Статья: Сравнительный анализ и область применения основных материалов анодных заземлителей (2020)

В работе изучено влияние добавок оксида алюминия и политетрафторэтилена, имеющих соответственно гидрофильную и гидрофобную поверхности, на морфологию и химический состав цинковых покрытий из кислых электролитов. Включение гидрофобных частиц политетрафторэтилена в цинковые покрытия из кислых электролитов цинкования в отсутствие каких-либо поверхностно-активных веществ более облегчено, чем гидрофильных частиц оксида алюминия различной дисперсности и фазового состава. Формирование композиционных электрохимических покрытий Zn-Al2O3 и Zn-политетрафторэтилен определяется состоянием поверхности растущего осадка цинка – его сравнительной гидрофобностью, облегчающей адгезию гидрофобных частиц политетрафторэтилена. Введение в электролит частиц оксида алюминия принципиально не изменяет общего характера морфологии поверхности осадков цинка. Однако по всей поверхности покрытий фиксируется сравнительно большое количество включений агрегатов нанодисперсных частиц оксида алюминия. Количество включений оксида алюминия в композиционных покрытиях Zn-Al2O3 достигает 5…7 масс.%. Поверхность осадков Zn-политетрафторэтилен представлена глобулами. Общее содержание политетрафторэтилена в полученных композиционных покрытиях достигает 30 масс.%. В таких покрытиях обнаружено повышенное содержание кислорода, что, возможно, объясняется образованием сравнительно большего количества поверхностного оксида цинка на фоне существенного развития морфологии поверхности осадков.

Исследовано влияние добавки гипофосфита натрия к электролиту для осаждения сплава Ni-W на состав получаемых покрытий, их морфологию, структуру и микротвердость. Показана антибатная зависимость содержания вольфрама и фосфора в сплавах Ni-W и Ni-W-P - при увеличении концентрации гипофосфита натрия в электролите происходит снижение содержания вольфрама и возрастание содержания фосфора в покрытиях. Включение фосфора в сплав ведет к образованию глобулярной морфологии поверхности покрытий, причем наиболее сглаженные осадки были получены при высоких концентрациях гипофосфита натрия в электролите (7,5 и 10,0 г/л). Свежеосажденные сплавы Ni-W и Ni-W-P имеют нанокристаллическое строение, о чем свидетельствует сравнительно большая ширина всех отражений никеля. Добавка 2,5…5,0 г/л гипофосфита натрия к электролиту приводит к существенному снижению интенсивности рефлексов Ni (200) и Ni (220), а также к некоторому уширению отражения (111) и появлению фосфида никеля Ni3Р в покрытиях. Термообработка в вакууме при 400 °С способствует укрупнению размеров кристаллитов никеля. Микротвердость свежеосажденных покрытий мало зависит от концентрации гипофосфита натрия в электролите и составляет 3,8…4,2 ГПа. Термообработка сплавов Ni-W-P при 400 °С в течение 1 часа увеличивает их микротвердость до 5,9…8,8 ГПа

Скорость коррозии внутренней поверхности резервуаров, контактирующих с естественной парогазовой фазой резервуаров, может достигать 3 мм/год. На поверхности металла одновременно протекают две коррозионных реакции – первая с образованием оксидов и гидроксидов железа, вторая – с образованием сульфидных соединений. Образующиеся сульфидные коррозионные отложения являются пирофорными и вызывают самовозгорание резервуаров. Замена естественной парогазовой фазы на смесь N2 + O2 (азотная защита) с содержанием O2 не более 7 об.% приводит к снижению скорости коррозии более, чем на 2 порядка величины и составляет до 0,013…0,015 мм/год. Непрерывная работа системы азотной защиты обеспечивает пожаро- и взрывобезопасность эксплуатации резервуаров вследствие прекращения образования пирита. В резервуарах сталь корродирует по электрохимическому механизму, поскольку толщина пленки влаги на их стенках (105…106 монослоев) соизмерима с толщиной диффузионного слоя на межфазной границе сталь – раствор электролита.

Картографический образ пространства представлен закономерной мозаикой ореолов характеристик природного каркаса, распознавание которых становится актуальной задачей любого природопользования, как с целью защиты объектов, так и предотвращения ущерба от поражающих факторов, таких как коррозия. Любой природно-техногенный комплекс представляет собой взаимосвязанную функционирующую парагенетическую геосистему «природный каркас – техногенные конструкции – теплоемкость – ветровой поток – влажность – биологическое воздействие – химические реакции (коррозия) – картографический образ». Город – это функционирующая антропогенно преобразованная геосистема, в которой задействованы потоки или коридоры, сформированы барьеры, отталкивающие и притягивающие потоки, образована тепловая подушка на разной высоте. Динамика, механизм, факторы и закономерности развития опасных природных и техноприродных процессов, прогноз их развития для обеспечения экологической безопасности осуществляется «технологиями с одного взгляда» или технологиями географической индустрии, построенных по принципу распознавания или индикации. Основу методологии составляет положение о городском бризе, явлении, вызывающем компенсирующее движение воздушных потоков в приземных слоях атмосферы с окраин города в центр по коридорам для продвижения воздуха, таким, как речные долины, овражно-балочная сеть, радиальные транспортные и инженерные коммуникации (железнодорожные, автомобильные магистрали, линии ЛЭП). Принцип термоградиента, как движущей силы воздухообмена в мегаполисе, становится главным индикатором определения путей в геоэкологическом каркасе на фотопортрете территории: аэро-космоснимке, карте, фотографии, что составляет основу «технологий с одного взгляда».

Реакцией циклопентадиена и аллилового спирта синтезирован норборненилметанол, на основе которого в присутствии формальдегида и вторичных аминов конденсацией по Манниху синтезированы аминометоксипроизводные норборненилметанола. Выход целевых продуктов составил 43…71%. На основе 5-морфолинометоксиметилбицикло[2.2.1]-гепт-2-ена и гексилбромида (1:1) в присутствии изопропилового спирта получен его комплекс. Определены физико-химические свойства синтезированных соединений и полученного комплекса, приготовлены их 1% раствор в изопропиловом спирте и 5% раствор 5-морфолинометоксиметилбицикло[2.2.1]-гепт-2-ена. Исследовано влияние их на жизнедеятельность сульфатвосстанавливающих бактерий типа «Desulfovibrio desulfuricans» в трех концентрациях (5; 50; 100 мг/л). В качестве эталонов брали используемые в промышленности бактерицид-ингибиторы – АМДОР ИК-7 и АМДОР ИК-10. Определено, что все синтезированные соединения и полученный комплекс проявили высокие бактерицидные свойства, причем соединения, полученные на основе циклических вторичных аминов, показали более высокий бактерицидный эффект против сульфатвосстанавливающих бактерий в отличие от соединений, полученных на основе алифатических вторичных аминов. Учитывая то, что указанные аминометоксипроизводные норборненилметанола влияют на бактерии при очень низких концентрациях, их можно предложить в качестве эффективных ингибиторов против сульфатвосстанавливающих бактерий.

Проведено определение защитной эффективности летучего ингибитора коррозии (ЛИК) ИФХАН-114 методом импедансной спектроскопии при атмосферной коррозии стали Ст3 и меди в условиях животноводческих помещений, содержащих микропримеси углекислого газа, аммиака и сероводорода в нормативно допустимых концентрациях. В качестве фонового электролита использовали 0,1 М раствор NaCl. Влияние совместного присутствия в воздухе стимуляторов коррозии металлов NH3 и CO2 моделировали введением в фоновый раствор соли (NH4)2CO3 в концентрациях 10 и 100 мг/л. Для моделирования совместного присутствия в воздухе NH3 и H2S в фоновый раствор электролита для получения в заданных концентрациях (NH4)2S (10 и 100 мг/л) вводили эквивалентные количества Na2S и NH4Cl. Это приводило в результате гидролиза ионов NH4 + и S2- к образованию NH4OH и H2S, устойчивых в поверхностной фазовой пленке. По данным импедансной спектроскопии, (NH4)2CO3 в концентрации 10 мг/л выступает в качестве ингибитора коррозии стали в 0,1 М растворе NaCl, а ИФХАН-114 (неэквивалентная смесь полианилина с бензойной кислотой), введенный в раствор наряду с этим количеством карбоната аммония, играет роль стимулятора коррозии. Однако с ростом концентрации карбоната аммония его ингибирующий эффект снижается, а для ИФХАН-114, введенного наряду с солью, наоборот, появляется. На медном электроде наблюдается аналогичная картина. В присутствии (NH4)2S на стали и меди наблюдается практически такое же влияние соли и ЛИК, но с некоторой вариацией. Сопоставление данных, полученных посредством гравиметрических испытаний и импедансных измерений, показало, что в последнем случае наблюдаются лишь качественные результаты, хотя они, несомненно, подтверждают наличие ингибирующей способности ИФХАН-114 в хлоридном нейтральном растворе.

Рассмотрены вопросы организации электрохимической защиты от коррозии трубопроводов, проложенных методом «труба в трубе». Определены варианты организации системы электрохимической коррозии для трубопроводов, проложенных данным методом. Подготовлен лабораторный стенд, имитирующий прокладку методом «труба в трубе» с установкой медносульфатных электродов сравнения небольшого размера между трубами. Проведены лабораторные исследования по проверке обеспечения защищенности на основном трубопроводе при различных схемах организации электрохимической защиты от коррозии. Выявлены условия, которые необходимо соблюдать при прокладке трубопровода для обеспечения работы системы электрохимической защиты, основными из которых являются наличие электролита в среде между трубопроводами, а также отсутствие прямого электрического контакта между трубопроводами. Выявлены негативные особенности совместной защиты обоих трубопроводов. Определены оптимальные схемы организации электрохимической защиты от коррозии при прокладке трубопроводов данным методом, которыми являются схемы с применением протяженного анодного заземления между трубопроводами или без организации защиты внешней трубы. Предложены решения по устранению «провала» защитного потенциала при контакте по металлу между трубопроводами, которое заключается в прокладке протяженного анодного заземления и локального смещения потенциала внутреннего трубопровода относительно внешнего.