Особенности анодного и коррозионного поведения металлов в растворах электролитов в магнитном поле и их использование для защиты от коррозии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.14, кандидат технических наук Балуев, Виктор Николаевич

• Балуев, Виктор Николаевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Балуев, Виктор Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ГЛАВА. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.5

§1.1. Состояние теории влияния магнитного поля на свойства водных систем. Гальваномагнитный эффект Холла в электролитах . 5

§ 1.2. Влияние магнитного поля на электрохимические и коррозионные характеристики металлов в электролитах. Возможный механизм влияния магнитного поля на процесс коррозии.14

§ 1.3. Магнитогддродинамические потоки в электролитах и их влияние на электрохимическое и коррозионное поведение металлов и сплавов . .22-

§ 1.4. Задачи данной работы

2 ГЛАВА. ИССЛЕДУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. .34

§ 2.1. Материалы и растворы. . 34

§ 2.2. Схема и описание экспериментальной установки. . 35-

§ 2.3. Электрохимические методы исследования металлов и сплавов в магнитном поле

§ 2,4.Коррозионные исследования металлов

§ 2.5. Методы анализа поверхности металлов после испытаний.38

§ 2.6. Математическая обработка результатов экспериментов .39

3 ГЛАВА. ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ

И КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ . 41-

§ 3.1.Электрохимическое поведение железа, никеля и сплава 36НХ в растворах электролитов в магнитном поле.41

§ 3.2. Влияние магнитного поля на морфологию травления поверхности металлов.53

§ 3.3. Коррозионное поведение металлов и сплава в магнитном поле.63

3.3.1. Гравиметрические исследования коррозионной стойкости металлов . 63

3.3.2. Оценка коррозионной стойкости материалов методом поляризационных сопротивлений и атомно-абсорбционным методом.64

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности анодного и коррозионного поведения металлов в растворах электролитов в магнитном поле и их использование для защиты от коррозии»

В основных направлениях развития народного хозяйства на 1981 - 1985 г.г. указывается, что одним из решающих условий повышения эффективности общественного производства является дальнейшее развитие научных исследований, ускорение и широкое внедрение научных исследований в народное хозяйство / 1 /. Увеличение масштабов общественного производства, повышение производительности оборудования приводят к повышению нагрузки на металл, к росту агрессивности различных технологических сред.

Всё возрастающие потери металла в значительной мере обусловлены ускорением коррозии. По данным / 2 / наша страна теряет от коррозии ежегодно около 25 млн. т. стали, что составляет ущерб народному хозяйству в 50 млрд. рублей ежегодно.

Создание новых материалов, а также поиск новых эффективных методов защиты металлических конструкций от коррозионных разрушений является весьма важной народно-хозяйственной задачей. Решение этой задачи является одним из факторов, определяющих дальнейший научно-технический прогресс общества.

Одним из современных направлений поиска новых эффективных способов защиты металлов от коррозии является способ защиты с помощью постоянных магнитных полей.

Заключение диссертации по теме «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии», Балуев, Виктор Николаевич

ОБЩЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. На основании проведённых экспериментов показано, что наложение внешнего постоянного магнитного поля способствует как увеличению так и уменьшению анодных токов при активном растворении металлов и в пассивном состоянии. Зависимость анодных токов от индукции магнитного поля имеет экстремальный характер.

2. При одновременном наложении анодной поляризации и магнитного по.ля было получено неравномерное спиралевидное травление поверхности металлов.

3. Предложен механизм влияния внешнего магнитного поля на процесс анодного растворения и характер травления поверхности металлов. Механизм базируется на возникающих в скрещенных магнитном и электрическом полях магнитогидродинамических потоков закручивания электролита.

4. Изменение физико-химических свойств растворов ( температура, вязкость, концентрация ) и структуры металлов подтвердило правильность предложенного механизма влияния магнитного поля на анодное поведение металлов в растворах электролитов.

5. На основании проведённых лабораторных и промышленных коррозионных испытаний показана перспективность использования способа наложения магнитного поля для защиты металлов от коррозии. Предложена возможная теоретическая трактовка влияния магнитного поля на процесс коррозионного растворения металлов, основывающаяся на возникающем в растворе и в металле эффекте Холла.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Балуев, Виктор Николаевич, 1984 год

1. Основные нацравления экономического и социального развития СССР на 1981 1985 годы и на период до 1990 года.- Политиздат, 1980, 95 с.

2. Колотыркин Я.М. Природа, 1979, № I, с. 5-12.

3. Верижская Е.В., Ключников Н.Г. Влияние магнитного поля на скорость коррозии стаж 20 в растворах кислот.- Сборник работ аспирантов, Краснодар, 1969, с.50.

4. Тебенихин Е.Ф., Пронина З.Ф. Применение воздействия магнитного поля для снижения коррозии металлов.- Сб.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем, Новочеркасск, 1975.

5. Татаринов В.П., Кирий Е.А.- Труда Ростовского института инженеров ж.д. транспорта, 1964, вып.48, с.38.

6. Иовчев Милко. Исследование воздействия магнитного поля на систему "железо-кислород-вода"- Ежегодник Высшего машиностроительного института, София, 1966, 19, $ I.

7. Влияние магнитного поля на коррозионную активность анионов.- Хоа хок, 1977, J5 I, с. 1-7 (вьетн.).

8. Smith С./), Scab,Galvanic and magnetic effech.- Jhxky Co* zosion. method and maitt, is??.

9. Тамм И.Е. Основы теории электричества.- М.: Наука, 1966, 624 с.

10. Калинников В.Г., Ракитин Ю.В. Введение в магнетохимию.- М.: Наука, 1980.

11. Классен В.И. Омагничивание водных систем.- М.: Химия, 1982, 296 с.

12. Бойченко В.A., Сапогин I.Г. К теории магнитной обработки воды.- Инженерно-физический журнал АН СССР, 1977, т. 33, № 2, с. 350.7 355.

13. Сокольский Ю.И., Сёмина Л.А. Вероятный механизм действия магнитного поля на фосфогипсовую суспензию.- В сб.: Фосфорные соли и минеральные удобрения на основе бедного фосфатного сырья, ЛЕНШИгипрохим, Ленинград, 1981, с. I05-II3.

14. Евдокимов В.Б. О стохастической природе "омагничивания" разбавленных водных растворов макромолекул.- Журнал физическойхимии, 1969, т. 43, с. 2703-2712.

15. Евдокимов В.Б., Зубарев В.А.- Вестник МГУ, 1969, !,?2, т. НО.

16. Зубарев В.А., Евдокимов В.Б.- Вестник МГУ, 1969, № 2, т. 112.

17. Евдокимов В.Б. О действии постоянного магнитного паля на движение заряженных частиц в разбавленных растворах.- Вестник МГУ, Химия, 1970, is 2.

18. Левич В.Г. Об одном сенсационном эффекте.- Успехи физических наук, 1966, т. 88, вып. 4, с. 787-788.

19. Зятьков А.И. К вопросу о природе свойств магнитообработанной воды.- Журнал прикладной химии, 1977, т. 50, вып. I, с. 16-19.

20. Мартынова О.Й., Копылов А.С. К механизму влияния магнитной обработки вода на процессы накипеобразования и коррозии.- Теплоэнергетика, 1979, № 6, с. 67-69.

21. Мелехов Н.И., Дудкин С.Ф. Влияние магнитной обработки на изменение свойств и электрохимическое поведение водных растворов электролитов.- В сб.: Исследования по электрохимии и коррозии металлов, Тульский политехнический институт, Тула, 1977, с.91-95.

22. Миненко В.И. Электромагнитная обработка вода в теплоэнергетике.- Вища школа, Харьков, 1981.

23. Миненко В.И., Петров С.М. О физико-химических основах магнитной обработки воды.-Теплоэнергетика, 1962, № 9, с. 63.

24. Духанин B.C. Исследование влияния магнитного поля на гидратацию ионов в растворах электролитов и на скорость некоторых химических реакций.- Дисс. на соиск. уч. степ, к.х.н., Москва,1973, 21 с.

25. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках.- М. : Энергия, 1977.

26. Катков В.И., Тебенихин Е.Ф. Роль ферромагнитных окислов железа при магнитной обработке воды.- В сб.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем.- М.: 1971.

27. Бибик Е.Е., Ефимов Н.Ф., Лавров И.О. Исследование в области поверхностных сил.- М.: Наука, 1964, с. 265.

28. LLQO W. Теория крупных агломератов в магнитных коллоидах.jColloid and Vritezface Sa ,l9?9,v>?0ttf5t p,.564-S?6.

29. Хаазе P. Термодинамика необратимых процессов.- M.: Мир, 1965.

30. Озолс Р.Я. Массо- и теплоперенос в магнитном поле.- Дисс. на соиск. уч. степ, к.ф-м.н., Рига, 1973.

31. Кучис Е.В. Методы исследования эффекта Холла.- М.: Советское радио, 1974, 328 с.

32. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов.- Издат. АН СССР, М.: 1959.

33. Железцов A.BJ. Магнитные явления в растворах.- Электронная обработка материалов, 1976, Л» 4, с. 25-31.

34. Мищенко Л.В., Мамонтова В.И. Опыт термодинамической характеристики процесса омагничивания воды.- В сб.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем, М.: 1969.37. Ъопап F.G. -WiШ.ГЩ., 465.

35. Манукян С.Д. Электромагнитные подвижности и числа переносав разбавленных растворах электролитов,- Дисс. на соиск, уч. степ, к.ф-м.н., Москва, 1980.

36. Евдокимов В.Б., Казанчая А,П., Манукян С.Д. Электромагнитные подвижности и числа переноса бинарных электролитов.- Вестник МГУ, Химия, 1975, т. 16, № 6.

37. Евдокимов В.Б., Кравчинский А.П., Тихомиров Б.Г. Теория эффекта Холла в двухкомпонентном растворе электролита,- Журналфизической химии, 1978, т. 52, с. 2567.

38. Евдокимов В.Б., Кравчинский А.П. Исследование поперечныхи продольных эффектов в растворах электролитов. Эффект Холла.-- Журнал физической химии, 1974, т. 48, № 5.

39. Евдокимов В.Б., Акопян Л.В., Кравчинский А.П. Экспериментальное исследование методом пробной частицы,- Журнал физической химии, 1974, т. 48, JS 9,

40. Евдокимов В.Б,, Акопян Л.А., Кравчинский А.П. Универсальная ячейка по методу пробной частицы.- Журнал физической химии, 1974, т. 48, № 9.

41. Евдокимов В.Б., Акопян Л.А., Кравчинский А.П. Экстремальное поведение константы Холла бинарных электролитов,- Журнал физической химии, 1975, т. 49, № II,

42. Евдокимов В.Б,, Кравчинский А,П., Тихомиров Б.Г. Методика измерения эффекта Холла.- Журнал физической химии, 1978, т.52, с. с. 252.

43. Евдокимов В.Б., Кравчинский А.П., Тихомиров Б.Г. Потенциал потока.- Журнал физической химии, 1978, т. 52, № 3.

44. Классен В.И. Перспективы применения магнитной обработки водных систем в химической промышленности.- Химическая промышленность, 1974, № I.

45. Аленькин А.Ф., Ефанов Л.Н. и др. Магнитная обработка интенсифицирует процесс фильтрования гидратов окислов тяжёлых металлов.- Цветная металлургия, 1980, № 9, с. I0I-I02.

46. Вермайрен Т. Патент № 460560, Бельгия, 1945.

47. Миненко В.И. Магнитная обработка водно-дисперсных систем.- Техника, Киев, 1970.

48. Стукалов И.О. и др. Магнитная обработка воды.- Л.: Судостроение, 1969.

49. Магнитный метод газоводоочистки.- Под ред. Измодёнова Ю.А., Таврия, Симферополь, 1972.

50. Кочмарский В.З., Кульский Л.А. и др. Эффекты последействия противонакипной магнитной обработки.- Химия и технология воды, 1982, т. 4, № 3, с. 217-222.

51. Сандуляк А.В. и др. Теплогидродинамические условия в проти-вонакипной магнитной обработки воды.- Электрические станции, 1982, JS 5, с. 41-43.

52. Скалозуб М.Ф., Гайворонская Н.Н. и др. Электрохимические измерения в растворах электролитов при их магнитогидродинамичес-кой обработке,- Научные труды Новочеркасского политехнического института, 1970, № 217, с. 87-91.

53. ШсщпеНс frield effects on ike gzoidk of ike diffusion 1ауег at ъ-evtuat efcctzodes dazing eledzodepo$rtionr -j Wedlocked Зое., /ш, к m, д. 1Z66-U68.

54. Доба А.В.- В сб.: Энергия и электротехнология,Кишинёв, 1972.

55. Вырлан А.И., Парсаданян А.С. Некоторые физико-химические свойства электролитических осадков железа.- Научн. труды Кишинёвского политехнического института, 1971, вып. 26, с. 34-41.

56. Гак Е.З., Рохинсон Э.Х. Процессы электроосаждение под влиянием магнитных полей.- Электронная обработка материалов,1974, № I, с. 68-69.

57. Гак Е.З. О влиянии постоянных магнитных полей на вольтамперь-ные характеристики электрохимических ячеек.- Электрохимия, 1967, т. 3, вып. 2 (отдельный).

58. Гак Е.З., Рохинсон Э.Х. Применение магнитных полей для управления скоростью электродных процессов.- Электронная обработка материалов, 1973, № 4, с. 75-78.

59. Железцов А.В. Исследование влияния магнитного поля на вольт-амперные характеристики растворов с твёрдыгли электродами.- Электронная обработка материалов, 1983, № I, с. 28-31.

60. BockzUXO'M., Gut темп Е Wagnetoiysis ё Afifil.

61. Pkys, Cornmun, mi -№l, чл , шнзз.

62. Павловский P.А. Об электрокоррозии металлов, вызванной индукционными процессами.- Защита металлов, 1983, т. 19, JS 5.

63. Верижская Е.В., Ключников Н.Г. Влияние магнитной обработки на электропроводность, рН, и температуру замерзания растворов соляной кислоты.- Учёные записки МГШ, № 340, с. 356.

64. Денисов И.В., Репринцев С.Л. О влиянии омагничивания на рефракцию, вязкость, электропроводность и рН серной кислоты.- В сб.: Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем, М.: 1971.

65. Мартынов О.И., Васина Л.Г. Исследование влияния магнитного поля на рН воды и водных растворов,- Журнал физической химии, 1977, т. 48, Л II, с. 2790-2801.

66. Ключников Н.Г., Ерыгин Г.Л., Верижская Е.В. Изменение числа гидратации и инфракрасного спектра растворов серной кислоты после магнитной обработки в магнитном поле.- Учёные записки МГПИ, £ 340, с. 340.

67. Верижская Е.В., Ключников Н.Г. Влияние магнитной обработки на коррозионное и электрохимическое поведение стали 20т- Сборник работ аспирантов, Краснодар, 1969, вып. 2, с. 154.

68. Яромский B.H., Строкач П.П. Исследование влияния магнитной обработки водных растворов полиакриламдда на коррозию стали.- В кн.: Проблемы водных ресурсов, изд. Наука и техника, Минск, 1981, с. 62-65.

69. Зубковский Б.В., Карпов А.В., Симонова Л.Н. Изучение возможности магнитной обработки производственной воды с целью подавления развития биологических обрастаний,- Тезисы докладов 2-й Всесоюзной конференции по биоповреждениям, Горький, 1981, с.254-255,

70. Гак Е.З., Рохинсон Э.Х., Боцдаренко Н.Ф, Особенности изменения кинетики электродных процессов в электролитах в постоянных магнитных полях.- Электрохимия, т. II, вып. 4, с. 528-534, 1975 г.

71. Арцимович Л.А., Лукьянов С.Ю. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.- Наука, 1972, 224 с.

72. Гак Е.З., Рик Г.К. 0 влиянии постоянных магнитных полей на кинетическое движение ионов в водных растврах сильных электролитов.--Доклады АН СССР, 1967, т. 175, )& 4, с. 856-858.

73. Пехтелева И.И., Смирнов А.Г. Гидродинамика электролита при электрохимических процессах в прямоугольной ванне с плоскими электродами в постоянном магнитном поле.- Магнитная гидродинамика, 1965, № 2, с. 89-91.

74. Гак Е.З. К вопросу о магнитогидродинамическом эффекте в сильных электролитах.- Электрохимия, 1967, т. 3, вып.1, с.89-93.

75. Гак Е.З., Рохинсон Э.Х. Применение магнитных полей для управления скоростью электродных процессов.- Электронная обработка материалов, 1973, вып.4, с.75-78.

76. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика.- Изд. 2-е дополн. и перераб., М.: 1959, с. 48.

77. Плесков Ю.В., Филиновский В.10. Вращающийся дисковый электрод.-- Наука, 1972, с.48-50.

78. Макаров В.А. и др. Исследование и моделирование анодной защиты теплообменников из стали XI8HI0T.- Защита металлов, 1977, т. 13, № 2, с. I8I-I83.

79. Posthikmiie John, Ha«rtylax тагк w. tffed ofr Aluiiy abzasionon ihe anodCt dissolution ofr ixon in zscdez.— Coizo&Lon , 1975, v.51,M7, 4.23? -MO.

80. Кузуб B.C. Анодная защита металлов от коррозии,- М.: Химия, 1983.

81. Достижения науки о коррозии и технология защиты от неё.- М.: Металлургия, 1980, т. 6.

82. Касандров О.Н., Лебедев З.В. Обработка результатов наблюдений.-- М.: Наука, Г970, 193 с.

83. Бродский A.M., Гуревич Ю.Я. Основы теории магнитоэлектрохими-ческих явлений.- Электрохимия, 1973, т. 9, вып. 10, с.1523-1527.

84. Ерёменко В.И., Натанзон Я.В. Журнал физической химии, 1968, т. 42, с. 398.института по1. Хавский Н.Н.

85. НВДАЮ" ктора по ВНПОбумпром1. Непеин В.Н,1. АКТо выполнении договора по социалистическому научно-техническому содружеству.

86. Полученные результаты позволяют использовать магнитные поля для защиты трубопроводов от коррозии в средах переработки сульфитного щёлока в сульфит-целлюлозном производстве с ожидаемым экономическим эффектом 25,12 тыс. руб. в год.

87. Комиссия подтверждает, что научно-исследовательская работа выполнена в полном объёме и в срок.1. Акт подписали:1. От МИСиС

88. Научный руководитель, проф^^^н^Зсаев Н.И.

89. Отв. исполнитель, доц.,к.х»н. Кравчинский А.П.1. Щ1—£

90. Исполнитель, асПйрант Ъалуъъ В.Н.

91. Общий ожидаемый эффеут распределяется следующим образом: на долю ПФ ВНПОбцрпром приходится 50% или 12,56ткгруб. на долю МИСиС приходится 50% или 12,56п«бу6.от МИСиС Руководитель те. Исаев Н.И.1. ТУ1. Отв. исполн., к.х.

92. Кравчинский А.П. Исполнитель, аспирант/ Балуев В.Н. Ф^Г1. Протокол подписали:х.н. проф. Ц.

93. От Ш ВНПОбумпром Зав.отделом коррозии, к.т.н, Горелов {ЭДЗ.оpa по науке1. Расчётэкономического ожидаемого эффекта от применения защиты оборудования из стали 08XI7T наложением магнитного поля.

94. Экономический эффект расчитывается по формуле:

95. Э = (Cj С2)'А - Е„-К , где

96. Технико-экономические показатели1. Щ. измер.

97. Варианты ; оазовыи ! новый1 I

98. Количество защищаемого металлам2251,21. Стоимость защитыруб.300200

99. Э = (300 200 ) 251,2 = 25,12 тыс. руб. Ожидаемый экономический эффект от применения защиты наложением магнитного поля составил 25,12 тыс. руб.

100. Зав. отделом коррозии Зав. лабораторией экономики1./,

101. Горелов В.В. Тимошенко Г.Г.