Методические указания к выполнению


Для снижения коррозии варочных котлов следует не допускать в белом сульфатном щелоке высоких концентраций



страница3/5
Дата14.08.2018
Размер0.54 Mb.
#44556
ТипМетодические указания
1   2   3   4   5

Для снижения коррозии варочных котлов следует не допускать в белом сульфатном щелоке высоких концентраций NaCl (> 0,15 г/л),

Na2S2О3(> 5 г/л), Na2S( >35 г/л) и NaOH(>30 г/л), поддерживать концентрацию Na2SiO3 2−4 г/л и заменять сталь 20К более стойкими

10Х18Н10Т , 10Х17Н13М2Т и др. [6].

Обследования оборудования ЦБП [ 7 ] показали, что коррозия варочных котлов и подогревателей варочного щелока значительно усиливается при ежеквартальных очистках от органоминеральных отложений с использованием разбавленной соляной кислоты. В присутствии солей железа и при нагревании снижается эффективность ингибиторов ПБ−5, КИ−1, И−1−В [10].

В ЛТА разработаны и испытаны на предприятиях ЦБП эффективные ингибиторы коррозии на основе экстрактов растительного сырья ЛХД, Н−2, ЭКО, ЭКЕ, ЭКС и синергетических композиций на кислотную коррозию котельных сталей 10Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 20К и 65г[8]. Коррозионные испытания сталей проводили в условиях, моделирующих промышленную солянокислотную промывку и очистку оборудования от накипи и отложений. Среднюю скорость коррозии K(г/м2∙ч) определяли по уменьшению массы шлифованных стальных пластин в течение времени ·τ изотермического травления в соляной кислоте. Эффективность ингибиторов оценивали величинами и Z (cм. формулы (8) и (9)).

В табл.1 представлены результаты [8] ингибирования коррозии стали 10Х17Н13М2Т в нагретой 5%HCl без добавления и с добавлением 20 г/л органоминерального осадка с верхней полусферы варочного котла «Камюр» Котласского ЦБК (осадок 1) и Светогорского ЦБК(осадок11).



Таблица 1

Эффективность ингибиторов коррозии аустенитной котельной стали 10Х17Н13М2Т при очистке нагретой 5% HCl (·τ = 5 ч)





Ингибитор

Синг,г/л

t,0C

Осадок

K(г/м2∙ч)



Z, %





80



26,9





ПБ−5

3

80



24,1

1,1

10

ЛХД

1

80



10,7

2,5

60

Уротропин(У)

3

50

1

15,5

2,5

60

ПКУ−3

3

50

1

4,4

8,8

89

ХОСП−10

3

50

1

2,8

14

93

Н−2

3

50

1

11,6

3,3

70

Н−2 + У

3 + 1

50

1

2,8

14

93

ЭКО(30% СВ)

3,75

50

11

1,4

6,9

86

ЭКО + У

3,75+ 1.25

50

11

0,6

16

94

ЭКЕ(30% СВ)

5

40

1

4,4

4,5

78




ЭКЕ+ У

5+1

40

1

2,2

9,1

89

Скорость коррозии сварного шва котла «Камюр» при промывке 5% HCl c добавкой Н−2 понизилась в ~ 3раза в начале промывки, в ~ 2 раза в конце циркуляции кислоты и составила 0,06 −0,1 мм за одну промывку(измерения к.х.н. В.Д.Смирнова с помощью прибора Р−5035 и датчика ЛТА). Защитное действие Z ингибиторов Н-2(ЭКО, ЭКЕ) на аустенитные котельные стали при 500С в 5% HCl повышается до 89−94%( =9−16) синергетической добавкой уротропина (табл.1).

С использованием математического планирования эксперимента (ПФЭ 23) при p =0.95 и гравиметрических определений средней скорости коррозии K (г/м2∙ч) аустенитных котельных сталей( по 6 пластин) в соляной кислоте( 30 и 72 г/л) получены адекватные эксперименту регрессионные уравнения
K = 3,9∙106 ∙ СЭКО −0,29 ∙ СHCl0.38 ∙ exp (− 43400/RT) для стали 10Х17Н13М2Т и (18)

K = 2,7∙105 ∙ СЭКО −0,006 ∙ СHCl0.21 ∙ exp (− 35700/RT) для стали 10Х18Н10Т,
где концентрации ЭКО (0,3−1,8 г сухих веществ) и HCl выражены в г/л, Т− абсолютная температура (313−353 К), R− газовая постоянная. Найденные значения эффективной энергии активации коррозии ( ~ 43 и 36 кДж/моль) указывают на преобладание кинетического контроля коррозии над диффузионным. При использовании композиции ЭКО +У уменьшаются токи коррозии и пассивации, потенциал коррозии смещается в положительном направлении с торможением катодного выделения водорода и особенно анодного растворения сталей с блокировочным и энергетическим эффектами ингибирования [8].

Ускоренное определение в ЛТА [9] склонности аустенитных котельных сталей к питтинговой коррозии методом циклической анодной поляризации на потенциостате П-5848 показало, что разность потенциалов (360−850 мВ) активирования Еп питтингов(точечных анодов) и потенциала защиты(репассивации) Ез и соответственно устойчивость к питтинговой коррозии в 1 М растворе NaCl при 200С увеличивается в ряду сталей

03Х17Н14М3Т < 24L(2.7 % Мо)< 10Х17Н13М2Т <»Авеста»(4−6 %Мо) <08Х17Н15М3Т. Наиболее стойкой к питтинговой коррозии из испытанных отечественных и импортных сталей оказалась аустенитная сталь 08Х17Н15М3Т, легированная пассивирующимися молибденом, титаном, хромом и никелем .
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ ПРИ ЗАДАННЫХ УСЛОВИЯХ ( по вариантам).
Используя уравнения:

Е(2Н+2) = 0,186 – 0,059рН , (19)

Е(О2/4ОН-) = 1,217 – 0,059рН, (20)

Е Ме п+/Ме = Ео + lg [Me n+], Т=298 К (21)

рассчитать равновесные потенциалы металла, водородного и кислородного электродов в электролите и определить возможность электрохимической коррозии металла [11,12] в заданных условиях ( варианты).

Вариант 1. а) Железо (сталь0) в пресной нейтральной воде, t=25оС

Ео (α–Fe2O3/2Fe) = –0,051B ;

б) Железо в 1 М Н2SO4 (рН = 0) при 25 и 750С,

Ео ( Fe2+/Fe )= –0,440 B, dЕо/dT = 0,052мВ / К .

в) Нержавеющая сталь 10Х18 Н10Т в морской синтетической воде

(рН = 6) при 25оС, Ео = +0,10В.


Вариант 2. а) Цинк в 0,01 М H2SO4 (рН≈2), 25оС и 75оС, Ео( Zn2+/Zn) = –0,763 B,

dEo/dT = 0,091мВ/К;

б) Цинк в аммиачной воде (рН =12) при 25оС

Ео (Zn( NH3)42+/Zn) = –1,04 B;

в) Цинк в 0,1 М растворе NаОН при 25оС

Ео (ZnO22-/Zn ) = –1,216 В.



Вариант 3. а) Титан в 0,01 М НNО3 при 25оС

Ео(ТiO2+/Ti) = –0,882 В;

б) Титан в 0,1 М Н2SO4 (рН≈1) при 25оС

Ео(Ti3+/Ti)= –1,21 В.

в) Титан в( 6М КF +0,1M HNO3) при 25 и 85оС

Eo (Ti F62-/Ti + 6F-) = –1,191 B, dEо/dT = –0,965 мВ/К

Ka(HF) =6.10-4.

Вариант 4. а) Котельная сталь 20К в морской синтетической воде

(рН 6)


при 25оС. Ео = –0,35 В.

б) Никель в 0,01 М Н2SO4 при 25оС. Ео(Ni2+/Ni)= –0,250 В.

в) Никель в аммиачной воде (рН = 12).

Ео (Ni(NH3)62+/Ni + 6NН3) = –0,49 В.


Вариант 5. а) Медь в 1 М растворе NaOH при 25оС

Ео Cu(OH)2/ Cu + 2OH- = –0,224 B.

б) Латунь (70% Cu + 30% Zn) в синтетической морской воде

(рН = 7) при 25оС. Ео = –0,08 В.

в) Алюминий в 0,001 М HNO3 при 25 и 75оС.

Eo (Al3+/Al ) = –1,662B, dEo/dT = 0,504 мВ/К


Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2
КОНТАКТНАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ. КАТОДНЫЕ И АНОДНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Опыт 1. Цинковую пластину(стержень) погрузить в разбавленную кислоту(2М НСl или H2SO4). Наблюдать, что начавшееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Прикоснуться к цинку в кислоте медным стержнем и наблюдать на меди бурное выделение водорода. Объяснить наблюдения, используя стандартные электродные потенциалы Е0 цинка и меди. Составить электронные уравнения катодного и анодного процессов контактной коррозии металлов.

Опыт 2. Медную пластину(стержень) поместить в разбавленную кислоту(2М НСl или H2SO4). Отметить, что медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Прикоснуться к меди в кислоте цинковым (железным) стержнем и наблюдать на меди выделение водорода. Объяснить наблюдения с использованием потенциалов Е0 и составить электронные уравнения катодного и анодного процессов контактной коррозии металлов.

Опыт 3. Цинковый и железный (сталь 0 или Ст 3) стержни (пластины) поместить в водный раствор сульфата меди(11). Составить электронные и ионно-молекулярные уравнения происходящих реакций . Соединить наружные концы стержней металлическим проводником. Что изменится? Составить уравнения электродных процессов.

Опыт 4. В один стакан с 2М раствором HCl поместить железную (сталь 0 или Ст 3) пластину, в другой – железную пластину, частично покрытую медью, в третий– железную пластину, частично покрытую цинком. Добавить в стаканы 2−3 капли раствора K3Fe(CN)6 для обнаружения ионов железа(11). В каком стакане коррозия ( растворение)

железа(стали 3) и синее окрашивание происходят интенсивнее? Используя потенциалы Е0 металлов, объяснить происходящие процессы электрохимической коррозии при нарушении катодного и анодного покрытий. Составить схемы коррозии(см.рис.8) и электронные уравнения процессов. Какое покрытие(катодное или анодное) в случае повреждения коррозионно более опасно? Ответ мотивировать.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ ЖЕЛЕЗА ( СТАЛИ) В РАЗБАВЛЕННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЕ

Опыт 1. Измерение коррозионного тока металлов

По заданию преподавателя собрать гальванический коррозионный элемент( рис. 9).



описание: c:\users\евгений\documents\рис.10 метод.коррозия.jpg

Рис.9. Схема гальванического коррозионного элемента: 1 – металлический электрод; 2 – прибор для измерения коррозионного тока; 3 – угольный электрод; 4 – крышка сосуда; 5 – сосуд; 6 – раствор электролита

Предварительно в сосуд 5 налить на 2/3 его объема электролит 6 ( 0,3М или 1М раствор H2SO4) и накрыть сосуд крышкой 4. Металлический(железо, сталь 20К, сталь 10Х18Н10Т и др.) электрод 1 тщательно зачистить наждачной бумагой и промыть проточной водой под краном. Затем металлический (1) и угольный (3) электроды через отверстия в крышке 4 осторожно погрузить в сосуд 5 с раствором электролита. и присоединить электроды к прибору, измеряющему постоянный электрический ток ( цифровой или стрелочный микро-миллиамперметр).

Установка готова для измерения коррозионного тока металла. При использовании железного электрода по окончании измерения коррозионного тока в раствор электролита добавить 2 – 3 капли раствора K3[Fe(CN)6]. Наблюдать синее окрашивание раствора.

Наблюдения объяснить и использовать при написании уравнения анодного процесса.

Площадь поверхности контакта металлического цилиндрического электрода с раствором электролита рассчитать по формуле

, (22)
где R – радиус металлического электрода, см; h – глубина погружения электрода, см.

Исследуемый металлический электрод 1 следует подключить к клемме, обозначенной звездочкой (*), измерительного прибора 2.

Величину коррозионного тока записывать через каждые 5 мин в течение 30 мин.

Плотность коррозионного тока вычисляется по формуле


(23)
где I – величина коррозионного тока, А; S – поверхность контакта металлического электрода с раствором электролита, см2.

Скорость электрохимической коррозии металла вычисляется по формуле


(24)
где i – плотность коррозионного тока, А/см2; Мэ – эквивалентная масса корродирующего металла, г; F – число Фарадея, равное 26,8 А·ч.

При оформлении отчета по данному опыту необходимо:



  1. По формулам (23) и (24) рассчитать соответственно плотность коррозионного тока i и скорость электрохимической коррозии К для каждого измерения;

  2. Результаты измерений и расчетов свести в таблицу;

  3. Построить график зависимости плотности коррозионного тока от времени, i ;

  4. Написать уравнения анодного и катодного процессов, протекающих при работе данного коррозионного элемента с учетом рН раствора электролита, указать знак заряда электродов.


Таблица 2

Время , мин

Коррозионный ток I , А

Плотность коррозионного тока i, А/см2

Скорость электрохимической коррозии K, г/(см2·ч)

5

10

15



20

25

30












Примечание. Вместо угольного электрода можно использовать медный.
Опыты 2. Влияние ингибитора на скорость электрохимической коррозии металла.

Для проведения этих опытов используются те же электроды и раствор электролита, что и в опыте 1.

В раствор электролита добавить при перемешивании ингибитор(0,5 −5 г/л) по указанию преподавателя . В качестве ингибиторов кислотной коррозии нержавеющей стали можно испытать пирокатехин С6Н4(ОН)2, сульфат ванадия(11), молибдат аммония (NH4)2MoO4, уротропин + иодид калия, тиомочевину SC(NH2)2 + иодид калия, дихромат + фосфат калия и др., для котельной стали 20К − метасиликат натрия. Затем провести измерения коррозионного тока аналогично опыту 1 .

Результаты измерений и расчетов свести в таблицы, подобные табл.2. Полученные результаты сравнить с результатами опыта 1. Ингибиторный эффект вычислить по формуле (13), а степень защиты – по формуле (14).


Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРА

ВОДНО−СОЛЕВОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ
Опыт 1. Измерение коррозионного тока стали.

По заданию преподавателя собрать гальванический коррозионный элемент( см. рис. 9).

Предварительно в сосуд 5 налить на 2/3 его объема раствор электролита 6 ( 0,5 М NaCl) и накрыть сосуд крышкой 4. Стальной(стали 20К, 3 , 70 и др.) электрод 1(пластину) тщательно зачистить наждачной бумагой и промыть проточной водой под краном. Затем стальной (1) и угольный (3) электроды через отверстия в крышке 4 осторожно погрузить в сосуд 5 с водно−солевым раствором и присоединить электроды к прибору, измеряющему постоянный электрический ток.

Затем произвести измерения коррозионного тока в течение 30 мин через каждые 5 мин, вычислить плотность тока и скорость водно−солевой коррозии углеродистой стали аналогично опыту 1 в работе 3.


Опыт 2.Влияние ингибитора на скорость водно-солевой коррозии стали.

Для проведения опыта используются те же электроды и раствор электролита , что и в опыте 1.

В раствор электролита добавить при перемешивании ингибитор(0,5−5 г/л) по указанию преподавателя( нитрит натрия, нитрит натрия + тетраборат натрия, уротропин или уротропин + нитрит натрия, хромат натрия или калия и др. ). Затем провести измерения коррозионного тока аналогично опыту 1.

Результаты измерений и расчетов свести в таблицы, подобные табл.2. Полученные результаты сравнить с результатами опыта 1. Ингибиторный эффект вычислить по формуле (13), а степень защиты – по формуле (14).

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ

КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛЕЙ
Рассчитать по экспериментальным данным средней скорости коррозии сталей ( массовый показатель K, г ∙м −2−1) в кислых средах без ингибитора ( Ко) и с ингибитором ( Кi ) защитное действие (Z,% ) и ингибиторный эффект ( γ ) и сделать вывод об эффективности ингибиторов и наличии синергизма (увеличение γ) комбинированных ингибиторов.

Защитное действие вычисляется по формуле



Z = · 100%,
а ингибиторный эффект показывает, во сколько раз ингибитор уменьшает скорость коррозии
γ = .

Величины γ и Z связаны соотношениями

Z = ·100% ,

(25)


γ = .
Если Z = 57 – 89 % (γ = 2,3 – 9,1 ), ингибитор хороший, а при Z ≥ 90% (γ ≥10) – превосходный. Результаты расчета внести в таблицу (см. варианты).
Вариант 1

Параметры коррозии углеродистой стали 3 в 2 М растворе Н2 SO4

(17,5% масс.), t = 80oC, τ = 1час, данные Г.Ф.Ананьевой, ЛТА).



Каталог: wp-content -> uploads -> 2017
2017 -> Свод правил по безопасной работе сотрудников органов исполнительной власти Самарской области, государственных органов Самарской области
2017 -> Руководство по эксплуатации общие сведения. «Жидкий акрил»
2017 -> О восстановлении пропущенного срока на подачу апелляционной жалобы
2017 -> Решение по гражданскому делу по моему иску к Петрову А. Н о выселении. В удовлетворении исковых требований мне было отказано в полном объеме
2017 -> Ротавирусная инфекция Профилактика острой кишечной инфекции


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница