CC BY
133
2. Vigdorovich V.I., Uvarova N.N., Shel N.V., Selemenev V.F. Thiekening ability of Ethoxylated amines and Water solubilization by oil compositions on their basis // Физхимия поверхности и защита материалов. 1997. Т. 33. № 5. С. 538-543.
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.
4. Захаров С.В., Кожевников В.А. Анализ потенциала использования отработанных масел для нужд теплоснабжения, с примерами./ Доклад 02.2008. URL: /[email protected]/http:// www.clearn-burn.ru/ download/analizpdf; http://escosys.narod.ru/fra-mes/con- tents_m.htm. Загл. с экрана.
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.
8. Князева Л.Г., Прохоренков В.Д., Остриков В.В., Чернышова И.Ю. Разработка консервационных материалов на основе отработанных масел // Химическое и нефтегазовое машиностроение. М., 2002. № 10. С. 38-40.
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.
УДК б20.193
КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ СтЗ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Ca(NO3)2
© С.И. Нифталиев, О.А. Козадёрова, О.А. Козадёров, Г.В. Клоков
Ключевые слова: аммонизированный раствор нитрата кальция; сталь Ст3; коррозия; моноэтаноламин; бихромат калия.
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.
ВВЕДЕНИЕ
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 [4-5]. 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.
230б
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
Таблица 1
Базовые характеристики коррозионного процесса а стали Ст3 в МРНК (числитель) и АРНК (знаменатель)
Параметр Добавка
отсутствует K2Cr2O7 моно- этаноламин
5,6 4,5 11,2
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
% 50 -5,5
Коэффициент 1,0 3,3
торможения У 2,0 0,95
lg і [г, мкА/см ]
■700 -600 -500 -400 -300 -200
Е, мВ (ст.в.э.)
lg i [i, мкА / см 2]
Е, мВ (ст.в.э.)
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)
Таблица 2
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)
Параметр Добавка
отсутствует K2Cr2O7 МЭА
-704 -515 -752
aa
-243 -296 -276
ba 43 38 60
89 121 89
-883 -685 -569
a,
-445 -509 -462
b, -121 -120 -51
-76 -14 -
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.
2307
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 [7-8] 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
K2 Ікорр,2
Z _ Kl ~ K2 . 100% _ ікорр,1—ікорр,2 . 100% . Здесь Kl
K1 ікорр,1
(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.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Конструкционная малоуглеродистая нелегированная сталь Ст3 в базовом растворе нитрата кальция и с добавкой бихромата калия относится к пониженно стойким материалам по шкале коррозионной стойкости [7-8]; 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.
ЛИТЕРАТУРА
1. Харальд Ю. Применение нитрата кальция в качестве многофункциональной добавки к цементу // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. 2010. № 4-5. С. 38-45.
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.
Поступила в редакцию 15 мая 2013 г.
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.
2308
