Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ІЇРОБШЯІ. Титан и его сплави находят широкое и все. возрастающее применение в химической, нефтехимической и других , отраслях промышленности, где накоплен сравнительно большой опыт использования их в качестве конструкционных коррозионностой-иих материалов.
Основной потребителем гитана является хлорная промышленность, а в более узком плане - производство хлора и каустической соды, хлороргайический синтез. Все шире проникает титан в аншшю-красс* чную промышленность (АКТІ). Для последней характерны разнообразные, сложные по составу среды, представляющие собой многокомпонентные системы органических и неорганических соединений. Особое значение в АКП имеет чистота товарных продуктов.
Вместе с тем, в целом ряде случаев титан и его сплавы подвергаются очень интенсивной и даже катастрофической коррозии. В частности, это наблюдается в 5U и более концентрированных растворах НСІ при температурах 60"С и выше, в растворах сильных мігаеральїшх кислот, содержащих 5.10"^...10"^ моль/л и более фтороводорода или фторсодержащих частиц. Остается недостаточно выясненной роль Фторсодержащих частиц при коррозии и анодном растворении титана в сильнокислых растворах, а также роль растворителя и как среды, и как реагента в этих процессах.
Не выяснены принципиальная возможность коррозии титана и его сплавов по химическому механизму при раздельном и совместном присутствии пассиваторов и активаторов и относительные вклады химического и электрохимического растворения в суммарную скорость процесса.
Это заметно сужает область применения титана и ставит вопросы о разработке дополнительных эффективных методов его защиты от коррозии с целью расширения сферы использования, в том числе и в ус-
4 ловиях производства красителей.
Целью настоящей работы явилось изучение роли растворителя, активаторов и пассиваторов титана неорганической природы при его коррозии в солянокислых и сернокислотных средах, оценка влияния этих факторов на кинетику парциальных электродных реакций, химического растворения и коррозии в целом.
Задачи работы:
-
Исследовать влияние ионов перхлората, хлората, меди(II) и церия (ІУ) на кинетику анодного растворения, разряд ионов водорода и кинетические закономерности химического растворения в условиях коррозии титана и ряда его сплавов в концентрированных солянокислых и сернокислотных растворах в широком интервале температур (20 - 80 С).
-
Изучить влияние фтористого водорода и фторсодержащих частиц на коррозию и анодное поведение титана при раздельном и совместном присутствии с пассиваторами (сюз, СЮ, Сц3*-, Се4*).
-
Изучить коррозионную стойкость титана, ряда его сплавов и нержавеющих сталей в средах синтеза красителей:
а. полиэфирного желтого б "Z" на стадии взаимодействия хлорокиси
фосфора с диметилформамидомї
б. 1,5-дихлорантрахинона на стадиях: сульфирования антрахинона и
хлорирования антрахинон-1,5-дисульфокислоты;
в. 2-хлор-4,6-динитроаншшна на стадии хлорирования 2,4-динитро-
анилина,
4. Выяснение возможности защиты титана от коррозии хлорат-ио
нами в указанных технологических условиях.
Научная.новизна:
I. Изучены и обобщены кинетические закономерности коррозии и атлногс поведения титана и ряда его сплавов в концентрированных
солянокислых и сернокислотных растворах при 20 - Ю0С с раздельны^ и совместным присутствием активаторов и пассиваторов неорганической природы.
2. Проведен теоретический анализ процессов ионизации титана
в условиях реализации параллельных реакций с єдинім реагентом, а также многостадийного процесса с соизмеримыми скоростями всех последовательных стадий, результаты которого сопоставлены с .экспериментальными данными. Показано, что теоретический анализ экспериментально наблюдаемых кинетических закономерностей ионизации титана должен учитывать наличие подобных явлений. Он не может базироваться на используемых часто принципах, связанных с выявлением лимитирующей стадии.
3. Изучена кинетика химического растворения титана в условиях
термической (80С) и химической (HP, NaF ) активации. Показано,
что в широкой катодной и анодной области растворение титана прак
тически не зависит от потенциала электрода. Оценены вклады элек
трохимической и химической коррозии в общую скорость процесса.
Практическая ценность. Показано, что действие пассиваторов титана достаточно належно выявляется не только в модельных, но и технологических средах, а экспериментальные результаты, полученные в тех и других условиях, удовлетворительно коррелируют.
Наличие хлорат-ионов в технологических средах синтеза красителей и более широко в концентрированных соляеюкислых и сернокислотных растворах в присутствии активаторов позволяет эффективно защищать титан и его сплавы от коррозии, создает условия, при которых эти материалы в ряде случаев характеризуются 1-м баллом коррозионной стойкости по 10-ти^йальной шкале.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на
конгрессе "Защита-92" (Москва, 1992), УІ-й и УИ-ой областных научно-технических конференциях по коррозии и защите металлов в неводних и смешанных растворителях (Тамбов,, ноябрь, 1988т; октябрь, 1991 г.), 2-ой областной научно-технической конференции молодых ученых (Тамбов, март, 1988г.), ежегодных научных конференциях Тамбовского педагогического института.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 3 статьи и 3-е тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов, содержит 201 страницу машинописного текста,'46 рисунков, 14 таблиц и список литературы, включающий 151 наименование.
