CC BY
47
11. Негодяев Н.Д., Глухих В.В., Матерн А.И. Полимеры -химия и жизнь. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1996.
12. Вольфсон В.А. Вторичная переработка полимеров // Высокомолекулярные соединения. 2000. Т. 42, № 11. С. 2000.
13. Вторичная переработка пластмасс / под ред. Ф.П.Ла
Мантиа. СПб.: «Профессия», 2006. 400 с.
14. Суворова А.И., Тюкова И.С., Труфанова Е.И. // Успехи химии. 2000.Т.69, №5. С.494-503.
15. Вторичное использование полимерных материалов / под ред. Е.Г. Любешкиной. М.:Химия, 1985.
УДК 620.197
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ ФТОРИДОВ НА КОРРОЗИЮ СТАЛИ В СНЕГОВОЙ ВОДЕ, ОСАДКАХ ДОЖДЯ И СНЕГА
А.Н.Баранов1, Н.И.Янченко2, Е.А.Гусева3, В.Л.Макухин4, А.М.Пухоленко5
1,2,3,5Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. Лимнологический институт СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Уланбаторская, 3.
Представлены результаты изучения коррозионных свойств стали Ст3 в атмосферных выпадениях зоны влияния выбросов промышленной площадки г.Шелехов. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: фтор; коррозия стали; атмосферные осадки.
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF FLUORIDE EMISSIONS ON THE STEEL CORROSION IN SNOW WATER, SEDIMENTS OF RAIN AND SNOW
A.N. Baranov, N.I. Yanchenko, E.A. Guseva, V.L. Makukhin, A.M. Pukholenko
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074. Limnological Institute of SB RAS
3 Ulanbatorskaya St., Irkutsk, 664033.
The article presents the study results of corrosion properties of Cr3steel in the atmospheric precipitations of the waste influence zone of the Shelekhov industrial site.
4 figures. 2 tables. 6 sources.
Key words: fluorine; corrosion of steel; precipitation.
Актуальность исследования определяется необходимостью обеспечения устойчивого функционирования системы «производство алюминия - окружающая среда» в Приангарье на основе изучения свойств атмосферных осадков и снежного покрова, установления параметров и закономерностей изменения показателей атмосферной коррозии стали в зоне влияния выбросов алюминиевых заводов.
Производство алюминия электролизом в настоящее время является единственным промышленным способом его получения. Расходуемым фторсырьем для производства алюминия являются искусственный криолит, фтористый алюминий, регенерационный и флотационный криолит. Технология получения алюминия электролитическим способом включает электролиз окиси алюминия ^^^ в расплаве криолита
(Na3AlF6) при температуре 960°С. Процесс сопровождается образованием твердых и газообразных отходов, в составе газо-пылевых выбросов присутствуют также соединения фтора и серы.
В Приангарье расположены крупнейшие в мире Братский и Иркутский алюминиевые заводы (г.Шелехов), в 2010 г. произведено 1,36 млн т алюминия, что составляет 3,4 % от мирового производства. По данным ежегодных государственных докладов в период с 1988 по 2010 год в атмосферу г. Братска ежегодно поступало от 6,5 до 2,3 тыс. т газообразных и твердых фторидов, в атмосферу г. Шелехова в 2006 -2007 годах поступило 1,27-1,2 тыс. т общих фторидов. Накоплено достаточное количество фактов, свидетельствующих о негативном влиянии фторидов на качество жизни. Необходимо также учитывать и воз-
1Баранов Анатолий Никитич, доктор технических наук, профессор, тел.: (3952) 405265, e -mail: a_baranow@mail.ru Baranov Anatoly, Doctor of technical sciences, Professor, tel.: (3952) 405265, e-mail: a_baranow@mail.ru
2Янченко Наталья Ивановна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 405265, e-mail: fduecn@bk.ru
Yanchenko Natalya, Candidate of technical sciences, Senior Researcher, tel.: (3952) 405265, e-mail: fduecn@bk.ru
3Гусева Елена Александровна, кандидат технических наук, тел.: (3952) 405265, e-mail: el.guseva@rambler.ru Guseva Elena, Candidate of technical sciences, tel.: (3952) 405265, e-mail: el.guseva @ rambler.ru
4Макухин Владимир Леонидович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 426502, e-mail: aerosol@lin.irk.ru
Makukhin Vladimir, Candidate of technical sciences, Senior Researcher, tel.: (3952) 426502, e-mail: aerosol@lin.irk.ru
5Пухоленко Александра Михайловна, магистрант, тел.: (395 2) 405265, e-mail: deltaplano@rambler.ru Pukholenko Alexander, Undergraduate, tel.: (3952) 405265, e-mail: deltaplano@rambler.ru
можное влияние выбросов алюминиевых заводов на состояние техногенных объектов.
Химический состав атмосферных осадков позволяет выполнить оценку экологического состояния. Состав атмосферных осадков зависит не только от состава атмосферной воды, но и от количества сухих примесей в воздухе, а также от условий, сопутствующих выпадению осадков (высоты дождевых облаков, направления ветра, предшествующей погоды, температуры воздуха и характера осадков) [1].
Известна классификация атмосферы по степени загрязнения коррозионно-активными веществами в зависимости от содержания диоксида серы и хлора [2].
ОАО «ИркАЗ-СУАЛ» расположен в промышленной зоне г. Шелехова на южной окраине. В атмосфере зоны влияния выбросов алюминиевого завода и предприятий теплоэнергетики г. Шелехова находятся загрязняющие вещества, в том числе газообразные и твердые фториды, которые с осадками дождя и снега (рис.1) поступают на поверхность техногенных объектов. Предполагаем, что на атмосферную коррозию техногенных объектов оказывают влияние не только ионы хлора и сульфат-ионы [2], но и ионы фтора. В связи с этим изучены коррозионные свойства стали Ст.3 в атмосферных выпадениях зоны влияния выбросов промышленной площадки г. Шелехова.
Район, объекты и предмет исследования. В качестве объекта исследования выбрана снеговая вода снежного покрова, осадки дождя и свежевыпавшего снега. Предмет исследования - глубинный показатель коррозии стали Ст.3.
Пробы снежного покрова отобраны в январе 2010 г. в нескольких точках зоны влияния выбросов промышленной площадки г. Шелехова, на расстоянии до 14 км от ИркАЗа (рис.2). Отбор проб выполнен в соответствии с общепринятой методикой Росгидромета [2].
Схема отбора проб снежного покрова, осадков дождя и снега приведена на рис. 2. Пробы свежевыпавшего снега отобраны в один день выпадения осадков снега, место отбора указано на рис. 1 и в табл. 1. Атмосферные осадки дождя отобраны в разные дни на расстоянии 14 км от ИркАЗа на стадионе ИрГТУ в июне-июле 2011 года.
Рис.1. Схема отбора проб снежного покрова и атмосферных осадков в зоне влияния промышленной площадки г. Шелехова
Результаты и их обсуждение. Выполнено определение содержания ионов фтора в атмосферных осадках и снежном покрове, показано, что по мере удаления от ИрКАЗа содержание ионов фтора уменьшается (рис. 2).
Скорость коррозии определяется гравиметрическим методом исследования согласно ГОСТам по формуле[3,4]: Кт = А т/Б1, где т0 и т1 _ масса образцов до и после испытаний, г; А т = т0 _ т1; Б _ площадь образца, м2; t _ время коррозионных испытаний, ч.
Таблица 1
Изменение скорости коррозии стали Ст.3 в снеговой воде, свежевыпавшем снеге и осадках дождя в зоне выбросов ИркАЗа, г. Шелехов, 2011 г.
Номер пробы Направление от ИркАЗа Р км от ИркАЗа Снежный покров Свежевыпавший снег Осадки дождя
Кп, мм/г
1 0,5 0,024 0,038 -
2 В 9 - 0,071 -
3 ЮЮВ 3,5 0,055 - -
4 ВСВ 14 - - 0,0616*
5 СВ 1 0,095 0,073 -
6 ВЮВ 15 - 0,058 -
7 ССВ 9 - 0,064 -
8 ВЮВ 22 - 0,044 -
*Среднее значение Кп взято по результатам исследований 4 проб. Кп _ глубинный показатель коррозии, мм/г, определялся по результатам гравиметрических исследований; Кп(контробр.) = 0,0134 мм/г; контрольный образец был изолирован от влияния атмосферного воздуха и осадков. Показана удовлетворительная стойкость стали Ст.3 в названных условиях [6].
y = 0,9698e-0,158x R2 = 0,7588
2,5 2
-5 1,5 г
о: 1 0,5
о
0 5 10 15 20 25 Р км
Рис. 2. Изменение содержания ионов фтора в свежевыпавшем снеге в зависимости от расстояния от ИркАЗа
Рис. 3. Скорость коррозии Ст.3 в снеговой воде в зоне
влияния выбросов ИркАЗа, 2010/2011 г. Мощность выбросов принятая в данной модели, 1355 т/год.
1 деление - 4 км
На основании экспериментальных данных по интенсивности нагрузки ионов фтора на снежный покров и модели осаждения атмосферных аэрозолей выполнен прогноз скорости коррозии Ст.3 в районе выбросов ИркАЗа (рис. 4). Данные экспериментальных результатов и авторской модели осаждения атмосферных примесей позволили определить границы территорий в зоне влияния выбросов ИркАЗа с прогнозированной оценкой скорости коррозии стали Ст.3 (рис.3).
Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с известными результатами атмосферной коррозии [5]. Показано, что в ближней зоне выбросов ИркАЗа фактические значения скорости
коррозии Ст.3 в 2-4 раза превышают значения, указанные в литературе.
Отмечено, что содержание фтора (рис. 2) и скорость коррозии в снеговой воде уменьшаются по мере удаления от источников выбросов.
Скорость коррозии стали Ст.3 определялась в течение 24, 48, 72 ч в снеговой воде. Было отмечено уменьшение скорости коррозии стали Ст.3 во всех пробах. Предполагаем, что это связано с образованием на поверхности продуктов стали коррозии, которые предохраняют сталь от дальнейшего разрушения (табл. 2).
Таблица 2
Изменение скорости коррозии стали Ст.3 в снеговой воде снежного покрова
Время проведения эксперимента, час Скорость коррозии, мм/г Kn
24 0,095
48 0,072
96 0,039
у!зо/шнии коррозии, мкн/год
Рис. 4. Изолинии атмосферной коррозии стали на карте СССР [5]
Заключение. Выполнено изучение коррозионных свойств стали Ст.3 в снеговой воде снежного покрова, атмосферных осадках в зоне влияния выбросов промышленной площадки г.Шелехова в 2011 г. Показана удовлетворительная стойкость стали Ст.3 в названных условиях.
Исследование выполнено по проекту № 2.1.1/10862 аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2011 г)» Министерства образования и науки РФ.
Библиографический список
1. ГОСТ 9. 908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. Введен с 1987-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1999.6 с.
2. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.
3. ГОСТ 5272-68 Коррозия металлов. Термины. Взамен ГОСТ 5272-50; введен с 1969-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1999. 15 с.
4. ГОСТ 9. 908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. Введен с 1987-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1999. 6 с.
5. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: справочник: В 2 т. / под ред. А.А.Герасименко. М.: Машиностроение, 1987. Т. 1. 688 с.
6. Михайлов Б.Н., Баранов А.Н. Защита металлов от коррозии. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 152 с.
