РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ІНГІБІТОРІВ КОРОЗІЇ
2.1. Комплексна методика дослідження захисних та фізико-хімічних
властивостей інгібіторів корозії та інгібованих покриттів
Лабораторні випробування проводили з метою порівняльної оцінки основних
характеристик відомих інгібіторів корозії різної природи і, розроблених нижче,
нових інгібіторів та їх композицій і формування рекомендацій по промисловому
впровадженню найбільш ефективних систем. Завдяки лабораторним дослідженням
знаходились раціональні концентрації компонентів інгібіторів, час їхнього
ефективного впливу на середовище, температурні максимуми, забезпечувався
синергізм їх сумішей.
Основним методом для виявлення захисної дії інгібіторів і корозійної активності
середовищ у лабораторних умовах є гравіметричний. Випробовували зразки,
механічно очищені від окалини та іржі, знежирені, марковані і висушені на
повітрі протягом 30 хв. Зразки з вуглецевих сталей мали розміри 30х10х0,8 мм, а
їх кількість для однієї серії випробувань складала n = 5 шт. У зразках
свердлили отвори діаметром 2 мм для підвішування на скляних гачках
випробувального стенду.
Місткість для випробувань мала центральні пропелерні змішувачі. Температуру
середовищ в дослідах підтримувалися на рівні Т = 293 ± 0,5 К. На 1 см2 поверхні
готували щонайменше 8-10 см3 середовища.
Раціональна концентрація інгібітора - один з основних параметрів, що визначає
ефективність захисту. Інгібітор вводять в агресивне середовище у кількості,
достатньому для покриття поверхні металу мономолекулярним шаром [79]. Для
визначення кількості інгібіторів, які вводили у середовище, досліджували їхню
концентрацію в межах 0,01-5% по мас. Визначивши концентрацію, яка забезпечує
максимальний інгібіторний ефект, подальші дослідження проводили з цим
інгібітором і близькою до оптимальної його концентрацією.
Ступінь антикорозійного захисту обчислювали за формулою:
(2.1)
де V0, Vінг – відповідно, швидкості корозії без інгібітора (V0) та з
інгібітором (Vінг).
Швидкість корозії розраховували за формулами:
(2.2)
де - втрата маси зразка у середовищі без інгібітора, г;
(2.3)
- втрата маси зразка в інгібованому середовищі, г,
S - площа поверхні зразка, м2; t - час випробувань, діб.
Інгібіторний ефект визначали за формулою:
(2.4)
Формула для визначення гравіметричним методом швидкості корозії [г/(м2Чгод)]:
(2.5)
де m0 - початкова маса зразка, г;
m1 - маса зразка після випробувань і видалення продуктів корозії, г.
Якісна і кількісна оцінка інгібіторів (табл. 2.1.1) проводилася за шкалою,
аналогічною до шкали корозійної стійкості металів [58].
Таблиця 2.1.1
Якісна і кількісна оцінки інгібіторів корозії
Група
Ефективність
Інгібіторний
ефект, g
Ступінь
захисту, Z%
Оцінка
Бал
1
Відмінна
1
1000 < g
99,9 < Z
2
дуже гарна
450 < g Ј 1000
99,8 < Z Ј 99.9
200 < g Ј 450
99,5 < Z Ј 99,8
Гарна
90 < g Ј 200
98,9 < Z Ј 99,5
40 < g Ј 90
97,5 < Z Ј 98,9
Продовження таблиці 2.1.1
Задовільна
18< g Ј 540
94,4 < Z Ј 97,5
8 < g Ј 18
97,5 < Z Ј 94,4
Посередня
3,6 < g Ј 3
72,2 < Z Ј 87,5
1,6 < g Ј 3,6
37,5 < Z Ј 72.2
Незадовільна
10
1,0 < g Ј 1,6
0,0 < Z Ј 37.5
Визначали також вплив інгібіторів на механічні властивості зразків з вуглецевих
сталей з розмірами 175х10х0,2 мм на модернізованій установці ДП 5/3 по
кількості перегинів (n) до повного зламу зразка за методикою, викладеною в
роботі [85]:
(2.6)
де b - характеристика пластичності сталі;
n0, nінг –відповідно кількість перегинів зразків, витриманих у середовищі без
інгібітора та в інгібованому середовищі.
Величину n0 і nінг визначали через кожні 24 год протягом 30 діб.
Зразки закріплювали в рухомому 2 і нерухомому 4 затискувачах (рис.2.1.1). За
допомогою важільної підвіски 1, з’єднаної з рухомим затискувачем, створювалося
навантаження на зразок у діапазоні 200-1800 гс. Кількість перегинів до
руйнування внаслідок коливальних рухів затискувача 4 фіксували за допомогою
лічильників 5. Кут вигину зразка (40°) встановлювали по шкалі 6. Частота
перегинів зразків задавалась розташуванням привідного ременя 7 на відповідному
шківі приводу.
Установку попередньо модернізували. Так, для дослідження впливу різноманітних
інгібованих та неінгібованих агресивних середовищ на поводження зразків
застосували спеціальні пристрої 8. Їх виготовили у вигляді спеціальних
трубчастих еластичних оболонок 8 із дном, які закріплювались в рухомих
затискувачах 2 і заповнювались середовищем на всю довжину зразка. Оболонки із
середовищем перед випробуваннями тарували для урахування додаткового
навантаження на зразки 3. Такі пристрої дали можливість досліджувати зразки в
умовах, близьких до реальних, що забезпечило достовірність результатів
досліджень.
Встановлено [58], що інгібіторні композиції можуть мати ефект взаємного
посилення (синергізму) або взаємного ослаблення (антагонізму) захисної дії.
Сумішам речовин, які мають однакову або близьку хімічну будову, як правило,
притаманний ефект синергізму. Синергізм сумішей інгібіторів спричиняє більший
захисний ефект, ніж при індивідуальному використанні інгібіторів, або такий же
захисний ефект, але при меншій сумарній концентрації інгібіторів у композиції,
тобто рівноцінний ефект при меншій вартості інгібіторного захисту, тому що
дорогий інгібітор можна замінити сумішшю дешевих інгібіторів. При різній
хімічній будові компонентів у композиціях речовин може проявлятися як
синергізм, так і антагонізм.
Рис. 2.1.1 - Схема модернізованої установки ДП-5/3 для досліджен