ВИЗНАЧЕННЯ РОБОТОЗДАТНОСТІ ЦИНКОВИХ ПОКРИТТІВ В УМОВАХ МЕХАНІЧНИХ НАПРУЖЕНЬ ТА КОРОЗИВНИХ СЕРЕДОВИЩ

2018;
: 113-117
Автори:
1
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України

Для захисту елементів конструкцій від корозії на шельфі Чорного моря часто використовують, як органічні, так і неорганічні покриття, а також корозійностійкі сплави, що дає змогу використовувати обладнання в більш агресивних середовищах, розширюючи умови їх застосування. Однак захисні властивості протикорозійних покриттів в середовищах за наявності сірководню та одночасної дії механічних напружень вивчено не достатньо. Тому метою роботи було встановити вплив концентрації сірководню у середовищі модельної морської води (ММВ) за механічних навантажень на захисні властивості цинкового покриття з розплаву на сталі 20. Для визначення напружень, за яких покриття починає руйнуватися в різних розчинах, зразки діаметром 6,4 мм повільно розтягали (10-6 мм/с) з одночасним контролем характеру зміни електродного потенціалу та напружень, і будували графіки залежностей електродного потенціалу від величини напружень.

Випробовування проводили у середовищі модельної морської води – 3% розчин морської солі  ( мас. %: NaCl ≤ 86,5; Ca2+ ≤ 1,5; Mg2+ ≤ 2,0; K+≤ 1,11; ≤ 7,68; HCO ≤ 0,41; інші ≤ 0,8; pH ~ 6,4), модельна морська вода з різним вмістом сірководню мг/л: 15 (pH ~ 5,2); 75 (pH ~ 4,8); 150 (pH ~ 4,7) та насиченій (pH ~ 4), стандартному розчині NACE (5%-ий розчин NaCl + 0,5%-ий CH3COOH, насичення H2S, pH 3…4, 22±3оС) та 5%-ий розчин NaCl + 0,5%-ий CH3COOH (pH ~ 2,7).

Встановлено, що швидкість корозії зростає з підвищенням вмісту сірководню від 15 мг/л і за насичення розчину модельної морської води для сталі 20 у ~ 1,5 … 4,0 рази, а для цинкового покриття з розплаву в ~ 1,2 … 3,5 рази. В стандартному розчині NACE цинкові покриття інтенсивно кородують, оскільки в кислих розчинах нерозчинні сульфіди цинку не впливають на електродні процеси, тому що утворюються в електроліті і не зв’язані з поверхнею зразків. В модельній морській воді цинкові покриття знижують швидкість корозії сталі 20 в ~ 1,7 рази, а за підвищення вмісту сірководню від 15 мг/л і за насичення знижують в ~ 2,0 рази.

Визначено, що руйнування цинкового покриття з розплаву проходить за напружень ~ 275 МПа рівних границі текучості сталі 20. Пошкоджене цинкове покриття з розплаву у середовищі ММВ електрохімічно захищає сталь, натомість у морській воді, насиченій сірководнем воно має обмежену в часі захисну дію. Показано, що в морській воді насиченій сірководнем гаряче цинкове покриття підвищує опір корозійному розтріскуванню сталі 20 на ~ 20%: порогові напруження руйнування зростають від від 188 до 232 МПа.

1. Семенова И. В., Флорианович Г. М., Хорошилов А. В. Коррозия и защита от коррозии / под
ред. И. В. Семеновой – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 336 с. 2. Picciotti, M, Picciotti, F. “Selecting
Corrosion-Resistant Materials”. Chem. Eng. Prog., 102 45 (2006). 3. Protection of Iron and Steel by
Aluminium and Zinc against Atmospheric Corrosion*. Sprayd Metal Coatings, BS2569: Part 1, 1964.
4. Hoar T. P. and Radovici, 0. Zinc-Aluminium Sprayed Coatings / Trans. Inst. Met. Fin., 1964. –
Vol. 42. – P. 211–222. 5. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия.
Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и
транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. 6. Окулов В. В.
Цинкование. Техника и технология / под ред. проф. В. Н. Кудрявцева. – М.: Глобус, 2008. – 252 с.
7. ГОСТ 9.908-85 Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной
стойкости. 8. NACE Standard MR-0175-96. Standard Material Requirements Sulfide Stress Cracking
Resistance Metallic Materials for Oilfield Equipment. – Houston, Tx.: National Association of corrosion
Engineers (NACE). – 1996. – 30 p. 9. Корозійно-електрохімічна поведінка захисних покрить в
хлоридно-сульфідних середовищах / Г. Чумало, В. Алтухов, М. Чучман, В. Івашків, Б. Дацко //
Первая Междунар. науч.-техн. конф.-выст. “Повышение надежности и долговечности
оборудования нефтегазовой и химической промышленности”. – Бердянск, 3–6 сентября 2013 г. –
С. 154–161.

1. Семенова И. В., Флорианович Г. М., Хорошилов А. В. Коррозия и защита от коррозии / под ред. И. В. Семеновой – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 336 с. 2. Picciotti, M, Picciotti, F. “Selecting Corrosion-Resistant Materials”. Chem. Eng. Prog., 102 45 (2006). 3. Protection of Iron and Steel by Aluminium and Zinc against Atmospheric Corrosion*. Sprayd Metal Coatings, BS2569: Part 1, 1964. 4. Hoar T. P. and Radovici, 0. Zinc-Aluminium Sprayed Coatings / Trans. Inst. Met. Fin., 1964. – Vol. 42. – P. 211–222. 5. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. 6. Окулов В. В. Цинкование. Техника и технология / под ред. проф. В. Н. Кудрявцева. – М.: Глобус, 2008. – 252 с. 7. ГОСТ 9.908-85 Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. 8. NACE Standard MR-0175-96. Standard Material Requirements Sulfide Stress Cracking Resistance Metallic Materials for Oilfield Equipment. – Houston, Tx.: National Association of corrosion Engineers (NACE). – 1996. – 30 p. 9. Корозійно-електрохімічна поведінка захисних покрить в хлоридно-сульфідних середовищах / Г. Чумало, В. Алтухов, М. Чучман, В. Івашків, Б. Дацко // Первая Междунар. науч.-техн. конф.-выст. “Повышение надежности и долговечности оборудования нефтегазовой и химической промышленности”. – Бердянск, 3–6 сентября 2013 г. – С. 154–161.