РОЗДІЛ 2
ОСНОВНІ МЕТОДИ ТА ОБ'ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Об'єкти дослідження
2.1.1. Сталі для проведення досліджень. В роботі проведені дослідження на марках сталей, які мають найпоширеніше розповсюдження в металургійному виробництві. Конструкційні сталі марок Ст3сп та Ст3пс широко застосовуються в промисловості для виготовлення конструкцій та цілого ряду металовиробів і гарячекатаного прокату (лист, труба, сортовий і фасонний прокат та ін.).
Також зразками для випробувань служив арматурний прокат, який є одним з вагоміших видів металопродукції України. Для досліджень застосовували арматуру марки 35ГС. Ця марка сталі призначена для виготовлення арматури періодичного профілю класу А400С діаметром від 6 до 40 мм.
Хімічний склад та механічні властивості досліджуваних сталей представлені в таблицях 2.1 та 2.2.
Таблиця 2.1
Хімічний склад сталей, мас. %
Марки сталейСSiMnCuNiPCrSСт3сп0,220,300,650,300,300,040,300,05Ст3пс0,220,150,650,300,300,040,300,0535ГС0,370,901,200,300,300,040,300,045
Таблиця 2.2
Механічні властивості сталей
ВластивостіМарки сталейСт3спСт3пс35ГСГраниця текучості, ?т, Н/мм2500500400Тимчасовий опір розриву, ?в, Н/мм2600600500Відносне подовження, ?5, %141416Випробування на згин в холодному стані
(с - товщина оправки,
d - діаметр стрижня)90?; с = 3d90?; с = 3d90?; с = 3dГОСТ380-94380-945781-82ДСТУ-3760-983760-98
2.1.2. Середовища для корозійних досліджень. Найпоширенішими рідкими корозійними середовищами є вода і водні розчини електролітів (кислот, лугів, солей). Однією з найважливіших характеристик водних середовищ є їх кислотність (рН) [194].
Відомо [195-198], що в промисловій атмосфері внаслідок техногенних викидів діоксиду сульфуру зростає кількість випадіння кислотних дощів, рН яких досягає 2, що прискорює процес атмосферної корозії металів. Тому в роботі для проведення досліджень використали дистильовану воду з різним рН (2, 4, 6). Для забезпечення необхідного рН у воду добавляли сульфатну кислоту.
Корозійну агресивність води та повітря збільшує наявність в них йонів Сl- і SO42-. В якості модельних електролітів середовища атмосферної корозії використовували водні розчини солей: 1н сульфату натрію [35, 53] та 3 %-ного хлориду натрію.
Для моделювання умов експлуатації та корозії арматурної сталі в бетоні, використовували насичений водний розчин гідроокису кальцію, що містить йони Сl- і SO42-.
2.1.3. Вибір сировини для створення ЗТПЗ. З метою пошуку перспективної сировини для розробки ефективного ЗТПЗ проведено збір інформації про відходи різних галузей промисловості України, що мають в своєму складі речовини, які потенційно здатні до прояву протикорозійного ефекту. Встановлена наявність таких відходів в нафтогазовій, лісопереробній, хімічній, а також в масложировій промисловості.
На основі вивчення технологічних схем та стану виробництва заводів (потенційно можливих постачальників сировини для розробки протикорозійного складу) визначені види придатних до створення ЗТПЗ відходів. Так, слід відмітити, що сировинна база таких речовин та відходів зменшується. З екологічних причин на більшості підприємств хімічної і нафтопереробної промисловості припинене виробництво СЖК та відсутні відходи піридинових основ. На підприємствах лісопереробної промисловості утворюються тільки такі відходи, як сульфатне мило.
В достатній кількості для масового виробництва ЗТПЗ утворюється сульфатне мило, масло ПВД (побічний відхід дистиляції), відходи полістиролу, соапсток, фуз, лігнін гідролізний.
2.2. Основні методи досліджень ЗТПЗ
2.2.1. Хімічний аналіз соапстоків. Для визначення хімічного складу соапстоків застосовані методи, які широко використовуються для якісного і кількісного аналізу (зокрема, інфрачервона (ІЧ-) спектроскопія, мас-спектральна термодесорбція і рідинна хроматографія) при дослідженні продуктів, що містять жири [199]. Інфрачервона спектроскопія виконана на приладі IMPACT 400 фірми США "Nicolet". Для дослідження пресували таблетки КBr з добавками соапстоку.
Мас-спектральну термодесорбцію та рідинну хроматографію виконували на хромато-мас-спектрометрі LKB-2091(Швеція) з системою прямого введення зразка в іонне джерело, а також з системами швидкого випаровування зразка в межах температур 303-523 К і реєстрацією його спектрів за допомогою швидкодійного світлопроменевого осцилографа.
Біохімічний аналіз проводили методом тонкоплівкової хроматографії ліпідів за допомогою газового хроматографа Хром-5 на плівках "Silufol" вертикальним методом в системі розчинників: петролейний ефір - діетиловий ефір - крижана оцтова кислота (90: 10: 3 за об'ємом) при температурі 293 К. Хроматограму проявляли парами йоду, який фарбував ліпіди в жовтий колір з подальшим денситометричним аналізом [200, 201]. Величини, що одержані в експерименті, порівнювали за літературними даними з врахуванням системи розчинників [201].
2.2.2. Натурні та прискорені випробування захисної дії покриттів ЗТПЗ. В роботі вибрані найбільш поширені і затверджені стандартами методи прискорених і натурних випробувань.
При зберіганні металопрокату на відкритих майданчиках складів його поверхня піддається дії навколишнього середовища. Для визначення реального терміну дії захисних покриттів ЗТПЗ на арматурному прокаті були проведені натурні випробування. Їх вели на майданчику для атмосферних досліджень, відповідно до ГОСТ 15150-69 і ГОСТ 9.039-74. Спостереження здійснювали весною, оскільки це пора року, що рекомендована ГОСТ 9.039-74. Атмосферна корозія протікала на поверхні арматурної сталі в умовах періодичного зволоження атмосферними опадами.
Також в роботі проведені прискорені випробування захисної дії покриттів ЗТПЗ на арматурному прокаті по ГОСТ 9.041-74. Дослідження проводили в камері вологості Г-4 з автоматичним регулюванням температури та вологості. Випробування проводили ціло