Тема: Разработка ингибирующих составов для защиты металлических изделий от коррозии

Одной из актуальных научно-технических задач является исследование процессов коррозии и разработка комплекса мероприятий по защите металлических изделий и конструкций. Затраты и невосполнимость природных ресурсов подчеркивают необходимость научных исследований в этой области.
В большинстве отраслей промышленности, чьи объекты состоят из металлических конструкций, неизменно присутствует проблема коррозии. Эта проблема порождает очень важные материальные и экономические потери из-за частичной или полной замены оборудования и сооружений, а также ремонтных работ.
Атмосферная коррозия наносит заметный ущерб промышленному оборудованию, машинам, зданиям, сооружениям и коммуникациям. Экономические затраты определяются не только прямыми потерями, связанными со стоимостью прокорродировавшего металла, но и косвенными (стоимостью ремонтных работ, убытками за счет временного прекращения функционирования инженерных систем, затратами на предотвращение аварий), превышающими прямые в 2-4 раза. Потери материалов и коррозионные последствия настолько высоки, что в некоторых странах, таких как США и Англии, эти факторы оцениваются от 3 до 4% ВВП [1]. По данным зарубежных источников, общие годовые расходы на борьбу с последствиями коррозии составляют до 3-5 % валового национального продукта [2-5].
В Российской Федерации, по данным О.И. Стеклова [6, 7], «только прямые потери от коррозии составляют до 12 % национального дохода и до 12 % общей массы металлофонда, что соответствует утрате по меньшей мере до 30 % ежегодно производимого металла. Наибольшие потери от коррозии несут: топливно-энергетический комплекс (29 %), сельское хозяйство (20 %), химия и нефтехимия (15 %), металлообработка (5 %)1».
В настоящее время отрасли испытывают недостаток антикоррозионных составов. В условиях атмосферной коррозии давно широко и достаточно успешно пользуются популярностью консервационные материалы на масляной основе. Эффективность таких материалов во многом зависит от условий торможения электродных процессов и массопереноса ингибитора сквозь масло к поверхности электрода, поэтому изучение этого вопроса является чрезвычайно важным.
Коррозия не только имеет экономические последствия, но и социальные, они затрагивают безопасность и здоровье людей, работающих в промышленности или живущих в близлежащих городах.
Использование ингибиторов коррозии (ИК) представляет собой один из наиболее экономичных способов уменьшения скорости коррозии, защиты металлических поверхностей от коррозии и сохранение промышленных объектов [1, 2].
Неорганическими ингибиторами являются те, в которых активное вещество является неорганическим соединением. Это один простейших способов повышения пассивности металла путем добавления электроположительных солей металлов к среде. Эти ионы металлов должны обладать более положительным окислительно-восстановительным потенциалом, более положительным, чем металл, составляющий защищаемую поверхность, а также более положительный потенциал, чем требуется для разрядки протона, так что электроположительный металл, подлежащий восстановлению, осаждается на поверхности.
Осажденный металл способствует катодной деполяризации путем снижения перенапряжения и формирование адгезивного осадка. Среди металлов, используемых для этой цели, являются: ртуть (Hg), палладий (Pd), иридий (Ir), платина (Pt), родий (Rh) и рений (Re).
Кроме того, существуют неорганические анионы, обеспечивающие защиту пассивации к металлическим поверхностям путем их включения в оксидный слой; наиболее широко используемые из них: хроматы (CrO42-), нитрат (NO2-), молибдаты (MoO3-), фосфаты (H2PO3-) и силикаты.
Органические ингибиторы наиболее широко используются в процессах переработки нефти, из-за их способности образовывать защитный слой на поверхности металла в средах с высоким содержанием углеводородов. В настоящее время существует ряд органических ингибиторов, относящихся к различным химическим веществам семейств, например, жирных амидов, пиридинов, имидазолинов и других 1,3-азолов, полимеров, которые показали отличную производительность как ингибиторы коррозии.
Целью добавления ингибиторов в низких концентрациях к агрессивным средам является задержка реакции между металлом и коррозионными веществами в среде. Они действуют путем адсорбции ионов или молекул на металлическую поверхность, как правило, снижая скорость коррозии, блокируя анодных и/или катодных реакций.
Несмотря на то, что многие неорганические, органические и полимерные соединения проявляли себя хорошо, как ингибиторы для различных металлов и сплавов, многие из этих соединений являются токсичными и не полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к стандартам охраны окружающей среды.
Новое поколение природоохранных норм требует замены токсичных химических веществ с так называемыми «зелеными ингибиторами».
Окончательный выбор ингибитора для конкретного применения ограничивается несколькими факторами, включая повышение экологической осведомленности и необходимость поощрения экологически чистых процессов в сочетании со спецификой действий большинства кислотных ингибиторов, которые часто требуют совместного действия соединений для достижения эффективного ингибирования коррозии. Именно по этой причине в последние годы большие усилия были предприняты исследователей в этой области для разработки новых экологически чистых ингибиторов.
С точки зрения экологической чистоты, перспективными компонентами защитных материалов могут быть некондиционные продукты растительного происхождения, одно из основных достоинств которых, помимо решения экологических проблем, заключается в относительной дешевизне и быстрой возобновляемости.
В последние два десятилетия ведутся исследования по поиску и получению так называемых «зеленых» ингибиторов: более дешевых, легко доступных и снижающих риск воздействия на окружающую среду. Источниками таких веществ могут быть нетоксичные и возобновляемые растительные отходы. В источниках описаны экстракты ряда растений, которые проявляют ингибирующие свойства к различным металлам, но механизм их действия практически не изучен [8 -10]. Создание ингибиторов на основе природных соединений является важным решением не только в области защиты металлов, но и в проблеме утилизации многотоннажных отходов сельского хозяйства.
Цель работы - выявление ингибирующих свойств составов на основе растительного сырья.
Задачи работы:
1. Изучить альтернативные экологически безопасные соединения, обладающие ингибирующим эффектом
2. Подобрать методы и методики извлечения флавоноидов из растений
3. Провести экспериментальные исследования
4. Обработать результаты эксперимента.
Купить

В данной бакалаврской работе рассмотрены теоретические аспекты изученных методов защиты от коррозии. Изучены методы экстракции растительного сырья. Представлен сравнительный анализ растительного сырья, используемого в качестве ингибиторов коррозии. Приведены полные расчеты для атмосферной и кислотной коррозии. Изучены альтернативные, экологически безопасные составы на предмет ингибирующих свойств.
Купить