Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ОТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ В УСЛОВИЯХ СОЛЕВОГО ТУМАНА

Изобретение относится к способам защиты металлоизделий от коррозии, в частности, при их хранении в межсезонный период на открытых площадках, под навесом и в неотапливаемом помещении, в том числе при повышенном содержании в воздухе микропримесей хлоридов при наличии переменных температурных (20-40°C) и влажностных (относительная влажность воздуха 70-100%) нагрузок, а также при воздействии хлоридных нейтральных сред посредством создания антикоррозионной пленки. Оно может найти применение, например, для консервации металлоизделий в машиностроении, сельском хозяйстве и ВПК.

В работах [Вигдорович В.И., Шель Н.В., и др. // Практика противокоррозионной защиты. №2. 1996. С.19-25.; Жук Г.В. // Защита металлов. 1977. Т.13. №2. С.205-209.; Вигдорович В.И., Сафронова Н.В., Прохоренков В.Д. // Защита металлов. 1991. Т. 27. №2. С.341-343] показана возможность использования в качестве полифункциональной антикоррозионной маслорастворимой присадки к товарным индустриальным маслам нетоксичных (4-й класс опасности), лишенных дурных запахов кубовых остатков синтетических жирных кислот КОСЖК (С₁₇-С₂₀ или С₂₁-С₂₅ (ГОСТ 8622-57)). Отмечена высокая технологичность масляных композиций КОСЖК. Они не расслаиваются со временем, имеют малое время формирования равновесной защитной пленки, что дает возможность широко применять их для приготовления консервационных материалов (КМ).

Вместе с тем, минеральное масло как растворитель-основа имеет целый ряд недостатков: 1) высокая все время колеблющаяся стоимость с тенденцией к постоянному росту; 2) частые существенные сложности, обусловленные необходимостью расконсервации и переконсервации в условиях временного хранения техники и запасных частей; 3) многокомпонентный состав, значительно снижающий технологичность производства и применения; 4) создание целого комплекса экологических проблем, связанных с необходимостью утилизации защитного материала.

Наиболее близким по технической сущности является способ консервации техники с помощью композиций КОСЖК с индустриальным маслом И-20А [Вигдорович В.И., Шель Н.В., и др. // Практика противокоррозионной защиты. №2. 1996. С.19-25]. Недостатком этого способа, принятого за прототип, является недостаточная стабильность защитных свойств и высокая водопроницаемость покрытий [Жук Г.В. // Защита металлов. 1977. Т.13. №2. С.205-209].

Такой признак прототипа, как наличие двух технологических компонентов гидрофобного растворителя-основы (масла) и антикоррозионной присадки, совпадает с существенным признаком заявляемого способа.

Технической задачей является разработка способа защиты металлоизделий от атмосферной коррозии в условиях солевого тумана, хранящихся в межсезонный период на открытых площадках, под навесом и в неотапливаемом помещении, в том числе при повышенном содержании в воздухе микропримесей хлоридов при наличии переменных температурных (20-40°C) и влажностных (относительная влажность воздуха 70-100%) нагрузок, а также при воздействии хлоридных нейтральных сред посредством нанесения эффективного, экологически чистого, технологичного, доступного, быстро возобновляемого антикоррозионного продукта. Данная техническая задача решается тем, что на металлическую поверхность наносят пленку низкоэрукового рапсового масла, полученного горячим прессованием при температуре 80°C с добавкой КОСЖК в концентрации 20±5 масс.%.

Сущность способа заключается в том, что рапсовое масло образует гидрофобное покрытие, которое затрудняет транспорт воды к защищаемой поверхности. Рапсовое масло и кубовые остатки синтетических жирных кислот являются смесью поверхностно-активных веществ. Они, адсорбируясь на активных центрах металлической поверхности, обеспечивают торможение скорости электрохимической коррозии стали.

Защитная пленка рапсового масла может быть нанесена на металлическую поверхность посредством окунания, пневматическим распылением или кистью. В силу высокой вязкости композиций рапсового масла с КОСЖК (10-20 масс.%) при комнатной температуре требуется предварительный подогрев состава до 50°C. При нанесении состава формируется покрытие толщиной 25-30 мкм (гравиметрическая оценка или измерительная гребенка (10…360 мкм) №626 - для измерения толщины жидких лакокрасочных покрытий (ИСО 2808)). Поскольку состав включает технологические компоненты родственной химической природы, перемешивание перед нанесением не требуется. Адгезия свежей пленки композиции рапсового масла с КОСЖК к поверхности стали составляет 140 мДж/м² (прибор Дю-Нуи). С ростом продолжительности экспозиции образцов в натурных условиях адгезия увеличивается за счет полимеризации непредельных компонентов низкоэрукового рапсового масла.

Защитную эффективность пленки рапсового масла оценивали по данным коррозионных испытаний в 0,5 М растворе хлорида натрия, гигростате Г-4 и в натурных условиях.

Коррозионные испытания проведены на образцах стали Ст3. Их подготовка, определение толщины покрытия, снятие продуктов коррозии, методика расчета не отличались от общепринятых [Благовидов И.Ф., Кондратьев В.Н., Шехтер Ю.Н. Консервационные и рабоче-консервационные моторные масла для двигателей внутреннего сгорания. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1977. 40 с.]. Для оценки защитной эффективности образцы стали размером 30×20×3 мм полировали до 6 класса чистоты, обезжиривали этанолом или пастой оксида магния, сушили фильтровальной бумагой и затем 1 сутки в эксикаторе и взвешивали (m₀). Для нанесения покрытия образцы опускали в ванну консервации, затем вынимали и оставляли на воздухе (помещение лаборатории) в вертикальном положении на 1 сутки для стекания избытка масляной композиции и формирования защитной пленки. Толщину сформированной пленки оценивали гравиметрически, полагая слой равномерным, с использованием формулы:

h=(m₁-m₀)10⁴/(ρ S),

где h - толщина пленки, мкм; m₁ - масса образца с пленкой, г; ρ - плотность состава, г/см³, S - площадь образца, см².

Защитные составы наносили параллельно из расчета 3-6 образцов на одну точку. Коррозионные потери оценивали весовым методом с точностью до ±0,5·10^-5 г. С этой целью с учетом данных вторичного взвешивания (m₂, г) рассчитывали потерю массы Δm

Δm=m₀-m₂.

Скорость коррозии рассчитывали по формуле:

K=(m₀-m₂)/(Sτ),

где τ - время, ч. Величины защитного действия вычисляли по выражению:

где K₀ и K₁ - соответственно скорости коррозии в отсутствие и при наличии защитного покрытия.

Испытания при комнатной температуре и воздушной атмосфере проведены в 0,5 М растворе хлорида натрия. Продолжительность эксперимента составляла 14 суток (336 часов).

Испытания в гигростате Г-4 образцов Ст3 проводили в течение 30 суток в следующем режиме: 8 часов при 40°C и 100%-ной относительной влажности воздуха и 16 часов при закрытой дверце гигростата Г-4 и отключенной камере.

Натурно-стендовые испытания проводили на образцах той же стали размером 150×50×3 мм (3 образца на одну точку) в условиях городской атмосферы. На обработанные указанным ранее способом образцы окунанием наносили защитные покрытия с тем же методом формирования защитной пленки. Продолжительность испытаний - от 6 до 12 месяцев. Защитное действие рассчитывали формуле (1).

По данным коррозионных испытаний в солевом растворе величина защитного действия композиции рапсового масла с 20±5 масс.% КОСЖК достигает 98%. Визуальная оценка после экспозиции образцов в гигростате Г-4 показывает долю пораженной металлической поверхности менее 5%, питтинги отсутствуют.

Величина защитного действия после 30 суток экспозиции в гигростате Г-4 и 12-ти месячных натурных испытаний достигает 99%.

Предложенный способ защиты металлоизделий от атмосферной коррозии в условиях солевого тумана, хранящихся в межсезонный период на открытых площадках, под навесом и в неотапливаемом помещении, в том числе при повышенном содержании в воздухе микропримесей хлоридов при наличии переменных температурных (20-40°C) и влажностных (относительная влажность воздуха 70-100%) нагрузок, а также при воздействии хлоридных нейтральных сред, является эффективным, доступным, технологичным и экологически безопасным, поскольку в его основе лежит применение масла из быстро возобновляемого растительного сырья и нетоксичных (4-й класс опасности) лишенных дурных запахов кубовых остатков синтетических жирных кислот КОСЖК.