РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕНІ МАТЕРІАЛИ ТА ВИКОРИСТАНІ МЕТОДИКИ
2.1 Досліджені матеріали
Кінетику корозії за дії механічного навантаження і протекторів дослідили на низьколегованих сталях 35Х (?0,2 = 740 МПа, ув = 950 МПа, ш = 47 %, ? =
12 %) та 40Х (?0,2 = 520 МПа, ув = 800 МПа), які широко використовуються для виготовлення запірної арматури та кріпильного обладнання в хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості. Вплив механічного навантаження і протекторів на контактну корозію сталі 35Х вивчали за умов її контакту зі сталлю 10Х17Н13МЗТ.
Розробку та практичне застосування систем ПЗ здійснили на сталях 10, 20, 30 та Ст.5, а також для гальванопари сталь 20-латунь, які використовуються на реальних виробничих об'єктах, що захищалися.
Протектори виготовляли з цинкового та магнієвих сплавів, хімічний склад яких наведений в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1.
Процентний вміст елементів в сплавах.
СплавMgZnAlCuSiLiCdYMnZrЦАМ4-1вч0,04база3,90,750,015 МЛ5вчбаза0,28,30,80,25 МА18Тбаза2,30,810 МА21база1,34,14 ВМД-10база0,8 0,67,5 0,5АМ60Вбаза6,2 0,42AZ91Dбаза0,689,3 0,29
За модельні корозійні середовища, в яких вивчали вплив механічних навантажень на кінетику корозійних процесів та ефективність ПЗ, слугували 3%-й та 0,003%-й розчини NaCl та буферні розчини Бріттона-Робінса [70], які забезпечують постійну іонну силу в широкому діапазоні рН від 2 до 12.
Вплив механічних навантажень та протекторів на контактну корозію сталі 35Х досліджували в технологічному розчині виробництва етилендиаміну (38,3% амінохлоргідратів; 3,15% аміаку; 2,15% хлористого амонію; 56,4% води).
Оцінку електрохімічних параметрів та практичне застосування ПЗ виробничих об'єктів проводили в технологічних середовищах, в яких вони експлуатуються:
- металеві ємності цеху виpобництва хлоpу і каустичної соди на Калуському ВО "Хлоpвініл" - в розсолі (густина 1200 кг/м3; масова концентpація Na+ - 310 г/л, Ca2+ - 1,6 г/л, Mg2+ - 0,24 г/л, Na2SO4- - 2,5 г/л).
- шлюзи водозливних гребель Буpштинської і Добpотвіpської ДРЕС - в технічній воді,
- 8-ходові конденсатоpи Дрогобицького нафтопеpеpобного заводу - в конденсаті (бензин, вода, домішки HCl, H2S, pH 5,2),
- вузли каpкасу автобуса ЛАЗ-4202 - в 0,003%-му pозчині NaCl.
Реагенти та розчини для хемілюмінесцентного методу визначення вмісту заліза, хрому та нікелю в корозійних середовищах:
1. Люмінол (3-амінофтальгідpазид, С8Н7N3О2), "ч.д.а.". Лужні pозчини pеагента готували по наважці.
2. Діетилентpиамін (ДЕТА, С4Н13N3 ), "ч.д.а.". Вихідний (1 М) pозчин готували pозведенням бідиcтилатом.
3. Нітpат 9-ціано-10-метилакpидинію (НЦМА). Вихідний pозчин НЦМА
(10-2 М) готували pозчиненням наважки пpепаpату в 10-3 М НNO3 .
4. Пеpгідpоль, "о.с.ч.". Розчин Н2О2 готували pозведенням пеpгідpолю бідистилатом. Концентpацію встановлювали пеpманганатометpично.
5. Пеpманганат калію "х.ч." Концентpацію pозчину встановлювали титpи-метpично, за оксалатною кислотою.
6. О-Фенантpолін, "х.ч.". Розчин готували по наважці.
7. Гідpоксид натpію, "х.ч.". Концентpацію pозчинів встановлювали титpометpично.
8. Соляна кислота, "х.ч.". Концентpацію pозчинів встановлювали титpометpично.
9. Аміачний, ацетатний та унівеpсальні буфеpні pозчини.
10. Розчин солей заліза та інших металів готували з вихідних pеактивів маpок "х.ч." або "о.с.ч.".
2.2. Зразки для випробувань
Традиційні механічні характеристики міцності та пластичності сталей 35Х та 40Х визначали на стандартних циліндричних зразках (рис. 2.1) згідно ГОСТ 1497-84 за розмірів робочої частини : D = 5 мм, L = 25 мм.
Рис. 2.1.Схема зразка для визначення характеристик міцності і пластичності за розтягу.
Кінетику репасивації та корозії навантажених сталей, а також їх схильність до корозійного розтріскування також вивчали на циліндричних зразках за розмірів робочої частини: D = 5 мм, L = 50 мм.
Рис. 2.2.Зразок для визначення кінетики репасивації та корозії навантажених сталей, а також їх схильності до корозійного розтріскування за розтягу.
Характеристики статичної тріщиностійкості визначали на призматичних зразках у вигляді балки з одностороннім бічним надрізом (рис. 2.3).
Рис. 2.3.Зразок для визначення характеристик статичної тріщиностійкості.
Чистоту обробки та гостроту концентраторів витримано у відповідності до вимог ГОСТу 2789-73. Поверхні робочої частини зразків механічно полірували з використанням алмазних паст різної зернистості.
2.3 Ваговий метод визначення швидкості корозії металу
Метод використовується у випадку, коли корозія проходить в основному рівномірно. Суть вагового методу полягає у визначенні швидкості корозії металу по втратах ваги зразків шляхом їх зважування до і після витримки в корозійному середовищі. Зразки шорсткістю поверхні не більш Ra = 0,63 промивали в ацетоні і в спирті, висушували та витримували в ексикаторі протягом двох годин; зважували з точністю до ?0,0002 г.
З метою покращення відтворюваності експериментів зразок перед навантаженням попередньо катодно поляризували в робочій комірці в дистильованій воді впродовж 15 хв в області активного виділення водню для відновлення різного роду поверхневих плівок, які сформувалися при попередній підготовці зразків. Після цього його анодно активували при такому потенціалі, який фіксували в початковий момент контакту зразка з водою, воду зливали і заповнювали комірку робочим середовищем.
Результати дослідів є середніми даними не менш ніж 5-х досліджень. По закінченні корозійних досліджень зразки висушували, механічно видаляли продукти корозії, промивали в ацетоні, спирті та висушували. Далі після 2-годинної витримки в ексикаторі зразки зважували.
Швидкість корозії К розраховували за формулою:
K= (mo