Коррозионно-электрохимическое поведение сталей Ст3 и 12Х18Н10Т при повышенных температурах и теплопереносе в кислых и нейтральных средах

• Автор: Малыгин, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 137 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень основных обозначений и сокращений.

Введение

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Кинетические закономерности коррозии железа и его

сплавов.

1.1.1. Механизм и закономерности анодного процесса

1.1.2. Механизм и закономерности катодных реакций.

1.1.3. Современные концепции аномального растворения железа

1.1.4. Механизм саморастворения железа в кислых, нейтральных и щелочных средах.

1.2. Роль термических условий в коррозионных системах

1.2.1. Температурная зависимость скорости электродного процесса
1.2.2. Влияние переноса тепла на границе метал л раствор
Глава 2. Методическая часть.
2.1. Комплексная установка для проведения коррозионноэлектрохимических исследований при повышенных температурах и переносе тепла на границе металлраствор
2.1.1. Обоснование использования метода ВДЭ.
2.1.2. Описание экспериментальной установки.
2.2. Термический и термодинамический режим работы ВДЭ
контактного нагрева.
2.3. Объекты исследования.
2.4. Подготовка электрода к эксперименту
2.5. Методы исследования
2.5.1. Поляризационные измерения
2.5.2. Методы определения стойкости стали ХНТ к локальной активации.
2.5.3. Микроскопическое исследование состояния поверхности электрода.
2.6. Оценка достоверности полученных результатов
Глава 3. Коррозионноэлектрохимическое поведение Стали 3 в жестких термических условиях в кислых сульфатных электролитах.
3.1. Роль температуры и теплопереноса в корозионном процессе Стали 3.
3.2. Особенности действия тиомочевины и бензотриазола как ингибиторов кислотной коррозии Стали 3 при повышенных температурах и теплопереносе
Глава 4. Коррозионноэлектрохимическое поведение Стали 3 при повышенных температурах и теплопереносе в нейтральных
хлоридных средах
Глава 5. Влияние температуры и теплопереноса на коррозионноэлектрохимическое поведение стали ХНТ в нейтральных
хлоридных электролитах
Литература


На основе детального исследования коррозионноэлектрохимического поведения Стали 3 в кислой сульфатной среде в присутствии тиомочевины и бензотриазола впервые проанализирована возможность ингибиторной защиты теплопередающих поверхностей из сплава на основе железа. Показано, что несмотря на некоторое снижение защитных функций, данные вещества могут быть использованы как замедлители кислотной коррозии Стали 3 при повышенных температурах и теплопереносе при соответствующем подборе концентрации. Прикладное значение. Проведенное исследование влияния температуры и теплового потока на коррозию сплавов на основе железа доказали необходимость учета реальных термических условий при разработке оптимальных режимов эксплуатации теплообменного оборудования. Предложены научно-обоснованные пути повышения коррозионной стойкости сплавов. Таковыми для Стали 3 в кислых сульфатных средах являются увеличение тепловых потоков и введение ингибиторов адсорбционного типа. Теплоперенос действует аналогично и на пассивной Стали ХНТ, повышая её стойкость к общей и локальной коррозии. Напротив, для Стали 3 в нейтральных хлоридных растворах теплоперенос служит фактором, стимулирующим развитие коррозионного процесса и наименее подверженными разрушению могут оказаться застойные зоны теплообменных аппаратов, где устанавливается условие термического равновесия на фазовой границе. Кинетика и механизм активного растворения Стали 3 в кислых сульфатных и нейтральных хлоридных средах при повышенных температурах и в режиме теплопереноса на контакте сплав/раствор. Экспериментальные данные о влиянии температуры и тепловых потоков на коррозию Стали ХНТ, находящуюся в пассивном состоянии и подвергающуюся локальной анодно-анионной активации. Общие и специфические закономерности, связывающие направление и степень воздействия тепловых потоков на коррозионную стойкость сталей с природой лимитирующей стадии коррозионного процесса и состоянием поверхности стали. Основные положения, результаты и выводы диссертации докладывались на Г1 Meet. Electrochemical Society (Philadelphia, USA-), International Corrosion Congress (Granada, Spain -),на I Международной конференции Вейст-Тех- (Москва -),. Международном Конгресса ЭКВАТЕК- (Москва -) на Международной научной конференции «Экологич. Санкт-Петербург-), на Всерос. Современ. Воронеж-), на YII Регион, научно-технич. Химия и химич. Тамбов-). Содержание диссертации отражено в работах, в том числе в 5 статьях и в 6 материалах и тезисах конференций различного уровня. Диссертация содержит 7 стр. Работа состоит из введения, 5 глав и выводов. Список использованной литературы включает 7 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. ГЛАВА 1. Железо, являясь термодинамически нестабильным в широком интервале pH, подвергается самопроизвольному растворению, обусловленному сопряжением ряда катодных и анодных процессов. Последние представляют собой соответственно восстановление окислителей (в нейтральных и щелочных растворах - кислорода, в кислых - ионов водорода) и окисление металла до различных продуктов, термодинамическая вероятность существования которых в конкретной области потенциалов и pH определяется по диаграмме Пурбе [1]. Реальную скорость процесса саморастворения железа можно оценить, основываясь на знании механизма и кинетики анодных и катодных реакций, протекающих на железном электроде. Анодное растворение железа к настоящему времени изучено довольно подробно. Исследования в растворах с различным pH показали, что скорость процесса возрастает с увеличением pH как в щелочных, так и в кислых средах. Этот факт позволил предположить участие ОНионов в ионизации железа (в кислых средах за счет диссоциативной адсорбции воды) и указывал на стадийность протекания суммарной реакции Ре—>Ре2+ + 2е с образованием промежуточных соединений металла с ОН~-ионами [2-5]. Кроме того, оказалось, что механизм процесса весьма чувствителен к небольшим изменениям состава раствора, степени чистоты металла и его структуры, условиям поляризации. Именно этим объясняются разноречивые данные о кинетических параметрах анодного растворения железа - варьирование тафелевых коэффициентов Ьа от 0,0 до 0,0 В, кажущихся порядков реакции по гидроксид-ионам п0ц- от 0 до 2 [2, 4].