Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски
Встановлено, що насичені розчини мінеральних добрив (сульфату амонію та нітрофоски) на відміну від їх кристалічних концентратів спричиняють інтенсивні локальні корозійні пошкодження сталей 20 та Ст.3. Швидкість корозії при цьому сягає 0,29...0,33 mm/year і є в 2,2–2,5 рази вища, ніж у дистильованій...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2013
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134153 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски / П.В. Попович, З.В. Слободян // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2013. — Т. 49, № 6. — С. 100-106. — Бібліогр.: 9 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-134153 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1341532018-06-13T03:05:09Z Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски Попович, П.В. Слободян, З.В. Встановлено, що насичені розчини мінеральних добрив (сульфату амонію та нітрофоски) на відміну від їх кристалічних концентратів спричиняють інтенсивні локальні корозійні пошкодження сталей 20 та Ст.3. Швидкість корозії при цьому сягає 0,29...0,33 mm/year і є в 2,2–2,5 рази вища, ніж у дистильованій воді. Ці сталі найшвидше кородують упродовж першої доби, далі швидкість корозії в розчині нітрофоски знижується і стає сумірною зі швидкістю їх корозії в дистильованій воді. Стаціонарні потенціали обох сталей найвід’ємніші в розчині сульфату амонію, а струми корозії – в розчині нітрофоски. Константи Тафеля bс катодних реакцій обох сталей в досліджених середовищах відрізняються несуттєво, а константа ba найнижча в розчині нітрофоски, що вказує на найменшу поляризованість анодної реакції. Установлено, что насыщенные растворы минеральных удобрений (сульфата аммония и нитрофоски) в отличии от их кристаллических концентратов вызывают локальные коррозионные повреждения сталей 20 и Ст.3. Скорость коррозии при этом достигает 0,29...0,33 mm/year, что в 2,2–2,5 раза выше, чем в дистиллированной воде. Эти стали быстрее всего корродируют в течении первых суток, в дальнейшем скорость коррозии в растворе нитрофоски снижается и становится соизмеримой со скоростью их коррозии в дистиллированной воде. Стационарные потенциалы обеих сталей имеют наиболее отрицательные значения в растворе сульфата аммония, а токи коррозии – в растворе нитрофоски. Константы Тафеля bс катодных реакций этих сталей в исследованных средах отличаются незначительно, а константа ba имеет самые низкие значения в растворе нитрофоски, что указывает на наименьшую поляризованость анодной реакции. It is established that solutions of the mineral fertilizers (ammonium sulfate and nitrophoska) contrary to their crystal concentrates cause the intensive local corrosion damage of 20 and Ст.3 steels. Corrosion rate in this case is 0.29…0.33 mm/year, which is in 2.2– 2.5 times higher to compare with the corrosion rate in the model solution of rainy water. Those steels corroded most quickly during the first day, next the corrosion rate in nitrophoska solution decreased to the value, commensurable with the corrosion rate in distilled water. Stationary potentials of two steels are more negative in ammonium sulfate solution, while corrosion currents – in nitrophoska solution. The Tafel constants bс of the two steels cathodic reactions in investigating media differ insignificantly and constant ba is lower in nitrophoska solution, thus indicating the least polarization of anodic reaction. 2013 Article Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски / П.В. Попович, З.В. Слободян // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2013. — Т. 49, № 6. — С. 100-106. — Бібліогр.: 9 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134153 620.197.3 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Встановлено, що насичені розчини мінеральних добрив (сульфату амонію та нітрофоски) на відміну від їх кристалічних концентратів спричиняють інтенсивні локальні корозійні пошкодження сталей 20 та Ст.3. Швидкість корозії при цьому сягає 0,29...0,33 mm/year і є в 2,2–2,5 рази вища, ніж у дистильованій воді. Ці сталі найшвидше кородують упродовж першої доби, далі швидкість корозії в розчині нітрофоски знижується і стає сумірною зі швидкістю їх корозії в дистильованій воді. Стаціонарні потенціали обох сталей найвід’ємніші в розчині сульфату амонію, а струми корозії – в розчині нітрофоски. Константи Тафеля bс катодних реакцій обох сталей в досліджених середовищах відрізняються несуттєво, а константа ba найнижча в розчині нітрофоски, що вказує на найменшу поляризованість анодної реакції. |
| format |
Article |
| author |
Попович, П.В. Слободян, З.В. |
| spellingShingle |
Попович, П.В. Слободян, З.В. Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| author_facet |
Попович, П.В. Слободян, З.В. |
| author_sort |
Попович, П.В. |
| title |
Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски |
| title_short |
Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски |
| title_full |
Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски |
| title_fullStr |
Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски |
| title_full_unstemmed |
Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски |
| title_sort |
корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/134153 |
| citation_txt |
Корозійна і електрохімічна поведінка сталей 20 та Ст.3 у середовищах сульфату амонію і нітрофоски / П.В. Попович, З.В. Слободян // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2013. — Т. 49, № 6. — С. 100-106. — Бібліогр.: 9 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT popovičpv korozíjnaíelektrohímíčnapovedínkastalej20tast3useredoviŝahsulʹfatuamoníûínítrofoski AT slobodânzv korozíjnaíelektrohímíčnapovedínkastalej20tast3useredoviŝahsulʹfatuamoníûínítrofoski |
| first_indexed |
2025-07-09T20:24:49Z |
| last_indexed |
2025-07-09T20:24:49Z |
| _version_ |
1837202346816307200 |
| fulltext |
100
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2013. – ¹ 6. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 620.197.3
КОРОЗІЙНА І ЕЛЕКТРОХІМІЧНА ПОВЕДІНКА СТАЛЕЙ 20
ТА Ст.3 У СЕРЕДОВИЩАХ СУЛЬФАТУ АМОНІЮ І НІТРОФОСКИ
П. В. ПОПОВИЧ 1, З. В. СЛОБОДЯН 2
1 Тернопільський національний технічний університет ім. Івана Пулюя;
2 Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Встановлено, що насичені розчини мінеральних добрив (сульфату амонію та нітро-
фоски) на відміну від їх кристалічних концентратів спричиняють інтенсивні локаль-
ні корозійні пошкодження сталей 20 та Ст.3. Швидкість корозії при цьому сягає
0,29...0,33 mm/year і є в 2,2–2,5 рази вища, ніж у дистильованій воді. Ці сталі най-
швидше кородують упродовж першої доби, далі швидкість корозії в розчині нітро-
фоски знижується і стає сумірною зі швидкістю їх корозії в дистильованій воді. Ста-
ціонарні потенціали обох сталей найвід’ємніші в розчині сульфату амонію, а струми
корозії – в розчині нітрофоски. Константи Тафеля bс катодних реакцій обох сталей в
досліджених середовищах відрізняються несуттєво, а константа ba найнижча в роз-
чині нітрофоски, що вказує на найменшу поляризованість анодної реакції.
Ключові слова: мінеральні добрива, швидкість корозії, глибинний показник, ста-
ціонарний потенціал, струм корозії, катодна та анодна реакції, поляризація.
Інтенсивний розвиток сільського господарства передбачає періодичне вне-
сення в ґрунт мінеральних та органічних добрив. За даними Міністерства аграр-
ної політики в Україні під сільгоспкультури застосовують щороку біля 0,7 млн. т
неорганічних та 13 млн. т органічних добрив. Робочий період машин для внесен-
ня добрив, зокрема розкидачів, становить лише 20% всього часу. Тому вирішаль-
ним завданням повноцінного збереження машинного парку в робочому стані є
його консервація в стоянковий (міжсезонний) період. Цього досягають, перш за
все, якісним очищенням обладнання від залишків мінеральних та органічних доб-
рив. Концентрація вологи та екстракція агресивних компонентів добрив призво-
дить до появи корозійних пошкод. Корозія таких машин спричиняє не так втрату
маси металу, бо найчастіше вона становить лише ∼0,1 mass.%, як погіршує функ-
ціональні властивості окремих вузлів та деталей. Це, зокрема, стосується контак-
тів ланок ланцюгів, горизонтальних транспортерів, швелерів, корпусів редукторів
тощо [1]. Технічний стан прокородованих деталей суттєво впливає на робото-
здатність агрегату в цілому. Найнебезпечніше для деталей – поєднання корозій-
ного чинника та циклічних і ударних навантажень. Термін служби машин при
цьому може скоротитись на 40…60% [2].
Виготовлені деталі із низько- та середньовуглецевих сталей не завжди на-
дійно захищені лакофарбовими покривами і за один міжсезонний період короду-
ють зі швидкістю 0,015…0,045 mm/year. Швидкість корозії нижніх частин сільсь-
когосподарських машин (ходові колеса, сошники, опори тощо) може сягати і
0,42…0,44 mm/year [3].
Особливості корозійних процесів за контакту сталевої поверхні із мінеральни-
ми та органічними добривами, а особливо з їхніми водними розчинами, вивчені
недостатньо. Відсутність надійних даних ускладнює розроблення ефективних ме-
Контактна особа: З. В. СЛОБОДЯН, e-mail: maglatyuk@ipm.lviv.ua
101
тодів протикорозійного захисту сільськогосподарських машин та не дає змогу
виробити довготривалий прогноз їх залишкового ресурсу.
Мета роботи – дослідити швидкості та механізми електрохімічної корозії
сталей 20 та Ст.3 у водних середовищах мінеральних добрив: сульфату амонію та
нітрофоски.
Матеріали та методики. Корозійні випробування здійснювали на зразках зі
сталей 20 та Ст.3 у стані постачання, виготовлених у вигляді дисків діаметром
20 mm. Поверхня зразків шліфована до шорсткості Rа = 0,63 µm. Зразки очищува-
ли ацетоном, висушували та витримували в ексикаторі впродовж 2 h. Потім їх
зважували на аналітичній вазі з точністю ±0,0004 g та зберігали в ексикаторі не
більше 24 h [4].
Корозивним середовищем слугували – дистильована вода (модель конденса-
ту води або дощівки) та насичені розчини двох мінеральних добрив: сульфату
амонію (NH4)2SO4, що містить 20,5% нітрогену та 24% сульфуру з незначними
домішками H2SO4, Ca2+, Mg2+ та SiO2; нітрофоски – суміші NH4H2PO4, (NH4)2HPO4
та KNO3, що містить 35…52% нітрогену, P2O5 та K2O. Перед корозійними експе-
риментами та після їх закінчення вимірювали рН розчинів рН-метром И-160М.
Швидкість корозії Km (g/(сm2·h)) визначали масометричним методом після експози-
ції впродовж 1; 7; 12 та 24 days і розраховували за відомими [5] формулами. Вплив
сипучих міндобрив на корозійну тривкість сталі 20 та Ст.3 досліджували, помі-
щаючи зразки вертикально в сухі міндобрива та контролюючи появу корозійних
пошкод через 1; 7; 12 та 24 days.
Поляризаційні дослідження проводили потенціостатом IP-Pro з програмним
забезпеченням [6]. Робочим електродом слугували зразки зі сталей 20 та Ст.3,
запресовані у фторопласт з площею робочої поверхні 0,0628 cm2. Перед кожним
вимірюванням зразок зачищали на шліфпапері № 0, очищали ацетоном і висушу-
вали. Електрод порівняння – насичений хлорсрібний, допоміжний – платиновий.
Струм корозії, константи Тафеля катодної bс та анодної bа реакцій визначали із
прямолінійних ділянок поляризаційних кривих.
Перераховували струмові показники швидкості корозії на масові за формулою
K = ikA/nF, (1)
де i – струм корозії, A/cm2; k – коефіцієнт (k = 1, якщо час випробувань вираже-
ний у секундах, а площа – в cm2); A – атомна маса металу (для заліза та сталі
A = 56); n – валентність металу (для заліза 2 або 3); F – стала Фарадея [7].
Характер корозійних пошкод поверхні зразків оцінювали сканівним елект-
ронним мікроскопом EVO-40XUP (Zeiss) із системою рентгеноспектрального
мікроаналізу INCA Energy 350, яку використовували для локального хімічного
аналізу поверхні [8].
Результати та їх обговорення. Перші корозійні пошкоди – поодинокі пі-
тинги на зразках зі сталі 20, поміщених у кристалічний (NH4)2SO4, з’явились че-
рез 24 h, які за наступні 4 days злились у виразки. В кристалічній нітрофосці поо-
динокі пітинги з’явились на сьому добу. Через 24 days швидкість корозії сталі 20
в сульфаті амонію стабілізувалась на рівні 0,006 mm/year, а в нітрофосці – на рів-
ні 0,0012 mm/year.
Насичені розчини сульфату амонію та нітрофоски є слабокислими середови-
щами: відповідно рН = 4,35 та рН = 4,6. Це вказує на можливість реалізації коро-
зії за іншим механізмом, ніж у дистильованій воді (рН = 6,3…6,6). І дійсно,
швидкості корозії сталей 20 та Ст.3 у насичених розчинах сульфату амонію та
нітрофоски впродовж першої доби в 2–2,5 рази вищі, ніж у дистильованій воді
(табл. 1). З іншого боку, часова залежність швидкості корозії є характерною для
нейтральних середовищ: зі збільшенням часу експозиції з 1 до 24 days вона посту-
102
пово зменшується (табл. 1, рис. 1). І якщо в насиченому розчині сульфату амонію
в цьому часовому діапазоні швидкості корозії обох сталей залишаються в 2–3 ра-
зи вищі, ніж у дистильованій воді, то в розчині нітрофоски після 12 days експози-
ції вони, навпаки, зменшуються порівняно із відповідними швидкостями у фоні.
Таблиця 1. Швидкість корозії (Km) сталей 20 та Ст. 3 у дистильованій воді
і насичених розчинах сульфату амонію та нітрофоски
Km·105, g/(сm2·h) Час експозиції,
days
Середовище 1 7 12 24
Сталь 20 1,17 0,67 0,70 0,64
Н2О
Ст.3 1,25 0,70 0,81 0,79
Сталь 20 2,66 1,58 1,37 1,52
(NH4)2SO4
Ст.3 2,87 2,23 2,46 2,43
Сталь 20 2,92 0,96 0,57 0,40
Нітрофоска
Ст.3 3,21 1,05 0,84 0,62
Рис. 1. Залежність глибинного показника П корозії сталей 20 (а) та Ст.3 (b) від часу
експозиції τ в розчинах: 1 – вода дистильована; 2 – насичений розчин сульфату амонію;
2' – сульфат амонію (сухий); 3 – насичений розчин нітрофоски; 3' – нітрофоска (суха).
Fig. 1. Dependence of 20 (а) and Ст.3 steels (b) corrosion deep index on exposure time τ
in solutions: 1 – distilled water; 2 – saturated ammonium sulphate solution;
2' – ammonium sulphate (dry); 3 – saturated nitrophoska solution; 3' – nitrophoska (dry).
В першу добу найвищі швидкості корозії обох сталей спостерігали в насиче-
ному розчині нітрофоски, але, починаючи з 12-ої доби вони стають нижчими, ніж
у сульфаті амонію. Ці швидкості в 29–36 разів більші, ніж у кристалічних суль-
фаті амонію та нітрофосці, що є результатом каталітичного впливу води [9].
Вода як полярний розчинник сприяє дисоціації сульфату амонію та нітро-
фоски:
(NH4)2SO4 ⇔ 2 NH4
+ + SO4
2– (2)
NH4H2PO4 ⇔ NH4
+ + Н2РO4
– (3)
(NH4)2HPO4 ⇔ 2 NH4
+ + НРO4
2– (4)
KNO3 ⇔ K+ + NO3
– . (5)
Продукти дисоціації сумісно з водою є корозійно активнішими, ніж відпо-
відні кристалічні солі.
Нижча швидкість корозії в розчині нітрофоски порівняно зі сульфатом амо-
нію та водою за довшої експозиції (від 12 days) пов’язана, ймовірно, з пасиву-
вальною дією аніонів NO3
– та утворенням фосфатного шару на поверхні сталі іо-
нами HPO4
2–.
103
Електронне зображення поверхні сталі 20 після експозиції 24 days у дисти-
льованій воді, сульфаті амонію і нітрофосці та очищення від продуктів корозії
(рис. 2) показує певні відмінності в характері корозійних пошкод. Сульфат амо-
нію (рис. 2b) спричиняє точкові пошкоди, глибші та більшої площі, ніж дисти-
льована вода (рис. 2a). Поелементним аналізом встановлено, що на дні пітингів
присутні сульфур, сліди кальцію та оксигену, тоді як у пітингах, сформованих у
дистильованій воді, переважає кальцій та оксиген. Поверхня зразків після експо-
зиції в розчині нітрофоски вкрита поодинокими пітингами (рис. 2с), на дні яких
виявлено K, Ca, Na, O та N.
Рис. 2. Електронно-мікроскопічні зображення поверхні сталі 20 після експозиції
в дистильованій воді (а), сульфаті амонію (b), нітрофосці (с) та відповідні спектри
поелементного складу після усунення продуктів корозії.
Fig. 2. Electron-microscopic representation of 20 steel surface after exposure
to distilled water (а), ammonium sulfate (b), nitrophoska (с) and corresponding spectra
of element-by-element composition after removing corrosion products.
Площа та глибина пітингів на поверхні сталі 20 після експозиції в нітрофос-
ці є дещо менша, ніж у сульфаті амонію. Це розходиться із твердженням [2] про
найбільшу корозійну агресивність нітрофоски. Така розбіжність може бути зу-
мовлена різним часом випробувань, що, як показали вище, впливає на швидкість
корозії, а також і складом нітрофоски, яка за певних способів отримання може
містити іони Cl–.
104
Корозія в насичених розчинах сульфату амонію та нітрофоски протікає за
електрохімічним механізмом. Стаціонарні потенціали обох сталей, які встанови-
лись впродовж 20…25 min, найвід’ємніші в розчині сульфату амонію (табл. 2).
Порівняно із дистильованою водою ці величини від’ємніші більш ніж на 300 mV,
що вказує на нижчу термодинамічну стабільність сталей 20 та Ст.3 в розчині
цього міндобрива.
Поляризаційні криві сталей 20 та Ст.3 лежать в області потенціалів –(600…
700) mV (рис. 3a, b; табл. 2). Катодні криві цих сталей у дистильованій воді та на-
сичених розчинах сульфату амонію і нітрофоски дещо відрізняються: в сульфаті
амонію на катодній кривій сталі 20 в області потенціалів –(800…980) mV ділянка
граничного дифузійного струму виражена менш чітко, ніж на сталі Ст.3, та на
обох сталях у дистильованій воді і нітрофосці. Граничний дифузійний струм у
розчині нітрофоски на сталі 20 становить 1 А/сm2, а на сталі Ст.3 – 1,5 А/сm2, в
розчині сульфату амонію відповідно 0,5 А/сm2 та 1,5 А/сm2.
Таблиця 2. Електрохімічні характеристики сталей 20 та Ст.3
в насичених розчинах сульфату амонію та нітрофоски
Сталь 20 Ст.3
Середовище –Est,
mV
icorr·105,
A/cm2
bс,
mV
ba,
mV
–Est,
mV
icorr·105,
A/cm2
bс,
mV
ba,
mV
Вода дисти-
льована 372 3,0 25 22,3 401 4,1 21,3 18,3
Сульфат
амонію 705 9,2 12 15,3 711 14,3 12,1 14,5
Нітрофоска 616 10,1 19,3 10,0 618 13,1 20,5 9,0
Рис. 3. Поляризаційні криві сталей 20 (a) та Ст.3 (b):
1 – дистильована вода; 2 – нітрофоска; 3 – сульфат амонію.
Fig. 3. Polarization curves of 20 (a) and Ст.3 (b) steels:
1 – distilled water; 2 – nitrophoska; 3 – sulfate ammonium.
Анодні поляризаційні криві обох сталей у розчинах нітрофоски і сульфату
амонію помітно відрізняються від анодних кривих у дистильованій воді та між
собою. В розчині (NH4)2SO4 потенціал початку гальмування анодного процесу
сталі Ст.3 осадженими продуктами корозії становить –390 mV, а сталі 20 дорів-
нює –300 mV, потенціал стабільного гальмування анодного розчинення відповід-
но –280 mV та –150 mV. Гранична густина струму гальмування анодного розчи-
нення сталей 20 та Ст.3 при цьому сягає 6,0 A/cm2. У розчині нітрофоски по-
тенціал початку гальмування анодного процесу сталі Ст.3 становить –370 mV, а
сталі 20 дорівнює –150 mV. Таким чином, в обох міндобривах анодне розчинення
сталі 20 порівняно зі сталлю Ст.3 починає гальмуватися за менш від’ємного по-
105
тенціалу. Струмові показники швидкостей корозії сталі Ст.3 дещо вищі, ніж
сталі 20. Струми корозії найвищі в розчині нітрофоски, що узгоджується із граві-
метричними даними, отриманими за 24 h експозиції. Оскільки струми корозії ви-
значають після стабілізації стаціонарного потенціалу (20…30 min), то вони по-
винні найкраще корелювати із швидкостями корозії, отриманими ваговим мето-
дом за короткий час експозиції (24 h). Струми корозії, перераховані на масомет-
ричні показники за формулою (1), задовільно узгоджуються із швидкостями ко-
розії, отриманими ваговим методом за умови, що залізо Fe0 окиснюється до Fe3+
(табл. 3).
Константи Тафеля анодних реакцій сталей 20 і Ст.3 у дистильованій воді та
розчинах сульфату амонію і нітрофоски відрізняються несуттєво. Найвищі зна-
чення ba у дистильованій воді, найнижчі – в нітрофосці. Тобто початковий анод-
ний процес найбільше утруднений у дистильованій воді, а найменше – у нітро-
фосці. Перенапруження анодного процесу у досліджених середовищах більше на
сталі 20, ніж на сталі Ст.3, що і є причиною меншої корозійної тривкості сталі
Ст.3.
Таблиця 3. Зіставлення швидкостей корозії сталей 20 та Ст.3,
отриманих гравіметрично (Km, g/(сm2·s)), електрохімічно (icorr, A/cm2)
та перерахованих із струмових показників (Ki, g/(сm2 ·s))
Н2Оdist. (NH)4SO4 Нітрофоска Середо-
вище
Сталь
Km⋅109 icorr⋅105 Ki⋅109 Km⋅109 icorr⋅105 Ki⋅109 Km⋅109 icorr⋅105 Ki⋅109
Сталь 20 3,25 3,0 5,8 7,3 9,2 17,1 8,1 10,1 19,1
Ст.3 3,5 4,1 4,8 10,2 14,3 17,0 8,9 13,1 15,1
Таким чином, мінеральні добрива, а саме, сульфат амонію та нітрофоска, за
присутності води виявляють високу корозійну активність стосовно низько- та се-
редньовуглецевих сталей.
ВИСНОВКИ
Встановлено, що насичені розчини сульфату амонію та нітрофоски на відмі-
ну від їх кристалічних концентратів спричиняють інтенсивні корозійні пошко-
дження сталей 20 та Ст.3. Швидкість корозії цих сталей сягає 0,29…0,33 mm/year,
що в 2,2–2,5 рази більше, ніж у дистильованій воді.
Показано, що швидкість корозії сталей 20 та Ст.3 в розчинах міндобрив мак-
симальна за першої доби експозиції та поступово знижується, а в розчині нітро-
фоски стає сумірною із швидкістю корозії у дистильованій воді. Такий характер
залежності швидкості корозії від часу експозиції зумовлений формуванням на
поверхні сталі захисних шарів пасиваційної природи.
Корозія сталей 20 та Ст.3 в насичених розчинах нітрофоски та сульфату амо-
нію має локальний характер. Знявши продукти корозії, на поверхні зразків вияви-
ли елементи, що входять до складу цих міндобрив. Корозійна тривкість сталі Ст.3
дещо нижча, ніж сталі 20.
Електрохімічні дослідження показали, що струми корозії сталей 20 та Ст.3
найвищі у розчині нітрофоски, що узгоджується з масометричними показниками
швидкостей, отриманими впродовж першої доби.
Поляризаційні криві сталі Ст.3 в розчинах міндобрив порівняно із дистильо-
ваною водою лежать в області від’ємніших потенціалів; потенціал початку галь-
мування анодного розчинення сталі Ст.3 від’ємніший, ніж сталі 20. Константи
Тафеля bс обох сталей у дистильованій воді та розчинах нітрофоски і сульфату
106
амонію відрізняються несуттєво, що вказує на подібний характер катодної реак-
ції в області стаціонарного потенціалу. Константи Тафеля bа найнижчі в розчині
нітрофоски, що вказує на найменшу поляризованість анодного процесу.
РЕЗЮМЕ. Установлено, что насыщенные растворы минеральных удобрений (суль-
фата аммония и нитрофоски) в отличии от их кристаллических концентратов вызывают
локальные коррозионные повреждения сталей 20 и Ст.3. Скорость коррозии при этом дос-
тигает 0,29...0,33 mm/year, что в 2,2–2,5 раза выше, чем в дистиллированной воде. Эти
стали быстрее всего корродируют в течении первых суток, в дальнейшем скорость корро-
зии в растворе нитрофоски снижается и становится соизмеримой со скоростью их корро-
зии в дистиллированной воде. Стационарные потенциалы обеих сталей имеют наиболее
отрицательные значения в растворе сульфата аммония, а токи коррозии – в растворе нит-
рофоски. Константы Тафеля bс катодных реакций этих сталей в исследованных средах от-
личаются незначительно, а константа ba имеет самые низкие значения в растворе нитрофоски,
что указывает на наименьшую поляризованость анодной реакции.
SUMMARY. It is established that solutions of the mineral fertilizers (ammonium sulfate
and nitrophoska) contrary to their crystal concentrates cause the intensive local corrosion
damage of 20 and Ст.3 steels. Corrosion rate in this case is 0.29…0.33 mm/year, which is in 2.2–
2.5 times higher to compare with the corrosion rate in the model solution of rainy water. Those
steels corroded most quickly during the first day, next the corrosion rate in nitrophoska solution
decreased to the value, commensurable with the corrosion rate in distilled water. Stationary
potentials of two steels are more negative in ammonium sulfate solution, while corrosion
currents – in nitrophoska solution. The Tafel constants bс of the two steels cathodic reactions in
investigating media differ insignificantly and constant ba is lower in nitrophoska solution, thus
indicating the least polarization of anodic reaction.
1. Михайлович Я., Рубець А. Проблема зберігання сільськогосподарської техніки // Про-
позиція. – 2008. – № 12. – С. 90–104.
2. Герасименко А. А. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудо-
вания и сооружений. – М.: Машиностроение, 1987. – 784 с.
3. Mакаренко М. Пітинг та інші загрози міжсезоння // Агробізнес сьогодні. – 2012. – № 22.
– 245 с.
4. Розенфельд И. Л., Жигалова К. А. Ускоренные методы коррозионных испытаний
металлов. – М.: Металлургия, 1966. – 346 с.
5. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов / Н. Д. Томашов, П. Н. Жук,
В. А. Титов, М. А. Веденеева. – М.: Металлургия, 1971. – 280 с.
6. Електрохімічні показники експлуатаційної деградації сталей нафто- та газогонів /
О. Цирульник, Г. Никифорчин, З. Слободян та ін. // Матер. Міжнар. конф. “Корозія-
2006”: Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2006. – Т. 1, Спец. вип. № 5. – С. 284–289.
7. Жук И. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия, 1976. – 472 с.
8. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ в при-
мерах практического применения / М. М. Криштал, И. С. Ясников, В. И. Полунин и
др. – М.: Техносфера, 2009. – 206 с.
9. Износ деталей сельскохозяйственных машин / М. М. Севернев, Г. П. Каплун, В. А. Ко-
роткевич, С. Н. Кот. – Л.: Колос, 1972. – 145 с.
Одержано 03.07.2013
|