Композиционный модификатор ржавчины на основе местного сырья и техногенных ресурсов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Курамбаев Ш. Р., Ибрагимова Н. М., Худайберганов С., Камилов М. И. Композиционный модификатор ржавчины на основе местного сырья и техногенных ресурсов // Молодой ученый. — 2017. — №12. — С. 66-69. — URL https://moluch.ru/archive/146/40362/ (дата обращения: 24.09.2018).



Предложенная для модификации ржавчины композиция обеспечивает практически 100% ее преобразование. Состав может быть использован для химической очистки от различного рода продуктов коррозии и отложений.

Ключевые слова: модификатор, нитролигнин, гексаметилентетрамин, фурфуриловый спирт, кислотная коррозия, химическая устойчивость, фосфатный слой.

The proposed modifications to the composition of rust provides virtually 100 % of the conversion. The composition may be used for chemical cleaning of various types of corrosion products and deposits

Keywords: modifier, nitrolignin, hexamethylenetetramine, furfuryl alcohol, acidic corrosion, chemical stability, phosphates layer

В настоящее время потребность республики в антикоррозионных материалах и преобразователях/модификаторах ржавчины в основном обеспечивается за счет импорта.

Данное исследование относится к металлообрабатывающей промышленности для химической очистки и защиты от различного рода продуктов коррозии и отложений на поверхности прокорродировавших металлов, в результате которого на поверхности металла преобразуется и модифицируется ржавчина, вследствие чего образуется антикоррозионное покрытие, стойкое к длительному воздействию сероводородной, кислотной, щелочной, водно-солевой и других видов агрессивных сред.

Мы взяли объектом исследования оборудование и конструкции ОАО «Максам-Чирчик». При производстве капролактама образуются различные побочные солевые продукты (многосолевая система), а также при высоких температурах сернокислотные пары (кислотные воздействия) ведут к значительным потерям металлов в результате их коррозионного разрушения. В связи с этим наши исследования посвящены поиску новых видов модификаторов ржавчины на основе местных сырьевых ресурсов.

Ржавчину отбирали от металлоконструкции и оборудования производства капролактама ОАО «Максам-Чирчик», выдержанной в течение всего производственного периода, и продукты его взаимодействия с преобразователем отбирали после выдержки в течение одного месяца. Изучение фазового состава ржавчины проводили с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-2,0 с медным анодом трубки. На рисунке 1 представлена дифрактограмма ржавой поверхности (I) и после модификации ржавчины (II).

Наблюдаемые линии идентичны и соответствуют α-, β-, γ- модификациям FеООН и Fе304 или соответственно: гетиту, акаганеиту, лепидокрокиту и магнетиту. Известно, что состав ржавчины или соотношение таких модификаций различается в зависимости от состава агрессивной среды.

Состав ржавчины, обработанной модификатором (II), и ржавчины можно представить в следующей последовательности: М>р>у>ос, что является характерным для многосолевой и кислотной агрессивности производственных условий. При сравнении полученных данных с дифрактограммой ржавчина+покрытие видно, что в обработанном образце исчезают некоторые линии: 6,52; 2,98; 2,62 Ǻ, соответствующие различным модификациям FеООН. Сохранены отдельные линии: 7,40; 6,27; 4,21; 4,18; 3,33; 2,69; 2,44; 2,29; 1,90; 1,68; 1,50 Ǻ, принадлежащие α-, β-, γ- модификации FеООН и М — Fе3О4. В обоих образцах также сохранены неидентифицированные линии: 8,48; 10,59; 11,59 Ǻ. Появляются новые линии: 4,85; 4,75; 2,86; 2,38; 2,04; 1,70 Ǻ, не характерные для ржавчины. Предполагается, что такие новые линии на дифрактрограмме, обработанной модификатором, принадлежат к соединениям железа с фосфорными кислотами, имеющимися в составе модификатора.

Можно полагать, что обработка ржавой поверхности покрытием преобразователем модификатора ржавчины приостанавливает коррозию, и происходит модификация ржавчины в труднорастворимые соединения.

Этот вывод подтверждается результатами ИК-спектроскопических исследований. В ИК-спектре ржавчины (рис. 1) наблюдаются полосы валентных и деформационных колебаний гидроксильных групп при 3000‑3100 см-1 и 1010 см-1. Полосу поглощения около 450 см-1 можно отнести к колебаниям связи Fе-0.

В ИК-спектре образца, обработанного модификатором, вышеуказанные полосы поглощения присутствуют. Наряду с этим, проявляются новые полосы с частотами: 2900–2820; 1690; 1500; 1380 см-1. Высокочастотная полоса на фоне широкой полосы () относится к колебаниям связей С-Н углеводородных радикалов, входящих в состав модификатора.

По внешним признакам не наблюдалось отслаивания и вспучивания покрытия. Было только изменение цвета до серого с частичным просветлением отдельных участков, что показывает о прохождении химического процесса.

Таким образом, полученные данные рентгенофазового и ИК-спектроскопического методов анализа подтверждают результаты других физико-химических исследований и свидетельствуют о том, что обработка ржавой поверхности предлагаемым преобразователем способствует модификации продуктов коррозии в труднорастворимые устойчивые соединения, значительно ингибирующие процесс разрушения металла, а также формируют защитный слой, прочно сцепленный с металлической поверхностью. Предлагаемый нами состав полностью обладает свойствами модификаторов ржавчины.

Рис. 1. ИК — спектры: I-ИК спектры ржавчины; II — ИК спектры ржавчины после обработки

Однако применяемые в настоящее время модификаторы ржавчины и ингибиторы коррозии не в полной мере соответствуют всем необходимым требованиям: недостаточен их ассортимент, довольно высокая стоимость, многие из них выпускаются в небольших количествах, что не удовлетворяет растущий спрос потребителей. Выпуск антикоррозионных материалов в необходимых количествах сдерживается также отсутствием необходимой сырьевой базы и использованием дорогих импортных материалов.

Поставленная задача решается тем, что в составе преобразователя модификатора ржавчины, включающий 22% водный раствор ортофосфорной кислоты, фурфуриловый спирт и добавку аминной группы, отличающейся содержанием дополнительно нитролигнина и в качестве добавки аминной группой — гексаметилентетрамина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

22% ортофосфорная кислота — 91,40–93,30;

фурфуриловый спирт –2,50–3,50;

гексаметилентетрамин — 0,10–0,20;

нитролигнин — 4,00–5,00.

Выбор 22% ортофосфорной кислоты обуславливается наличием её в производстве ЭФК (экстракционной фосфорной кислоты) из природных фосфоритов сернокислотным способом. Однако для получения фосфатных пленок пригодны растворы, в которых концентрация фосфорной кислоты должна быть невысокой. При высоком содержании фосфорной кислоты происходит растворение как ржавчины и окалины, так и металла.

Использование технического гидролизного лигнина и его модификаций в качестве основы преобразователя ржавчины связано с тем, что в его составе присутствуют фенольные, гидроксильные и карбоксильные группы, взаимодействующие с продуктами коррозии и связывающие ионы железа в комплексные соединения хелатного строения.

В процессе высыхания и пленкообразования при применении преобразователя модификатора ржавчины образуются соединения, состав которых отвечает не только простому смешиванию элементов, а именно необходимой структурной химической устойчивой связи элементов: (CH2)6N4·H3PO4·4H2O, (CH2)6N4·H3PO4·2H2O, (CH2)6N4·H3PO4, (CH2)6N4·6C5H6O2.. Предложенный состав и его компоненты способствуют усилению антикоррозионных свойств и увеличению стабильности, стойкости и прочности полученного фосфатного покрытия в течение длительного времени. Благодаря образованию в кислой среде из фурфурилового спирта поликонденсированного клееподобного продукта, осаждаемого непосредственно на поверхности фосфатной пленки, усиливается адгезия фосфатного слоя к основе металла и покрывается вся поверхность, в том числе и дефектные части металла, в результате чего она становится беспористой. Это приводит к улучшению антикоррозийных свойств покрытий. Участие гексаметилентетрамина в предлагаемом составе антикоррозионных покрытий на основе фосфорной кислоты может служить в качестве ингибитора кислотной коррозии, предотвращающей растворение образца.

Многократными испытаниями с целью одновременного осуществления процессов обезжиривания, растворения ржавчины и получения коррозионностойких фосфатных покрытий на поверхности стальных трубопроводов и продуктов при межоперационном хранении доказана пригодность разработанного состава в качестве антикоррозионного покрытия. Предложенный состав и его компоненты способствуют усилению антикоррозионных свойств полученного фосфатного покрытия.

Кроме того, вследствие применения ортофосфорной кислоты и продуктов её взаимодействия с гексаметилентетрамином, фурфуриловым спиртом и нитролигнина на поверхности металлов образуется фосфатный слой, не требующий пассивации. Это позволяет проводить процесс обработки в одну стадию и в одной ванне.

В таблице приводится сравнительный анализ физико-механических показателей испытания предлагаемого преобразователя модификатора ржавчины на основе фосфорной кислоты.

Таблица 1

Физико-механические показатели разработанного преобразователя модификатора ржавчины

Состав, мас.%

Скорость растворения образца, г/м2·ч

Масса фосфатного слоя, г/м2

Визуальное наблюдение за появлением ржавчины

Эффективность защиты от коррозии,%

22% ЭФК

С5Н6О2

(СН2) 6N4

Нитро-лигнин

91,4

3,5

0,1

5

0,0014

1,09

ржавчина не обнаружена

97,90

91,87

3,25

0,13

4,75

0,0012

1,16

ржавчина не обнаружена

98,10

92,35

3

0,15

4,5

0,0009

1,36

ржавчина не обнаружена

98,80

92,83

2,75

0,17

4,25

0,0008

1,41

ржавчина не обнаружена

99,10

93,3

2,5

0,2

4

0,0034

0,85

ржавчина не обнаружена

99,05

Предложенный состав обеспечивает практически 100% преобразование ржавчины на поверхности металлов. Он обладает одновременно обезжиривающим и моющим свойством. При межоперационном хранении в течение 6 и более месяцев на обработанных деталях следы коррозии не обнаруживаются.

Таким образом, разработанный состав может также широко применяться для химической очистки от различного рода продуктов коррозии и отложений. При этом очищенные поверхности металлов остаются чистыми, без ржавчины при хранении, благодаря образованию стабильного фосфатного антикоррозионного покрытия.

Механизм действия предлагаемых модификаторов объясняется, главным образом, переходом поверхности защищаемого металла в устойчивое поверхностное пленочное состояние с участием частиц мелкодисперсных добавок. Однако действие ингибиторов в данном случае более сложно, чем простое пленкообразование, и связано с характером адсорбции непосредственно анионов поверхностно-активного вещества.

На основе вышеизложенных результатов можно сделать следующие предположения о механизме антикоррозионной защиты металлической поверхности. Характерным предлагаемых покрытий является не только барьерный тип защиты, но в зависимости от добавляемых компонентов могут образоваться различные виды химических соединений, которые способствуют процессу ингибирования коррозии.

Литература

  1. Антропов, Л. И.; Макушин, Е. М.; Панасенко, В. Ф. Ингибиторы коррозии металлов. — Киев: Техника, 1981. – 182 с.
  2. Жуманиязов, М. Ж.; Дюсебеков, Б. Д.; Ходжаев, О. Ф. Қора металлар юзаларини занглашдан химоялаш учун таркиб. // Пред. Патент РУз. № IDP 05051. От 2002.28.02. Ахборототнома № 1.‑ 2002 г.
  3. Юлдашев, Н. Х.; Жуманиязов, М. Ж.; Дюсебеков, Б. Д.; Ходжаев О. Ф. Технология получения антикоррозионной композиции на основе местного сырья. // Журнал “Композиционные материалы”. 2002. № 3. – С. 53–54.
  4. Курамбаев, Ш. Р.; Жуманиязова, Д. М.; Жаббиев, Р. М. Ингибиторные композиции на основе модифицированных форм лигнина.
  5. Республиканская научно-практическая конференция 2 СЕКЦИЯ «Зеленая химия в интересах устойчивого развития» Самарканд, 26–28 марта 2012 г 166–168 бет.
  6. Марахимов, А. Р.; Курамбаев, Ш. Р. Патент. Тезкор фосфатлаш ва куритиш учун зангга қарши таркиб Ўзбекистон республикаси интелектуал мулк агентлиги 04.07.2012 й Тошкент.IAP 04551.
Основные термины (генерируются автоматически): фосфорная кислота, ржавчина, ортофосфорная кислота, химическая очистка, ржавая поверхность, различный род продуктов коррозии, предложенный состав, модификация ржавчины, модификатор ржавчины, антикоррозионное покрытие.


Похожие статьи

Оценка активности исходной ржавчины по фазовому составу при...

В состав большинства современных модификаторов продуктов коррозии входит фосфорная кислота, но есть и такие, что изготовлены на основе таннина, оксикарбоновых многоосновных кислот и др.

Изучение коррозии железа в уксусной кислоте в присутствии...

Удаление ржавчины и других продуктов коррозии — обязательный процесс в реставрации изделий из черного металла [1, с.155]. При использовании сильных кислот для обработки реставрируемого предмета наряду с удалением продуктов коррозии (ржавчины) железа...

Преимущества ортофосфорной кислоты | Статья в журнале...

Способностью пассивировать (образовывать защитную пленку) поверхность водонагревателей обладаетH3PO4 (ортофосфорная). При работе с раствором выяснилось, что он быстро истощался и приходилось добавлять свежий состав. Тем не менее, ортофосфорная кислота...

Методы борьбы с коррозией. Плазменное электролитическое...

покрытие, поверхность металла, коррозия, плазменное электролитическое оксидирование, среда, химическая промышленность, органический ингибитор коррозии, перспективный способ защиты металлов, соляная кислота...

Защита кузова автомобиля от коррозии | Статья в журнале...

Здесь, распространение ржавчины предполагает значительный охват металлической поверхности, с высоким уровнем разрушения.

Природа происхождения подобных составов определяется уровнем загрязнения дорожного покрытия различного рода реагентами.

Получение антикоррозионных материалов на основе местного...

C16-C18, лактонные и полимеризованные кислоты. Фенольная часть.

Ташкент, 2008, № 3.С 43–44. Алибеков Р. С. Антикоррозионные покрытия на основе гассиполовой смолы со

Композиционный модификатор ржавчины на основе местного сырья и техногенных ресурсов.

Новые ингибиторные композиции на основе модифицированных...

Ключевые слова: модификатор, лигнин, гексаметилентетрамин, фурфуриловый спирт, кислотная коррозия, химическая

Поскольку продукты химической переработки лигнина используются в антиокррозионной практике как преобразователи ржавчины и механизм их...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Алюминиевое изделие для начала погружают в 50–56 % азотную кислоту, для очистки поверхности от оксидной и гидроксидной пленки.

— 87 с. Кеше Г. Коррозия металлов [Текст]: физико-химические принципы и актуальные проблемы / Г. Кеше; пер. с нем. и науч. ред. Я. М...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Оценка активности исходной ржавчины по фазовому составу при...

В состав большинства современных модификаторов продуктов коррозии входит фосфорная кислота, но есть и такие, что изготовлены на основе таннина, оксикарбоновых многоосновных кислот и др.

Изучение коррозии железа в уксусной кислоте в присутствии...

Удаление ржавчины и других продуктов коррозии — обязательный процесс в реставрации изделий из черного металла [1, с.155]. При использовании сильных кислот для обработки реставрируемого предмета наряду с удалением продуктов коррозии (ржавчины) железа...

Преимущества ортофосфорной кислоты | Статья в журнале...

Способностью пассивировать (образовывать защитную пленку) поверхность водонагревателей обладаетH3PO4 (ортофосфорная). При работе с раствором выяснилось, что он быстро истощался и приходилось добавлять свежий состав. Тем не менее, ортофосфорная кислота...

Методы борьбы с коррозией. Плазменное электролитическое...

покрытие, поверхность металла, коррозия, плазменное электролитическое оксидирование, среда, химическая промышленность, органический ингибитор коррозии, перспективный способ защиты металлов, соляная кислота...

Защита кузова автомобиля от коррозии | Статья в журнале...

Здесь, распространение ржавчины предполагает значительный охват металлической поверхности, с высоким уровнем разрушения.

Природа происхождения подобных составов определяется уровнем загрязнения дорожного покрытия различного рода реагентами.

Получение антикоррозионных материалов на основе местного...

C16-C18, лактонные и полимеризованные кислоты. Фенольная часть.

Ташкент, 2008, № 3.С 43–44. Алибеков Р. С. Антикоррозионные покрытия на основе гассиполовой смолы со

Композиционный модификатор ржавчины на основе местного сырья и техногенных ресурсов.

Новые ингибиторные композиции на основе модифицированных...

Ключевые слова: модификатор, лигнин, гексаметилентетрамин, фурфуриловый спирт, кислотная коррозия, химическая

Поскольку продукты химической переработки лигнина используются в антиокррозионной практике как преобразователи ржавчины и механизм их...

Иммерсионная цинкатная обработка алюминиевых изделий

Алюминиевое изделие для начала погружают в 50–56 % азотную кислоту, для очистки поверхности от оксидной и гидроксидной пленки.

— 87 с. Кеше Г. Коррозия металлов [Текст]: физико-химические принципы и актуальные проблемы / Г. Кеше; пер. с нем. и науч. ред. Я. М...

Задать вопрос