Научная статья на тему 'Оценка относительной эффективности ингибиторов коррозии углеродистых сталей в слабощелочных электролитах'

Оценка относительной эффективности ингибиторов коррозии углеродистых сталей в слабощелочных электролитах Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
55
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Бутакова Юлия Андреевна, Кузнецова Ольга Павловна, Мухин Валерий Анатольевич, Петров Александр Геннадьевич, Проскура Александр Геннадьевич

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

Текст научной работы на тему «Оценка относительной эффективности ингибиторов коррозии углеродистых сталей в слабощелочных электролитах»

Список литературы

1. Гуль В. Е., Шенфиль Л. З. Электропроводящие полимерные композиции. М., 1984.

2. Электрические свойства полимеров.Под ред. Б.И. Сажина. Л.: Химия. 1986.- 226 с.

3. Понькина Н. А., Дюккиев Е. Ф., Пунка А. П., Туполев А. Г. Шунгитовые породы Карелии. Петрозаводск, 1981. 105 с.

4. Соловьева А. Б., Рожкова Н. Н., Глаголев Н. Н. и др. Органическое вещество шунгита как фактор, определяющий физико-химическую активность шунги-тового наполнителя в полимерных композитах. // Журн. физ.химии. 1999. Т. 73, № 2. С. 299-306.

5. Рожкова Н. Н. Влияние модифицирования поверхностно-активными веществами дисперсных шунги-тов на физико-механические свойства наполненных ими полимерных композиционных материалов: Дис. ... канд. техн. наук. Л., 1992.

6. Тимофеева В. А., Кедрина Н. Ф., Дубникова И. Л. и др. Особенности влияния шунгитового наполнителя на физико-механические свойства полипропилена // Современная химическая физика. XIII симпозиум: Сб. тез. Туапсе, 2001. С. 135.

7. Комова Н. Н., Сыров Ю. В., Григорьев М.А. Физическая природа проводимости этиленпропилено-вого сополимера, наполненного хлоридом олова.// Вестник МИТХТ. Вып.5.Т.1.2006 г. С.58-62

8. Sommers. D. J. Carbon black for electrically conductive Plastics // Polym. Plast. Technol. Eng.1984. Vol. 23(1). P. 83-98.

9. Карпов С.В., Герасимов В.С., Исаев И.Л., Обу-щенко А.В. Моделирование роста агрегатов нано-

частиц, воспроизводящее их естественную структуру в дисперсных системах.//Коллоидный жур-нал.Т.68. №4. 2006.С.484-494.

10. Zhang W., Dehghani-Sanij A. A., Blackburn. R. S. Carbon based conductive polymer composites //J. Mater. Sci. Vol. 42. 2007. P. 3408-3418.

11. Heaney M. B. Resistance-expansion-temperature behavior of a disordered conductor-insulator composite // Appl. Phys. Lett. Vol. 69. 1996. P. 2602-2604.

12. Hindermann-Bischoff M., Ehrburger-Dolle F. Electrical conductivity of carbon blackpolyethylene composites. Experimental evidence of the change of cluster connectivity in the PTC effect // Carbon. Vol. 39. 2001. P. 375-382.

13. Tawalbeh T. M., Saq'an S., Yasin S. F., Zihlif A. M., Ragosta G. Low temperature electrical conductivity of low-density polyethylene/carbon black composites // J. Mater. Sci.: Materials In Electronics. Vol. 16. 2005. P. 351-354.

14. Крикоров В.С., Колмакова Л.А. Электропроводящие полимерные материалы. М.: Энергоатомиздат, 1984.. 174 с.

15. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах: В 2 т.. М.: Мир, 1982.. Т.1.. 368 с.

16. И. И. Барашкова, Н.Н.Комова, М. В. Мотякин, Е. Э. Потапов, А. М. Вассерман. Межфазные слои на границе шунгит-эластомер.// Доклады Академии Наук Т. 456. №4, 2014 г. С.437-440

17. Бах Н.А., Ванников А.В., Гришина А.Д. Электропроводность и парамагнетизм полимерных полупроводников.. М.: Наука, 1971.. 361 с.

ОЦЕНКА ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В СЛАБОЩЕЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ

Бутакова Юлия Андреевна,

Студентка 5 курса ОмГУ, г. Омск Кузнецова Ольга Павловна, Студентка 5 курса ОмГУ, г. Омск Мухин Валерий Анатольевич канд. тех. наук, профессор кафедры неорганической химии, ОмГУ, г. Омск

Петров Александр Геннадьевич, ведущий инженер ОмГУ, г. Омск Проскура Александр Геннадьевич, инженер-химик, ОмГУ, г. Омск

При механической обработке деталей из углеродистых и низколегированных сталей широко применяются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), часто представляющие собой нейтральные или слабощелочные электролиты. Для исключения коррозии обрабатываемых деталей в состав вновь разрабатываемых СОЖ вводят ингибиторы. Методы ГОСТ [1] позволяют только установить факт наличия или отсутствия коррозии. Классический метод гравиметрии слишком длителен (недели, месяцы) [2, 3]. Приборы для измерения скорости коррозии универсальны, но дороги [4]. В работе показана возможность экспрессного сравнения эффективности различных ингибиторов в реальных растворах СОЖ с применением электрохимической методики.

Предварительные эксперименты позволили установить, что при сравнении эффективности ингибиторов следует соблюдать следующие условия: 1. Использовать

гальванический элемент, где анодом является испытуемая углеродистая сталь (например, сталь 10), а катодом - нержавеющая сталь в виде сетки (например, Х18Н9Т) или углеродная ткань бусофит с высокоразвитой поверхностью; 2. Площадь анода в сравнительном эксперименте должна быть постоянной, а площадь катода должна быть в 100 или больше раз выше, чем площадь анода. Тогда поляризация катода (Яп|) составляет <1 % и этой величиной можно пренебречь (рис. 1);

3. Время единичного эксперимента составляет 1215 минут, поскольку после 12 минут значения разности потенциалов Е и токов I достоверно стабилизируются (рис. 2); 4. По истечении 12 минут следует сблизить катод

Методы измерения и расчетов.

Основное измерение проводится в составе СОЖ без ингибиторов, например, в растворе Na2CO3 0,04% (рН~9,5). После погружения анода и катода в раствор

обеспечивается свободный доступ агрессивной среды к их поверхности в течение 12 минут, а затем, после сближения катода с анодом и их фиксации в этом положении не менее 3 раз измеряются через каждую минуту значения Е и I. По

средним значениям Е и I находится сопротивление электрохимической ячейки:

Яяч = ЕИ (1)

Рисунок 1. Измерительная и эквивалентная схема электрохимической ячейки

,ЦА

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Рисунок 2. Изменение силы тока во времени для электрода из стали 10. и анод на строго фиксированное расстояние 2 мм, чтобы сопротивлением раствора можно было пренебречь (Яр^-0, рис 1); 5. Все измерения проводить не менее

3 раз и результаты статистически обработать.

Интересующий нас процесс коррозии протекает на границе раздела фаз анод-раствор и характеризуется поляризационным сопротивлением (Ял). Вычитая из Яяч сопротивление амперметра (ЯА.), мы и находим величину

Rn = R-яч - RA = Е/I

- RA

(2)

Затем в базовый состав СОЖ вводится ингибитор с заданной концентрацией и все измерения, и расчеты повторяются вновь в течение 15 минут. Относительную эффективность изучаемых ингибиторов у находим как отношение Яп с ингибитором к Яп без ингибитора. Таким образом, с применением простого мультиметра на оценку свойств одного ингибитора требуется менее 1 часа, что в тысячи раз быстрее, чем в гравиметрии. Результаты и их обсуждение Для базового раствора Na2CO3 0,04% по выше приведённой методике сравнили эффективность ряда добавок. Результаты сведены в табл.1

Таблица 1

Относительная эффективность ингибиторов и стимуляторов коррозии стали 10 в растворе карбоната

Процесс измерений проводится с помощью мульти-метра Victor 86 C. По данным измерений производится автоматический расчёт Rn. При наличии ПК фиксируются графики изменения E и I во времени и их значения.

Добавка, % Rn, Ом Y

Эфир ТЭАОК, 0,5% 529 064 314

Эфир ТЭАТМ, 0,5% 115 330 68,5

Экол-3, 0,5% 72 149 42,8

Биосил-С, 0,5% 63 296 37,6

Нитрит натрия, 0,5% 60 998 36,2

Пента-91, 0,5% 43 494 25,8

Na2CO3, 0,04% 1 685 1,00

Катамин АБ, 0,5% 663,7 0,394

Бензоат натрия, 1% 411,5 0,244

Анализ данных табл.1 показывает, что синтезированные нами эфиры при равных концентрациях по эффективности защитного действия превосходят промышленно выпускаемые СОЖ экол-3 и биосил-С.

В то же время такие вещества как катамин АБ и бензоат натрия оказались стимуляторами растворения стали в данных условиях.

Для базового раствора Na2SO4+NaOH (рН=9,5) получены иные результаты (табл. 2).

Таблица 2

Относительная эффективность ингибиторов коррозии (везде концентрация 0,1%) стали 10 в растворе сульфата __натрия 0,1% (рН 9,5)__

Добавка Rn, Ом Y

Экол-3 13596 8,75

Биосил-С 12431 8,01

Нитрит натрия 7191 4,62

Фосфат натрия 5373 3,46

ГКЖ - 11к 2017 1,30

ПЭГ- 115 1969 1,26

Na2SO4 1553 1,00

Сопоставление данных таблиц 1 и 2 показывает, что эффективности ингибиторов в разных базовых растворах можно различить с помощью предложенной методики.

Таким образом, в работе показано, что испытанная методика позволяет достоверно различить и сравнить относительную эффективность ингибиторов в растворах СОЖ.

Список литературы

1. ГОСТ 6243-75 Эмульсолы и пасты. Методы испытаний. Раздел 2;

2. ГОСТ 9.908-85 ЕСЗКС Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости;

3. Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов М.: Металлургия, 1976. С 360-366.;

4. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии М.: ФИЗМАТ-ЛИТ, 2010, с 388-390.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ КАРБОНАТА БАРИЯ ИЗ РАСТВОРА СЕРНИСТОГО БАРИЯ УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ

Рухадзе Вахтанг Владимирович,

Доктор техн наук, сп-сть неорганическая химия, гос. Университет им. Ак.Церетели. г.Кутаиси, Грузия

Камушадзе Иямзе Демуриевна Доктор техн. Наук, научный центр гос. Университета им. Ак.Церетели. г.Кутаиси, Грузия

MATHEMATICAL MODELING OF THE DEPOSITION OF BARIUM CARBONA TE FROM THE SOLUTION OF BARIUM SULFIDE THROUGH CARBON DIOXIDE

Цель. Метод. Результат. Выводы. Цель. Метод. Результат. Выводы.

АННОТАЦИЯ

Для получения математической модели процесса карбонизации реализован центральный композиционный рота-бельный план второго порядка. На основе полученных экспериментальных данных получено уравнение регрессии, позволяющее наметить кратчайшие пути движения к области оптимального ведения процесса карбонизации в смысле достижения максимума выхода карбоната бария. Чтобы найти экстремальную точку поверхности, описываемой уравнением регрессии и наметить направления движения к оптимуму, каноническая форма уравнения имеет сложный вид типа минмакса. Как видно из двумерных сечений поверхности, сечение по Х1Х4 представляют собой сопряженные гиперболы.

Проведенный в указанной области эксперимент дал значение выхода карбоната бария 99,98%. ABSTRACT

In order to obtain a mathematical model of the carbonization process a second-order central compositional rotatable plan was designed. On the basis of experimental data the regression equation has been obtained, which enables identifying the shortest path of the optimal reference to the field of the carbonization process in terms of reaching a maximum output of barium carbonate. In order to find the extreme point of the surface described by the regression equation and identify the direction of motion to the optimum, the canonical form of the equation acquires a complicated form of a min-max type. As seen from the two-dimensional surface sections the section along Х1Х4 represents conjugate hyperbolas.

The experiment carried out in this field gave 99.98% output value of barium carbonate.

Ключевые слова: Процесс. Карбонизация. Карбонат бария. Минмакс.

Keywords: Process. Carbonization. Barium carbonate.

Для получения математической модели процесса карбонизации реализован центральный композиционный ротабельный план второго порядка (табл.1).

К полному факторному эксперименту типа N = 24, спланированному вокруг новой точки, были добавлены п = 8 звездных точек с плечом а = 2 и 7 центральных из условия ротабельности для к = 4.

На основе полученных экспериментальных данных и с помощью решения нормальных уравнений вычислены коэффициенты регрессии:

Ь0 = 81,4; Ь1 = -3,058; Ь2 = 3,11; Ь3 = 0,59; Ь4 = -8,17; Ь11 = 1,79; Ь12 = 0,66; Ь13 = -0,062; Ь14 = 1,054; Ь22 = 0,97; Ь23 = 0,073; Ь24 = 1,39; Ь33 = 0,34; Ь34 = 0,083; Ь44 = 0,74 Полученное уравнение регрессии для выхода У карбоната бария имеет следующий вид:

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.