Корольов Олександр Олександрович. Розроблення інгібітора корозії маловуглецевих сталей на основі відходів жироолійного виробництва

Короткий опис

Корольов Олександр Олександрович. Розроблення інгібітора корозії маловуглецевих сталей на основі відходів жироолійного виробництва : Дис... канд. наук: 05.17.14 2008

Корольов О.О. Розроблення інгібітора корозії маловуглецевих сталей на основі відходів жироолійного виробництва. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14 Хімічний опір матеріалів та захист від корозії. Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка, Національна академія наук України. Львів, 2008.
Дисертація присвячена розробленню ефективного інгібітора на основі використання екологічно-безпечної технології переробки відходів жироолійного виробництва України, встановленню механізму дії та закономірностей захисту маловуглецевих сталей в нейтральному і кислому агресивних середовищах та при динамічному режимі руху води системи опалення. Методами аналітичної хімії, ПМР- і Оже-спектроскопії визначено склад активних компонентів інгібітора, серед яких найбільшу ефективність мають фосфоліпіди.
Встановлено, що інгібітор ФЕС має дифільні властивості і у кислому середовищі проявляє себе як катіоноактивна речовина, а у 3 %-ному розчині NaCl як молекулярна нейтральна ПАР. Застосування інгібітору ФЕС усуває прояви локальної корозії при обтіканні потоком рідини деталей циліндричної форми.
Вперше проаналізовано склад і товщину захисних шарів з урахуванням мікротопографії поверхні сталі: спочатку хемоадсорбуються молекули з найменшими стеричними ускладненнями, а потім, за принципами фізичної адсорбції, формуються полімолекулярні структури.
На основі поведених досліджень розроблений інгібітор ФЕС, ефективний в статичних та динамічних умовах в агресивних кислих і нейтральних середовищах (Z = 94 99 %). Наукові розробки і практичні рекомендації дисертації впроваджено на підприємствах Чернігівського регіону для захисту від корозії обладнання та трубопроводів систем теплопостачання.

У дисертації вирішено науково-технічне завдання підвищення протикорозійного захисту металоконструкцій від корозії розробленням ефективних інгібіторів на основі використання екологічно-безпечної технології переробки рослинних відходів жироолійного виробництва України. Основні результати наступні:
Винайдено дешевий, екологічно-безпечний і технологічний спосіб переробки відходів жироолійного виробництва, заснований на екстракції водорозчинних і водосумісних поверхнево-активних речовин, для створення композиції ФЕС з інгібіторними властивостями.
Методами аналітичної хімії, ПМР- і Оже-спектроскопії визначено склад активних компонентів розробленого інгібітора ФЕС: фосфоліпіди (44±2 %), мила жирних кислот (51±2 %), білки та продукти їх гідролізу та інші (15 %).
Протикорозійні властивості інгібітора ФЕС у нейтральному і кислому агресивних середовищах підвищуються при збільшенні вмісту ФЕС до досягнення критичної концентрації міцелоутворення, а далі змінюються несуттєво. Оптимальна ефективність інгібітора (Z = 94-96 %) досягається за його концентрації 1,5-1,8 г/л як за кімнатної, так і підвищеної (333 К) температур. З’ясовано, що найбільший протикорозійний захист у складі ФЕС здійснюють фосфоліпіди.
Показано, що інгібітор ФЕС має дифільні властивості і у кислому середовищі проявляє себе як катіоноактивна речовина, а у 3 %-ному розчині NaCl як молекулярна нейтральна ПАР. Виявлено, що захисна дія інгібітора зумовлена його хемосорбцією, яка описується ізотермою Фрумкіна.
Встановлено вплив шорсткості поверхні та гідродинамічних факторів на протікання корозійних процесів на поверхні сталі і виявлено, що у випадку обтікання потоком рідини деталей циліндричної форми корозія в неінгібованому розчині має локальний характер і переважно зосереджується уздовж лінії розділу тильної і лобової поверхні зразків. Застосування інгібітору ФЕС усуває прояви локальної корозії, а ступінь захисту Ст3 складає 8899 %.
Вперше проаналізовано склад і товщину захисних шарів інгібітора органічного походження з урахуванням мікротопографії поверхні сталі: спочатку хемоадсорбуються молекули з найменшими стеричними ускладненнями, а потім, за принципами фізичної адсорбції, формуються полімолекулярні структури. За відсутності стеричних ускладнень перевагу у формуванні адсорбційних шарів мають в більшій мірі поляризовані молекули, що входять до складу інгібітора, за порядком: фосфоліпіди>мила>аміно-кислоти.
Досліджено механізм захисної дії інгібітора ФЕС у високомінералізованих пластових водах нафтовидобутку. Виявлено, що за кімнатної температури переважно гальмується корозія на катодних ділянках поверхні, тоді як за підвищеної (353 К) інгібітор анодно-катодної (змішаної) дії.
Показані переваги використання інгібітору ФЕС у порівнянні з небезпечним Стронцію хроматом, що використовується як протикорозійна добавка.
Виготовлення та використання інгібітору ФЕС відповідає вимогам екологічної безпеки. На інгібітор ФЕС отримано патент України № 82921, розроблено технічні умови та випущено дослідну партію. Інгібітор випробувано на ряді підприємств (НВП ІНКОС”, ВАТ Чернігівський інструментальний завод”) і впроваджено для протикорозійного захисту систем теплопостачання.