Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
90
ПКУ-М и ЧМ-Р; сероуглерод восстанавливаясь атомарным водородом, снижает его поверхностную концентрацию и одновременно усиливая адсорбцию азотсодержащих ингибиторов [71], что, в конечном счете, значительно снижает охруп-чивание стали.
В целом, пока ни один из возможных механизмов не может исчерпывающим образом объяснить все случаи ингибирования наводороживания. Наиболее вероятным представляется торможение наводороживания ингибиторами по. нескольким путям одновременно, например образование барьерной пленки и изменение лимитирующей стадии выделения водорода или создание барьерной пленки с одновременным гидрированием какой-то части молекул ингибитора и т. п.
4.5. ЭФФЕКТ УПРОЧНЕНИЯ СТАЛЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ ИНГИБИРОВАННЫМИ КИСЛЫМИ РАСТВОРАМИ
Этот эффект впервые был обнаружен С. А. Балезиным, В. С. Солодкиной, В. В. Романовым при исследовании циклической прочности углеродистых сталей. Было yL7ановлено [150], что предварительная выдержка образцов стали в серной кислоте с добавками некоторых ингибиторов увеличивает ее циклическую прочность по сравнению с ее исходным значением на воздухе. Так, выдержка Ст2 в .0,5 M H2S04 с добавкой 1 г/л катапина А в течение 33 ч почти в 2 раза увеличивает ее циклическую прочность на воздухе по сравнению с исходным состоянием. Еще в большей степени повышается циклическая прочность после обработки стали в 0,05 М H2S04, ннгибированной катапшюм К, ПКУ-М.
Данные о влиянии предварительной обработки Ст2 ингибированными растворами 0,05 М H2S04 иа время до разрушения т на воздухе при циклическом нагру-жении ±а=196 МПа с частотой 500 циклов в минуту (концентрация ингибитора 1 г/л, время выдержки в ингибированном растворе 33 ч) приведены ниже [150]:
Без предварительной обработки 20
Катапйн А ............66
Катапйн К ............66
ПКУ-М.............. 66
ЧМ.............18
Уротропин..........16
Пропаргиловый спирт .... 15 И-1-А............10
Из данных видно, что не все ингибиторы оказывают упрочняющее действие. Предварительная обработка в сернокислотных растворах, ингибировэнных ЧМ, уротропином, пропаргиловым спиртом, И-1-А, снижает циклическую прочность Ст2 на воздухе в 1,2—2 раза.
Эффект упрочнения 1 зависит от природы ингибитора, его концентрации, температуры и продолжительности обработки, содержания углерода в стали [150, 48, с. 212].
С увеличением концентрации катапина А с 1 до 5 г/л упрочняющий эффект иа Ст2 возрастает с 36 до 68%. Повышение концентрации ингибитора свыше 5 г/л не увеличивает упрочняющий эффект.
Исследования влияния текпературы н продолжительности обработки Ст2 катапшюм А на время до разрушения показало, что наибольшее повышение прочности наблюдается при температуре, близкой к 10°С, а при низких и высоких эффект уменьшается или полностью исчезает. Подобным образом, максимальный Упрочняющий эффект наблюдается при продолжительности обработки стали ингибиров анным раствором 33 ч.
1 Эффект упрочнения рассчитывали по формуле [48, с. 212]: В=[(ал, — —o\v)/ojv] 100, где dff^ — длительная прочность стали на воздухе для упрочненного состояния; Oiv — длительная прочность стали на воздухе в исходном состоянии.
91
Значительное влияние на упрочняющий эффект оказывает содержание угле-Я рода в стали. Установлено, что максимальный эффект наблюдается на стали, содержащей 0,14—0,20% С.
В [151] показано, что обработка стали ЗОХГСНА растворами окснэтилирован-ных азотсодержащих бензосульфонатов и последующие испытания на малоцикловую усталость в коррозионной среде, приводила к увеличению числа циклов до» разрушения в 1,5—1,7 раза по сравнению с необработанной ингибированными растворами сталью. Отмечено также, что упрочняющий эффект отличался высокой стабильностью, запас выносливости сохранялся до 6 и более месяцев.
Обработка ингибированными растворами (ингибиторы катапин БПВ и ФМИ-1) сталей 40Х и У8, закаленных и отпущенных на высокую прочность в течение 7 мин и последуюшие испытания на коррозионное растрескивание & ЗМ H2S04 при а = 490 МПа при 30°С показали, что время до растрескивания увеличилось при обработке ФМИ-1 в 15 раз, а катапином БПВ в 4,5 раза [152]. Таким образом, упрочняющий эффект наблюдается не только при коррозионной усталости, но и коррозионном растекании.
Природа упрочняющего эффекта во многом остается еще неясной. Экспериментальные данные свидетельствуют, что упрочнение стали при обработке кислыми ингибированными растворами сопровождается выглаживанием дна концентраторов напряжений и образованием на поверхности металла защитной фазовой пленки.. Это напоминает известный эффект Иоффе. Однако свести эффект упрочнения к эффекту Иоффе нельзя, так как не все ингибиторы вызывают его; а лишь некоторые, т. е. наблюдается специфичность действия ингибиторов. Эффект упрочнения в некотором роде противоположен эффекту Ребиндера и связан с изменением физико-химических свойств поверхностных слоев стали. Можно предположить, что поверхностно-активное вещество, взаимодействуя с поверхностью металла, повышает его поверхностную энергию а и, в соответствии с уравнением Гриффитса, прочность Р = ~|/ Е а/С возрастает. Таким образом, ингиби-рованный раствор формирует определенное благоприятное физико-механическое состояние поверхностных слоев стали.