Создание стенда для исследования коррозионного воздействия агрессивной среды на защитное покрытие

АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 4
1. Разработка алгоритма по выполнению испытаний лабораторного об-разца на соответствие заданным параметрам: высокие прочностные харак-теристики, коррозионная стойкость в агрессивных средах, устойчивость к обледене-нию…………………………………………………………………………………4
2. Создание стенда для исследования коррозионного воздействия агрес-сивной среды на защитное покры-тие………………………………………………19
3. Проведение экспериментальных исследований воздействия агрессивных сред на защитное покрытие и обработка результа-тов………………………...21
4. Проведение экспериментальных исследований коррозионного воздей-ствия на разрабатываемое покрытие и обработка результа-тов……………………...28
5 . Уточнение расчетных методик, разработка алгоритма конструирова-ния, уточнение состава и конструкции покрытия по результатам испытаний экспериментальных образ-цов………………………………………………………29
6. Создание и функциональные испытания разработ-ки………………………31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 40

Весь текст будет доступен после покупки

Наиболее востребованным материалом при конструировании трубопроводов и различных производственных объектов почти во всех отраслях промышленности долгое время остается железо и его сплавы. Несмотря на ряд преимуществ, данные материалы обладают существенными недостатками, в числе которых подверженность коррозионным процессам. Последствия коррозии могут быть катастрофическими для производителей: экономические потери, остановка технологического процесса, загрязнение продукции и окружающей среды. Потому при проектировании и эксплуатации стальных трубопроводов и металлоконструкций необходимо принимать меры по предотвращению или замедлению коррозионных процессов.
Подавляющее количество машин и оборудования работает в экстремальных условиях воздействия высоких нагрузок, агрессивных сред и повышенных температур. Трубы из углеродистой стали, которые традиционно используются для строительства нефте-, газопроводов и резервуаров, имеют непродолжительный срок эксплуатации и слабые антикоррозионные свойства, а также подвержены влиянию агрессивных сред. Особенно остро стоит вопрос защиты конструкций, эксплуатируемых в зоне переменного смачивания, например райзеров шельфовых трубопроводов и опор стационарных платформ, так как совместное воздействие коррозии и обледенения в этой зоне приводит к синергетическому эффекту и значительно сокращает ресурс работы подверженных воздействию конструкций. [1, 2]

Весь текст будет доступен после покупки

В первом отчете НИР была разработана методика экспериментальных исследований по оценке эффективности конструкции полученного покрытия.
Для оценки эксплуатационных характеристик изготовленного покрытия планируется провести следующие испытания:
1. Оценка адгезионных свойств внутреннего слоя по краевому углу смачивания.
2. Оценка стойкости к коррозии в модели пластовой воды, водонефтяной эмульсии, коррозионно-активном составе с высокой кислотностью и содержанием механических примесей гравиметрическим методом.
3. Оценка устойчивости образцов под действием иных коррозионных факторов: механического, теплового, вибрационного воздействия
4. Оценка стойкости к обледенению массовым методом (взвешивание образцов на электронных весах до и после смачивания в морской/соленой воде в диапазоне температур от -8 до 0 ?С)
5. Оценка гидрофобности поверхности как показателя стойкости к обледенению по краевому углу смачивания.

1.1 Оценка работы адгезии слоев по краевому углу смачивания
Наиболее распространенным способом защиты металла от коррозии остается нанесение на его поверхность покрытий разного рода. Различают металлические покрытия анодного и катодного типа (оцинковка, меднение, лужение и т.д.) и неметаллические покрытия (оксидные пленки, лаки, краски, эмали). Самым простым способом с технологической точки зрения является окрашивание металлических изделий, но лакокрасочные покрытия токсичны, не устойчивы при высоких температурах и имеют ряд иных недостатков. [1]
Последние десятилетия в качестве защитных покрытий эффективно используются иные органические материалы, в том числе полимерные композиции числе на основе эпоксидных смол. Интерес к эпоксиполимерным материалам обусловлен рядом их эксплуатационных свойств, таких как высокая стойкость к перепадам температур и механическим воздействиям, низкая влагопроницаемость и высокая адгезия к различным субстратам. Плюсом эпоксидных полимеров является еще и тот факт, что свойства их можно варьировать, путем подбора отвердителя или введением модифицирующих наполнителей. [4-7]
Помимо практических исследований эффективности применения таких покрытий для защиты от коррозии, целесообразно изучение процессов взаимодействия эпоксидного композита с поверхностью с металла.
С точки зрения химической теории, адгезия рассматривается как результат химического взаимодействия компонентов адгезионного соединения, приводящий к образованию химических связей от ван-дер-ваальсовых до водородных, обуславливающих поверхностные явления (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Образование связей на границе адгезив/субстрат
Известно, что силы адгезионного взаимодействия, обеспечивающие лучшие сцепление контактирующих фаз, максимальны при нанесении адгезива на субстрат противоположной кислотно-основной природой: адгезия полимера с преимущественно кислотной природой заметно увеличивается на субстрате, имеющем основную природу и наоборот. Из этого следует, что введение наполнителя со слабыми кислотными свойствами в эпоксиполимерную матрицу позволит обеспечить лучшее сцепление его со стальным субстратом, имеющим так же кислотную природу поверхности. [7]
Таким образом, при разработке защитного покрытия на основе эпоксиполимерного композита необходимо рассматривать кислотно-основные параметры все трех составляющих: исходной полимерной матрицы, модифицирующего наполнителя и субстрата. Данное знание позволит создавать покрытия обеспечивающие максимальную защиту от коррозии различных металлоконструкций в любой среде.
В работе использовались эпоксидный олигомер марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид марки изо-МТГФА (ТУ 6-09-3321-73) в качестве отвердителя и катализатор: 2,4,6,-трис(диметиламинометил) фенол марки алкофен (ТУ 6-09-4136-75), в качестве модифицирующего компонента выбран нанодисперсный оксид алюминия (99,6%) фирмы Nanox.

Весь текст будет доступен после покупки

-1. Григорьева, Т.А. Механизм действия защитного антикоррозионного покрытия на основе органо-неорганических композиционных материалов // Современные проблемы развития Европейского Севера : материалы конференции / под редакцией Р. В. Агиней. – Ухта : УГТУ, 2022. С 77-80.
2. Овчинников, И. Г. Защита от коррозии металлических и железобетонных мостовых конструкций методом окрашивания / И. Г. Овчинников [и др.]. – Саратов : Кубик, 2014. – С. 504.
3. Притула, В. В. Коррозия в мерзлоте. / В. В. Притула, И. Артемова. – Пермь : Книжная площадь, 2014. – С. 176.
4. Старостина И. А., Бурдова Е. В., Сечко Е. К., Хузаханов Р. М., Стоянов О. В. Влияние кислотно-основных свойств металлов, полимеров и полимерных композиционных материалов на адгезионное взаимодействие в металл-полимерных системах // Вестник Казанского технологического университета. 2009. №3.
5. C. Della Volpe & S. Siboni (2000) Acid–base surface free energies of solids and the definition of scales in the Good–van Oss–Chaudhury theory , Journal of Adhesion Science and Technology, 14:2, 235-272.
6. Иконникова К. В. и др. Теория и практика рН-метрического определения кислотно-основных свойств поверхности твердых тел. – 2011.
7. Ситников П.А., Рябков Ю.И., Белых А.Г., Васенева И.Н., Кучин А.В. Физико-химические закономерности создания новых гибридных эпоксиполимерных нанокомпозитов с повышенными прочностными характеристиками // Известия Коми НЦ УрО РАН - 2016. №1. С. 18-22.
8. Морозова З.В. Разработка композитного покрытия с коррозионной стойкостью и устойчивостью к обледенению для защиты трубопроводов и резервуаров / З. В., Морозова, А. В. Сальников // Булатовские чтения : Материалы I Международной научно-практической конференции (31 марта 2017 г.) : в 5 т. : сборник статей / Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. О.В. Савенок. – Краснодар : Издательский Дом – Юг. Т. 4: Проектирование, сооружение и эксплуатация систем трбопроводного транспорта. Химическая технология и экология в нефтяной и газовой промышленности – 2017. – С. 64-68.

Весь текст будет доступен после покупки