Помощь студентам в учебе
Исследование защитных свойств ингибирующего покрытия на основе глюконата кальция для низкоуглеродистой стали в коррозионных средах
|
ВВЕДЕНИЕ 14
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 15
1.1 Классификация ингибиторов коррозии 15
1.1.1 Ингибиторы анодной коррозии 16
1.1.2 Ингибиторы катодной коррозии 16
1.1.3 Смешанные ингибиторы коррозии 17
1.1.4 Органические ингибиторы коррозии 17
1.1.5 Неорганические ингибиторы коррозии 18
1.1.6 Полимерные ингибиторы коррозии 19
1.1.7 Ингибиторы коррозии оксидно-пленочного типа 20
1.1.8 Ингибиторы коррозии в виде осажденной пленки 20
1.1.9 Ингибиторы коррозии абсорбирующего пленочного типа 21
1.2 Факторы, определяющие защитные свойства ингибиторов
коррозии 21
1.3 Современные ингибиторы коррозии 22
1.4 Ингибиторы на основе глюконатов 23
1.4.1 Ингибирование коррозии низкоуглеродистой стали глюконатом кальция в
искусственной охлаждающей воде 23
1.4.2 Эффект ингибирования коррозии глюконатом кальция на примере
низкоуглеродистой стали в искусственной морской воде 24
1.4.3 Антикоррозийное и вычислительное исследование низкоуглеродистой
стали в соляной кислоте с использованием глюконата кальция в качестве ингибитора 26
1.4.4 Влияние катионного поверхностно-активного вещества на эффективность
ингибирования системы глюконат кальция - Zn2+ 29
1.4.5 Усиленное синергетическое ингибирование глюконата кальция в
разбавленных кислых средах 31
1.4.6 Влияние 1-гидроксиэтана-1,1-дифосфоновой кислоты на ингибирующие
свойства глюконата кальция для защиты низкоуглеродистой стали 34
1.4.7 Глюконат кальция, как ингибитор коррозии для алюминия 35
1.4.8 Влияние природы катионов металлов на ингибирующие свойства
глюконатов для защиты низкоуглеродистой стали в коррозионной среде 38
1.4.9 ПАВ на основе комплекса из глюконата кальция с экстрактом картофеля
(Solanum Tuberosum), как ингибитор коррозии для нержавеющей стали в кислой среде 41
1.5 Методология эксперимента 43
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ 45
2.1 Приборы и материалы 45
2.2 Объекты исследования 45
2.3 Методика подготовки образцов и ингибиторов 46
2.4 Методы исследования 46
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 48
3.1 Гравиметрические испытания 48
3.2 Потенциометрические испытания 50
3.2.1 Ингибитор коррозии на основе коммерческого Ca-ГК 50
3.2.2 Ингибитор коррозии на основе Ca-ГК, полученного методом
распылительной сушки 52
3.3 Корреляция результатов потенциометрических испытаний 54
3.4 Коррозионные диаграммы для стали с ингибитором коррозии 55
3.5 Коррозионные испытания в атмосфере солевого тумана 57
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 59
Введение 59
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 59
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений 59
4.1.2 SWOT-анализ 61
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 64
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 64
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения 65
4.3 Бюджет научно-технического исследования 68
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования 68
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования 68
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 69
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 71
4.3.5 Накладные расходы 71
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 73
754.5 Выводы по разделу 76
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 77
Введение 77
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 77
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства 77
5.2 Производственная безопасность 78
5.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 79
5.2.1.1 Анализ показателей шума 79
5.2.1.2 Анализ показателей микроклимата 80
5.2.1.3 Анализ электробезопасности 82
5.2.1.4 Анализ показателей освещенности рабочей зоны 83
5.3 Экологическая безопасность 84
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 85
5.5 Выводы по разделу 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
ВЫВОДЫ 89
СПИСОК НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 91
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 15
1.1 Классификация ингибиторов коррозии 15
1.1.1 Ингибиторы анодной коррозии 16
1.1.2 Ингибиторы катодной коррозии 16
1.1.3 Смешанные ингибиторы коррозии 17
1.1.4 Органические ингибиторы коррозии 17
1.1.5 Неорганические ингибиторы коррозии 18
1.1.6 Полимерные ингибиторы коррозии 19
1.1.7 Ингибиторы коррозии оксидно-пленочного типа 20
1.1.8 Ингибиторы коррозии в виде осажденной пленки 20
1.1.9 Ингибиторы коррозии абсорбирующего пленочного типа 21
1.2 Факторы, определяющие защитные свойства ингибиторов
коррозии 21
1.3 Современные ингибиторы коррозии 22
1.4 Ингибиторы на основе глюконатов 23
1.4.1 Ингибирование коррозии низкоуглеродистой стали глюконатом кальция в
искусственной охлаждающей воде 23
1.4.2 Эффект ингибирования коррозии глюконатом кальция на примере
низкоуглеродистой стали в искусственной морской воде 24
1.4.3 Антикоррозийное и вычислительное исследование низкоуглеродистой
стали в соляной кислоте с использованием глюконата кальция в качестве ингибитора 26
1.4.4 Влияние катионного поверхностно-активного вещества на эффективность
ингибирования системы глюконат кальция - Zn2+ 29
1.4.5 Усиленное синергетическое ингибирование глюконата кальция в
разбавленных кислых средах 31
1.4.6 Влияние 1-гидроксиэтана-1,1-дифосфоновой кислоты на ингибирующие
свойства глюконата кальция для защиты низкоуглеродистой стали 34
1.4.7 Глюконат кальция, как ингибитор коррозии для алюминия 35
1.4.8 Влияние природы катионов металлов на ингибирующие свойства
глюконатов для защиты низкоуглеродистой стали в коррозионной среде 38
1.4.9 ПАВ на основе комплекса из глюконата кальция с экстрактом картофеля
(Solanum Tuberosum), как ингибитор коррозии для нержавеющей стали в кислой среде 41
1.5 Методология эксперимента 43
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ 45
2.1 Приборы и материалы 45
2.2 Объекты исследования 45
2.3 Методика подготовки образцов и ингибиторов 46
2.4 Методы исследования 46
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 48
3.1 Гравиметрические испытания 48
3.2 Потенциометрические испытания 50
3.2.1 Ингибитор коррозии на основе коммерческого Ca-ГК 50
3.2.2 Ингибитор коррозии на основе Ca-ГК, полученного методом
распылительной сушки 52
3.3 Корреляция результатов потенциометрических испытаний 54
3.4 Коррозионные диаграммы для стали с ингибитором коррозии 55
3.5 Коррозионные испытания в атмосфере солевого тумана 57
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 59
Введение 59
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 59
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений 59
4.1.2 SWOT-анализ 61
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 64
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 64
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения 65
4.3 Бюджет научно-технического исследования 68
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования 68
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования 68
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 69
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 71
4.3.5 Накладные расходы 71
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 73
754.5 Выводы по разделу 76
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 77
Введение 77
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 77
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства 77
5.2 Производственная безопасность 78
5.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 79
5.2.1.1 Анализ показателей шума 79
5.2.1.2 Анализ показателей микроклимата 80
5.2.1.3 Анализ электробезопасности 82
5.2.1.4 Анализ показателей освещенности рабочей зоны 83
5.3 Экологическая безопасность 84
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 85
5.5 Выводы по разделу 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88
ВЫВОДЫ 89
СПИСОК НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 91
Сегодня, одной из важнейших научно-технических проблем является коррозия металлического оборудования и установок, применяемых в технологических процессах, при воздействии на них агрессивных (коррозионно-активных) сред. Острота этой проблемы возрастает ввиду того, что темп роста коррозионных потерь значительно превышает темпы роста производства металлов
В настоящее время существует множество способов снижения скорости коррозии, таких, как анодное покрытие, а также ингибиторы коррозии. Наиболее распространенным способом ингибирования является использование ингибитора коррозии в коррозионной среде. Ингибиторы коррозии - это химические вещества, которые изменяют и/или подавляют электрохимические свойства и механизмы реакции агрессивных сред в дополнение к их реакции с металлическими поверхностями, подверженными воздействию окружающей среды. Исследования показали, что экологически чистые, нетоксичные органические производные являются подходящей альтернативой токсичным хроматам, нитратам и некоторым органическим соединениям, которые доминировали на рынке ингибиторов коррозии.
Глюконаты и глюконовая кислота являются эффективными нетоксичными ингибиторами коррозии для изделий из железа и углеродистой стали. Соли натрия, кальция и цинка глюконовой кислоты являются перспективными ингибиторами коррозии для конструкций из олова, железа и углеродистой стали в кислых средах, благодаря своей способности образовывать растворимые комплексы с железом, препятствуя формированию труднорастворимых оксидов железа
Цель работы - исследовать защитные свойства ингибитора коррозии на основе глюконата кальция для низкоуглеродистой стали Ст3 в коррозионных средах.
В настоящее время существует множество способов снижения скорости коррозии, таких, как анодное покрытие, а также ингибиторы коррозии. Наиболее распространенным способом ингибирования является использование ингибитора коррозии в коррозионной среде. Ингибиторы коррозии - это химические вещества, которые изменяют и/или подавляют электрохимические свойства и механизмы реакции агрессивных сред в дополнение к их реакции с металлическими поверхностями, подверженными воздействию окружающей среды. Исследования показали, что экологически чистые, нетоксичные органические производные являются подходящей альтернативой токсичным хроматам, нитратам и некоторым органическим соединениям, которые доминировали на рынке ингибиторов коррозии.
Глюконаты и глюконовая кислота являются эффективными нетоксичными ингибиторами коррозии для изделий из железа и углеродистой стали. Соли натрия, кальция и цинка глюконовой кислоты являются перспективными ингибиторами коррозии для конструкций из олова, железа и углеродистой стали в кислых средах, благодаря своей способности образовывать растворимые комплексы с железом, препятствуя формированию труднорастворимых оксидов железа
Цель работы - исследовать защитные свойства ингибитора коррозии на основе глюконата кальция для низкоуглеродистой стали Ст3 в коррозионных средах.
В результате работы установлено, что глюконат кальция как ингибитор коррозии способен эффективно ингибировать коррозию металлов в различных средах. Было определено, что скорость коррозии металлов значительно ниже в присутствии Ca-ГК, чем во всех коррозионных средах, что связано с образованию защитной пленки на поверхности стали. Было предположено, что защитная пленка на поверхности стали состоит из комплекса Ре2+-глюконат и Ca(OH)2.
ВЫВОДЫ
1. В результате гравиметрических испытаний в смеси HNO3-HCl установлено, что сталь Ст3, обработанная водной суспензией Ca-ГК (0,8% масс.), медленнее теряет массу по сравнению с необработанной поверхностью в 10 раз.
2. На основании потенциометрических измерений в растворах разбавленных электролитов продемонстрировано, что водные суспензии Ca-ГК коммерческий и полученный методом распылительной сушки, позволяют увеличить электродный потенциал стали Ст3 в 1,6 и 1,5 раза в кислой среде, в 1,09 и 1,13 раза в щелочной среде, соответственно.
3. На основании данных, полученных методом вольтамперометрии, установлено, что применение ингибитора на основе Ca-ГК (комм. и РС) позволяет снизить ток коррозии в 3,2 и 2,4 раза в кислой среде и в 1,25 и 1,77 раз в щелочной среде, соответственно.
Показана эффективность применения ингибитора коррозии на основе Са-ГК при испытании стали Ст3 в смеси HNO3-HCl и атмосфере солевого туман (75 % NaCl).
ВЫВОДЫ
1. В результате гравиметрических испытаний в смеси HNO3-HCl установлено, что сталь Ст3, обработанная водной суспензией Ca-ГК (0,8% масс.), медленнее теряет массу по сравнению с необработанной поверхностью в 10 раз.
2. На основании потенциометрических измерений в растворах разбавленных электролитов продемонстрировано, что водные суспензии Ca-ГК коммерческий и полученный методом распылительной сушки, позволяют увеличить электродный потенциал стали Ст3 в 1,6 и 1,5 раза в кислой среде, в 1,09 и 1,13 раза в щелочной среде, соответственно.
3. На основании данных, полученных методом вольтамперометрии, установлено, что применение ингибитора на основе Ca-ГК (комм. и РС) позволяет снизить ток коррозии в 3,2 и 2,4 раза в кислой среде и в 1,25 и 1,77 раз в щелочной среде, соответственно.
Показана эффективность применения ингибитора коррозии на основе Са-ГК при испытании стали Ст3 в смеси HNO3-HCl и атмосфере солевого туман (75 % NaCl).