CC BY
53
УДК 625.75
ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ІНГІБІТОРІВ КОРОЗІЇ У СКЛАДІ ПРОТИОЖЕЛЕДНОГО МАТЕРІАЛУ ЯК АГРЕСИВНОГО СЕРЕДОВИЩА
ПО ВІДНОШЕННЮ ДО МЕТАЛУ
В.К. Жданюк, професор, д.т.н., О.О. Кіхтенко, аспірант, ХНАДУ
Анотація. Проведено порівняльні дослідження критеріїв ефективності інгібіторів корозії при додаванні їх до хлоридомістких протиожеледних матеріалів.
Ключові слова: протиожеледні матеріали, інгібітори корозії, показники оцінки ефективності.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ В СОСТАВЕ ПРОТИВОГОЛОЛЕДНОГО МАТЕРИАЛА КАК АГРЕСИВНОЙ СРЕДЫ ПО ОТНОШЕНИЮ К МЕТАЛЛУ
В.К. Жданюк, профессор, д.т.н., О.А. Кихтенко, аспирант, ХНАДУ
Анотация. Проведены сравнительные исследования критериев эффективности ингибиторов коррозии при добавлении их к хлорсодержащим противогололедным материалам.
Ключевые слова: противогололедные материалы, ингибиторы коррозии, показатели оценки эффективности.
ESTIMATION OF EFFECTIVENESS OF CORROSION INGIBITORS IN THE STRUCTURE OF ANTI-ICING MATERIALS AS A CORROSIVE ENVIRONMENT
FOR METAL
V. Zhdaniuk, Professor, Doctor of Technical Science,
O. Kykhtenko, postgraduate, KhNAHU
Abstract. Experimental researches for determination of different corrosion inhibitors properties at their adding to chloride-containing anti-icing materials are carried out.
Key words: anti-icing materials, corrosion inhibitors, effectiveness estimation criteria.
Вступ
Строк експлуатації металевих конструкцій на автомобільних дорогах суттєво залежить від умов експлуатації. Значних пошкоджень у вигляді корозії металеві конструкції зазнають у зимовий період.
Це пов’язано з тим, що зимове утримання доріг передбачає використання хлоридо-містких протиожеледних матеріалів (ПОМ). На сьогодні одним із найпоширеніших хлоридомістких протиожеледних матеріалів, що використовується для боротьби із зимовою слизькістю на автомобільних дорогах, є хлорид натрію та композиції на його основі.
Беручи до уваги високу корозійну активність хлоридомістких протиожеледних матеріалів по відношенню до металевих конструкцій, що експлуатуються на автомобільних дорогах, важливим, з практичної точки зору, є призначення, з урахуванням критеріїв ефективності, оптимальних видів інгібіторів корозії та їх концентрацій як добавок до хлоридомістких протиожеледних матеріалів.
Аналіз публікацій
Для зниження інтенсивності агресивного впливу хлоридомістких протиожеледних матеріалів на руйнування дорожніх покриттів автомобільних доріг та інженерних споруд
на них шляховики використовують різні інгібітори корозії [1]. На сьогодні в багатьох регіонах України вибір протиожеледних матеріалів визначається, в основному, їх вартісними показниками, без урахування агресивної дії на покриття дорожніх одягів та інженерне облаштування автомобільних доріг.
Порівняльний аналіз результатів досліджень [2] інтенсивності корозії металевих пластин показує, що найбільш корозійно агресивними хлоридомісткими ПОМ є 5 % розчини хлористого натрію, кальцію та магнію. Залежно від хімічного складу протиожеледних матеріалів інгібітори можуть по-різному впливати на інтенсивність корозії металевих конструкцій. Тобто у водних розчинах різних ПОМ різні інгібітори здатні забезпечити зниження швидкості корозії у кілька разів, а можуть і не впливати на швидкість корозії.
Раніше виконані дослідження [3] показують, що вибір виду та встановлення оптимального вмісту інгібітора корозії у складі хлоридо-містких протиожеледних матеріалів необхідно здійснювати шляхом оцінки їх ефективності. Як один із основних критеріїв ефективності інгібітора корозії у складі протиожеледного матеріалу рекомендується [4] використовувати показник пасивуючої здатності (ППЗ) інгібітора корозії, який характеризує збільшення корозійної стійкості матеріалу в конструкції після введення інгі-бітора корозії до складу хлоридомісткого протиожеледного матеріалу, віднесеної до концентрації інгібітора корозії у проти-ожеледному матеріалі.
Показник пасивуючої здатності інгібітора корозії по відношенню до металу визначають за формулою:
шого значення швидкості корозії та однакової концентрації. Щодо закономірностей агресивного впливу інгібованих хлоридо-містких протиожеледних матеріалів на металеві конструкції з різним ступенем захищеності лакофарбовими покриттями можна констатувати, ґрунтуючись на результатах аналізу літературних джерел, що вони є недостатньо дослідженими і вимагають подальшого вивчення.
Мета та постановка задачі
Метою даної роботи є дослідження показників ефективності різних інгібіторів корозії у складі хлористого натрію по відношенню до поверхні металевих зразків із різним ступенем захищеності поверхні лакофарбовим покриттям.
Результати експериментальних досліджень
Ефективність інгібіторів корозії визначали шляхом випробування в лабораторних умовах металевих пластин (Ст. 3) розміром (50x50x3) мм у 5 %-х розчинах хлористого натрію як найбільш дешевого та поширеного ПОМ, з додаванням різних інгібіторів корозії. Як інгібітори корозії для досліджень були прийняті нітрит натрію, моноетано-ламін, уротропін та «СІЛОЛ-ІК» за ТУ У 24.1-00018112/020711688-278:2009.
На першому етапі експериментальних досліджень сталеві зразки з нульовим ступенем захисту поверхні (без лакофарбового покриття) циклічно занурювали в різні розчини корозійного середовища на 15 хвилин з наступним висушуванням на повітрі протягом 45 хвилин (загальна кількість циклів -30, а кожної доби - 5).
ППЗ =Упом -V
/ С ,
(1)
де VпoMі - швидкість корозії металевих пластин в 5 % водному розчині протиожеледного матеріалу інгібованого; Vп0M - швидкість корозії металевих пластин в 5 % водному розчині протиожеледного матеріалу не інгібованого; С, - концентрація інгібітора корозії у протиожеледному матеріалі, %.
Ефективним вважається той інгібітор корозії, який забезпечує найбільше значення показника пасивуючої здатності (ППз) за наймен-
Після випробувань поверхню пластин промивали дистильованою водою, очищували від продуктів корозії механічним способом, знову промивали водою, висушували та зважували. Швидкість корозії визначали за втратою маси металевими зразками, згідно з ТУ У 24.1-00018112/020711688-278:2009. Результати експериментальних досліджень наведено в табл. 1.
Результати експериментальних досліджень показують (табл. 1), що найменша швидкість корозії (7,66-10-4 г/м2-год), за вказаних режимів
Таблиця 1 Критерії ефективності різних інгібіторів корозії у складі протиожеледного матеріалу
№ з.п. Склад корозійного середовища Швидкість корозії, г/м2-год ППЗ
1 КаСІ + Н2О 26-10-4 -
2 КаСІ+уротропін 0,5% + Н2О 1310-4 26м10-4
3 КаСІ+уротропін 1,0 % + Н2О 1010-4 16м10-4
4 КаСІ+уротропін 1,5% + Н2О 14,810-4 7,47-10-4
5 КаСІ + «СІЛОЛ» 0,5% + Н2О 10,510-4 3110-4
6 КаСІ + «СІЛОЛ» 1,0% + Н2О 9,5810-4 16,4210-4
7 КаСІ + «СІЛОЛ» 1,5+ Н2О 7,66-10-4 12,2310-4
8 КаСІ+нітрит натрію 0,5%+ Н2О 14,36-10-4 23,28-10-4
9 КаСІ+ нітрит натрію 1,0 %+ Н2О 12,93-10-4 13,0710-4
10 КаСІ+ нітрит натрію 1,5% + Н2О 9,09-10-4 11,2710-4
11 КаСІ+моноетаноламін 0,5%+ Н2О 14,84-10-4 22,32-10-4
12 КаСІ+ моноетаноламін 1,0%+ Н2О 12,45-10-4 13,5510-4
13 КаСІ+ моноетаноламін 1,5%+ Н2О 10,53-10-4 10,3110-4
впливу агресивного середовища на металеві зразки, властива водному розчину КаСІ з 1,5 % «СІЛОЛ-ІК». Цьому інгібітору корозії також характерне найнижче значення показника швидкості корозії за його концентрації
0,5 % від маси солі.
Дещо вищі (9,09-10-4 г/м2*год) значення швидкості корозії спостерігаються для агресивного середовища з аналогічною концентрацією нітриту натрію. Моноетано-ламін як інгібітор корозії при 1,5 %-й концентрації посідає наступне місце після нітриту натрію. Найбільшою швидкістю корозії (14,8-10-4 г/м2-год) характеризується водний розчин КаСІ з 1,5 % уротропіну, хоча при 1 % цього інгібітора швидкість корозії є дещо нижчою та співставною з величиною цього показника для розчину КаСІ з 1,5 % моноетаноламіну. При цьому, за показником пасивуючої здатності, інгібітор «СІЛОЛ-ІК» теж є більш ефективним, порівняно з іншими досліджуваними інгібіторами. Друге місце за показником пасивуючої здатності займає нітрит натрію. Уротропіну властиве високе значення показника пасивуючої здатності за його концентрації 0,5 % від маси хлористого натрію.
На другому етапі експериментальних досліджень сталеві зразки було розділено на дві групи за ступенем захисту поверхні. Перша група зразків мала одинарне захисне покриття (фарба ПФ 115), а друга група -подвійне захисне покриття («ґрунтовка+фарба ПФ 115»). Як і на першому етапі експе-
риментальних досліджень, зразки проходили 30 циклів занурювання у розчин ПОМ та висушування на повітрі, після чого їх промивали та висушували. Корозійний вплив розчинів хлористого натрію з різною концентрацією різних інгібіторів корозії визначали за показником міцності при відриві лакофарбового покриття від поверхні зразка за допомогою спеціального приладу-адгези-метра.
Міцність при відриві лакофарбового покриття від поверхні металевих зразків розраховували за формулою:
с = -
4£_ лd2
(2)
де F - сила відриву, кг; d - діаметр грибка приладу, мм.
Наведені на рис. 1 результати експериментальних досліджень показують, що одинарне лакофарбове покриття характеризується меншими значеннями показників міцності при відриві, порівняно із двошаровим захисним покриттям. При введенні до складу протиожеледного матеріалу інгібіторів корозії спостерігається зростання показника міцності при відриві, що вказує на їх ефективність.
Найбільші показники міцності при відриві властиві зразкам, які пройшли випробування у водних розчинах протиожеледного матеріалу з 1,0 та 1,5 % нітриту натрію.
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0,5
Вид інгібітору корозії
□ покриття "фарба"
□ покриття"фарба+грунтовка"
я 4.5
4
0
Рис. 1. Залежність міцності при відриві захисного покриття металевих зразків від виду та концентрації інгібітору корозії у складі ПОМ
Достатньо високими значеннями показників міцності при відриві характеризуються також зразки як з одинарним, так і двошаровим захисним покриттям, що випробовувались в розчині протиожеледного матеріалу з 1,5 % інгібітору «СІЛОЛ-ІК» та 1,0 % уротропіну.
Висновки
Результати експериментальних досліджень показують, що всі досліджувані інгібітори корозії зменшують корозійну активність хлористого натрію по відношенню до металу (Ст. 3) як протиожеледного матеріалу, який найбільше застосовується для боротьби із зимовою слизькістю на автомобільних дорогах. Такі показники як швидкість корозії металевих зразків, показник пасивуючої здатності та міцність при відриві захисного лакофарбового покриття від поверхні металевих зразків є достатньо чутливими критеріями, які у сукупності можуть використовуватись для оцінки ефективності інгібіторів корозії у складі протиожеледного матеріалу.
Серед досліджених інгібіторів корозії найбільшим пасивуючим ефектом по відношенню до поверхні чистого металу характеризуються «СІЛОЛ-ІК» та нітрит натрію, що достатньо добре узгоджується з результатами визначення показника міцності при відриві,
як одношарового, так і двошарового лакофарбового покриття від поверхні зразків після 30 циклів випробувань. Результати досліджень дозволяють констатувати, що введення інгібіторів корозії до складу технічної солі сприяє підвищенню довговічності захисних лакофарбових покриттів на їх поверхні.
Література
1. Розенфильд И.Л. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов / И.Л. Розенфильд, К.А. Жигалова - М. : Металлургия, 1966. - 346 с.
2. Жданюк В.К. Оцінка ефективності інгібіторів як добавок до хлоридомістких проти-ожеледних матеріалів / В.К. Жданюк, О.О. Кіхтенко // Вестник ХНАДУ : сб. научн. тр. - 2010. - Вып. 48. - С. 25-28.
3. М 218-00018112-668:2010. Методика оцінки ефективності інгібіторів корозії, як добавок до хлоридомістких протиоже-ледних матеріалів. - К. : Укравтодор, 2010. - 60 с.
Рецензент: Е.Б. Хоботова, професор, д.х.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 7 жовтня 2010 р.
