Введение к работе
Актуальность темы. Казахстан имеет развитые гсрнсперерабаты-закщий, нефтегазодобывающий, металлургический, химический, теплоэнергетический и другие комплексы, нормативная работа которых значительно зависит от правильного решения проблем защиты металлоконструкций от коррозии. Величина потерь в экономике, наносимой коррозией металлов, может составить 3-5 национального дохода государства, е связи с чем проблема противокоррозионной защиты является весьма актуальной. Так, протяжённость водопроводных и тепловых сетей килиано-коммунального хозяйства Республики Казахстан составляет более 12 тыс. км, а природные воды во многих регионах отличаются высокой минерализацией и большой корровиокной агрессивностью. Трубопроводы являются металлоёмкими, морально нестареющими конструкциями, и их длительная сохранность даёт прямую экономию как самого металла, так и затрат на капитальный ремонт. Изыскание новых эффективных способов защиты стали от коррозии и испольвование наиболее оптимальных вариантов, применительно к конкретным условиям эксплуатации трубопроводов, является важнейшей задачей.
Однім из наиболее эффективных направлений является применение ингибиторов коррозии и солеотлсжения для внутренних поверхностей трубопроводов и систем тешюводоснабжения. В зависимости от специфики систем тепловодоскабкения применяемые ингибиторы должны обладать устойчивостью во времени и при воздействии температуры, нетоксичностью, крупномасштабностью производства. Кроме того, использующиеся ингибиторкые композиции должны не только предотвращать коррозионный процесс, но и препятствовать образованию минеральных отложений.
Широкое применение нашли ингкбиторные композиции на основе зиикатов, фосфатов, хроматов и нитритов, а также фосфонатных комплексоноз. Следует отметить, что производство ингибиторов коррозии в Республике практически отсутствует, з связи с чем возникает задача поиска эффективных ингибиторкык 'композиций на осноеє реактивов и вторичного сырья, полупродуктов, имеющегося ка предприятиях Республики.
Связь с планом основных научных работ. Диссертационная рабо-
программы "Р.0.Ц.002. Разработать и внедрить средства антикоррозионной защиты оборудования, металлоконструкций и промышленных сооружений в отраслях народного хозяйства Казахстана (Коррозия)" по темам "Разработать в внедрить ингкбиторный метод защиты от коррозии и накипеобразования внутренней поверхности теплосетей с замкнутым циклом, находящихся в г.Семипалатинске" в 1985-1990 гг. и "Физико-химические закономерности пассивирования сталей метал-лооксидными, органическими и неорганическими соединениями и создание недефицитных ингибиторов коррозии","Физико-химические основы получения эффективных антикоррозионных материалов на основе вторичного железосодержащего сырья и техногенных отходов", 1990-19Э6 гг.
Цель работы. Целью данной работы явилось определение коррозионной устойчивости сталей в водных средах, характерных для ряда регионов Казахстана(Шымкентской, Семипалатинской и Западна-Казахстанской обл.), определение состава продуктов коррозии (минеральных отлоненкй) в зависимости от состава вод этих регионов, подбор эффективных ингибиторных композиций, изучение природы и .электрохимического механизма коррозии стати и ингибирующего эффекта разработанных ингибиторных композиций.
Научная новизна. Впервые проведен сопоставительный анализ продуктов коррозии, минеральных отложений к состава поверхностных и подпиточных вод дли Шымкентокой, Семипалатинской и Западно-Казахстанской областей. Изучена скорость коррозии сталей Ст.З и 09Г2С в модельных подпиточных водах данных регионов в присутствии различных ингибиторных композиций: силиката и нитрита натрия, цинк-фосфат-хроматной, цинкфосфонатных и фосфонзтных комплексс-ков. исследованы природа и механизм ингибирующего эффекта разработанных ингибиторных композиций. Разработан экспрессный вольтам-перометрический метод определения защитной концентрации ингибитора, позволяющий в 20-25 раз быстрее проводить определение по сравнению с существующими методами (А.С. N1835509). Определены оптимальные составы -ингибиторов для модельных подпиточных вод ряда регионов Казахстана. Ка основании экспериментальных данных получено кинетическое уравнение множественной регрессии, характеризующее устойчивость сталей в модельных электролитах. Установлено, что анодное окисление стали 3 в еодкых сульфатных электролитах подчиняется механизму Бокриса. Введение ионов Zir'+ приводит к
r-1
уменьшению анодного тока, на поверхности электрода возможно образование частично обращенной цинковой шпинели. Методом циклической вольтамперометрии показано, что в щелочных растворах ионы Саг+ образуют более устойчивую и плотную плёнку по сравнению с катионами Sr2+ и Ва2+.
Практическая ценность. Подобраны составы ингибиторных композиций, определены их оптимальные защитные концентрации для систем теплозодсснабжэния Шымкентской, Семипалатинской и Западно-Казахстанской областей. Результаты работы использоезны при внедрении ингибиторного метода защиты на центральной ТЭЦ г.Семипалатинска. Получено авторское свидетельство на экспрессный электрохимический способ определения защитной концентрации ингибитора коррозии стали.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и сбсуждалксь на 2-м Всесоюзном совещании "Физико-химические ссноеы действия ингибиторов коррозии металлов" (Москва, 1989 г.), Всесоюзной конференции молодых учёных и специалистов по физической химии "Физхимия-90" (Москва,1990 г.) и на 3-й Республиканской конференции "Научно-технический прогресс и экология Западного Казахстана" (Атыоау,1993 г.).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 8 работ.
Обьём и структура диссертационной работа. Работа состоит из введения, пята глаз и выводов.
В первой главе приведен анализ имеющихся данных, касающихся коррозии сталей з водных средах, ее электрохимического механизма, а также продуктов коррозии и солеотложения. Рассмотрены и обобщены сведения о различных классах ингибиторов, таких как ингибиторы на основе силикатов,нитритов, фосфатов, хроматов, полимерные ин-гибитсрные композиции, композиции на основе фосфорорганических комплексонов. Приведены сведения о механизме пассивации сталей данными ингибиторнши композициями. Дано обоснование выбранного направления исследований.
Во второй главе дается характеристика применяемых в работе материалов, методики экспериментов и анализов.
В третьей главе приводятся результаты анализа подпиточных вод и минеральных отложений систем тепловодоснабкения и оборудования нефтедобычи ряда регионов Казахстана. Приведены данные по
кинетике коррозии сталей Ст.З и 09Г2С з водно-солевых средах. Получены уравнения множественной регрессии для скорости коррозии сталей в модельных электролитах.
Четвертая глава посвящена изучению влияния цинк-фосфат-хро-матных композиций, силикатов, нитритов, а также фосфонатных и цинк-фосфонаткых коыплексонов на торможение корозионного процесса в статических и динамических условиях. Определены оптимальные составы ингибиторных композиций, выданы рекомендации для их использования.
В пятой главе приводятся данные по изучению электрохимического механизма ингибирования процесса коррозии ь присутствии ионов Zn2+,Ca2+JBa"1"_,Sr5i+ в кислых и щелочных средах, использованию зольтамперометрического метода для экспрессного определения оптимальной концентрации ингибитора.
Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц и иллюстрирована 27 рисунками и фотографиями. Библиография включает 138 наименования.
