Научная статья на тему 'Ингибитор коррозии металлов для использования при ремонте автотракторной техники'

Ингибитор коррозии металлов для использования при ремонте автотракторной техники Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
341
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ремонт автотракторной техники / мойка деталей / ингибитор коррозии / борная кислота / борат натрия / имидазол / боратимидазол / скорость коррозии / коэффициент торможения / степень защиты / repair of automotive equipment / elements cleaning / corrosion inhibitor / boric acid / sodium borate / imidazole / borathymidazole / corrosion rate / drag coefficient / degree of protection

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Бышов Николай Владимирович, Полищук Светлана Дмитриевна, Фадеев Иван Васильевич, Садетдинов Шейиздан Вазыхович

Применяемые в настоящее время для мойки деталей при ремонте узлов и агрегатов автотракторной техники синтетические моющие средства (СМС) нуждаются в улучшении их противокоррозионных свойств. Используемые в составе СМС для этих целей хроматы опасны для здоровья человека и окружающей среды, относятся ко второму классу опасности, поэтому их желательно заменить на экологически чистые ингибиторы коррозии, например соединения бора. Методом физико-химического анализа было установлено образование нового боратноазотного соединения в системе «борная кислотаимидазол – вода» при 25 °C. Состав полученного соединения соответствует общей химической формуле С3Н4N2 •· Н3BO3 ·• 2H2O (боратимидазол). Установлено, что боратимидазол обладает наибольшим ингибирующим действием по сравнению с борной кислотой и имидазолом и служит ингибитором преимущественно анодной активности. Полученные данные позволяют рекомендовать боратимидазол в качестве эффективной противокоррозионной присадки к различным синтетическим технологическим средствам, применяемым для мойки деталей, узлов и агрегатов в технологических процессах ремонта автотракторной техники. Предварительные коррозионные испытания показали хорошие защитные свойства бората натрия особенно при высоких температурах, которые реализуются в процессе мойки деталей при ремонте узлов и агрегатов автотракторной техники. При Синг 1 ∙ 10-2 моль / л наблюдается резкое снижение скорости процесса коррозии. На поверхности стали образуется пленка. Электрохимическими исследованиями установлено, что борат натрия является ингибитором коррозии смешанного анодно-катодного действия. При этом борат натрия способствует смещению потенциала незаряженной поверхности стали в положительную сторону, проявляя катионоактивный характер действия, а повышение его адсорбционной способности объясняется хемосорбцией с поверхностью стали.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Бышов Николай Владимирович, Полищук Светлана Дмитриевна, Фадеев Иван Васильевич, Садетдинов Шейиздан Вазыхович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INHIBITOR OF METAL CORROSION FOR USE DURING REPAIRING AUTOMOTIVE EQUIPMENT

Synthetic detergents currently used for cleaning parts during the repair of components and assemblies of automotive engineering require improvement of their anti-corrosion properties. Used in the composition of synthetic detergents for these purposes, chromates are dangerous to human health and the environment, belong to the second class of danger, so it is desirable to replace them with environmentally friendly corrosion inhibitors, for example, boron compounds. Using the method of physicochemical analysis, the formation of a new borate-nitrogen compound in the boric acidimidazole – water system at 25 ° C was established. The composition of the obtained compound corresponds to the general chemical formula С3Н4N2 · Н3BO3 · 2H2O (borathymidazole). It was established that borathimidazole has the greatest inhibitory effect compared with boric acid and imidazole and serves as an inhibitor of predominantly anodic activity. The obtained data allows us to recommend boratimidazole as an effective anticorrosive additive to various synthetic technological tools used for cleaning parts, components and assemblies in technological processes of repair of automotive equipment. Preliminary corrosion tests showed good protective properties of sodium borate, especially at high temperatures, which are implemented in the process of washing parts during the repair of components and assemblies of automotive engineering. When Singh 1 ∙ 10-2 mol / l, a sharp decrease in the rate of the corrosion process is observed. A film forms on the surface of the steel. Electrochemical studies have established that sodium borate is a corrosion inhibitor of mixed anodic-cathodic action. In this case, sodium borate contributes to the displacement of the potential of the uncharged steel surface in a positive direction, showing the cationic nature of the action, and the increase in its adsorption capacity is explained by chemisorption with the steel surface.

Текст научной работы на тему «Ингибитор коррозии металлов для использования при ремонте автотракторной техники»

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Информация об авторах Дубенок Николай Николаевич, академик РАН, профессор, заведующий кафедрой «Лесоводство и мелиорация ландшафтов» Российского государственного агроуниверситета-Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева (РФ127550 Москва ул. Тимирязевская 49, доктор сельскохозяйственных наук, т. 89857544488. ORCID: https // orcid org/ 0000-0002-9059-9023. E-mail: n.dubenok@mail.ru

Майер Александр Владимирович, старший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костюкова (РФ 127750 г. Москва ул. Большая академическая 44 корпус 2), кандидат сельскохозяйственных наук, т.89053378678. ORCID: https:// orcid.org/1000-0002-0065-8916. E-mail: vkovniigim@yandex.ru

Гуренко Владимир Михайлович, старший научный Федерального государственного бюджетного научного учреждения Всероссийского научно-сследовательского института гидротехники и мелиорации (РФ 127750 г. Москва ул. Большая академическая 44 корпус 2), кандидат сельскохозяйственных наук, т.89297814779.

0RCID:https://orcid.org/0000-0003-4746-4999. E-mail: vkovniigim@yandex.ru

Бородычев Сергей Викторович, инженер Федерального государственного бюджетного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации (РФ 127750 г. Москва ул. Большая академическая 44 корпус 2), т. 88442266605. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2650-1092. E-mail: vkovniigim@yandex.ru

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest.The authors declare no conflict of interest.

УДК 547:548.736:620.193 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-32

ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ РЕМОНТЕ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ

INHIBITOR OF METAL CORROSION FOR USE DURING REPAIRING AUTOMOTIVE EQUIPMENT

Н.В. Бышов1, доктор технических наук, профессор С.Д. Полищук1, доктор химических наук, профессор И.В. Фадеев2, кандидат технических наук, доцент Ш.В. Садетдинов3, доктор химических наук, профессор

N.V. Byshov1, S.D. Polischuk1, I.V. Fadeev2, Sh. V. Sadetdinov3

1Рязанский агротехнологический университет им. П.А. Костычева, Рязань 2Чувашский государственный педагогический университет им. И.Я. Яковлева, Чебоксары 3Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары

1Ryazan Agrotechnological University named after P.A. Kostycheva, Ryazan, 2Chuvash State Pedagogical University named after I. Ya. Yakovlev, Cheboksary, 3Chuvash State University named after I.N. Ulyanova, Cheboksary

Дата поступления в редакцию 31.03.2019 Дата принятия к печати 31.05.2019

Received 31.03.2019 Submitted 31.05.2019

Применяемые в настоящее время для мойки деталей при ремонте узлов и агрегатов автотракторной техники синтетические моющие средства (СМС) нуждаются в улучшении их противокоррозионных свойств. Используемые в составе СМС для этих целей хроматы опасны для здоровья человека и окружающей среды, относятся ко второму классу опасности, поэтому их желательно заменить на экологически чистые ингибиторы коррозии, например соединения бора. Методом физико-химического анализа было установлено образование нового боратно-азотного соединения в системе «борная кислота - имидазол - вода» при 25 °C. Состав получен-

265

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

ного соединения соответствует общей химической формуле C3H4N2 •• H3BO3 • 2H2O (борати-мидазол). Установлено, что боратимидазол обладает наибольшим ингибирующим действием по сравнению с борной кислотой и имидазолом и служит ингибитором преимущественно анодной активности. Полученные данные позволяют рекомендовать боратимидазол в качестве эффективной противокоррозионной присадки к различным синтетическим технологическим средствам, применяемым для мойки деталей, узлов и агрегатов в технологических процессах ремонта автотракторной техники. Предварительные коррозионные испытания показали хорошие защитные свойства бората натрия особенно при высоких температурах, которые реализуются в процессе мойки деталей при ремонте узлов и агрегатов автотракторной техники. При Синг 1 • 10-2 моль / л наблюдается резкое снижение скорости процесса коррозии. На поверхности стали образуется пленка. Электрохимическими исследованиями установлено, что борат натрия является ингибитором коррозии смешанного анодно-катодного действия. При этом борат натрия способствует смещению потенциала незаряженной поверхности стали в положительную сторону, проявляя катионоактивный характер действия, а повышение его адсорбционной способности объясняется хемосорбцией с поверхностью стали.

Synthetic detergents currently used for cleaning parts during the repair of components and assemblies of automotive engineering require improvement of their anti-corrosion properties. Used in the composition of synthetic detergents for these purposes, chromates are dangerous to human health and the environment, belong to the second class of danger, so it is desirable to replace them with environmentally friendly corrosion inhibitors, for example, boron compounds. Using the method of physi-cochemical analysis, the formation of a new borate-nitrogen compound in the boric acid - imidazole -water system at 25 ° C was established. The composition of the obtained compound corresponds to the general chemical formula C3H4N2 • H3BO3 • 2H2O (borathymidazole). It was established that borathimidazole has the greatest inhibitory effect compared with boric acid and imidazole and serves as an inhibitor of predominantly anodic activity. The obtained data allows us to recommend boratim-idazole as an effective anticorrosive additive to various synthetic technological tools used for cleaning parts, components and assemblies in technological processes of repair of automotive equipment. Preliminary corrosion tests showed good protective properties of sodium borate, especially at high temperatures, which are implemented in the process of washing parts during the repair of components and assemblies of automotive engineering. When Singh 1 • 10-2 mol / l, a sharp decrease in the rate of the corrosion process is observed. A film forms on the surface of the steel. Electrochemical studies have established that sodium borate is a corrosion inhibitor of mixed anodic-cathodic action. In this case, sodium borate contributes to the displacement of the potential of the uncharged steel surface in a positive direction, showing the cationic nature of the action, and the increase in its adsorption capacity is explained by chemisorption with the steel surface.

Ключевые слова: ремонт автотракторной техники, мойка деталей, ингибитор коррозии, борная кислота, борат натрия, имидазол, боратимидазол, скорость коррозии, коэффициент торможения, степень защиты.

Key words: repair of automotive equipment, elements cleaning, corrosion inhibitor, boric acid, sodium borate, imidazole, borathymidazole, corrosion rate, drag coefficient, degree ofprotection.

Цитирование. Бышов Н.В., Полищук С.Д., Фадеев И.В., Садетдинов Ш.В. Ингибитор коррозии металлов для использования при ремонте автотракторной техники. Известия НВ АУК. 2019. 2(54). 265-275. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-32.

Citation. Byshov, N.V., Polishchuk, S.D., Fadeev, I.V., Sadatdinov, Sh. V. Corrosion inhibitor metals for use in the repair of automotive engineering. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2019. 2(54). 265-275. (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-32.

Введение. В настоящее время для повышения противокоррозионных свойств растворов синтетических моющих средств (СМС), используемых для мойки узлов, агрегатов и деталей в технологических процессах ремонта автотракторной техники, добавляются

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

специальные составы (ингибиторы коррозии) на основе хрома. Защитное действие ингибиторов коррозии основано на образовании защитной пленки на поверхности защищаемого металла в результате химической реакции ингибитора с металлом и коррозионной средой [2, 14]. Хромсодержащие соединения являются токсичными, оказывают опасное влияние на здоровье человека и окружающую среду, относятся к соединениям второго класса опасности [5], поэтому замена токсичных соединений хрома на безвредные ингибиторы коррозии является актуальной. Известно [3, 6], что некоторые соединения бора обладают моющими и ингибиторными свойствами и являются экологически безвредными добавками. Однако их ингибиторные свойства изучены недостаточно. Не изучено влияние боратов на противокоррозионные свойства технологических растворов СМС в отношении черных металлов, а также на изменение их усталостной прочности, которые напрямую влияют на эксплуатационную надежность автотракторной техники и ее агрегатов. Как известно, бор легкодоступный, нетоксичный химический элемент, встречается в природных объектах как микроэлемент, поэтому его соединения могут быть использованы в качестве добавок в растворы СМС для повышения их моющих и противокоррозионных свойств. В связи с этим получение нетоксичных, недорогих и эффективных ингибиторов коррозии металлов на основе соединений бора является актуальной и важной научно-технической задачей.

Согласно данным научной литературы [1, 7, 8], бороазотные соединения характеризуются как противокоррозионные присадки с широким спектром действия к различным видам коррозии и доступностью реагентов. Их применяют в качестве ингибиторов коррозии в технологических средах различного назначения: в растворах СМС для мойки деталей, смазочно-охлаждающих жидкостях, синтетических закалочных средах, противогололедных составах и консервационных растворах [4, 18].

Материалы и методы. С целью получения нетоксичных, недорогих и эффективных ингибиторов коррозии металлов изучены фазовые равновесия в системе «борная кислота - имидазол - вода» при 25 оС (таблица 1, рисунок 1).

Таблица 1 - Данные по растворимости и твердым фазам в системе «борная кислота - имидазол - вода» при 25 °С

Состав жидкой фазы, Твердый остаток,

массовая доля, % массовая доля, % Твердые фазы

Н3ВО3 СвН№ Н3ВО3 СвН№

5,08 - 100 - Н3ВО3

9,85 14,87 99,45 0,46 - // - // -

11,64 21,47 99,12 0.56 - // - // -

14,31 27,68 99,04 0,73 - // - // -

17,12 32,86 98,14 1,67 - // - // -

18,84 36,80 94,15 3,82 - // - // -

18,81 36,85 54,21 26,79 Н3ВО3 + СвН№

18,83 36,86 37,32 40,94 СвН№ • Н3ВО3 • 2Н2О

18,01 42,43 37,30 40,92 - // - // -

16,82 46,10 37,36 40,95 - // - // -

15,86 50,20 37,33 40,91 - // - // -

15.08 55,74 37,31 40,94 - // - // -

15,04 55,80 21,89 72,64 СвН№ + Н3ВО3

15,06 55,76 0,98 98,76 СвН№

9,62 59,92 0,75 99,03 - // - // -

5,18 63,28 0,30 99,40 - // - // -

- 67,32 - 100 - // - // -

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Согласно данным рисунка, изотерма растворимости представлена тремя ветвями, первая из которых соответствует области кристаллизации борной кислоты. Она начинается с оси абсцисс и достигает точки, в которой раствор содержит 18,84 мас.% Н3В03 и 36,80 мас.% С3Щ№2. Причем при добавлении имидазола растворимость борной кислоты увеличивается с 5,08 мас. % до 18,84 мас.%. Вторая ветвь берет начало с эвто-нической точки и соответствует новому соединению, которое содержит 37,32 мас.% борной кислоты и 40,94 мас.% имидазола, что соответствует молекулярной формуле С3Щ№2 • Н3В03 • 2Н20 (боратимидазол). Полученное соединение имеет широкую область кристаллизации. Его поле находится на диаграмме по содержанию имидазола с 36,86 до 55,74 массовых долей, %.

Рисунок 1 - Диаграмма растворимости системы Н3В03 - С3Щ№2 - Н20 при 25 °С

Боратимидазол растворяется в воде инконгруэнтно. Исследование системы со стороны оси ординат показывает, что растворимость имидазола в присутствии борной кислоты уменьшается. Третья ветвь изотермы начинается с точки, соответствующей растворимости имидазола в воде, которая при температуре 25 °С равна 67,32 массовым долям, %. Данная ветвь пересекается со второй ветвью в эвтонической точке, характеризующейся в среднем следующим составом массовых долей, %: Н3В03 - 15,06, С3Щ№2 - 55,77 и отвечает полю кристаллизации имидазола.

Боратимидазол формулой С3Щ№2 •• Н3В03 •• 2Н20 (М = 165,84 г/моль) содержит массовых долей, %: имидазола - 40,92; борной кислоты - 37,52; воды - 21,56.

На поляризационном микроскопе полам Р-113 в иммерсионных препаратах с применением стандартного набора ИЖ-1 были проведены кристаллооптические измерения боратимидазола. Кристаллы изучаемого соединения прозрачны, бесцветны, изометрической формы, анизотропны. Оптически одноосные, положительные. N = 1,459 ± 0,003; N. = 1,438 ± 0,003; Сингония низшая. Плотность кристаллов равна 1,320 г/см3,

33

молекулярный объем - 240,12 см /моль, удельный объем - 0,74 см /г. Полученные данные отличаются от аналогичных данных борной кислоты и имидазола [11], что доказывает индивидуальность полученного нового соединения.

Противокоррозионные свойства боратимидазола изучались в сравнении со свойствами борной кислоты и имидазола, руководствуясь методиками, описанными в [11, 17, 16].

Для гравиметрических исследований использовались пластинки размерами 120x10x1 мм из стали Ст. 10 одной партии, чтобы их свойства были идентичными.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Концентрацию растворов боратимидазола, борной кислоты и имидазола в экспериментах поддерживали на уровне 0,02 %. Для оценки противокоррозионных свойств определяли убыль массы образцов после их выдержки в течение 30 суток в коррозионной среде. В качестве контроля использовали дистиллированную воду (Н2Одист.). Эксперименты проводились в стационарных условиях в трехкратной повторности при температуре 20 оС.

Для исследования коррозии образцов в условиях повышенной температуры образцы подвешивали в колбах с обратными холодильниками. Колбы помещали в водяную баню, где температура 90 оС регулировалась автоматически и поддерживалась с точностью до ± 1 °С. Продолжительность испытания - 30 суток.

По результатам экспериментов по формулам (1), (2) и (3) определяли скорость коррозии (К), ингибиторный эффект (у) и степень защиты (7) [9, 13]:

К = т0-т (1)

где т0 и т - масса образцов до и после опыта, г; - площадь пластинки, м2; ^ - время проведения опыта, ч.

7 _

У

к0-к Ко

К '

100 %.

где К и К0- скорость коррозии в присутствии ингибитора и без него.

Пересчет одного из этих параметров в другой проводили соотношением:

7 = (1 - -) ■ 100 %; г

У

1--

(2)

(3)

(4)

(5)

Оценку эффективности ингибитора осуществляли также по поляризационным кривым. В этом случае:

'' (6)

У=Т;

z =

100 %,

(7)

где г и г0 - ток коррозии в коррозионной среде с ингибитором и в отсутствии его.

Электрохимические исследования проводили по методике, приведенной в [17, 16]. Результаты и обсуждение. Согласно результатам исследования, введение имидазола и боратимидазола в коррозионную среду существенно снижает скорость ионизации металла (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние боратимидазола, имидазола и борной кислоты на среднюю коррозии (К), коэффициент торможения (у) и степень защиты (7) стали Ст. 10 за 30 суток в дистиллированной воде при концентрации Синг = 1 • 10~2 моль/л

Добавка К-10"3, г/м2-ч у 7, % рН

Боратимидазол 0,59 73,17 98,63 8,3

Имидазол 8,02 5,38 81,41 7,7

Борная кислота 52,05 0,83 20,57 5,6

Вода (контроль) 43,15 1,00 0,00 6,6

С концентрацией Синг = 5-10- моль/л добавки проявляют незначительные инги-биторные свойства. С увеличением концентрации до Синг = 1 • 10-2 моль/л их ингибитор-ная способность заметно повышается.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Из таблицы 2 видно, что боратимидазол оказывает наибольшее ингибирующее действие по сравнению с борной кислотой и имидазолом.

По результатам электрохимических исследований видно, что боратимидазол оказывает несущественное влияние на катодную поляризуемость металла, поэтому относится к ингибиторам анодного действия. Его присутствие в достаточных концентрациях переводит сталь Ст. 10 в пассивное состояние.

Полученные данные позволяют рекомендовать боратимидазол в качестве эффективной противокоррозионной присадки к различным синтетическим технологическим средствам, применяемым при ремонте автотракторной техники.

Средняя скорость коррозии (К), коэффициент торможения (у) и степень защиты (7) стали Ст. 10 в кислой среде борной кислоты значительны (таблица 2). Возникает необходимость определения скорости коррозии стали в растворе бората натрия. В результате гидролиза данной соли образуется щелочная реакция среды, в которой сталь более устойчива, чем в кислой. Если учесть, что борат натрия предполагается использовать как ингибитор коррозии при мойке узлов, агрегатов и деталей в технологических процессах ремонта автотракторной техники, то необходимо провести коррозионные испытания при повышенных температурах (таблица 3).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Имидазол показывает хорошие защитные свойства как в нейтральных, так и в щелочных средах при низких и высоких температурах. Но из таблицы 3 следует, что борат натрия оказывает высокое ингибирующее действие, причем при 90 оС степень защиты (7) стали в присутствии бората натрия и имидазола в щелочной среде одинакова и равна 73 %.

Таблица 3 - Результаты коррозионных испытаний стали Ст. 10 за 30 суток в нейтральных и щелочных растворах при концентрации Синг = 1 • 10-2 моль/л

при температурах 25 оС и 90 оС

№ Добавка рН К-10"3, г/м2-ч 7, %

25оС 90оС 25оС 90оС

1 Контроль (вода) 6,6 45,4 48.5

Вода + ШОН 10 47,1 52,1 -4,4 -7,4

2 Имидазол 7,7 9,0 12.2 80,1 74,8

Имидазол + №ОН 10 10,3 13,1 78,0 73,0

3 Борат натрия 10 13,6 13,4 70,0 72.3

После коррозионных испытаний при температуре 90 оС на поверхности стали в водных растворах, содержащих имидазол и борат натрия, были обнаружены пленки светло-коричневого и желтого цвета соответственно. Проведенный нами рентгенострук-турный анализ показал присутствие в ней азота и железа в первом случае и бора, железа и кальция - во втором. Видимо, ионы кальция, содержащиеся в воде, также образуют комплексные соединения в составе поверхностных пленок, что приводит к их уплотнению, повышению устойчивости к воздействию коррозионно-активных реагентов [15].

Анодные поляризационные потенциодинамические кривые для стали в воде с добавлением бората натрия рН 10 приведены на рисунке 2. Содержание О2 на уровне 30-40 мкг/кг поддерживали деаэрацией воды в ячейке.

В присутствии бората натрия анодные поляризационные кривые смещаются в область положительных потенциалов (рисунок 2).

Как видно из рисунка 2, чем выше концентрация бората, тем больше величина торможения анодного процесса, максимально при концентрации 1 • 10-2 моль/л. После выдержки стального электрода в растворе с боратом натрия в течение суток в водопро-

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

водной воде (общая жесткость - 3,3 мг-экв/кг) анодные поляризационные кривые смещались в область более положительных потенциалов на 0,18-0,20 В, что, видимо, связано с образованием защитной пленки, которая тормозит растворение электрода [12].

О 10 100 юоо /, мкА/см

Рисунок 2 - Анодные поляризационные кривые стали Ст. 10 в воде с добавлением №ОН, рН 10 (вращающийся электрод): 1 - без ингибитора; 2, 3 - с добавлением бората натрия концентрацией, моль/л, 5,0-10-3 и 1 • 10-2 соответственно; 4 - с добавлением

имидазола концентрацией 1 • 10-2 моль/л

Катодные поляризационные кривые стали после выдержки в воде в течение суток с добавлением бората натрия и имидазола, представленные на рисунке 3, показывают высокую противокоррозионную способность добавок.

Рисунок 3 - Катодные поляризационные потенциодинамические кривые стали Ст. 10 после выдержки в течение суток в воде: 1 - без добавок; 2, 3 - с добавкой бората натрия концентрацией, моль/л: 5,0-10-3 и 1 • 10-2 соответственно;

4 - с добавкой имидазола концентрацией 1 • 10-2 моль/л

Из рисунка 3 видно торможение кинетической стадии восстановления кислорода как в присутствии имидазола, так и бората натрия, что подтверждает его способность ингибировать коррозию стали. Следует отметить, что борат натрия обладает более высокой катодной защитой в сравнении с имидазолом. Повышение предельного диффузионного тока при наличии ингибиторов, возможно, связано с восстановлением самих соединений. Чем больше время выдержки электрода в растворах с ингибиторами при потенциале коррозии, тем визуально в большей степени проявлялась защитная пленка.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Итак, борат натрия является ингибитором коррозии смешанного анодно-катодного действия. Его присутствие в концентрации 1 • 10-2 моль/л в нейтральных растворах подавляет коррозионные процессы в стали.

Представляло интерес исследование адсорбции бората натрия на стали. Для измерения электродного импеданса использовали стальной электрод диаметром 3 мм и мост переменного тока Р-568 при частоте 1000 Гц. Эксперименты проводились в деаэрированной среде с добавлением №ОН (рН=10) без и в присутствии ингибиторов с концентрацией 2,0 • 10-3, 5,0 • 10-3 и 1,0 • 10-2 мг/л. После установления стационарного значения Екор. снимали зависимость С (дифференциальной емкости) от Е (потенциала) (рисунок 4).

Рисунок 4 - Дифференциальная емкость стали: 1 - контроль; 2, 3, 4 - в присутствии бората натрия концентрацией, моль/л: 2,0 • 10 ; 5,0 • 10-3; 1,0 • 10-2 соответственно

Из рисунка 4 видно, что бораты натрия при любой концентрации способствуют снижению емкости двойного электрического слоя стального электрода в сравнении с контролем. Емкости кривых показывают, что увеличение концентрации ингибитора способствует снижению емкости двойного электрического слоя, расширению области потенциалов адсорбции, перемещению потенциала незаряженной поверхности в отрицательную сторону. Это показывает адсорбцию ингибитора на поверхности образца, что способствует торможению электродных реакций. Борат натрия проявляет при этом смешанный характер действия. Синергетический адсорбционный эффект при концентрации 1 • 10-2 моль/л составляет для бората натрия 24 мкФ/см2.

Заключение. Таким образом, борат натрия способствует смещению потенциала незаряженной поверхности стали в положительную сторону, что подтверждает наличие у него ингибиторных свойств, и его можно рекомендовать к использованию в качестве ингибитора коррозии в составе растворов СМС при мойке деталей узлов и агрегатов в технологических процессах ремонта автотракторной техники. Увеличение его адсорбционной способности можно объяснить хемосорбцией с поверхностью стали.

Библиографический список

1. Влияние фосфатборатных соединений на противокоррозионную устойчивость углеродистой стали в нейтральных водных средах [Текст]/ И.Е. Илларионов, Ш.В. Садетдинов, И.А. Стрельников, В.А. Гартфельдер // Черные металлы. - 2018. - № 5. - С. 47-53.

2. Кузнецов, Ю.И. Прогресс в науке об ингибиторах коррозии [Текст]/ Ю.И. Кузнецов // Коррозия: металлы, защита. - 2015. - № 3.- С. 12-14.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

3. Левашова, В.И. Обзор ингибиторов коррозии на основе борорганических соединений [Текст]/ В.И. Левашова, И.В. Янгирова, Е.В. Казакова // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. - С. 17-21.

4. Приходько, С.С. Влияние антигололедных композиций на окружающую среду города Волгограда [Текст]/ С.С. Приходько, Г.А. Севрюкова // Экологические системы и приборы. -2017. - № 7. - С. 33-36.

5. Фадеев, И.В. Повышение противокоррозионных качеств моющих средств с применением амидоборатных соединений на автомобильном транспорте [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2015. - № 4. - С. 13-16.

6. Фадеев И.В. Исследование растворимости и ингибиторного действия систем моно-, тетра-, пентаборат натрия - этилендиамин - вода при 25 °С [Текст]/ И.В. Фадеев, Ш.В. Садетдинов, В.К. Половняк // Научно-технический вестник Поволжья. - 2014. - № 5. - С. 13-17.

7. Фадеев, И.В. Влияние моноэтаноламинтетраборатааммония в составе защитного покрытия на электрохимическое поведение стали 08 кп [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2016. - № 12. - С. 15-20.

8. Фадеев И.В. Моющие и противокоррозионные свойства синтетических моющих средств для узлов и деталей в присутствии некоторых боратов [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2017. - № 1. - С. 17-20.

9. Шемякин, А.В. Повышение эффективности противокоррозионной защиты стыковых и сварных соединений сельскохозяйственных машин консервационными материалами [Текст]/ А.В. Шемякин, В.В. Терентьев, М.Б. Латышенок // Известия Юго-Западного гос. ун-та. - 2016. - № 2. - С. 89-91.

10. Юркинский В.П. Коррозионная стойкость сталей в расплаве NaOH [Текст]/ В.П. Юркинский, Е.Г. Батурова, Е.Г. Фирсова // Черные металлы. - 2014. - № 4. - С.73-77.

11. Corrosion and corrosion-mechanical fracture of the steel of crude-oil tanks [Tekst]/ D.Y. Petryna, V.M. Hohol', Y.M. Nykyforchyn, O.I. Zvirko, Y.D. Petryna // Materials Science. - 2016. - P. 666-672.

12. Corrosion inhibition of aluminum alloy aa6063-t5 by vanadates: microstructure characterization and corrosion analysis [Tekst]/ D.S. Kharitonov, C. Ornek, P.M. Claesson, J. Pan, I.M. Zharskii, J. Sommertune, I.I. Kurilo // Journal of the Electrochemical Society. - 2018. - Т. 165. - №. 3. -P.116-126.

13. Investigation of under film corrosion using pH sensitive microcapsules [Tekst]/ T. Matsuda, KB. Kashi, M. Jensen, V.J. Gelling // EUROCORR 2014 - Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. - 2014. https://cyberleninka.ru/article/n7obzor-zarubezhnogo-opyta-issledovaniy-korrozii-i-sredstv-zaschity-ot-korrozii.

14. Localized corrosion behaviour of 7150 after ultrasonic shot peening: corrosion depth vs. impact energy [Tekst]/ Q. Sun, Q. Han, J. Li, R. Xu, K. Zhao // Corrosion Science. - 2018. - Т. 130. -P. 218-230.

15. Pavlov A.A. Development of new corrosion-resistant bimetals with increased corrosion resistance prepared by electroslag surfacing technology [Tekst]/A.A. Pavlov// Chemical and Petroleum Engineering. - 2017. - №. - P. 551-556.

16. Study by in situ Raman spectroscopy of carbon steel corrosion in CO2 and H2S environment [Tekst]/ O. Delpoux, J. Kittel, F. Grosjean, S. Joiret, N. Desamais, C.A. Taravel-Condat // EUROCORR 2014 - Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. - 2014.

17. Synergetic effect of bactericidal action of borates in solutions of synthetic detergents [Tekst]/ N.V. Byshov, I.A. Uspensky, I.V. Fadeev, Sh.V. Sadetdinov // Research Journal of Pharmaceutical. Biological and Chemical Sciences. - 2019. -№ 10(2). - P. 1441-1446.

18. Wood. M.H. Neutron reflectometry for studying corrosion and corrosion inhibition [Tekst]/M.H. Wood, S.M. Clarke // Metals. - 2017. - Т. 7. - №. 8. - P. 304.

References

1. Vliyanie fosfatboratnyh soedinenij na protivokorrozionnuyu ustojchivost' uglerodistoj stali v nejtral'nyh vodnyh sredah [Tekst]/ I. E. Illarionov, Sh. V. Sadetdinov, I. A. Strel'nikov, V.A. Gart-fel'der // Chernye metally. - 2018. - № 5. - P. 47-53.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

2. Kuznecov, Yu. I. Progress v nauke ob ingibitorah korrozii [Tekst]/ Yu. I. Kuznecov // Korroziya: metally, zaschita. - 2015. - № 3. -- P. 12-14.

3. Levashova, V. I. Obzor ingibitorov korrozii na osnove bororganicheskih soedinenij [Tekst]/ V. I. Levashova, I. V. Yangirova, E. V. Kazakova // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. -2014. - № 6. - S. 17-21.

4. Prihod'ko, S. S. Vliyanie antigololednyh kompozicij na okruzhayuschuyu sredu goroda Volgograda [Tekst]/ S. S. Prihod'ko, G. A. Sevryukova // Jekologicheskie sistemy i pribory. - 2017. -№ 7. - p. 33-36.

5. Fadeev, I. V. Povyshenie protivokorrozionnyh kachestv moyuschih sredstv s primeneniem amidoboratnyh soedinenij na avtomobil'nom transporte [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2015. - № 4. - P. 13-16.

6. Fadeev I. V. Issledovanie rastvorimosti i ingibitornogo dejstviya sistem mono-, tetra-, pentaborat natriya - etilendiamin - voda pri 25 S [Tekst]/ I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov, V. K. Polovnyak // Nauchno-tehnicheskij vestnik Povolzh'ya. - 2014. - № 5. - P. 13-17.

7. Fadeev, I. V. Vliyanie mono]tanolamintetraborataammoniya v sostave zaschitnogo pokrytiya na ]lektrohimicheskoe povedenie stali 08 kp [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2016. - № 12. - P. 15-20.

8. Fadeev I. V. Moyuschie i protivokorrozionnye svojstva sinteticheskih moyuschih sredstv dlya uzlov i detalej v prisutstvii nekotoryh boratov [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2017. - № 1. - P. 17-20.

9. Shemyakin, A. V. Povyshenie jeffektivnosti protivokorrozionnoj zaschity stykovyh i svarnyh soedinenij sel'skohozyajstvennyh mashin konservacionnymi materialami [Tekst]/ A. V. Shemyakin, V. V. Terent'ev, M. B. Latyshenok // Izvestiya Yugo-Zapadnogo gos. un-ta. - 2016. - № 2. - S. 89-91.

10. Yurkinskij V. P. Korrozionnaya stojkost' stalej v rasplave NaOH [Tekst]/ V. P. Yurkin-skij, E. G. Baturova, E. G. Firsova // Chernye metally. - 2014. - № 4. - S.73-77.

11. Corrosion and corrosion-mechanical fracture of the steel of crude-oil tanks [Tekst]/ D.Y. Petryna, V.M. Hohol', Y.M. Nykyforchyn, O.I. Zvirko, Y.D. Petryna // Materials Science. - 2016. -№. - P. 666-672.

12. Corrosion inhibition of aluminum alloy aa6063-t5 by vanadates: microstructure characterization and corrosion analysis [Tekst]/ D.S. Kharitonov, C. Ornek, P.M. Claesson, J. Pan, I.M. Zhar-skii, J. Sommertune, I.I. Kurilo // Journal of the Electrochemical Society. - 2018. - T. 165. - №. 3. -P. 116-126.

13. Investigation of under film corrosion using pH sensitive microcapsules [Tekst]/ T. Matsu-da, K.B. Kashi, M. Jensen, V.J. Gelling // EUROCORR 2014 - Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. - 2014. https://cyberleninka.ru/article/n7obzor-zarubezhnogo-opyta-issledovaniy-korrozii-i-sredstv-zaschity-ot-korrozii.

14. Localized corrosion behaviour of 7150 after ultrasonic shot peening: corrosion depth vs. impact energy [Tekst] / Q. Sun, Q. Han, J. Li, R. Xu, K. Zhao // Corrosion Science. - 2018. -T. 130. - P. 218-230.

15. Pavlov A.A. Development of new corrosion-resistant bimetals with increased corrosion resistance prepared by electroslag surfacing technology [Tekst]/A.A. Pavlov// Chemical and Petroleum Engineering. - 2017. - №. - P. 551-556.

16. Study by in situ Raman spectroscopy of carbon steel corrosion in CO2 and H2S environment [Tekst]/ O. Delpoux, J. Kittel, F. Grosjean, S. Joiret, N. Desamais, C.A. Taravel-Condat //EUROCORR 2014 - Improving materials durability: from cultural heritage to industrial applications. - 2014. - P.

17. Synergetic effect of bactericidal action of borates in solutions of synthetic detergents [Tekst]/ N.V. Byshov, I.A. Uspensky, I.V. Fadeev, Sh.V. Sadetdinov // Research Journal of Pharmaceutical. Biological and Chemical Sciences. - 2019. -№ 10(2). - P. 1441-1446.

18. Wood. M.H. Neutron reflectometry for studying corrosion and corrosion inhibition [Tekst] /M.H. Wood, S.M. Clarke // Metals. - 2017. - T. 7. - №. 8. - P. 304.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Информация об авторах Бышов Николай Владимирович, профессор кафедры «Техническая эксплуатация транспорта» Рязанского агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, профессор. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4619-6446. E-mail: byshov@rgatu.ru.

Полищук Светлана Дмитриевна, заведующая кафедрой химии, руководитель наноцентра Рязанского агротехнологического университета им П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, профессор.

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8482-7045. E-mail: svpolishuk@rgatu.ru.

Фадеев Иван Васильевич, заведующий кафедрой машиноведения Чувашского государственного педагогического университет им. И.Я. Яковлева (РФ, 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 38), кандидат технических наук, доцент.

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5863-1812. E-mail: ivan-fadeev-2012@mail.ru

Садетдинов Шейиздан Вазыхович, профессор кафедры Чувашского государственного университет им. И.Н. Ульянова (РФ, 428000, г. Чебоксары, пр. Московский, 15), доктор химических наук, профессор.

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5863-1812. E-mail: avgustaf@list.ru.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

УДК 631.316.022:51-74 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-33

ОЦЕНКА ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО АГРЕГАТА С ДИНАМИЧНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ

EVALUATION OF THE PROBABILITY-STATISTICAL CHARACTERISTICS OF THE TRACTION RESISTANCE OF THE SOIL-PROCESSING AGGREGATE

WITH DYNAMIC WORKING PARTS

Н.И. Джабборов1, доктор технических наук, профессор В.А. Эвиев2, доктор технических наук, профессор А.В. Сергеев1, кандидат технических наук Г.А. Семенова1, аспирант

12 3 1

N.I. Jabborov , V.A. Eviev , A.V. Sergeev , G.A. Semenova

1Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, г. Санкт-Петербург 2Калмыцкий государственный университет имени Б.Б. Городовикова, г. Элиста

'Institute of agricultural engineering and environmental problems of agricultural production -branch of Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM», Saint-Petersburg 2Kalmyk State University named after B.B. Gorodovikova, Elista

Дата поступления в редакцию 26.03.2019 Дата принятия к печати 24.05.2019

Received 26.03.2019 Submitted 24.05.2019

Приведены результаты экспериментальных исследований по вероятностно-статистической оценке тягового сопротивления почвообрабатывающего агрегата МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ для поверхностной обработки почвы. Цель исследований - получение экспериментальных данных для оценки дисперсии, среднеквадратического отклонения, коэффициента вариации, а также определение закона распределения тягового сопротивления почвообрабатывающего агрегата МТЗ-82+УКПА-2,4 ИАЭП-КалмГУ при работе на различных скоростных режимах. Приведены графические и эмпирические зависимости вероятностно-статистических оценок тягового сопротивления

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.