CC BY
19
УДК 625.75
ОЦ1НКА ЕФЕКТИВНОСТ1 1НГ1Б1ТОР1В КОРОЗП ЯК ДОБАВОК ДО ХЛОРИДОВМ1СНИХ ПРОТИОЖЕЛЕДНИХ МАТЕР1АЛ1В
В.К. Жданюк, професор, д.т.н., О.О. К1хтенко, асп1рант, ХНАДУ
Анотаця. Проведено експериментальт до^дження по визначенню властивостей р1зних тг1-бтор1в корозИ при додаванм гх до хлоридовм^сних протиожеледних матер1ал1в. Запропонова-но критерп для оцтки ефективност1 р1зних Шг1бтор1в корозИ.
Ключов1 слова: протиожеледт матер1али, Шг1бтори корозИ, критерИ ефективност1.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ КАК ДОБАВОК К ХЛОРСОДЕРЖАЩИМ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНЫМ МАТЕРИАЛАМ
В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., О.А. Кихтенко, аспирант, ХНАДУ
Аннотация. Проведены экспериментальные исследования по определению свойств различных ингибиторов коррозии при добавлении их к хлорсодержащим противогололедным материалам. Были предложены критерии для оценки эффективности различных ингибиторов коррозии.
Ключевые слова: противогололедные материалы, ингибиторы коррозии, критерии эффективности.
EFFECTIVENESS ESTIMATION OF CORROSION INHIBITORS AS ADDITIONS TO CHLORIDE-CONTAINING ANTI-ICING MATERIALS
V. Zhdanuk, Professor, Doctor of Technical Sciences, O. Kikhtenko, postgraduate, KhNAHU
Abstract. Experimental researches for determination of different corrosion inhibitors at their adding to chloride-containing anti-icing materials are carried out. Criteria for inhibitors effectiveness estimation have been offered.
Key words: anti-icing materials, corrosion inhibitors, effectiveness criteria.
Вступ
В Укра1ш боротьба i3 зимовою слизьюстю ведеться, в основному, шляхом застосування хiмiчних, фрикцшних та комбшованих протиожеледних матерiалiв, як на мережi авто-мобшьних дорк- загального користування, так i на мереж мюьких дорт XiMÎ4m протиожеледт матерiали у твердому або рщкому виглядi розпод^ють по поверхш покриття дорожнього одягу, з метою попередження утворення зимово1 слизькосп (профшактич-ний метод) або лшвщаци вже утворених
сшжно-крижаних вщкладень (сшговий накат, скловидна крига та ш.). Розподшення хiмiч-них протиожеледних матерiалiв на покритп зменшуе мiцнiсть зчеплення сшжно-льодя-них вiдкладень iз покриттям завдяки !х плав-ленню, пiсля чого вони руйнуються пiд колесами автомобшв та можуть легко видалятися з покриття.
Анал1з публжацш
Хлорид натрiю як хiмiчний протиожеледний матерiал найбiльш часто застосовуеться для
боротьби iз зимовою слизькiстю та е достат-ньо ефективним протиожеледним матерiалом у клiматичних умовах Украши i вiдносно недорогим. Однак його основним недолгом, як i хлоридiв кальщю та магнiю, е здатнiсть викликати корозГю дорожнiх покриттiв, заль зобетонних i металевих конструкцiй, що зни-жуе 1х довговiчнiсть та надшшсть. Для зни-ження агресивного впливу хлоридовмюних протиожеледних матерiалiв на руйнування дорожшх покриттiв та iнженерних споруд використовують рiзнi iнгiбiтори. На сьогодш в багатьох регiонах Украши вибiр протиожеледних матерiалiв визначаеться, в основному, 1х вартiсними показниками, без ураху-вання агресивно! дп на покриття дорожнiх одягiв та iнженерне облаштування дорiг. В бшьшостГ випадкiв це матерiали на основi хлоридних солей без iнгiбiторiв корозп. 1х застосування пришвидшуе процес руйнуван-ня дорожнiх покриттiв, металевих i залГзобе-тонних конструкцiй. Обгрунтований вибiр хiмiчних реагентiв для зимового утримання покритпв дорожнiх одягiв автомобшьних дорiг та iнгiбiруючих добавок до них дозво-ляе знизити !х негативний вплив на шженер-ш споруди та навколишне середовище до мшмуму. Очевидно, що вибiр виду та вста-новлення оптимального вмюту iнгiбiтора корозп у складi хлоридовмiсних протиожеледних матерiалiв необхщно здiйснювати шляхом оцiнки !х ефективностi з урахуванням стабiльностi властивостей ПОМ. Як критерш ефективностi шпбггора корозп у складi про-тиожеледного матерiалу можна запропонува-ти показник пасивуючо! здатностi (Ппз) шп-бГтора корозп, який характеризуе збшьшен-ня корозшно! стiйкостi матерiалу в констру-кцп пiсля введення iнгiбiтора корозп до складу вмiщуючого хлориди протиожеледно-го матерiалу, вщнесено1 до концентрацп шп-бiтора корозп у протиожеледному матерiалi. Показник пасивуючо1 здатностi шпбггора корозп щодо цементного бетону можна ви-значати за формулою
П =МРЗ - МПЗ
1 1 I Г' |У| 1 I К ,' 11 1 1 ' I
, /С
(1)
де МРЗп0м - показник стшкосп цементного бетону до агресивно1 дп протиожеледного магерiалу iнгiбiрованого (визначаеться зпдно з [1]); МРЗпом - показник стшкосп цементного бетону до агресивно1 дп того ж протиожеледного матерiалу не iнгiбiрованого (визначаеться зпдно з [1]); С, - концентрацiя шпб> тора корозп у протиожеледному матерiалi, %.
Показник пасивуючо1 здатностi iнгiбiтора корозп вщносно до асфальтового бетону мо-жна визначити за формулою
Ппз = КМРЗПОМ1 - КМРЗ / С1,
(2)
де КМРЗПОМ1 - коефiцiент морозостшкост асфальтового бетону при заморожуваннi -вщтаванш зразкiв у 5 %-му водному розчиш протиожеледного матерiалу iнгiбiрованого (визначаеться зпдно з [2]); КМРЗПОМ - кое-фiцiент морозостшкосп асфальтового бетону при заморожуванш - вщтаванш зразкiв у 5 %-му водному розчиш протиожеледного матерiалу неiнгiбiрованого. Показник паси-вуючо1 здатностi iнгiбiтора корозп щодо ме-талу можна визначити за формулою
ППЗ = У ПОМ У ПОМ1 / С1
(3)
де ^ОМ1 - швидкгсть корозп металевих пластин у 5 %-му водному розчиш протиожеледного матерiалу шпбГрованого (визначаеться зпдно з [3]).
Ефективним доцшьно вважати шпбггор корозп, який забезпечуе найбшьше значення показника пасивуючо1 здатност (ППЗ). Показник стабшьност властивостей характеризуе спроможшсть шпбггора корозп не зменшу-вати вихщне значення плавлячо1 здатност та не збшьшувати температуру кристалГзацп при його введенш до складу хлоридовмщу-ючого протиожеледного матерГалу. Показник стабшьносп плавлячо1 здатност як твердих, так Г рщких протиожеледних матерГалГв з будь-якою концентращею шпбГтора корозп можна визначити за формулою
ПСТ =(МПОМ1 / МПОМ
)> 1,
(4)
де МПОМ1 - показник плавлячо1 здатност протиожеледного матерГалу шпбГрованого; МПОМ - показник плавлячо1 здатност протиожеледного матерГалу не шпбГрованого.
Показник стабшьност температури кристалГ-зацп рщкого протиожеледного матерГалу з будь-якою концентращею шпбГтора корозп можна визначити за формулою
Пст =( Т
/ Т
КРПОМ1 ' 1КРПОМ
)> 1, (5)
де ТКР ПОМ1 - температура кристалГзацп рщкого протиожеледного матерГалу з шпбГтором корозп; ТКРПОМ - температура кристалГзацп
рщкого протиожеледного матерiалу без шп-б™ра корози. Ефективним доцiльно вважати шпбггор корози, який забезпечуе найбiльшi значення показниюв стабiльностi властивос-тей протиожеледного матерiалу (ППЗ), але не менш^ нiж 1. Показник економiчностi (ПЕ) добавки iнгiбiтора корозп до протиожеледного матерiалу можна визначити як вщно-шення показника пасивуючо! здатносп до рiзницi мiж вартiстю протиожеледного мате-рiалу з iнгiбiтором корозп та без iнгiбiтора корозп за наступною формулою
ПЕ = ППЗ / (^ПОМ1 — ^ПОМ ) , (6)
де ППЗ - показник пасивуючо! здатностi, що вiдповiдае найменшiй концентраци iнгiбiтора корозп у протиожеледному матерiалi, за яко! досягаеться зростання показника стiйкостi цементного бетону до агресивно! ди протиожеледного матерiалу, iнгiбiрованого згiдно з М 218-02071168-637, коефщента морозо-стшкосп асфальтового бетону при заморо-жуванш - вiдтаваннi зразкiв у 5 %-му водному розчиш протиожеледного матерiалу, шп-бiрованого згiдно з ДСТУ Б В.2.7-89, змен-шення швидкостi корози металевих пластин у 5 %-му водному розчиш протиожеледного матерiалу, iнгiбiрованого згiдно з ТУ У 24.100018112/ 020711688-273; ^ом! - вартiсть 1 кг протиожеледного матерiалу з iнгiбiтором корозп, грн; ^пом - вартiсть 1 кг протиожеледного матерiалу без шпбггора корози, грн. Ефективним вважаеться шпб™р корози, який забезпечуе найбiльшi значення показника економiчностi. Експериментальнi до-слiдження ефективностi рiзних iнгiбiторiв корозп проводили в лабораторних умовах з використанням хлористого натрда як най-бiльш дешевого та поширеного протиожеледного матерiалу. Як iнгiбiтори корозп для
дослщжень було взято моноетаноламш та уротропiн. Показник пасивуючо! здатносп iнгiбiторiв корозi! у складi 5 %-го водного розчину хлористого натрда визначали вщ-носно до металу. Вiдомо, що метод перюди-чного занурення в рiдке агресивне середови-ще зразкiв iз наступним висушуванням на повiтрi дозволяе прискорити процес корозi! i дае можливiсть оцшювати ефективнiсть шп-бiторiв у достатньо жорстких агресивних умовах.
Мета та постановка задач1
Мета - визначити ефектившсть iнгiбiторiв корозi!. Задачi: визначити, як змшюеться ко-розiйний вплив розчину протиожеледного матерiалу при додаваннi рiзних iнгiбiторiв корозi!, зробити висновки та розробити ре-комендацi! щодо застосування рiзних шпбь торiв корозi!, з метою зменшення корозшно-го впливу протиожеледних матерiалiв.
Анал1з результат1в експериментального випробовування зразкчв
Експериментальним лабораторним випробу-ванням протягом 11 дiб пiддавали металевi пластини (Сталь 3) розмiром (50 х 50 х 3) мм. При цьому металевi пластини кожно! доби занурювали в розчин корозiйного середови-ща на 5 годин з наступною витримкою 19 годин на повг^ в лабораторних умовах. П> сля випробувань поверхню пластин очищу-вали вiд продуктiв корози механiчним способом та промивали дистильованою водою, висушували та зважували. Швидкiсть корозi! металевих пластин у 5 %-му водному розчиш хлористого натрда визначали за формулою
№ Склад корозшного середовища Швидшсть корозИ', V, г/м2-год Ппз Пе
1 №С1 + Н20 36,6 -10-4 - -
2 (№С1 + 0,5 % уротротну) + Н20 6,04-10-4 61,12 4,8
3 (№С1 + 1,0% уротротну) + Н2О 5,21-10-4 31,39 1,5
4 (№С1 + 1,5 % уротротну) + Н2О 10-10-4 17,73 0,47
5 (№С1 + 0,5 % моноетаноламшу) + Н20 12-10-4 49,2 4,9
6 (№С1 + 1,0 % моноетаноламшу) + Н20 17-10-4 19,6 0,98
7 (№С1 + 1,5 % моноетаноламшу) + Н20 29-10-4 5,06 0,16
8 Контрольне середовище - Н20 2,52-10-4 - -
Таблиця 1 Корозшна активтсть шг1б1рованих протиожеледних матер1ал1в по вщношенню до сталевих зразюв
у = Дт / 5 -т, (7)
де Am - втрата маси металевим зразком, г; 5 - площа металево1 пластини, м2; т - час, годин.
Аналiз наведених у табл. 1 результата досл> джень шдтверджуе вiдомi данi про те, що швидюсть корозiï металевих пластин у 5 %-му водному розчиш NaCl вища, нiж у водi При цьому швидкiсть корозiï металевих пластин вдвiчi менша у вод^ порiвняно з ко-розiйним середовищем, до складу якого входить NaCl та 1,25 % уротротну. За показни-ком пасивуючоï здатносп уротропiн е бiльш ефективним шпбггором корозiï, порiвняно з моноетаноламiном. За показником економiч-ностi моноетаноламiн е менш ефективним, порiвняно з уротрошном.
Висновки
Результати експериментальних дослiджень показують, що дослiдженi iнгiбiтори корозiï забезпечують понижену корозiйну актив-нiсть найбшьш розповсюдженого протиожеледного матерiалу вщносно металевих зраз-кiв зi сталi (Сталь 3). Для кожного з досл> джених iнгiбiторiв корозiï юнуе оптимальна концентрацiя, за яко1' забезпечуеться най-менший показник швидкостi корозп. Ефек-тивнiсть iнгiбiторiв корозiï у складi хлоридо-
вмiсних протиожеледних матерiалiв пропо-нуеться визначати з урахуванням стабшьнос-тi властивостей протиожеледного матерiалу при додаваннi до нього шпб™ра корозiï, показникiв пасивуючо1' здатностi шпб^ора корозiï та його економiчностi.
Л^ература
1. М 218-02071168-637:2008 Методика ви-
значення стiйкостi дорожнiх цементобе-тошв до агресивно1' дiï хлоридiв, що за-стосовуються для попередження ожеледь - К. : Укравтодор, 2008. - 56 с.
2. ДСТУ Б В.2.7-89-99 Будiвельнi матерiали.
Матерiали на основi оргашчних в'яжу-чих для дорожнього i аеродромного бу-дiвництва. Методи випробувань. - К. : Держбуд, 1999. - 95 с.
3. ТУ У 24.1-00018112/020711688-273:2009
1нпбггор корозп для хлоридомютких протиожеледних матерiалiв «СИЛОЛ-1К». Технiчнi умови. - К. : Укравтодор, 2009. - 58 с.
Рецензент: В. О. Юрченко, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надiйшла до редакцiï 11 грудня 2009 р.
