Влияние омагничивания на процесс коррозии металлов в кислой среде Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Секция

«ЭКОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

УДК 504.062.4

ВЛИЯНИЕ ОМАГНИЧИВАНИЯ НА ПРОЦЕСС КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ

В КИСЛОЙ СРЕДЕ

П. С. Гапенко

Научные руководители - В. А. Миронова, М. В. Чижевская, Л. А. Герасимова

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Работа освещает вопросы, касающиеся магнитной обработки кислых водных систем, контактирующих с металлами. Проведены исследования, определяющие влияние омагничивания на процесс коррозии железа и алюминия и предложено использовать этот метод для замедления коррозионных процессов.

Ключевые слова: магнитная обработка, омагничивание, кислая среда, щелочная среда, коррозия, магнитное поле, железо, алюминий.

OMAGNICHIVANIYA'S INFLUENCE ON PROCESS OF CORROSION OF METALS IN THE SOUR ENVIRONMENT

P. S. Gapenko

Scientific supervisors - V. A. Mironova, M. V. Chizhevskaya, L. A. Gerasimova

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

Work takes up the questions concerning magnetic processing of the sour water systems contacting to metals. The researches defining influence of an omagnichivaniye on process of corrosion of iron and aluminum are conducted and it is offered to use this method for delay of corrosion processes.

Keywords: magnetic processing, omagnichivaniye, sour environment, alkaline environment, corrosion, magnetic field, iron, aluminum.

Механизмы влияния магнитного поля на скорость коррозии остаются до конца невыясненными. Коррозионная неустойчивость металлов определяется тем, что в жидкой или газообразной внешней среде металлическое состояние термодинамически неустойчиво, поэтому большинство металлов стремится перейти из металлического состояния в ионное [1]. Можно выделить основные факторы, влияющие на этот переход. Изменяются свойства электролита. Необходимо отметить, что вода с растворенными в ней элементами является жидкостью, структурируемой различными воздействиями, в частности, магнитным полем. В результате электролит в присутствии магнитного поля меняет свои свойства. Установлено [2], что коррозионное действие концентрированных растворов различных кислот на металлы можно регулировать предварительной магнитной обработкой этих растворов. Причем, величина эффекта зависит от концентрации кислоты и природы металла [3].

Целью работы стало исследование влияние магнитной обработки на коррозионные процессы в среде электролита.

В качестве объектов выбрали разбавленный раствор соляной кислоты, в который помещали железные гвозди и алюминиевые заклепки.

Секция «Информационно-экономические системы»

Выдерживали определенное время в омагниченном и неомагниченном растворах указанных кислот. Раствор НС1 пропускали через зазор постоянного магнита напряженностью 8000 эрстед (индукция 0,8 Тл). Через 5, 20, 30 минут определяли концентрацию кислоты титриметрическим методом по стандартной методике [4]. Были получены результаты, которые представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1

Железо 7,3 г/л - исходная конц. НС1

Простая проба Омагниченная проба

№ образца ^^^^ ^^^^ Вес, г Концентрация НС1, г/л Концентрация НС1, г/л

Время, мин. Время, мин.

5 20 30 5 20 30

1 - 0,67 2,9 3,7 3,7 5,6 5,4 5,6

2 - 0,69 2,9 3,4 4,4 5,1 5,9 5,4

3 - 0,70 2,4 3,2 4,0 4,9 5,3 5,6

4 - 0,73 2,7 3,3 4,4 4,7 5,5 4,9

5 - 0,74 2,2 3,1 4,6 4,7 4,8 5,2

Сред. значение 2,6 3,3 4,0 5,0 5,2 5,3

Таблица 2

Алюминий 7,3 г/л - исходная конц. НС1

Простая проба Омагниченная проба

№ образца ^^^^ ^^^^^^ Вес г Концентрация НС1, г/л Концентрация НС1, г/л

Время, мин. Время, мин.

5 20 30 5 20 30

1 - 0,93 5,8 5,7 4,6 6,4 6,0 5,8

2 - 0,94 5,8 5,1 4,7 6,1 6,2 6,0

3 - 0,96 5,9 5,3 4,3 6,4 6,3 5,9

4 - 0,96 6,0 5,0 4,5 6,3 5,9 5,7

5 - 0,98 6,3 5,4 4,1 6,0 6,4 5,9

Сред. значение 6,0 5,3 4,4 6,2 6,1 5,9

Концентрация кислоты при выдерживании в ней железа в простых и омагниченных пробах увеличивается, а в случае алюминия в таких же условиях уменьшается. Это можно объяснить следующим. Железо взаимодействует с раствором кислоты по уравнению:

Бе + 2Н+ = Бе2+ + Н2

Образующиеся ионы в незначительной степени гидролизуются:

Бе2+ + НОН = БеОН+ + Н+

То есть увеличивается концентрация ионов водорода и повышается кислотность.

Алюминий также подвергается химической коррозии по уравнению

А1 + 6Н+ = А13+ + ЗН2

Но в отличии от железа алюминий является хорошим комплексообразователем: в растворе присутствуют комплексные ионы и гидролиз практически отсутствует, значит кислотность понижается.

Заключение

1. Наглядно просматривается тенденция уменьшения коррозии после магнитной обработки как у железа, так и у алюминия. Можно сделать следующее предположение. Как известно, металлы в растворах электролитов подвергаются не только химической, но и электрохимической коррозии, скорость которой зависит от концентрации кислорода. После омагничивания раствора кислоты концентрация кислорода понижается и соответственно замедляется переход металлов в ионное состояние.

2. Магнитная обработка влияет на скорость коррозии железа и алюминия в кислых растворах.

3. Замедление электрохимической коррозии указанных металлов можно объяснить понижением концентрации растворенного кислорода в воде после магнитной оьработки.

4. Возможно применение омагничивания воды для снижения коррозии и увеличения защитного действия конструкций, деталей из сплавов, содержащих железо, алюминий, например, АМг6,

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1

Д16Т, 30ХГСА, ЧН 15Д7 за счет снижения концентрации растворенного кислорода как в воде, так и в кислых растворах.

5. Подбор оптимальных режимов магнитной обработки: напряженности магнитного поля, времени воздействия, температуры, т. е. сочетание различных факторов может способствовать более эффективному замедлению коррозионных процессов металлов.

6. Уменьшение коррозии наземных, подземных конструкций, деталей после контакта с магнитным полем приводит к снижению концентрации ионов металлов и соответственно продуктов коррозии в водоемах, почвенных водах и других объектах окружающей среды.

Библиографические ссылки

1. Худяков М. А., Алтынова Р. Р. Влияние постоянного магнитного поля на циклическую тре-щиностойкость и коррозионную стойкость стали 17Г1С // Нефтегазовое дело. 2006. Т. 4. № 1.

2. Классен В. И. Вода и магнит. М. : Наука, 1973. 111 с.

3. Акимов Г. В. Теория и методы исследования коррозии металлов / Изд-во академии наук СССР. М. ; Л., 1945.

4. Цитович И. К. Аналитическая химия. М. : Колос, 1982. 496 с.

© Гапенко П. С., 2015