Дисертації (ТЕХВ)
Постійне посилання зібрання
У зібранні розміщено дисертації, які захищені працівниками кафедри.
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Протикорозійний захист вуглецевих сталей дифузійними покриттями на основі хрому та силіцію(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Янцевич, Кароліна Віталіївна; Погребова, Інна СергіївнаЯнцевич К.В. Протикорозійний захист вуглецевих сталей дифузійними покриттями на основі хрому та силіцію. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14 «Хімічний опір матеріалів та захист від корозії». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена захисту металів від корозії, підвищенню надійності та довговічності сталевого обладнання шляхом нанесення дифузійних хромосиліцидних покриттів. Збереження від корозійного руйнування металевих конструкцій, обладнання та споруд є одним із найважливішим питанням у промислово розвинених країнах світу. Збиток країнам від корозії і витрати на боротьбу з нею за даними NACE (National Association of Corrosion Engineers) сягає 3% від ВВП і полягає не тільки у пошкоджені та роз’їданні металу, але й в погіршенні функціональних властивостей виробів, зниженні їх надійності, довговічності. Для України, яка є однією з найбільш металонасичених країн Центрально-Східної Європи, ця проблема також надзвичайно важлива. Тому вирішення проблеми протикорозійного захисту металів, підвищення надійності обладнання є актуальним та першочерговим завданням в Украйні. Одним із найбільш розповсюджених методів протикорозійного захисту виробів і деталей з вуглецевих сталей від високотемпературного окиснення, електрохімічної корозії та механічного руйнування є нанесення на їхні поверхні захисних дифузійних покриттів. І тому, вирішення проблеми захисту вуглецевих сталей від високотемпературної корозії в атмосферному повітря, електрохімічної корозії у ряді водних агресивних середовищах та корозійно - механічного зношування шляхом нанесенням дифузійнихпокриттів на основі хрому та силіцію газовим методом в одному технологічному циклі є актуальною. Метою роботи було підвищення стійкості до високотемпературного окиснення в атмосфері повітря, корозійної стійкості у водних агресивних середовищах та зносостійкості вуглецевих сталей шляхом нанесення на їхні поверхні дифузійних покриттів на основі хрому та силіцію, встановлення механізму протикорозійного захисту вуглецевих сталей покриттями в різних агресивних середовищах. Відповідно до мети в роботі були поставлені наступні наукові завдання: 1. На основі аналізу теоретичних розрахунків можливих фізико – хімічних умов нанесення дифузійних покриттів, визначити раціональні склади насичуючих сумішей та режими дифузійного насичення сталей силіцієм та хромом в атмосфері хлору. На основі отриманих даних запропонувати спосіб отримання хромосиліцидних покриттів на вуглецевих сталях з метою підвищення їх стійкості до високотемпературної корозії в атмосфері повітря, зносостійкості і корозійної стійкості у водних агресивних середовищах. 2.Встановити взаємозв’язок між складом і структурою отриманих хромосиліцидних дифузійних шарів на поверхні вуглецевих сталей та їхнім впливом на стійкість сталей до високотемпературної корозії в атмосфері повітря. 3.Дослідити вплив отриманих дифузійних хромосиліцидних покриттів на електрохімічну корозію вуглецевих сталей та встановити механізм їх захисної дії у агресивних водних середовищах. 4.Встановити можливість підвищення корозійної стійкості вуглецевих сталей з хромосиліцидними покриттями в розчинах кислот за рахунок окиснення їхніх поверхневих дифузійний шарів (високотемпературного окиснення в атмосфері повітря, введення неорганічних добавок - окисників у агресивне середовище). 5.Провести лабораторні випробування хромосиліцидних покриттів, нанесених на вуглецеві сталі запропонованим способом. Термодинамічні розрахунки вихідних систем проводили з використанням програм «АСТРА» та «HSC Chemistry 5.0» з базою термодинамічних даних. Структуру та фазовий склад дифузійних хромосиліцидних покриттів досліджували за допомогою мікроструктурного, дюрометричного та рентгеноструктурного аналізу. Жаростійкість в атмосферному повітрі досліджували термогравіметричним методом з безперервною фіксацією зміни тепла, зміни маси зразків до температури 1000 С. Кінетику високотемпературного окиснення зразків зі сталей та сталей з покриттями оцінювали по збільшенню маси при різних температурно-часових умовах. Корозійні та електрохімічні дослідження сталей та сталей з покриттями проводили у різних водних агресивних середовищах. Дослідження абразивної стійкості та зносостійкості шляхом ковзання без змащувального матеріалу оцінювали за втратою маси зразків. За результатами проведених досліджень встановлено, що експлуатаційні властивості вуглецевих сталей (корозійна стійкість, жаростійкість, опір зносу) можуть бути суттєво підвищені за рахунок дифузійного насичення хромом та силіцієм в атмосфері хлору в єдиному технологічному циклі. В роботі наведено результати теоретичних розрахунків рівноважного складу багатокомпонентних систем за участю хрому, силіцію, вуглецю, заліза, кисню, хлору, що дало можливість спрогнозувати склад газової та конденсованої фаз, оптимальні параметри процесу насичення сталей хромом та силіцієм. Визначено найбільш термодинамічно імовірні хімічні реакції, що мають місце при комплексному насиченні сталей силіцієм та хромом. Запропоновано удосконалену конструкцію реакційної камери для дифузійного насичення сталей силіцієм та хромом, яка дозволяє зменшити витрати порошків силіцію і хрому на 25–30% (по масі), усунути можливе легування покриттів елементами, які входять до складу матеріалу, з якого виготовлена камера (сталь 12Х18Н10Т), а також необхідність введення до складу вихідних реагентів твердих вуглецьмістких речовин. Встановлено, що склад, структура та властивості хромосиліцидних покриттів суттєво залежать від вмісту вуглецю в сталі. На поверхні сталей з вмістом вуглецю (0,20-0,60)% дифузійний шар складається з двох зон - зовнішньої, до 15-20 мкм, яка містить карбіди хрому Cr23C6, Cr7C3 та внутрішньої зони 80-100 мкм, що представляє собою твердий розчин хрому та силіцію в -залізі (шар Fe (Si,Cr), На поверхні сталей з вмістом вуглецю (0,70-1,2)% утворюється дифузійний шар, який складається з карбідів хрому Cr23C6 та Cr7C3. Загальна товщина дифузійних покриттів складає 90 - 120 мкм. Мікрорентгеноспектральним аналізом встановлено, що на поверхні сталей 20 та 45 вміст силіцію у зовнішній зоні дифузійних покриттів складає, відповідно, 0,39 та 0,15 ат.%, у внутрішній – до 3,01 і 8,24 ат.%; вміст хрому у зовнішній зоні покриття складає 71,14 та 52,3 ат.%, у внутрішній, відповідно, 18,97 та 10,01 ат.%. На поверхні сталей У8А та У10А в карбідній зоні вміст силіцію складає (0,40-0,45) ат.%, вміст хрому - (89,9 – 92,1)ат.% та поступово знижується до 78,0 ат.%. Запропоновано механізм формування хромосиліцидних шарів на вуглецевих сталях. Термогравіметричні дослідження на дериватографі зразків зі сталі 45 з хромосиліцидним покриттям показали відсутність зміни маси, що свідчать про їхню жаростійкість до 1000 С. Масометричним методом досліджено вплив температури, часу ізотермічної витримки та марки сталі на жаростійкість хромосиліційованих сталей (20, 45, У10А). Встановлено, що процес окиснення хромосиліційованих сталей підпорядковується параболічному закону зростання захисних плівок у всьому дослідженому температурному інтервалі 700-1000 С, що свідчить про дифузійний механізм процесу. Нанесення на поверхню сталі 45 хромосиліцидного покриття призводить до підвищення її опірності високотемпературній корозії за температур 700, 800 С у 14,0; 23,0 рази, відповідно. Експериментально показано, що жаростійкість хромосиліцидних покриттів, нанесених на вуглецеві сталі, підвищується в ряду: сталь У10А→ сталь 20→сталь 45. Проведеними дослідженнями показано, що підвищення жаростійкості обумовлено утворенням в шарі покриттів оксиду хрому та оксиду силіцію. Рентгеноструктурним аналізом всановлено, що після окиснення протягом однієї години при температурі 1000 С на поверхнях середньовуглецевих сталях з покриттями зберігаються фази карбідів хрому Cr23C6, Cr7C3, твердий розчин хрому та силіцію в - залізі та фіксується поява оксиду хрому Cr2О3 та на глибині 10-15 мкм оксиду силіцію SiО2. Встановлено, що оксид силіцію, розташований на межі розподілу карбідна фаза – твердий розчин хрому та силіцію в -залізі, виконує роль бар’єрного шару, запобігає проникненню кисню вглиб покриття та не дає можливості утворюватися в ньому крихким та корозійно нестійким оксидам заліза. Виявлено, що висока жаростійкість хромосиліцидних покриттів, нанесених на сталь 20 і сталь 45 у порівнянні зі сталлю У10А, пов'язана з невеликим вмістом заліза в їх карбідних фазах, значно більшою часткою в них карбіду хрому Cr23C6 та наявністю оксиду силіцію SiО2 в шарі покриття. На основі проведених розрахунків було побудовано параметричну діаграму жаростійкості хромосиліційованої сталі 45, яка дозволяє провести оцінку її довговічності при різних температурах (800 - 1000 С) та тривалості витримки (1 - 6 годин) в атмосфері повітря. Мікротвердість поверхневого шару хромосилцідного покриття на сталі 45 дорівнює 19,5 ГПа і зменшується до 6,0 ГПа на відстані 40-60 мкм від поверхні, що відповідає шару на основі твердого розчину хрому та силіцію в -залізі. Такий розподіл мікротвердості по перерізу дифузійних шарів сприяє зменшенню внутрішніх напружень в покритті, покращенню його зчеплення з основою та підвищенню корозійної стійкості під впливом механічних напружень та зношування. Встановлено, що швидкість корозії хромосиліційованих сталей 20, 45 і захисні властивості отриманоих покриттів залежать як від природиагресивного середовища, виду деполяризації корозійного процесу, так і часу експозиції зразків у розчинах. Масометричними випробуваннями було виявлено, що хромосиліціювання запропонованим способом призводить до підвищення корозійної стійкості сталі 45 від сульфатної та хлоридної кислот до розчинів солей, технічної води та розчинів оцтової і нітратної икслот. В умовах корозії з водневою деполяризацією (розчини сульфатної та хлоридної кислот) отримані покриття виявляють невисоку захисну дію (=2,1-3,2), значно вищу мають при корозії з кисневою деполяризацією (технічна вода, розчини солей, = 4,6-5,7) та з киснево-водневою деполяризацією (оцтова кислота, = 7,5-18,0) деполяризацією, найбільшу – переважно з окиснювальною деполяризацією (розчини нітратної кислоти, = 12,0-720,0). За довготривалих корозійних випробувань (після 576 годин випробувань) захисна дія хромосиліцидних покриттів у технічній воді, 3% розчині хлориду натрію та оцтовій кислоті зростає і забезпечує підвищення корозійної стійкості вуглецевої сталі 45 в 8,5-18,0 разів. Високу захисну дію вуглецевих сталей при довготривалих випробуваннях (1522 годин) показали хромосиліцидні покриття у розчинах нітратної кислоти ( =99,98%). Виявлено, що з підвищенням часу експозиції покриттів у розчинах сульфатної і хлоридної кислот їхня захисна дія знижується, що пов’язано з відновленням оксидних плівок Cr2O3, SiO2 та утворенням гальванічної пари покриття – основа. У воді, розчинах 3%NaCl, оцтовій та нітратній кислоті захисна дія покриттів з часом підвищується за рахунок утворення на поверхні та в глибині покриття оксидних плівок хрому та силіцію, які мають високу хімічну стійкість у цих розчинах. Результати вольтамперометричних досліджень показали, що у розчинах сульфатної та хлоридної кислот корозія сталі 45 та сталі 45 з покриттям протікає в активній області з водневою деполяризацією. Процес виділення водню на сталі 45 без покриття та сталі з покриттям у розчинах кислот описуються рівнянням Тафеля. Виявлено, що дифузійне хромосиліціювання сталі призводить до підвищення швидкості катодноїреакції корозійного процесу (внаслідок низької перенапруги виділення водню на карбідах хрому (Cr23C6, Cr7C3) і до гальмування анодної реакції розчинення сталі за рахунок високої хімічної стійкості карбідів хрому у розчинах сульфатної та хлоридної кислоти. У 3% розчині NaCl корозія сталі 45 з покриттям протікає з кисневою деполяризацією. Нанесення на поверхню сталей хромосиліцидних покриттів призводить до гальмування як катодної реакції корозійного процесу (за рахунок гальмування швидкості діфузії кисню крізь дифузійний шар), так і анодної (за рахунок високої хімічної стійкості карбідів хрому). У розчинах оцтової кислоти корозія протікає зі змішаною воднево-кисневою деполяризвцією. Виявлено, що нанесення на поверхню сталі 45 хромосиліцидного покриття призводить до гальмування процесу відновлення кисню та виділення водню, та анодного розчинення її в активній області та в області пасивного стану. У розчинах нітратної кислоти корозійний процес протікає за рахунок відновлення аніонів кислоти. Показано, що нанесені на поверхню сталей покриття зменшують швидкість катодної та анодної реакцій процесів корозії. Триботехнічні дослідження показали, що процес дифузійного насичення хромом та силіцієм призводить до підвищення зносостійкості сталі 45 в умовах абразивного зношування 13,0 разів. в умовах тертя без змащувального матеріалу 7,5 разів, що пов’язано з високою мікротвердістю хромосиліцидних покриттів. Запропоновано ефективні способи підвищення корозійної стійкості вуглецевих сталей (20, 45, У10А) з хромосиліцидними покриттями в водних агресивних середовищах за рахунок окиснення їхніх поверхневих шарів в атмосфері повітря або введення у розчини кислот окисників (молібдату натрію, молібдату амонію). Виявлено, що після ізотермічної витримки сталі 45 з хромосиліцидним покриттям протягом однієї години при температурах 873К і 1023К в атмосфері повітря коефіцієнти гальмування корозії у 10% H2SO4 та 10% HCl досягають значень 39,0; 122,0 та 42,0; 141,0, в той час, як для неокиснених покриттів вони не перевищують 2,2 та 3,2, відповідно. Зпідвищенням часу ізотермічної витримки сталі 45 з хромосиліцидним покриттям до двох годин за тих самих температур коефіцієнти гальмування корозії у розчинах сульфатної та хлоридної кислот дорівнюють 68,0-298,0 та 84,0-180,0, відповідно. Тривалою експозицією у розчинах кислот (до 720 годин) покриттів окисненних в атмосфері повітря при температурах 873К і 1023К підтверджено їх високу корозійну стійкість (ступінь захисту сягає =98,99%). Вольтамперметричними дослідженнями показано, що в розчинах сульфатної кислоти хромосиліцидні покриття, які були окиснені при температурі 750 С протягом однієї години мають більш позитивний Ес - потенціал, ніж неокисненні; характеризуються стійким пасивним станом, що вказує на їх високі захисні властивості у широкому інтервалі потенціалів. Показано, що ізотермічна витримка хромосиліцидних покриттів протягом однієї-двох годин при температурі 1023К забезпечує ступінь захисту вуглецевих сталей 20, 45, У10А від корозії у розчинах сульфатної та хлоридної кислот на рівні 99,0-99,8 %. Іншим ефективним способом підвищення корозійної стійкості вуглецевих сталей (20, 45, У10А) з хромосиліцидними покриттями є введення у розчини кислот окисників. Показано, що введення у 10% розчини сульфатної, хлоридної кислот окисника (3-5 г/л молібдату натрію або 3-5 г/л молібдату амонію) підвищує корозійну стійкість хромосиліційованої сталі 45 у 6,0-17,0; 36,0-124,0 разів, відповідно. Виявлено, що введення молібдату натрію до розчину сульфатної кислоти призводить до значного підвищення поляризації катодної реакції корозії хромосиліційованої сталі 45, зміщенню її Ес - потенціалу в область позитивних значень, зниженням (2-2,5 порядки) струму пасивації. Лабораторними випробуванням на кафедрі прикладної механіки та інженерії матеріалів Національного авіаційного університету (м. Київ) доведена доцільність нанесення хромосиліцидних покриттів запропонованим способом на поверхню вуглецевих сталей для підвищення їх корозійної стійкості та зносостійкості.Використання запропонованих способів підвищення працездатності робочих елементів обладнання в машинобудуванні, хімічній та інших галузях промисловості (втулки, клапани, осі, диски) дозволить замінити дорогі високолеговані сталі на більш дешеві вуглецеві сталі з дифузійними хромосиліцидними покриттями.Документ Відкритий доступ Комплексне забезпечення корозійнобезпечної експлуатації систем тепловодопостачання житлово-комунальної інфраструктури(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Васильєв, Георгій СтепановичВасильєв Г.С. Комплексне забезпечення корозійнобезпечної експлуатації систем тепловодопостачання житлово-комунальної інфраструктури. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.14 «хімічний опір матеріалів та захист від корозії». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. Робота направлена на вирішення науково-технічної проблеми корозійнобезпечної та ефективної експлуатації систем господарсько-питного водопостачання та комунального теплопостачання житлово-комунальної інфраструктури за рахунок зниження корозійного руйнування трубопроводів та зниження осадження накипу в теплообмінному обладнанні. Проблема вирішується шляхом впливу на поверхню розділу фаз метал/корозійне середовище і обмеженого впливу на корозійне середовище за рахунок впровадження альтернативного підходу до водопідготовки у теплових мережах шляхом дозування реагентів комплексної дії на основі даних корозійного моніторингу, підвищення ефективності та надійності роботи пластинчатих теплообмінників теплових пунктів при накладанні ультразвукової вібрації та підвищення корозійної стійкості трубопроводів систем гарячого водопостачання шляхом впровадження комплексу експлуатаційних заходів. Впровадження розроблених у роботі підходів не потребує внесення змін у конструкцію систем тепловодопостачання. У першому розділі роботи проведений детальний аналіз будови систем телповодопостачання населених пунктів. Розглянуто види підведення теплової енергії до житлових будинків для потреб гарячого водопостачання та опалення, переваги та недоліки типових схем. Проведений детальний аналіз процесів внутрішньої корозії, що відбуваються в теплових мережах, теплообмінному обладнанні та внутрішньобудинкових мережах в залежності від режиму роботи та складу води. Показано, в усіх випадках корозію спричиняє розчинений у воді кисень, а характер руйнування залежить від режиму роботи системи. Розглянуто вплив складу води на осадження накипу на поверхнях нагріву, механізм цього процесу та економічні наслідки. Втрати палива від накипу становлять 1-3% на кожний міліметр товщини осаду. Проаналізована традиційні методи боротьби з корозією та накипоутворенням: деаерування та пом’якшення води у теплових мережах, застосування труб із захисним покриттям та періодичне видалення осадів у системах гарячого водопостачання. Визначено принципові недоліки цих методів. Окреслено фізико-хімічні задачі, вирішення яких є необхідним для практичного впровадження технологій корозійного контролю та протикорозійного захисту. У другому розділі наведено стислий опис використаних методів визначення швидкості корозії, елементного складу та структури поверхневих осадів, а також установок для проведення досліджень. Для дослідження процесів корозії маловуглецевих сталей застосовувалися поляризаційні методи: прямої поляризації та поляризаційного опору. Результати перевіряли методом масометрії. Для дослідження корозійної стійкості легованих сталей використовували методи потенціостатичної, гальваностатичної та потенціодинамічної поляризації. Процеси утворення накипу вивчали із застосуванням методів зсуву вуглекисневої рівноваги за рахунок електровідновлення кисню, а також метод термічної кристалізації. Для аналізу фазових шарів на поверхні металу використовували методи ІЧ-спектроскопії, рентгенофлюорисцентного та рентгеноструктурного аналізу. Морфологію поверхні та осадів досліджували методами скануючої електронної мікроскопії. Для прогнозування фізико-хімічних процесів використовували методи мультифізичного моделювання в середовищі Comsol Multiphysics. У третьому розділі приведені результати аналізу впливу умов експлуатації корозійного досліджуваної корозійної системи на електрохімічну активність продуктів корозії. Електрохімічна активність продуктів корозії обумовлена тим, що важкорозчинні сполуки тривалентного заліза виступають деполяризатором корозійного процесу. Поява на поверхні сталі додаткового деполяризатора не призводить до зростання швидкості корозії. Це пов’язано із тим, що шар гідроксиду, який містить іони Fe3+, одночасно відіграє роль бар’єру для доступу кисню до поверхні металу. Швидкість деполяризації сталі тривалентним залізом буде визначатися швидкістю доставки кисню до поверхні шару гідроксиду. Таким чином, тривалентне залізо виступає у ролі проміжної частинки в даному процесі. Воно відновлюється, окиснюючи поверхню заліза і окиснюється киснем, наявним у воді. Збільшення часу експозиції призводить до перекристалізації аморфних сполук у більш стабільний кристалічний гетит, що веде до зменшення концентрації електрохімічно активних іонів Fe3+ та зниженню швидкості корозії внаслідок блокування поверхні сталі від доступу кисню. Визначено, що вплив електрохімічно активних продуктів корозії у холодній водогінній воді призводить до завищення визначеного значення швидкості корозії на 60 % при використанні поляризаційних методів вимірювання. Збільшення температури води до 60 С, твердості до 4,5 ммоль/дм3 і швидкості потоку до 0,4 м/с веде до переважного утворення на поверхні металу шару карбонатних осадів, що не проявляють електрохімічної активності. У четвертому розділі наведені результати випробувань зразків багатотонажних продуктів переробки агропромислового комплексу сімейства хрестоцвітів в якості сировини для отримання «зелених» інгібіторів корозії для систем теплопостачання. Методом хромато-мас-спектроскопії проведено аналіз компонентного складу екстрактів. Протинакипну ефективність досліджено методами електрохімічного зміщення вуглексиневої рівноваги при катодному відновленні кисню та при термічні кристалізації. Встановлено, що протинакипний ефект проявляє спиртовий екстракт макухи редьки, ефективність інгібування накипу становить 75%. В той же час обмежена модифікація корозійного середовища екологічно-чистими, безпечними сполуками веде до зниження швидкості корозії за рахунок утворення на поверхні металу захисної плівки. В п’ятому розділі роботи наводяться результати впливу ультразвукової вібрації на стійкість легованих сталей AISI 430, 304, 316 до пітингової корозії в хлоридвмісних середовищах. Через санітарні обмеження для питної води, захист теплообмінних поверхонь пластинчатих апаратів у теплових пунктах неможливо здійснити із застосуванням інгібіторів корозії. Перспективним підходом для підвищення пітингостійкості високолегованих сталей до локальних видів корозії є застосування ультразвуку, але ультразвукова обробка середовища має дуже обмежений радіус дії – 10-50 см від випромінювача. Збільшення радіусу дії вимагає підвищення потужності ультразвуку, що може негативно впливати на метал, викликаючи кавітаційне руйнування. Запропоновано замінити введення ультразвуку у середовище на прикладання ультразвукової вібрації до металу. Швидкість поширення звуку в металі більше ніж у воді у 3,8 рази, за рахунок цього зона впливу вібрації збільшується, а потужність ультразвуку зменшується. Це одночасно дозволяє забезпечити обробку поверхні в докавітаційному режимі та веде до енергозбереження. Показано, що накладання ультразвукової вібрації частотою 28 кГц і потужністю 1,2 Вт призводить до зміщення потенціалу пітингу на 100- 150 мВ в анодну сторону, а струм розчинення сталі через пітинги знижується в 10-30 разів при накладанні вібрації. Встановлено механізм ультразвукового пригнічення пітингу, який полягає у вібраційному зниженні адгезії шару осаду над зоною пітингу, що веде до нейтралізації кислого середовища в зоні пітингу та репасивації металу внаслідок інтенсивного перемішування розчину в приповерхневому шарі. Показано, що залежність зміщення потенціалу пітингу від прикладеної потужності ультразвуку має лінійний характер. Ефективність ультразвукового пригнічення пітингів підтверджена методами оптичної та електронної мікроскопії поверхні після випробувань, даними хронометрії та кулонометрії та зміни маси в результаті анодної поляризації. В шостому розділі наведені результати досліджень впливу режимів роботи системи гарячого водопостачання на утворення стійких захисних шарів на внутрішній поверхні трубопроводів. Показано, що підтримання швидкості потоку не нижче 0,3 м/с та рівня підживлення системи гарячого водопостачання не менше 30% об’єму систему на годину дозволяє знизити швидкість корозії сталевих трубопроводів принаймні у 2 рази за рахунок утворення на їх поверхні природного захисного шару із продуктів корозії та осадів солей твердості. Більша швидкість потоку зменшує товщину дифузійного шару і дозволяє кисню швидше досягати поверхні металу. Збільшення подачі кисню прискорює корозію і підлуговування в катодних зонах. Крім того, більша швидкість потоку збільшує надходження іонів HCO3 – , утворюючи захисний карбонатний шар. Таким чином, поверхня повністю покривається шаром кристалів кальциту невеликих розмірів, що діє як бар’єр для кисню, і швидкість корозії зменшується. Більша швидкість потоку також покращує блокуючі властивості поверхневого шару в анодних зонах. Тонший дифузійний шар і більший запас кисню переміщують місце перебігу реакції з об'єму розчину в пору. Це підтримує окислення іонів Fe2+ у порах і запобігає їх проникненню в об’єм розчин, блокуючи тим самим пори продуктами зневоднення Fe(OH)3. Сформований шар щільний, міцно зчеплений з поверхнею і має здатність до самовідновлення. Показано, що встановлення в систему гарячого водопостачання електролізерних установок з магнієвим анодом дозволяє захистити катодно лише незначну ділянку труби (10-15 см) навколо магнієвого анода. Решта поверхні металу захищається за рахунок посилення захисних властивостей карбонатів в присутності електрохімічно введених іонів магнію. Визначено оптимальне співвідношення потоків у з’єднаннях труб системи гарячого водопостачання. Так, для мінімізації негативного впливу пар диференційної аерації бажано підтримувати рівномірний розподіл потоків у з’єднаннях труб, а швидкість потоку не нижче 0,3 м/с. У сьомому розділі роботи приведені розробки засобів корозійного контрою та протикорозійного захисту, результати їх промислових випробувань та впровадження. Для надійної роботи засобів корозійного моніторингу в умовах утворення електрохімічно активних продуктів корозії розроблено нову конструкцію датчика, який можна вилучати із трубопроводу без зупинки останнього. Розроблені нові мікропроцесорні корозиметри, що можуть в автоматичному режимі керувати дозуючим обладнанням для введення інгібітору корозії. На основі корозиметрів, які додатково обладнано GSM-модулем дистанційної передачі показань, побудована система дистанційного корозійного моніторингу. Проведені успішні промислові випробування такої системи в умовах реагентної водопідготовки на районній котельні міста Києва та показана можливість переходу від традиційної водопідготовки до реагентної без погіршення якості теплоносія. В результаті випробувань було встановлено, що розбіжність між методами не перевищує 5- 15 % для котельних різних типів. Електрохімічний метод дозволяє визначати вплив різних факторів на швидкість корозії: об’єм підживлення, наявність корозійних процесів в обладнанні водопідготовки та пошкодження бойлерів систем гарячого водопостачання. Висока чутливість та оперативність даного методу можуть бути використані для подальшого контролю цих параметрів. Проведені випробування протикорозійної та протинакипної ефективності ультразвукової вібрації на теплообмінному апараті. Визначено мінімальну потужність ультразвуку, необхідну для підтримання безнакипного режиму роботи пластинчатого теплообмінника, яка становить 100 Вт/м2 . Ультразвукова вібрація запобігає утворенню кристалів карбонату на поверхні теплообмінних пластин, забезпечуючи підтримання їх в очищеному стані в ході експлуатації. Дана технологія покладена в основу протикорозійного захисту пластинчатих теплообмінників. Удосконалено електронний блок установок магнієвого захисту від корозії типу ЩИТ. Введено функцію архівування результатів роботи установки для аналізу ефективності захисту в часі та коригування захисного струму в залежності від фактичних результатів роботи. Установки магнієвого захисту від корозії введено в ДБН В.2.5-39:2008 та успішно впроваджуються при будівництві нового житла.Документ Відкритий доступ Наукові основи створення синергетичних адсорбційних інгібіторів корозії поліфункціонального призначення(2021) Погребова, Інна СергіївнаДокумент Відкритий доступ Симетричні суперконденсатори на базі нанопористих вуглецевих матеріалів з оптимізованою структурою електродів(2021) Гавриков, Дмитро Сергійович; Лінючева, Ольга ВолодимирівнаДокумент Відкритий доступ Захист від корозії теплообмінного обладнання в умовах накипоутворення із застосуванням ультразвукової обробки(2020) Васильєва, Світлана Михайлівна; Герасименко, Юрій СтепановичДокумент Відкритий доступ Інтенсифікація процесу електроекстракції міді в комплексній переробці оксидної руди з отриманням високоліквідних продуктів(2017) Ущаповський, Дмитро Юрійович; Лінючева, Ольга Володимирівна; Кафедра технології електрохімічних виробництв; Хіміко-технологічний факультет; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»