Влияние коррозионной среды и температуры на скорость растворения материалов анодных заземлителей

УДК 620.193.2

А. С. Лазаренко, Е. А. Савельева, О. В. Рябова, Д. Н. Марухин

ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СРЕДЫ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА СКОРОСТЬ РАСТВОРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

Ключевые слова: катодная защита, анодные заземлители, стальные трубы, коррозия, температура.

Исследовано влияние коррозионной среды и температуры на скорость электрохимического растворения материалов анодных заземлителей, также даны практические рекомендации по использованию анодных за-землителей.

Keywords: cathodic protection, anode bed, steel pipes, corrosion, temperature.

The effect of corrosive environment and temperature on the rates of electrochemical dissolving of materials of anode beds has been investigated in this article; and practical recommendations for the application of anode beds have been given.

Введение

Одним из методов комплексной защиты подземных трубопроводов от коррозии является катодная защита [1-3]. Рост протяженности подземных коммуникаций, моральное и физическое старение оборудования, применяемого в установках электрохимической катодной защиты, обуславливают расширение производства оборудования и материалов, применяемых для этих целей. Одним из элементов катодной защиты является анодный заземлитель [4]. В качестве материалов анодных заземлителей большое распространение получили: стальной и чугунный металлолом, графит [5]. Новые высоколегированные малорасходуемые материалы имеют значительный срок службы [6], и исследования по их коррозионной стойкости в условиях эксплуатации в различных коррозионных средах и при различных температурах являются актуальными [7].

Целью данной работы явилось изучение влияния температуры и состава коррозионной среды на скорость анодного растворения некоторых новых материалов анодных заземлителей в сравнении с применяемыми на практике.

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследования брались следующие материалы анодных заземлителей: чугун: С

- 2,8 - 3,8 %, 81 - 0,5 - 5 %, Мп - 0,8 - 1,2 %, остальное - Бе; сталь-3: С - 0,14..0,22 %; 81 - 0,05..0,17 %; Мп - 0,4..0,65 %; Р - до 0,04 %; Сг - до 0,3 %; Си

- до 0,3 %; Лб - до 0,08 %; ферросилид «Химсер-вис»: 0,4..0,6 %; 81 - 14,5 - 16,0 %; Сг - 0,2...0,5 % (примеси - Р - 0,1 %, 8 - 0,07 %), Бе - остальное [8]; ферросилид «Гангут»: С - 0,4.0,8 %; Мп - 0,3.0,8 %, 81 - 15.16,5 %; Мо, Т1 Сг, Си, гп - суммарно до 6 % (примеси - Р - 0,1, 8 - 0,07 %),Бе - остальное [8]. Состав покрытия титана модифицированного: Мп - 75,84±0,46 %; Т1 - 22,72±0,37 %; V - 0,93±0,16 %; Со - 0,36±0,08 %; гг - 0,03±0,01 %. Материалы анодных заземлителей представлены ООО «ГазРе-гионЗащита» г. Саратов.

Электроды перед опытом зачищались, полировались, обезжиривались этиловым спиртом. Нерабочая

поверхность покрывалась кислостойким лаком, рабочая составляла 1 см2. Затем изделия взвешивались с точностью до 0.00001г.

В качестве коррозионной среды использовался раствор 3 % хлорида натрия [9] и водопроводная вода (рН = 6). Испытания проводились на потенцио-стате П-5848 с записью изменения потенциала на самопишущем потенциометре КСП-4. Электрод сравнения - нормальный хлорид серебряный. Плотность поляризующего тока - 1 мА/см2, противо-электрод графит. Температура поддерживалась с помощью термостата (и 15). Испытания проводились в термостатированной стеклянной ячейке с рубашкой в течение 20 часов. После опыта с электрода снимались продукты коррозии по методике [10]. Затем электрод взвешивался. По разности массы рассчитывался показатель скорости анодного растворения заземлителя.

Экспериментальные результаты и их обсуждение

На рисунке 1 представлены результаты гальваностатических исследований металлов анодных за-землителей в растворе 3 % №С1 и в водопроводной воде при 25 °С.

Рис. 1 - Изменение потенциалов под током материалов анодных заземлителей в растворе КаС1 3% при Ц=1мА/см2, 1=25°С

3% при ^мА/см2, t=50°C

Как следует из рис. 1, 2 в растворе хлориде натрия и водопроводной воде материалы «Гангут» и «Химсервис» пассивируются. Потенциал смещается к положительным значениям: через 20 часов испытаний потенциалы «Химсервиса» и «Гангута» составляют 1,5-1,6 В и незначительно зависят от температуры. В растворе хлорида натрия при 25°С потенциал «Гангута» ~0,9 В, «Химсервиса» ~0,7 В; при 50°С на «Химсервисе» потенциал ~1,5 В, на «Гангуте» ~0,7 В (после 20 часов испытаний). Де-пассивирующее действие хлорида натрия проявляется и при 25 °С и 50 °С наиболее ярко на чугуне. Повышение температуры также оказывает депасси-вирующее действие на чугун и сталь-3: их потенциалы через 20 часов становятся более отрицательными при 50°С.

Расчет показателя скорости анодного растворения проводился по формуле (1):

Кмасс.. = ЛЩр./Б*!, [ г/см2*час]

где Лшср - убыль массы материала заземлителей за время испытаний, г; 8 - площадь электрода, см2; т -время испытаний, час.

Результаты по расчету скорости электрохимического растворения материалов анодных заземлите-лей в растворе №С1 3 % и водопроводной воде приведены на рис. 3-4.

Кллпсс,

Рис. 3 - Значение показателя скорости анодного растворения при t= 25°С и 50°СД=1мА/см2 материалов анодных заземлителей в растворе КаС! 3%

К масс,

Рис. 4 - Значение показателя скорости анодного растворения при 1= 25°С и 50°С, i=1мА/см2 материалов анодных заземлителей в водопроводной воде

Как видно из рис. 3 и 4 при токовой нагрузке 1 мА/см2 наиболее малорасходуемым металлическим материалом в растворе хлорида натрия и водопроводной воде являются модифицированный титан, а так же ферросилиды «Химсервис» и «Гангут».

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что модифицированный титан имеет незначительную скорость разрушения и может быть рекомендован в качестве малорасходуемо-го анодного заземлителя, особенно в агрессивных средах.

Литература

1. И.В. Семенова, Коррозия и защита от коррозии. Физмат, Москва, 2006. 351с.

2. В.В. Кравцов, Техника антикоррозионной защиты подземных трубопроводов. ООО «Монография», Уфа, 2008. 382 с.

3. В. Бэкман, Катодная защита от коррозии. Металлургия, Москва, 1986. 496 с.

4. И.В. Стрижевский, Защита подземных металлических сооружений от коррозии. Стройиздат, Москва, 1990. 303 с.

5. В.Н. Ткаченко, Определение защитных свойств изоляционного покрытия подземного трубопровода. ВолгГА-СУ, Москва, 2004. 15 с.

6. Методические рекомендации по применению желе-зокремнистых анодов для катодной защиты подземных металлических конструкций, АКХ им. Памфилова К.Д., 1991.

7. М.Н. Фокин, Методы коррозионных испытаний металлов. Металлургия, Москва, 1986. 343с.

8. Авт. свид. БЫ 1469898. А1 С22 С38/38.03/06/87 (1987).

9. М.Н. Фокин, Методы коррозионных испытаний металлов. Металлургия, Москва, 1986. 343 с.

10. Пат. респ. Беларусь БУ 6830 С1, С22 С37/10. № 19990492. (2005).

А. С. Лазаренко - асп. кафедры «Химические Технологии», Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского госуд. технич. ун-та имени Ю.А.Гагарина, quin_mk@mail.ru; Е. А. Савельева - канд. хим. наук, доц. той же кафедры; О. В. Рябова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Д. Н. Марухин - препод. учебного центра ООО "Газпром трансгаз Саратов", marukhin_1982@mail.ru.

A. S. Lazarenko - post-graduate department «Chemical Engineering» Technological Institute of Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, quin_mk@mail.ru; E. A. Saveleva- Ph.D. Associate Professor, the same Department; O. V. Ryabova - Ph.D. Associate Professor, the same Department; D. N. Maruhin - is a teacher of the Educational center LTD. "Gazprom transgaz Saratov", marukhin_1982@mail.ru.