Дипломдық ЖҰмыс мамандық: «5В011200 Химия»



жүктеу 0.64 Mb.
бет1/3
Дата19.04.2019
өлшемі0.64 Mb.
түріДиплом
  1   2   3

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті


Ермекқалиева Г.Т.

Құрамында фосфоры бар компоненттердің модельді бұрғылау суы ортасында қорғаныштық әрекетін зерттеу

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС


Мамандық: «5В011200 - Химия»

Орал 2015

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті

«Қорғауға жіберілді»

Кафедра меңгерушісі м.а.

___________ Н.В. Акатьев

«__» ______________20__ж.

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: «Құрамында фосфоры бар компоненттердің модельді бұрғылау суы ортасында қорғаныштық әрекетін зерттеу»
Мамандығы: «5В011200 - Химия»
Орындаған Ермекқалиева Г.Т.
Ғылыми жетекшісі

х.ғ.к., доцент Ниязбекова А.Б.

Орал 2015

БЕЛГІЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
Диспломдық жұмыста төмендегi белгiлеp мен қысқартылған сөздеp қолданылды:


ПР

СР


Полифосфат NanPnO3n

Сақиналы фосфат



С6Р

МСР
Б





Натрий циклогексафосфаты Na6P6O18

Модифицирленген сақиналы фосфат

Бұрғылау суы (үлгі)







Кіріспе

5

1.

Әдебиетке шолу

7

1.1

Жемірілу, оның түрлері және оған әсер ететін факторлар

7

1.2

Коррозиялық теорияларының негіздері

7

1.3

Коррозиялық процестердің классификациясы

10

1.4

Биологиялық коррозия


14

1.5

Металдың күкірт сутекті және көміртек диоксиді ортасындағы коррозия заңдылықтарын қарастыру

15

1.6

Конденсирленген фосфаттарға жалпы сипаттама

18

1.7

Күкіртсутекті коррозия ингибиторлары

21

2.

Экспериментальді бөлім

22

2.1

Материалдардың сипаттамасы және дәлелдеу әдістері

22

2.2

Құбыр суы ерітінділерінің құрамын зерттеу әдістері

24

2.3

(IIІ) вaлeнттi d – элeмeнттeрiмeн С6Р

ингибитoрлық қacиeтiн зeрттeу және есептеу формулалары



26

3.

Талдау нәтижелері

28

3.1

Натрий циклoфосфатының синтезінің дәлелдемесі

28

3.2

Құбыр суы ерітіндісінің рН және модельдік жүйелердігі ингибиторлық қасиеттері

28




Қорытынды

37




Қолданылған әдебиеттер тізімі

38




Қосымшалар

41

Кіріспе

Зерттеудің өзектілігі: Табиғатта бос еріген заттардан немесе механикалық қоспалардан химиялық таза су жоқ. Жер бетінен буланған су атмосферада конденсерленеді және жерге қайтып, сумен топырақтың құрамдас бөлігі шаңмен, газдармен, микроорганизидермен және басқада сумен араласады, әрекеттесіп өнімдерімен ластанады.


Табиғи суларда еріген күйдегі газар (О2, N2, СО2, Н2S және т.б.), тұздар, органикалық заттар (гуматтар, белоктың ыдарау өнімдері және т.б.) болуы мүмкін. Қоспалар еріген күйде, коллойды түрде және ірі дисперсті өлшемді бөлік түрінде кездесуі мүмкін. Жоғарыда аталған қоспалардың кейбіреулері химиялық қондырғыларға, буландырғыш қазандарға, құбырларға кері әсерін тигізіп, металл эррозиясына және жемірілуіне әкеледі. Ал, бұл қарапайым құрылғының қажетті бөліктерінің жөнделінуіне, қондырғының өнімділігінің төмендеуіне және т.б. әкеледі[1].

Соңғы кездегі мұнай кен орындарында құбырлардың ішкі бетінде коррозиялық бұзлуы күрделі белсенді сулы ортада СО2, Н2S болуымен болады.

Көміртек диоксиді қатысындағы коррозия - қарапайым және күрделі мұнай газ өндірістерінің бұзылу түрі. Қазіргі кезде СО2, Н2S қатысындағы құбырлардың бұзылуы өз алдына жеткіліксіз қарастырылған, өз уақытында және шешімі шұғыл керек мәселе болып бөлінді.

Кәсіби ортаның коррозиялық белсенділігі әрдайым өседі. Соңғы жылдары құбырлардың және басқа біріншілік мұнай жинау жүйесі мұнай кәсібіндегі құрылғылардың істен шығу қауіптілігі 1,3-1,5 есе артқан.

Құбырлар үлкен айтарлықтай зкологиялық жағдайға әкелетін және құбырлардың өте тереңге көмілуімен сипатталатын ойылу (язвенный) немесе жарылу немесе жырақты (канавочный) коррозия әсеріне істен шығады.

Кәсіби ортаның коррозиялық белсенділігінің жоғарлауына себепші негізгі факторларға келесілерді кіргізуге болады:



  • Тасымалданатын өнімнің жоғары сулануы

  • Газда СО2 және сулы фазада еріген көмірқышлы әсерінен

  • Құбыр бетінде кальций және темір тұздарының тұнбасының түзілуі

Соңғы жылдары мұнай қорларының және газ көлемінің артуына байланысты, коррозиялық белсенді бөліктердің (СО2, Н2S) жоғары болуынан өңдеуде және арнайы қасиетімен темір құбырлары өндірісінде зерттеулер кеңейді. Бірінші кезекте қышқылды табиғи газды орындармен жұмыстанатын мемлекеттер (АҚШ, Канада, Франция) және нарыққа осындай құбырлар шығаратын (Жапония, Италия, Швеция) мемлекетерінде айтарлықтай интенсивті зерттеулер жүргізілуде. Сондықтан коррозиялық белсенді бөліктері (СО2, Н2S) бар ортада коррозия процесін тежейтін жаңа ингибиторлар алу өзекті мәселе болып табылады [2].

Ингибиторлар – аралас әрекеттегі органикалық қосылыстар, яғни олар катодтық және анодтық реакциялардың жылдамдықтарына әсер етеді. Қазіргі заманғы электорхимиялық кинетика арқасында біз электролитке арнайы қосылыстарды қосу нәтижесінде реакцияның қай бағытта жүретінін алдын ала болжай аламыз. Органикалық қосылыстардың химиялық құрылысы ингибитордың эффективтілігіне тәуелділігін табу негізгі ғылыми – техникалық мақсат болып табылады.



Зерттеудің жаңашылдығы: Экологиялық тиімді жасау негізінде қауіпсіз және болат коррозия ингибиторларын жергілікті шикізат және қалдықтар мен химиялық бойынша тауарлар мен тау-кен және металлургия өнеркәсібі. Бүгінгі күні мұндай беткі түрлендіру металдар, негізінен зерттелмеген сала болып табылады. Көп жағдайда ингибитор ретінде органикалық және бейорганикалық полимерлі фосфаттар, соның ішінде натрий полифосфаты қолданылады. Полимерлі фосфаттар мутагенсіз, кумулятивсіз, улы емес. Бірақ, натрийлі полифосфаттар қорғаныштық қасиет көрсетуімен қатар, белгілі жағдайларда коррозия процесінің жүруіне жылдамдықтың артуына себепкер болады.

р,d – элементтерінің тұздарының ингибиторлі қоcылыcтың қорғаныш қабаттарының түзілу жылдамдығын жоғарылатып, болат темірлердің жемірілуін тоқтатады. Осы дипломдық жұмыста коррозиялық процеске модификатор катионының, полифосфатты анионының табиғаты және компонентердің қатынасының әсері қарастырылды.

Алғаш рет модифицерленген полифосфаттардың жүйелеріңде әртүрлі факторларының әсерінен коррозия процесінің жылдамдықтары, қорғаныщтық қабілеті, Гиббс энергиясы және коррозияның жылдық тереңдік көрсеткіші есептелді.
Зерттеудің мақcаты:

III валентті р, d – элементтері қатыcында бұрғылау суда С6Р болат кеcінділеріне ингибиторлық қаcиетін зерттеу, металдық коррозия процеcін және заңдылықтарын қарастыру.


Зертеудің міндеттері:

  • Натрий циклогексафосфаты баcтапқы негізгі заттың cинтезі және идентификацияcы.

  • Бұрғылау судың модельдік жүйесін құрастыру.

  • Модельді бұрғылау суда коррозия процесінің заңдылықтарын қарастыру.

  • Моделдік жүйелерде коррозия процесінің сипатына қарай сандық корсеткіштерін (коррозия жылдамдығын, қорғаныш қабілетін, тежелуі коэффициентін және коррозияның жылдық тереңдік көрсеткішін) анықтау.


Зерттеу обьектіcі:
Қазіргі кезде металл коррозияcы ингибиторына МСР мен әcіріне көп көңіл бөлінген. Алайда бұл процеcтің меxанизмі әлі бұрғылау суларда зерттелмеген. Cондықтан бұл жұмыcта СР - дың тұздың құрамымен cудың гидролиз процеcінде cу ерітіндіcі мен тұздар (АІ+3,Lа+3,Cr+3) жүйеcінде кешен түзілуі теорияда қараcтырылады.

Зерттеу жұмыcының теориялық, әдіcтемелік, практикалық базаcы:

ПР - дың ингибиторлық қаcиетін қараcтыру алдында әдебиеттер бойынша терең шолу жүргізілді. Бүгінгі таңға дейін органикалық ПР - ты қоcылыcтар және бейорганикалық полиcиликофоcфаттардың ингибиторлық қаcиеттері қараcтырылған және әртүрлі қазақcтандық, реcей, шетел авторларының еңбектерінде берілген. МСР ингибиторлық қаcиеттерін зерттеу белгілі МЕCТ әдіcтемеcі бойынша жұмыcтар, М.Өтеміcов атындағы Батыc Қазақcтан мемлекеттік универcитетінің Жаратылыcтану-география факультетінің, xимия кафедраcының ғылыми зертxанаcында орындалды.




  1. Әдебиетке шолу




    1. Жемірілу, оның түрлері және оған әсер ететін факторлар

Металлдар мен қорытпалардың ауаның, судың, қышқылдың, сілтілердің және де басқа шартты жағдайлардың әсерінен химиялық немесе электрохимиялық процестер арқылы мүжіліп бұзылуы немесе олардың коррозиясы деп атайды.

Ал олардың осы электрохимиялық немесе химиялық процесстердің әсерінен химиялық қоспаға айналып тотығуын немесе тот басуын коррозия процестері деп атайды. Латын тілінен аударғанда «коррозия – бұзылу, бүліну, желіну» деген сөздер. Дүние жүзінде жыл сайын бірнеше мың тонна қорытпалар мен металдардан жасалған приборлар мен жабдықтар және әр түрлді бұйымдар коррозия процестерінің салдарынан тот басып шығын болады. Егер 1920 жылға дейін металдар мен қорытпалардың коррозия процестерінің әсерінен жойылатын шығын мәні ондаған тонна млн. болатын болса, ал қазіргі кездегі шығын мәні де айтарлықтай аз емес, яғни ол бүкіл жер қойнауындағы рудадан ажыратылып алынған металдардың жалпы көлемінің 10% - іне тең. Мұндай шығын саны үлкен комбинатта немесе заводта істейтін үлкен коллективтің өндірістік өнімі босқа жойылатынымен пара-пар. Металдан жасалған бөлшектер мен бұйымдар және әр түрлі конструкциялық жабдықтардың оларды қоршаған ортаменн әрекеттесуінің әсерінене бұзылу механизміне байланысты коррозия процестері негізінде химиялық немесе электрохимиялық болып екіге бөлінеді[3].

Химиялық коррозия конструкциялық материалдардан жасалған әр түрлі металдар мен бұйымдар және т.б. жабдықтардың ылғалсыз бетінде оларды қоршаған ортаның әсерінен пайда болады. Мысалы, реактивті двигательдер, әр түрлі қыздырғыштар, тамақ және басқа өнеркәсіптерде жиі пайдаланылатын аппаратуралар мен пештер химиялық коррозия процестеріне жиі ұшырайтынын атап өткен жөн. Ал конструкциялық материалдардан жасалған бұйымдар мен жабдықтар бетінің ылғалдың және әр түрлі сұйықтардың (мысалы, әр түрлі қышқылдар мен сілтілер, тұзды теңіз, өзен сулары) әсерінен бұзылуын электрохимиялық коррозия деп атайды.


1.2 Коррозиялық теорияларының негіздері
Металдардың коррозияға ұшырайтын ортасын коррозиялық немесе агрессивтік орта деп атайды. Металдардың коррозиясы жайлы айтсақ, олардың ортамен өзара әсерлесуінің болмау мүмкіндігін көздейді.

Коррозия барысындағы металдардың физика – химиялық өзгерісі металдың тотығуы болып табылады. Әрбір коррозиялық процесс көп сатылы болады:



  1. Металдың бетіне коррозиялық ортаның немесе оның жеке компоненттерінің жақындауы қажет.

  2. Ортаның металмен әсерлесуі.

  3. Металдың бетінен өнімдердің толық немесе бөлшектік шөгуі.

Көптеген металдар (Ag, Pt, Cu, Au) табиғатта ион түрінде кездеседі: оксидтер, сульфидтер, карбонаттар және т.б. Металдың иондық түрі өте ұтымды, ол ішкі энергияның өте аз мөлшерімен сипатталады. Бұл металдардың тотықсыздану кезінде жұтылған энергия металдық қосылысқа қарағанда бос металдың энергиясы көп екендігіне куәлік етеді. Бұл коррозиялық – активтік ортамен контактіде болған металл, энергияның артық мөлшерімен энергетикалық ұтымды жағдайға өтуге тырмысатынына әкеледі. Яғни, коррозияның басты себебі, қоршаған ортаның компоненттерінен және компоненттермен металдың өзара әсері нәтижесінде босатылатын бос энергия – өзінен – өзі коррозиялық процестің басталу нәтижесінде металдың бетінде өте жүрмейтін немесе коррозия тоқтатылатын нағыз және өтпейтін барьер түзіледі. Сондықтан да эксплуатация шарттарында оттекпен жақын тұратын металл өте тұрақты болуы мүмкін [4].

Қорғалмаған шойын және болат көптеген ортада коррозияға ұшырайды, бірақ коррозиялық бұзылудың дәрежесі бірнеше фактордан құралады, олардың ішінде ең бастысы металдың құрамы мен бетінің күйіне және коррозиялық орта мен жергілікті жағдайға байланысты.

Аз және орташа көміртекті конструкциялық болаттың механикалық қасиетімен қамтамасыз ететін марганец пен кремний элементтерінің аз мөлшердегі қоспасынан құралады. Құрамының өзгеруі қорытылған бірдей металл партияларында аз байқалады. Бірақ мыстың болат құрамында болуының бір ерекшелігі құрамында мыс жоқ болатқа 0,2 % мыс қосатын болсақ, болаттың ауадағы коррозия жылдамдығын екі – үш есеге азайтады, ал мыс концентрациясын ұлғайта беретін жағдайда болаттың коррозияға шағын беріктігі пайда болады [5].

Егер біз коррозиялық қасиет металдың құрамына байланысты десек, онда темір негізіндегі қорытпаларды үлкен үш топқа бөлуге болады:



  1. Қарапайым шойын, дәнекерленетін темір, қоспасыз болат – бұл материалдардың барлығы дерлік коррозияға оңай беріледі.

  2. 2 – 3 % көбінесе мыс, хром және никельмен аз қапталған болат. Бұлар да коррозияға бейім, бірақ белгілі бір атмосфералық жағдайда пайда болатын коррозиялық пленка қорғанышты болады. Жоғарыда айтылған болатқа қарағанда мұндай болатта коррозиялық процестің жылдамдығы бірнеше есеге азаяды. Мұндай аз қоспаланған болат қартайып жатқан деп аталады.

  3. Мысалға 18% Cr, 8% Ni және 3% Mo – нен көп қоспаланған, тот баспайтын болат. Бұл болат белгілі бір жағдайда мүлдем коррозияға ұшырамайды.

Тот баспайтын болат көптеген тұздарға (оның ыдырауы кезінде пайда болатын концентрациясы жоғары қышқылға дейін) беріктілік көрсетеді. Бірақ галлоидсутекті қышқылдардың тұздары белгілі бір жағдайда өздері питтингті коррозияға соқтырады. Әдеттегінше жоғары температура мен осы тұздардың жоғары концентрациясында, рН – тың төменгі көрсеткішінде жүретін коррозияның бұл түріне хром, никель, молибденнің көп мөлшері бар болат түрі үлкен беріктілік көрсетеді [6,7].
1.3 Коррозиялық процестердің классификациясы
1.3.1 Металдардың көлеміндегі немесе беткі қабатындағы коррозиялық бұзылулардың типі
Металдардың беткі қабатын толық алған коррозияны жазық коррозия деп атайды. Оны әртүрлі бөліктеріндегі бұзылуына қарай тегіс және тегіс емес деп бөледі. Жергілікті коррозиясындағы бұзылулар локальді және беткі қабаттың көп бөлігін тиісілмеген күйде қалдырады. Локализация дәрежесіне қарай коррозиялық дақтарды, язваларды және нүктелерді (питтинг) деп бөледі. Нүктелік бұзылулар беткі қабаттың коррозиясының бастапқы көріністерін береді. Жергілікті коррозияның қауіпті түрлерінің бірі – металл бөлшектерін бұзбай, олардың тұрақты шектерінен өтетін кристалларалық (интеркристалдық) және бөлшектер арқылы металда тіке жарықтар туғызатын транскристалдық болып табылады [8].

Беткі қабатта ешқандай іздер қалдырмастан бұл бұзылулар детальдың немесе конструкцияның бұзылуына және тұрақтылығының жойылуына әкеледі. Бұларға характерлі жағынан пышақтық коррозия жақын. Агрессивтік ерітінділердегі кейбір балқымалардың эксплуатациясы нәтижесінде металдың бойымен пышақпен кесу сияқты. Кейде беттік жіптік коррозияны көрсетеді. Ол, мысалы, металдық емес беттерде дамиды және пластикалық деформация бағытымен жүретін қабаттық коррозияны бөліп көрсетеді. Спецификалық болып балқымаларда қатты ерітінділердің жеке компоненттері ери алатын таңдамалы коррозия көрінеді [9].


1.3.2 Коррозиялық талқандаудың бірнеше түрі


  1. Егер коррозия металдың түгел, барлық бетінде жүретін болса, ондай коррозияны тұтас коррозия деп атайды. Коррозияның мұндай түрі қышқылдардың, сілтілердің, атмосфераның әсерінен пайда болады. Оның өзін бірқалыпты және бірқалыпты емес деп бөледі. Металдардың талқандауы бірдей жылдамдықпен металдың түгел бетінде жүретін коррозия түрі бірқалыпты емес деп аталады.

  2. Таңдамалы коррозия процесі жүргенде металл құймасының бір ғана құраушысы талқандап, қалғандары өзгеріссіз қалады.

  3. Жергілікті коррозия кезінде металдардың бетінде бөлек қызыл дақ түрінде металдардың ішіне қатты тереңдетілген күйінде табылады.

  4. Бет асты коррозия металдардың бетіндегі бөлек аудандардың қорғаныш қаптамаларының бұзылуынан басталады.

  5. Кристалларалық коррозия – кристалл шекарасындағы металдардың бұзылуы. Металл бұл жағдайда өзінің механикалық төзімділігін жоғалтады. Бірақ металдың сыртқы түрі өзгермейді[10].


1.3.3 Металдың ортамен әрекеттесу реакциясының механизмі бойынша жемірілудің екі түрге жіктелуі


    1. 1) Xимиялық кoррoзия дeгeнiмiз – мeтaлдың вaлeнттiк элeктрoндaрын өзiнe тaртып aлaтын тoтықтырғыштaрдың құрaмынa кiрeтiн aтoм тoптaрымeн нeмece coл aтoмдaрмeн тiкeлeй химиялық бaйлaныcпeн қocылғaн жәнe мeтaлдық бaйлaныcтaн aжырaғaн мeтaлл aтoмдaрын aйтaды. Химиялық кoррoзия әрбiр кoррoзиялық oртaдa өтeдi, aлaйдa элeктрoлит eмec кoррoзиялық oртaдa oлaр жиi бaйқaлaды. Oның жылдaмдығы көбiнece мeтaлл бөлшeктeрiнiң диффузияcымeн жәнe кoррoзия өнiмдeрiнiң бeттiк плeнкacы aрқылы өтeтiн тoтықтырғышпeн aнықтaлaды. Кeйдe – ocы плeнкaның eруiмeн нeмece булaнуымeн, oның жaрылуымeн жәнe кeй жaғдaйдa iшкi oртaдaн тoтықтырғыштың кoнвeктивтiк aлынуымeн байланысты (oның өтe кiшi кoнцeнтрaцияcындa).

2) Элeктрoхимиялық кoррoзия дeп – мeтaлдық тoрдaн шыққaн кeздeгi түзiлгeн кaтиoн тoтықтырғышпeн eмec, бacқa кoмпoнeнттeрмeн кoррoзиялық oртaғa түcуiн aйтaды; тoтықтырғышқa катиoн түзiлгeн кeздeгi бocaғaн элeктрoндaр бeрiлeдi. Мұндaй прoцecc тeк қoршaғaн oртaдa рeaгeнттeрдiң eкi типi бoлғaн кeздe жүрeдi. Oлaрдың бiрiншici (coльвaттaлaтын жәнe кoмплeкc түзушi) oлaрдың вaлeнттiк элeктрoндaрының қaтыcуынcыз мeтaлл кaтиoнымeн тұрaқты бaйлaныcты бoлa aлaтын, aл eкiншici (тoтықтырғыштaр) өздeрiнiң мaңындa кaтиoндaрды ұcтaмaй мeтaлдың вaлeнттiк элeктрoндaрын қoca aлaтындaр. Ұқcac қacиeттeр coльвaттaлғaн кaтиoндaры қoзғaлыcты caқтaп тұрaтын элeктрoлиттeрдiң бaлқымaлaрындa нeмece eрiтiндiлeрiндe кeздeceдi. Cөйтiп, элeктрoхимиялық кoррoзия бaрыcындa мeтaлдық тoрдaн aтoмның жoйылуы тәуeлciз, бiрaқ қaбыcқaн элeктрoхимиялық прoцeccтeр: aнoдтық – мeтaлдың coльвaттaлғaн кaтиoндaрының eрiтiндiгe aуыcуын, кaтoдтық – бocaтылғaн элeктрoндaрының тoтықтырғыштaрымeн бaйлaныcқaн. Ocыдaн бaрып, элeктрoхимиялық кoррoзияны бaяулaтудың тiкeлeй aнoдтық прoцecтiң тoқтaуымeн ғaнa eмec, coнымeн қaтaр, кaтoдтық жылдaмдыққa әceр eтумeн дe бoлaды eкeн. Eң кeң тaрaғaн eкi кaтoдтық прoцecc бaр: cутeк иoндaрының рaзрядтaлуы (2 + 2H+ = H2) мeн eрiгeн oттeктiң тoтықcыздaнуы (4 + O2 + 4H+ = 2H2O нeмece 4 + O2 + 2H2O = 4OH-), бұлaр көбiнece жиi oттeктiк жәнe cуттeктiк дeпoляризaция дeп aтaлaды [11,12].

Aнoдтық жәнe кaтoдтық прoцecтeр кaтиoндaры мeн элeктрoндaры кoррoзиялық oртaның кoмпoнeнттeрiмeн әceрлece aлaтын мeтaлл бeтiнiң әртүрлi жeрiндe өтeдi. Eгeр бeткi қaбaт бiркeлкi бoлca, oндa aнoдтық жәнe кaтoдтық прoцecтeр aудaндaры бoйыншa тeпe - тeң бoлaды. Мұндaй идeaлды жaғдaйдa кoррoзияны гoмoгeндi - элeктрoхимиялық дeп aтaйды. Шынындa дa мeтaлдық бeттeрдe әртүрлi қocпaлaрмeн нeмece әр түрлi aтoмдaрдың энeргeтикaлық жaғдaйлaрымeн әceрлeceтiн кoмпoнeнттeрдiң шaртты бөлiктeрi бaр eкeн. Мұндaй бөлiктeрдe aнoдтық нeмece кaтoдтық прoцecтeрдiң энeргeтикaлық өтуi әбдeн мүмкiн жәнe кoррoзия гeтeрoгeндi - элeктрoхимиялық бoлaды [13].

Құбырлардың коррозиялық бұзылуына температурамен рН – тың әсері көп. Әсіресе коррозиялық күкіртсутекті ортада қандай рН жағдайында сутектің бөлінетінін білу маңызды.

3 аймақты белгілеуге болады:

1) рН 4,3 . рН-тың төмендеуінен коррозияның жылдамдығы тез артады. (Күшті қышқылды орта).

2) 4,3 рН 9-10. Коррозия жылдамдығына рН-қа аз әсер етеді.

3) 9-10 рН 13. Коррозия жылдамдығы рН-тың жоғарлауымен артады және рН = 13 кезінде коррозия практикалық тоқтайды. (Күшті негіздік орта).

Бірінші аймақта  катодта  молекулалық сутектің түзілу реакциясы жүреді; ал екінші және үшінші аймақтарда - гидроксил иондарының түзілуі жүреді.



Сурет 1 - Коррозия қарқындылығының рН және темератураға тәуелділігі



  1. Температураның жоғарлауымен анодты және катодты процестер артады, иондардың қозғалу жылдамдығының артуына байланысты, кейін артынша коррозия жылдамдыға артады[14].



1.3.4 Коррозиялық орта бойынша
Кейбір коррозиялық орталар және олардан туындайтын бұзылулар осы ортамен аталған және онда өтетін коррозиялық процестердің классифицирленуімен сипатталады. Ереже бойынша, металдық бұйымдар мен конструкциялар коррозияның көптеген түрлерінің әсеріне ұшырайды. Мұндай жағдайларда аралас коррозия деп аталатын әсер туралы айтыоып отыр.

  1. Газдық коррозия – жоғары температурада газдық ортада өтетін коррозияны айтады.

  2. Атмосфералық коррозия – металл бетінде электролиттік пленканың түзілуіне қажетті ылғалдылығы бар атмосферада өтетін коррозияны айтады. Атмосфералық коррозияның ерекшелігі – ол жылдамдыққа және металл бетіндегі ылғалдылық қабатының механизмі немесе түзілген коррозиялық өнімдердің ылғалдық дәрежесіне тәуелділігінде.

  3. Сұйықтық коррозия – сұйық ортадағы коррозия. Сұйық ортаның металға әсері бойынша коррозияның бұл типінде өзіне қатысты қасиеттері бар толық батырылған, толық батырылмаған, аралас батырылған коррозия сипатталады.

  4. Жерасты коррозиясы – топырақтағы металдардың коррозиясы. Жерасты коррозиясының ерекшелігі әр түрлі топырақтағы жерасты конструкцияларының бетіне оттегінің түсу жылдамдығымен сипатталады.


1.3.5 Қосымша әсер етуіне байланысты


  1. Кавитациялық коррозия – кавитациялық ортаның бір уақытта әсер етуі. Үздіксіз немесе уақытша кернеуде жүретін коррозия. Егер де бұл созылатын кернеу болса, коррозиялық шытынау болуы мүмкін.

  2. Контакттық коррозия – кезінде тегі әр түрлі екі металдың электролиті ішінде үйкеліс туғызатын, жабық гальваникалық элемент қалыптастыратын ұсас бұзылуы жүреді.

  3. Саңылаулық коррозия – металдың саңылаудағы бұзылуы. Ол көбіне саңылауда орналасқан конструкция учаскесінде пайда болады. Металға агрессивті орта әсер етеді. Сонымен қатар бір мезгілде қосымша әсерге ұшырайды. Соған қарай коррозиялық процесс бөлінеді.

  4. Радиациондық коррозия – радиоактивті сәулелену әсерінен жүретін коррозия түрі.

  5. Биологиялық коррозия – бактериялардың өмір сүруі нәтижесінде пайда болатын өнімдер әсерінен жүретін коррозия түрі [15].

1.4 Биологиялық коррозия
Микро - және макроорганизмдер тудыратын және олардың тіршілік әрекеті өнімдері, биологиялық факторлардың әрекетінен жүретін металл коррозиясы.

Бірінші жағдайда бұл біріншілік үрдіс, ал екінші жағдайда биокоррозияны екіншілік үрдіс түрінде қарастыру керек. Әр түрлі металдарға қатысында олардың көбі агрессивті, биохимиялық реакцияның соңғы және аралық өнімдері органикалық қышқылдар, аммиак, күкіртсутек және т.б., болу мүмкін.

Атмосфералық жағдайда металдың биологиялық коррозиясы бұйымның бетінде көгерген саңырауқұлақтың және бактериялардың споралары орналасқан аймақтан басталады. Әдетте бұл көгерген саңырауқұлақтың және бактерияға қорек бола алатын (лак, бояғыштар, пластмассалар, резина, мұнай өнімдері және т.б.) металмен бейметалл байланысқан жері. Металл бетінің ылғалдануы және саңырауқұлақтан органикалық қышқылдардың бөлінуі әсерінен металл бұйымының коррозиясы артады[16].

Металдардың бұзушыларына сутекті бактерия, темір бактерия, нитрлеуші бактерия, күміс бактерия, метан түзуші бактерия және т.б. жатады.

Мысалы, көп кезде жерасты жағдайында биокоррозияның себебі сутекті және сульфатредукциялаушы бактериялар болып табылады. Бірінші өздерінің тіршілік процесі қарекетінде катодтың сутекті деполяризациясы кезінде бөлінген сутекті пайдаланады, металл бетіне жабысқан сутек көпіршіктерін бұзуға қатысады. Бұл қабық металмен агрессивті орта арасында металды оның әрекеттесуәнен қорғай отырып тосқауыл қызметін атқарады. Сульфатредукциялаушы бактериялар металмен және басқа да тұз қышқылының тұздарымен бірге болатын сульфаттарды тотықсыздануына сутекті пайдаланылады:
42- +8H- → S2- +4H2О
S2- ионы қара металдарға күшті агрессор болып табылатын сутек түзу мүмкін. Түзілген күкірсутек кейін бос күкіртке дейін тотығады:
2H2S + О2 → 2H2О + S
ал, соңында көптеген металдардарға тотықтырғыш болып табылатын күкірт қышқылына дейін:
S + О2 + 2H2О → H24
Биологиялық коррозиядан қорғауға байланысқан және ұшқыш фунгицидтер қолданылады[17].


    1. 1.5 Металдың күкірт сутекті және көміртек диоксиді ортасындағы коррозия заңдылықтарын қарастыру



    2. Күкірсутекті коррозиясының мәселесімен көптеген шетел және ресей ғалымдары шұғылдануда. Мысалы, В.И. Астафьевтің [18,19], Л.Р Ботвиннің [20], И.И. Василенконың [21,22], В.М. Кушнаренконың [23], Г.В. Карпенконың [24], Л.С. Саакиянның [25], Т. В. Тетюевтың [26,27,28], А.В Шрейдердің [29] әріптестерімен, сонымен қатар Bastien P., Ewans U., Robrtson W., Smialowski M. [25,28,29,30] және т.б. күкіртсутекті ортадағы болат және оның құймаларының құрылысты эксплуатациясының артықтықшылықтарын анықтауаға, ғылыми және практикалық материялдар жинақтауға, құрылғылардың тиімділігін жоғарлататын әдістер және тәсілдер ұсынуда жұмыстар орындалды.

Металл беті сутектің деполяризациясы жүретін, сәйкесінше бұл элетрохимиялық үрдіс мұнай және газ құрылғыларының төмен температуралы сутектің болатқа енуіне әкелетін күкірсутекті ортада жалпы және ойылу коррозиясының әсеріне ұшырайды[26]. Газ тәрізді күкірсутектің сумен байланысы нәтижесін онда ериді және диссоцияланады, әлсіз қышқыл орта түзеді. Сутектің болатқа ену үрдісіндегі күкірсутектің ынталану орнын әртүрлі гипотезамен түсіндіріледі: сутектің концентрациясын арттыратын және металл бетіне теріс заряд әкеле отырып оның адгезиясын арттыратын (Smialowski M.) [27,28] H2S – тің H- және Н+ - ке электрохимиялық диссоцияциясы; Адсорбцияланған бөлшектердің HS-, H-2 болуынан қабыттың бетінде металл атомы арсындағы Ме - Надс байланыс әлсіруіне әкелетін, металдағы сутек диффузиясының энергетикалық қорғаныштығының төмендеуі (Йофа З.А.); Сутек протонымен қаныққан катодты аймақта теріс зарядталған күкірттің каллоидты бөлшегінің пайда болуы.

Күкірсутектің және ылғалдың болуынан болат бетінде қорғаныштық қабатта электрохимиялық үрдістің жүруіне әкеледі, нәтижесінде коррозия өнімі ретінде сутек түзіледі. Бұл жағдайда күкіртсутектің сулы ерітіндісіндегі темірдің коррозиясы мына теңдікте жүреді:


Fe + H2S → FeS + 2Н → FeS + Н2
Бұл реакция үш сатыда өтеді:

1) темір ионын түзетін, күкіртсутектің сулы ерітіндідегі ионизациясы


H2S ↔ HS- + H+ → S2- + 2Н+;
2) темірдің ионизациясы және ионның сулы ортаға өтуі (анодты реакция)
Fe → Fe 2+ + 2е-;
3) атомдық сутек түзетін сутек ионының айырлуы (разряд) (катодтық реакция) [20]:
Н++ е- →Н, О2 + 4Н+ + 4е- → H2О
З.А.Иофаның ұсынған механизмі бойынша күкіртсутек темірдің ионизациясын мына схемада арттырады:
Fe + H2S +H2О → Fe(HS-)адс +H3О+,
Fe(HS-)адс→ Fe(HS)+ + 2е-,
Fe(HS)+ + H3О+ → Fe2+ + H2S +H2О.

Сурет 2– Коррозиялық ортаның металл бетімен әрекеттесу схемасы.
Металл бетінде хемосорбцияланған гидросульфид HS- ионы қабаты темір атомдарының күкіртпен үлкен ұқсастығынан, темірдің ионизациясын жеңілдететін, маңызды темірдің кристалдық металдық байланысын әлсіретеді. Олардың гидросульфид ионымен HS- әрекеттесуінен, темір иондарының Fe+ электродты концентрациясының төмендеуіне әкеледі:
Fe2+ + HS- → FeS + H+
Осыған байланысты, темірдің электродты потенциалы теріс жаққа қозғалуы жүреді, бұл электрохимиялық бұзылудың жылдамдауының артуына әкеледі.

Автордың пайыдауынша [31] күкіртсутекті ортада бірінші қорғаныштық қабілеті бар өнімі (FeS) қабатының түзілуі жүреді. Келесі сатыда күкірттің артуына байланысты қабаттың бетінде пири немесе марениенизит (FeS2) түзіледі және (FeS) триолит бұзылады. Үшінші кезеңде төмен қорғаныштық қабілеті бар канзит түзіледі (Fe0S8 ).

Күкірсутек бүкіл металдармен сульфид түзе отырып әрекеттеседі, темірмен қатынасы кезінде катод қызыметін атқарып, онымен гальваникалық жұп түзеді. Бұл жұптардың потенциалдарының айырмашылығы 0,2–0,48 В жетеді. Сульфидтердің болатпен микрогальваникалық жұп түзуге қабілеттілігі технологиялық құрылғылардың және құбырлардың тез бұзылуына әкеледі.

Күкіртсутекті коррозиямен күресу өте қиын: қышқылдық коррозияларға ингибитор салғанына қарамастан, арнайы маркалы желінбейтін болаттан жасалған құбырлар тез істен шығады. Тіптен күкіртсутектен алынған күкіртті металдық цистернаға тасымалдаса аз уақыттын ішінде, күкіртте күкірсутектің еруінен алдынала цистернаның бұзылуы жүреді. Осыдан полисульфанның HSnH түзілуі жүреді. Полисульфандар күкірсутекке қарағанда коррозиялық - активті элемент.

Күкірсутек қанықпаған қосылыстармен қосылу нәтижесінде, агрессивті және күкіртті қосылыстардағы токсикалық химиялық улы меркаптандар түзеді. Дәл солар катализатордың қасиетін төмендетеді: олардың термиялық тұрақтылығын, смола түзілу үрдісін интенсификациялайды, катализатор бетінің пасивтенуіне әкелетін, шлактардың, шламдардың, тұнбалардың шөгуін және түсуін, сонымен қатар технологиялық қондырғы материялдарының коррозилық активтіліктігін арттырады.

H2S болатқа сутектің ену үрдісін арттырады. Егер жалпы тотықсызданған сутектен, қышқылдық ортадағы коррозияда болатқа енген сутектің максимальды үлесі 4% болса, ал күкіртсутек бар ортада бұл өсім 40% - ды құрайды.

Газда оттектің болуымен коррозия үрдісі айтарлықтай артады. Тәжірибелік жолмен оттектің күкіртсутекке қатынасыда 114:1 болатын газ, айтарлықтай коррозиялы болатындығын дәлелдеген.

Газда ылғалдың болуынан металдың коррозиясын тудырады, бір уақытта H2S, O2 және H2O болуы, коррозиялық тұрғыдан айтарлықтай қолайсыз болып табылады. Көрсетілген қоспалардың металға коррозиялық әрекеті қысымның артуы бойынша жоғарлайды[31].

 Жоғары температура және қысым жағдайында қабатты суда органикалық қышқылдың қатысында, көмірқышқыл газы түрінде болуынан скважиналық және кәсіби қондырғыларда коррозияның белсенділігінің жоғарлауына бір себеп[32].

Металл құбырларының коррозиялық бұзылуына резервуар суда бос көмірқышқылының (СО2) болуы үлкен әсерін тигізеді. Бірдей рН жағдайында көмірқышлды ортада қышқылдық ортаға қарағанда айтарлықтай белсенді жүретіні белгілі.

Зерттеулер негізінде жүйеде СО2 қысымы 0,02 МПа болғанда коррозилық - қауіпсіз, 0,2³ СО2 қысымы 0,02 — коррозияның жылдамдығы орташа жүруі, ал  СО2 қысымы 0,2 МПа — орта жоғары коррозиялы болатындығы дәлелденді.

СО2 - нің ортаның коррозиоялық активтігіне әсерін түсіндіру, сулы ерітіндіде СО2 болу түріне байланысты. Бұл:

- еріген газ СО2;

- диссоцияланбаған молекулалар Н2СО3;

- бикарбонат иондары НСО3-;

- карбонат - иондары СО32-[33].




    1. 1.6 Конденсерленген фосфаттарға жалпы сипаттама

«Конденcирленген фоcфаттар» термині құрамында пентаокcид фоcфоры бар және монофоcфорлардан құралған полимерлі заттардың қоcылыcының жиынтығын айтады. Олар РО4 – тетраэдрден тұрады және оттегі атомымен байланыcқан:

О О О О

II II II II

- O – P- O – P - . . . . - O – P - O - P – O -

I I I I

O (-) O (-) O (-) O (-)
Э. Тило мен Ван Везердің ұсынылған еңбектерінде конденсирленген фосфаттарға РО4 тетраэдрлерінің шыныларының өзара байланысуынан пайда болған Р – О - Р байланысы бар фосфор оксиді (V) жатады. Фосфат тетраэдрінің орналасуы бойынша конденсирленген фосфаттар келесі топшаларға бөлінеді:

Шеткі (тетраэдр көршілес ортақ щыңды тетраэдрмен байланысқан) екі теріс заряды бар




Каталог: uploads -> doc -> 0305
doc -> Тест сынып Ұлы Отан соғысы нұсқа
doc -> Пєн атауы: Математика
doc -> Сабаќтыњ тарихы: ХІХ ѓасырдыњ 60-70 жылдарындаѓы ќазаќ халќыныњ отарлыќ езгіге ќарсы азаттыќ к‰ресі
doc -> 1 -сынып, аптасына сағат, барлығы 34 сағат Кіріспе (1 сағат)
doc -> Сабақтың тақырыбы: XVIII ғасырдың бірінші ширегіндегі Қазақ хандығының ішкі және сыртқы жағдайы Сабақтың мақсаты
doc -> Сабақтың тақырыбы: XVIII ғасырдың бірінші ширегіндегі Қазақ хандығының ішкі және сыртқы жағдайы
0305 -> Сабақтың тақырыбы: Табиғат-ортақ үйіміз


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет