Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств» Томск 2008

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________________

«УТВЕРЖДАЮ»

Декан ХТФ

_____________В.М. Погребенков

«______» _______________2008г.

К А Ф Е Д Р А О Б Щ Е Й Х И М И Ч Е С К О Й Т Е Х Н О Л О Г И И

Ингибиторная защита металлов от коррозии

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств»

Томск 2008

УДК 620.197 (075.8)

Ингибиторная защита металлов от коррозии

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств»– Томск: Изд. ТПУ. 2008 – 8 с.

Составитель к.х.н., доц. каф. ОХТ Ю. Н. Обливанцев

Рецензент к.т.н., доц. каф. ОХТ О. И. Налесник

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим семинаром кафедры общей химической технологии “____”_________ 2008г.

Зав. каф. ОХТ, д.т.н., проф. В.В. Коробочкин

Цель работы:

Количественно оценить защитные свойства ингибиторов коррозии и исследовать механизм их действия в различных коррозионных средах.

1. Рекомендации по методике выполнения работы

Защитные свойства ингибиторов рекомендуется оценивать весовым методом. Для испытаний использовать образцы в виде пластинок с возможно большим отношением площади поверхности к массе образца. Образцы должны быть полностью погружены в коррозионную среду, рекомендуемое соотношение между площадью образца и объемом раствора: 1 см2
:10 мл.

Перед испытаниями образцы тщательно обезжирить органическими растворителями (ацетон, спирт, эфир) или натронной известью, протравить в ингибированной кислоте, промыть, высушить ацетоном или спиртом и взвесить с точностью не менее 0,1 мг. После обезжиривания все операции проводить пластмассовым пинцетом. Подготовленные образцы закрепить в держателе или подвесить на крючках из стекла или тефлона.

Согласно цели работы составить таблицу исходных данных и программу испытаний:

цель испытаний;
тип ингибитора, концентрация;
коррозионная среда;
материал образца;
размеры образцов, площадь образцов, способ подготовки образцов, начальные и конечные веса образцов;
режим испытаний (температура, продолжительность).

Для правильной оценки эффективности ингибиторной защиты необходимо выбирать длительность испытаний с учетом того, что в нейтральных растворах постоянная скорость коррозии стали, в отличие от кислых растворов, устанавливается в течении длительного времени.

По каждой программе испытаний ингибитора целесообразно испытывать не менее 5 образцов и проводить параллельные испытания в тех же условиях, но без ингибитора.

Подготовленные образцы помещают в испытательные установки и выдерживают определенное время при заданном режиме. При проведении испытаний целесообразно визуально сравнивать газовыделение на образцах в растворе с ингибитором и без него, а также наблюдать за процессом образования продуктов коррозии, распределением их по поверхности, шламообразованием.

Затем образцы вынимают, осматривают и удаляют образовавшиеся на них продукты коррозии. Способ очистки выбирается таким образом, чтобы основной металл оставался неповрежденным ни механически, ни химически. Полноту очистки рекомендуется контролировать микроскопически, а агрессивность способа по отношению к основному металлу необходимо определять, выполнив эту процедуру над образцом, не подвергавшемся коррозионным испытаниям.

Часто очистку выполняют мягкой щеткой с дальнейшей очисткой канцелярской резинкой. Можно снимать продукты коррозии химической и электрохимической обработкой в растворах с ингибитором. Рекомендуемые растворы приведены в приложении.

После удаления продуктов коррозии образцы промывают, просушивают, взвешивают.

Одновременно с весовыми исследованиями необходимо выполнить электрохимические исследования в ячейке для снятия поляризационных кривых. Нерабочую часть образцов необходимо изолировать материалом стойким в данной коррозионной среде. Рекомендуется снимать анодно-катодные поляризационные кривые в потенциостатических условиях, т.е. задавая потенциал и измеряя ток. Для этого можно использовать потенциостат или классическую компенсационную схему. Потенциал задается через каждые 0,03¸0,05 В, ток замеряется после 2-5 минутной выдержки электрода при установленном значении потенциала. Подготовка образцов к работе аналогична, как и при весовых исследованиях.

2. Рекомендации по обработке и обсуждению результатов

2.1. Действие ингибитора оценивается величиной защитного эффекта ( z
) и коэффициентом защитного действия ( ¡
).

2.2. В случае равномерной коррозии скорость коррозии рассчитывается как потеря массы на единицу площади в единицу времени (г/м2
×ч) или эквивалентная ей глубина проникновения (мм/год).

В отдельных случаях скорость коррозии может быть рассчитана по значению плотности тока коррозии, который может быть найден из поляризационных кривых построенных в полулогарифмических координатах (потенциал – логарифм плотности тока) экстраполяцией прямолинейных участков зависимости (E – ln jа) и (E – ln jк) к значению потенциала коррозии (Eкор).

В случае питтинговой коррозии потеря веса мала и оценка коррозионных разрушений проводится определением размеров, числа, формы, расположения очагов коррозии.

2.3. Для коррозионных испытаний ингибиторов рекомендуется всегда применять статистическую обработку результатов с использованием значения доверительной вероятности (фактор надежности) не более 90%.

2.4. Если поверхность после снятия продуктов коррозии осталась визуально без изменений, вероятно ингибитор обладает хорошим защитным действием.

2.5. При равномерной коррозии поверхность образца покрывается в зависимости от защитного действия ингибитора равномерным слоем плотных, рыхлых или осыпающихся продуктов.

2.6. Появление питтингов вблизи держателя показывает склонность металла к коррозии вследствие образования концентрационного элемента.

Появление питтингов на всей поверхности показывает, что коррозионная среда вызывает питтингообразование.

2.7. Механизм действия ингибитора оценивается по влиянию ингибитора на анодную и катодную поляризационные кривые.

2.8. При переносе результатов испытаний на условия эксплуатации необходимо учитывать, что:

скорость коррозии в модельных растворах, приготовленных растворением солей в дистиллированной воде, обычно выше, чем в реальных системах близкого состава;
одни ингибиторы эффективны в статических условиях, другие – в движущейся среде. Особенно заметно влияние потока при скорости 0–2 м/с за счет изменения аэрации поверхности металла. Поэтому результаты полученные при одних условиях испытания нельзя переносить на все условия эксплуатации.
для различных ингибиторов сравнимы результаты, полученные только при одной и той же температуре, составе раствора, гидродинамики раствора.

2.9. По окончании работы необходимо сделать вывод о защитном действии ингибитора и оценит механизм его действия.

3. Варианты выполнения работы

3.1. – 3.3. Изучить защиту стали от коррозии с помощью обработки коррозионной среды, оценить эффективность данного метода, пояснить механизм защиты.

Вариант	Материал	Коррозионная среда	Ингибитор
3.1.	Углеродистая сталь	Водопроводная вода	1 г/л гидразина + 1мл/л 3% H2 O2
3.2.	—׀׀—	—׀׀—	0,5 г/л сульфита натрия
3.3.	—׀׀—	10% H2 SO4	Гидроокись натрия до нейтральной среды, индикатор фенолфталеин

Испытания проводятся весовым методом и методом поляризационных кривых в растворах без ингибитора и с ним. Обработку растворов проводить непосредственно перед испытаниями. Время испытаний весовым методом брать по возможности большим.

3.4. Изучить защиту стали от атмосферной коррозии, исследовать действие ингибитора атмосферной коррозии, пояснить механизм защиты.

Вариант	Материал	Коррозионная среда	Ингибитор
3.4.	Углеродистая сталь	Атмосфера	1 г карбоната аммония + 1 г нитрита натрия

Испытания весовым методом проводятся в двух эксикаторах с горячей водой. В одном эксикаторе в стеклянной чашке помещается ингибитор. Механизм действия ингибитора оценивается по поляризационным кривым снятым в дистиллированной воде с добавкой 5 г/л (NH 4
)2
CO3
и 1 г/л NaNO2
.

3.5. Исследовать селективность действия ингибиторов на коррозию различных материалов, определить эффективность данного ингибитора, оценить механизм действия.

r />

Вариант	Материал	Коррозионная среда	Ингибитор
3.5.	Медь	Водопроводная вода	0,5% карбоната аммония + 0,1% нитрита натрия
	Углеродистая сталь	—׀׀—

Исследования выполнять весовым методом длительное время (24 ч.) и методом снятия поляризационных кривых.

3.6. – 3.10. Исследовать процесс ингибиторной защиты различных материалов различными ингибиторами. Определить эффективность защиты, оценить механизм действия ингибитора.

Вариант	Материал	Коррозионная среда	Ингибитор
3.6.	Углеродистая сталь	60–70% H2 SO4 0,1% NaCl 0,05% NaCl 5% HNO3 1 г/л Na 2 SO4 10 г/л Na2 SO4 Водопроводная вода Водопроводная вода	0,01–0,05% додециламин 2% нитрит натрия 0,2% нитрит натрия 0,5% тиомочевина 1,5 г/л хромат калия 5 г/л молибдат натрия 0,5% (NH4 )2 CO3 + 0,1% NaNO2 1,5% бензоат натрия + 0,1% NaNO2
3.7.	Нержавеющая сталь	2,5% H2 SO4 4% NaCl 2–5N HCl	(5¸20)×10–4% CuSO4 ×5H2 O 0,8% NaOH 8–оксихинолин, 0,01¸2%
3.8.	Медь	5% HNO3 Водопроводная вода	0,5% тиомочевина 1,5% C6 H5 COONa + 0,1%NaNO2
3.9.	Алюминий	10% HNO3 1% NaOH 3,5% NaCl 20–80% H3 PO4	0,1% хлорат калия или натрия 3–4% перманганат калия 1% хромат натрия —׀׀—
3.10.	Дюралюминий	0,5¸4HCl 0,01–0,1N NaOH	ванилин 0,2% гидрохинон 0,01 моль/л

Литература

Основная:

1. Антропов Л.И., Макушкин Е.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. Киев: Техника, 1981. – 183 с.

2. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. – М.: Химия, 1977. – 350 с.

3. Юхневич Р. и др. Техника борьбы с коррозией. Пер. с польск./ Под. ред. Сухотина А.М. – Л.: Химия, 1980. – 224 с.

4.Семёнова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита

от коррозии. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 336 с.

Дополнительная:

1. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. – М.: Металлургия, 1981 – 216 c.

2. Томашов Н.Д. и др. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов. – М.: Металлургия, 1971. – 280 с.

3 Кадек В.М., Кукус О.А., Пурин Б.А. Защита металлов от коррозии. – Рига: Авотс, 1981. –174 с.

4. Приложение

Приложение 1

Растворы для снятия продуктов коррозии с металлов.

Металл	Состав раствора	Концентрация	Режим обработки
			Температура °С	Время мин.	Катодная плотность тока.
Медь и медные сплавы	H2 SO4	5%	10-20	2–5
Медь и медные сплавы	NaHSO4	10%	20	—
Алюминий и его сплавы	HNO3	5%	15–20	2–5
—׀׀—	HNO3 CrO3	5% 1%	15–20	до 120
—׀׀—	H3 PO4 CrO3	20% 8%	20	15–30
—׀׀—	H3 PO4 CrO3	5% 2%	60–85	10
Цинк и его сплавы	NH4 Cl	10%	70	2–5
Сталь	H2 SO4 с тиомочевиной	5%	80	3	20
—׀׀—		10%	20	10–30
—׀׀—	Моноцитрат аммония	10%	—	—	0,5
—׀׀—	Лимонная кислота	насыщ.	75	—	1,6
—׀׀—	HCl с уротропином	не менее 5%		1

Ингибиторная защита металлов от коррозии

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии» для студентов специальности 170500 «Машины и аппараты химических производств»– Томск: Изд. ТПУ. 2008 – 7 с.

Составитель к.х.н., доц. каф. ОХТ Ю.Н. Обливанцев

Подписано к печати .08.

Формат 60х84/16. Бумага офсетная.

Печать RISO. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л.

Тираж экз. Заказ Цена свободная.

Издательство ТПУ. 634050, Томск, пр. Ленина 30.