5,10 х 5,00 х 0,06 52,2120

Пластины были погружены в растворы соли Тыретского солерудника и хлористого натрия х.ч. 5% и 20%-й концентрации на 1 час (рис.2).

Рис. 2. Металлические пластины в растворах соли

После этого пластины были высушены в сушильном шкафу и размещены в эксикаторе над водой на 48 часов. Образовавшиеся на поверхности металлических пластин твердые продукты коррозии снимали с поверхности пластин химическим методомв соответствии с ГОСТ 9.907-83 (рис.3).

Рис. 3. Пластины после выдерживания в растворе соли и в эксикаторе над водой

Сущность очистки металлических пластин химическим методом состоит в растворении продуктов коррозии в растворе определенного состава. Пластины обрабатывали соляной кислотой с добавлением ингибитора уротропина до полного удаления коррозии. Затем промывали проточной водой, нейтрализовали в растворедвууглекислой соды 5%-ной концентрации, и обезжиривали ацетоном. После обработки пластины высушивали и взвешивали, данные приведены (табл.2).

Результаты исследования металлических пластин

№ пластины Раствор соли тг до погружения в раствор тг по окончании испытаний Am

1 СО р-р NaCk^. 5% 9,7928 9,7079 0,0849

2 СО р-р NaCk^. 5% 9,8589 9,7588 0,1001

3 со р-р шах.ч. 10% 9,9003 9,7981 0,1022

4 со р-р шах.ч. 10% 9,8563 9,7543 0,1020

5 СО р-р ШСкч. 20% 9,6584 9,5257 0,1327

6 СО р-р NaCk^. 20% 9,6539 9,5169 0,1370

7 5% р-р соли Тыретского солерудника 9,7197 9,6387 0,0810

8 5% р-р соли Тыретского солерудника 9,7451 9,6555 0,0896

9 10% р-р соли Тыретского солерудника 9,7976 9,7068 0,0908

10 10% р-р соли Тыретского солерудника 9,7127 9,6169 0,0958

11 20% р-р соли Тыретского солерудника 9,8532 9,7133 0,1399

12 20% р-р соли Тыретского солерудника 9,9518 9,8203 0,1315

Металлические пластины после проведенных испытаний имеют следующий вид (рис. 4).

Рис. 4. Металлические пластины после проведения испытаний

Обработка результатов. За основной количественный показатель коррозии принимают скорость потери массы на единицу площади образца. Скорость коррозии (К, г/м2-ч) вычисляют по формуле (1):

где: Дт - потеря массы образца, г;

S - площадь поверхности образца, м2; I - продолжительность испытания, ч.

104 - переводная величина. Илив мг/см2-сут,

где: Дт - потеря массы образца, мг;

5 - площадь поверхности образца, см2;

I - продолжительность испытания, сут.

Наименование раствора Коррозийная активность на металл (Ст-3), г/м2-ч Коррозийная активность на металл (Ст-3), мг/см2-сут. Среднее значение, мг/см2-сут. Норма, не более, г/см2-сут.

СО р-р ШСк.ч. 5% 0,21 0,51 0,55 0,8

СО р-р ШСк.ч. 5% 0,25 0,59

СО р-р ШСк.ч. 10% 0,25 0,61 0,61 0,8

СО р-р ШСк.ч. 10% 0,26 0,61

СО р-р ШСк.ч. 20% 0,33 0,80 0,82 0,8

СО р-р ШСк.ч. 20% 0,35 0,83

5% р-р соли Тыретского солерудника 0,20 0,49 0,52 0,8

5% р-р соли Тыретского солерудника 0,22 0,54

10% р-р соли Тыретского солерудника 0,23 0,55 0,56 0,8

10% р-р соли Тыретского солерудника 0,24 0,57

20% р-р соли Тыретского солерудника 0,34 0,83 0,80 0,8

20% р-р соли Тыретского солерудника 0,32 0,77

Из табл. 3 видно, что коррозионная активность растворов соли ОАО «Тыретский солерудник» с повышением концентрации растворов соли повышается, однако не превышает допустимых величин ни в 5%-, ни в 20% растворах.

1.Анализ литературных источников показал, что агрессивные свойства растворов солей определяются степенью их минерализации, количеством содержащихся в воде растворенных веществ (неорганические соли, органические вещества). Растворы солей вызы-ваютснижение прочности. Разрушающее действие растворов солей определяется их способностью взаимодействовать с водой с образованием водородных (кислых) или гидро-ксидных (щелочных) ионов. Важное значение имеет химический состав стали. Сплавы на основе железа обладают невысокой коррозийной стойкостью.

2.На сегодняшний день отсутствует методика определения коррозионной активности соли ОАО «Тыретский солерудник» на металл, аизвестные методики исследования коррозионных свойств противогололедных материалов носят рекомендательный характер.

3.Исследованиями установлено, что при увеличении концентрации растворов соли ОАО «Тыретский солерудник» коэффициент коррозии возрастает, однако не превышает допустимых величин ни в 5%, ни в 20% растворе.

Статья поступила 23.04.2015 г.

1. Пинус Э.Р. Причины и пути предотвращения поверхностного разрушения бетонных покрытий // Союздорнии. 1971. № 51.

2. Каменская К.Г. Механизированная снегозащита на дорогах Сибири // Автомоб. дороги. 1966. № 1. С. 22-23.

3. Корзун Н.Л., Толстой М.Ю., Черноземцев А.Н. Преодоление правового нигилизма в нормативной технической документации (водоснабжение и водоотведение): пособие для студентов, преподавателей, государственных чиновников, руководителей предприятий. Саратов: Изд-во «Вузовское образование», 2014.132 с.

4. Толстой М.Ю., Корзун Н.Л.Экологический аудит предприятий и организаций в части (области) начисления и взимания платы за негативное воздействие на окружающую среду. Иркутск, 2012.

Толстой Михаил Юрьевич, кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой инженерных коммуникаций и систем жизнеобеспечения, директор инновационного центра «Энергоэффективность», тел.: (3952) 40-56-09, 89149271445, e-mail: tol-stoi@istu.edu; Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Tolstoy M.Yu., сandidate of technical sciences, professor, department of engineering services and life-support systems, tel.: (3952) 40-56-09, 89149271445, e-mail: tolstoi@istu.edu; Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ СМЕСИ В ОСНОВАНИЯХ И ПОКРЫТИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

В статье рассматривается возможность применения холодных органоминеральных смесей в основаниях автомобильных дорог при строительстве и реконструкции в I-й до-рожно-климатической зоне. Проведено экономическое сравнение вариантов устройства основания методом холодного ресайклинга против основания из органоминеральной смеси. Приведены опытные примеры применения органоминеральных смесей для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог в I-й дорожно-климатической зоне.

Ключевые слова: органоминеральная смесь; битумоминеральные открытые смеси; холодный ресайклин; асфальтобетонные смеси.

ORGANO-MINERAL MIXTURES IN BASEMENTS AND ROAD COVERS IN SEVERE

In the article we consider the possibility to use cold organo-mineral mixtures in basements of automobile roads during the building and reconstruction in the first road-climate zone. We have hold economical comparison of the ways of arranging the basement by the cold recycling against the basement of organo-mineral mixture. We have given experienced examples how to use organo-mineral mixtures to arrange the basement and road cover in the first road-climate zone.

Key words: organo-mineral mixture, bitum-mineral open mixtures, cold recycling, asphalt-concrete mixtures.

Использование формиатов для улучшения свойств противогололедных материалов

15.02.17

Использование солей муравьиной кислоты для улучшения свойств противогололедных материалов

Инженер С.Ю. Розов, канд. тех. наук И.А. Паткина, инженер Ю.Н. Розов (ФАУ «РОСДОРНИИ»), инженер А.Ю. Шестаченко (НКО Ассоциация зимнего содержания дорог)

Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах осуществляется, как правило, с помощью химических противогололедных материалов (ПГМ) на основе хлористых солей (NaCl, CaCl₂, MgCl₂, KCl). Исследованиями доказано, что наряду с позитивными свойствами этих солей (плавящая способность, температура кристаллизации и др.) проявляются и негативные по отношению к металлическим и бетонным элементам автомобильных дорог (мосты, путепроводы, покрытия и т.п.) и окружающей природной среды (почва, вода, воздух).

На основании анализа результатов отечественных и зарубежных исследований установлена возможность снижения негативных свойств хлористых солей путем использования солей муравьиной кислоты и в частности муравьинокислого натрия (формиата натрия) в качестве модификатора противогололедных реагентов.

Формиат натрия химическое соединение с формулой – HCOONa. Кристаллический порошок белого или серого цвета без посторонних примесей. Допускается зеленоватый оттенок. Хорошо растворим в воде, слабо растворим в спиртах, не растворим в эфирах. Растворимость в воде 43,99% по массе при 25° C. Из водных растворов при температуре 15,3°С кристаллизуется в тригидрат, в интервале от 15,3° С до минус 27,9° С дигидрат, а ниже минус 27,9 ° С в безводную соль. При температуре выше 300 °С безводный формиат натрия разлагается на Na₂C₂O₄ и H₂. Формиат натрия взрывобезопасен и не горюч. По степени воздействия на организм относится к малоопасным веществам (4-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007). Максимальная разовая концентрация формиата натрия в воздухе рабочей зоны определена – 10 мг/м 3 .

В связи со способностью понижать температуру замерзания и низким воздействием на металл и цементобетон формиат натрия применяют в качестве антизамерзающей добавки в бетон и дополнительного компонента противогололедных реагентов (ПГР). Поэтому роль формиатов в композиции заключается в том, что помимо основных функций плавления льда они выполняют ряд вспомогательных функций: снижение коррозионной активности хлористых солей на металл и цементобетон, а также на элементы окружающей среды.

Цель настоящих исследований – изучение влияния формиата натрия на коррозионную активность противогололедных реагентов хлоридной группы на металл (Ст. 3) и цементобетон.

Формиат натрия (HCOONa) относится к группе солей жирных кислот (сжк) и поэтому обладает высокой гидрофобностью. В последнее время разработан и рекомендован ряд высокоэффективных, нетоксичных ингибиторов на основе СЖК, которые могут быть использованы для нейтрализации коррозионной активности ПГР на основе хлористых солей.

В качестве исходных веществ для исследований использовали:

- формиат натрия, выпускаемый отечественными производителями по СТО 003-80119761-2010;

- хлористый натрий (ГОСТ Р 51574);

- хлористый кальций (ГОСТ 450).

Предварительный анализ качества исходного формиата натрия, результаты которого приведены в таблице 1 показал его соответствие требованиям межгосударственного стандарта [1]. Это дает возможность использовать его не только в качестве добавки, но и в качестве противогололедного реагента, самостоятельно используемого для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах.

Читайте также: