Влияние гидрокарбонатной обработки на коррозионную стойкость меди, никеля и нержавеющих сталей в расплаве NaOH

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено исследование влияния гидрокарбонатной обработки меди, никеля и низкоуглеродистых хромоникелевых нержавеющих сталей в кипящем 1 М растворе NaHСО3на их коррозионную стойкость в расплаве NаОН в интервале температур 400–600°С. Гидрокарбонатную обработку материалов проводили в течение 2-х часов после выдержки в предварительно обезвоженном деаэрированном аргоном расплаве NaОH через интервалы, кратные 96 ч. Общая продолжительность коррозионных испытаний составляла 288 ч. Исследована методами рентгенофазового анализа (РФА) и электронной микроскопии микроструктура и фазовый состав поверхностных слоев, образующихся на исследуемых материалах после коррозионных испытаний в расплавеNaOH, в процессе которых проводилась гидрокарбонатная обработка. Установлено, что гидрокарбонатная обработка не оказывает влияния на общую скорость коррозии исследуемых материалов в расплавеNaOHв исследуемом интервале температур. Показано, что гидрокарбонатная обработка никеля, содержащего после выдержки в расплавеNaOHв поверхностном слое преимущественно три оксидные фазы – NiO, Ni(OH)2и γ-NiOOH, оказывает влияние на их соотношение. Оксигидроксид никеля NiOOH является неустойчивым в водных слабощелочных растворах, в процессе обработки наблюдается самопроизвольный переход NiOOH → Ni(OH)2и на поверхности никеля формируется пассивная пленка, состоящая из двух оксидных фаз NiO и Ni(OH)2, обладающая высокими защитными свойствами. В процессе гидрокарбонатной обработки меди, содержащей после выдержки в расплавеNaOHв поверхностном слое двухслойную пленку оксидов Cu/Сu2О/СuО, образование оксидно-карбонатных слоев, характеризующихся более высокими защитными свойствами, не происходит. Нержавеющие стали с повышенным содержанием никеля 17.5 % и 18.5 % и молибдена (6.0 – 6.5) % находятся, как и никель, в расплаве NаOH при температурах, не превышающих 500°С, в устойчивом пассивном состоянии и гидрокарбонатная обработка не вызывает появления локальных разрушений. Добавка в данную сталь таких легирующих элементов, как медь, марганец и кремний, которые при определенных условиях могут вызывать локальную депассивацию стали, не оказывает влияние на свойства защитной пассивной пленки стали, формирующейся в расплаве NаOH, состоящей из оксидов (гидроксидов) преимущественно коррозионностойких компонентов хромаCr2O3, никеля NiO, Ni(OH)2или их смешанных оксидов NiCr2O4(NiO∙Cr2O3), а также оксидов железаFe3O4и γ-Fe2O3. По мере уменьшения содержания никеля до 13.0 % и молибдена до 2.0 % в стали или повышении температуры расплава NаOH до 600°С для сталей с повышенным содержанием никеля на поверхности формируются более дефектные пористые оксидные слои, содержащие большую долю менее стойких оксидов железа (II, III) и никеля (II): FeO, NiO, Fe2O3, а также небольшое количество смешанных оксидов NiCr2O4(NiO∙Cr2O3), приводящих к возрастанию скорости коррозии.

Об авторах

В. П. Юркинский

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: elena.firsova@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Е. Г. Фирсова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: elena.firsova@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Л. П. Батурова

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: elena.firsova@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Безносов А.В., Драгунов Ю.Г., Рачков В.И. Тяжелые жидкометаллические теплоносители в атомной энергетике. М.: Изд АТ. 2007. 434 с.
  2. Натрий. Свойства, производство, применение. / Морачевский А.Г., Шестеркин И.А., Буссе-Мачукас В.Б. и др. / Под ред. Морачевского А.Г. СПб.: Химия. 1992.
  3. Морачевский А.Г., Вайсгант З.И., Демидов А.И. Переработка вторичного свинцового сырья. СПб.: Химия. 1993.
  4. Морачевский А.Г. Переработка вторичного свинцового сырья: Соврем. состояние исслед. и аннотир. указ. лит. за 1997-2001 гг. СПб.: Изд-во СПбГПУ. 2003.
  5. Делимарский Ю.К. Ионные расплавы в современной технике. М.: Металлургия. 1981.
  6. Делимарский Ю.К., Барчук Л.П. Прикладная химия ионных расплавов. К.: Наукова думка. 1988.
  7. Делимарский Ю.К., Фишман И.Р., Зарубицкий О.Г. Электрохимическая очистка отливок в ионных расплавах. М.: Машиностроение. 1976.
  8. Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Батурова Л.П. Коррозионная стойкость ряда конструкционных материалов в расплаве NaOH // Журнал прикладной химии. 2010.83. № 10. С. 1677–1682.
  9. Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Батурова Л.П. Особенности коррозионного поведения тантала, титана и ряда неметаллических материалов в расплаве NaOH // Журнал прикладной химии. 2011.84. № 5. С. 781–784.
  10. Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Батурова Л.П., Кузьмина М.Ю. Коррозионная стойкость медно-никелевых сплавов в расплаве NaOH // Химическая промышленность. 2012.89. № 8. С. 416–419.
  11. Юркинский В.П., Фирсова Е.Г., Батурова Л.П.Коррозионная стойкость сварных соединений ряда конструкционных сплавов в расплаве NaOH // Расплавы. 2014. № 4. С. 53–59.
  12. Юркинский В.П., Батурова Л.П., Фирсова Е.Г. Коррозионная стойкость сталей в расплаве NaOH // Черные металлы. 2014. № 4 (988). С. 73–77.
  13. ГОСТ 9.907-2007. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний. М.: Стандартинформ. 2007.
  14. Батлер Дж.Н. Ионные равновесия. Л.: Химия. 1973.
  15. Моисеева Л.С., Куксина О.В. О зависимости коррозии стали в бескислородной водной среде от рН и давления СО2 // Защита металлов. 2003.39. № 5. С. 542–551.
  16. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. СПб.: Химия. 1991.
  17. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. М.: Химия. 1987.
  18. Макаренко В.Д. Основы коррозионного разрушения трубопроводов: Учебное пособие / Макаренко В.Д., Шатило С.П., Земенков Ю.Д., Бахарев М.С. и др. / Под ред. В.Д. Макаренко. Тюмень: ТюмГНГУ. 2009.
  19. Борщевский А.М., Сухотин А.М. Исследование пассивного состояния никеля в кислых и щелочных средах микрокулонометрическим методом // Журнал прикладной химии.1992.65. № 9.С. 1942–1946.
  20. Pourbaix M. Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, Pergamon Press, Oxford. 1966.
  21. Glemser O., Einerhand J. Die Struktur hxherer Nickelhydroxide // Z. Anorg.Chem. 1950. Bd. 261. P. 43–51.
  22. Glemser O., Einerhand J. The chemical processes at the nickel hydroxide anode of the Edison storage battery // Z. Elektrochem. Angew.Physik.Chem. 1950.54.P. 302–304.
  23. Казаринов И.А., Волынский В.В., Клюев В.В., Новоселов М.А. От щелочных аккумуляторов к суперконденсаторам. Оксидноникелевый электрод: теория процессов и современные технологии его изготовления // Электрохимическая энергетика. 2017.17.№4. С. 173–224.
  24. Миомандр Ф., Садки С., Одебер П., Меалле-Рено Р. Электрохимия. М:Техносфера. 2008.
  25. StrekalovskayaNAD., Baturova L., Kondrateva A., Semencha A., Andreeva V. Electrochromic Thin-film Nickel-oxide Coatings for Systems with Adjustable Light Transmission // Phys. Status Solidi A: Applications and Materials Science. 2024.221. № 11.
  26. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А, Цирлина Г.А. Электрохимия. М.:Химия,КолосС. 2008.
  27. Beznosov A.V., Dragunov Yu.G., Rachkov V.I. Tyazhelyye zhidkometallicheskiye teplonositeli v atomnoy energetike. M.: Izd AT. 2007. [In Russian]
  28. Natriy. Svoystva, proizvodstvo, primeneniye. / Morachevskiy A.G., Shesterkin I.A., Busse-Machukas V.B. i dr. / Pod red. Morachevskogo A.G. SPb.: Khimiya. 1992. [In Russian]
  29. Morachevskiy A.G., Vaysgant Z.I., Demidov A.I. Pererabotka vtorichnogo svintsovogo syrya. SPb.: Khimiya, 1993. [In Russian]
  30. Morachevskiy A.G. Pererabotka vtorichnogo svintsovogo syrya: Sovrem. sostoyaniye issled. i annotir. ukaz. lit. za 1997-2001 gg. SPb.: Izd-vo SPbGPU. 2003. [In Russian]
  31. Delimarskiy Yu.K. Ionnyye rasplavy v sovremennoy tekhnike. M.: Metallurgiya. 1981. [In Russian]
  32. Delimarskiy Yu.K., Barchuk L.P. Prikladnaya khimiya ionnykh rasplavov. K.: Naukova dumka. 1988. [In Russian]
  33. Delimarskiy Yu.K., Fishman I.R., Zarubitskiy O.G. Elektrokhimicheskaya ochistka otlivok v ionnykh rasplavakh. M.: Mashinostroyeniye. 1976. [In Russian]
  34. Yurkinskiy V.P., Firsova Ye.G., Baturova L.P. Korrozionnaya stoykost ryada konstruktsionnykh materialov v rasplave NaOH // Zhurnal prikladnoy khimii. 2010.83. № 10. P. 1677–1682. [In Russian]
  35. Yurkinskiy V.P., Firsova Ye.G., Baturova L.P. Osobennosti korrozionnogo povedeniya tantala, titana i ryada nemetallicheskikh materialov v rasplave NaOH // Zhurnal prikladnoy khimii. 2011.84. № 5. P. 781–784. [In Russian]
  36. Yurkinskiy V.P., Firsova Ye.G., Baturova L.P., Kuzmina M.Yu. Korrozionnaya stoykost medno-nikelevykh splavov v rasplave NaOH // Khimicheskaya promyshlennost. 2012.89. № 8. P. 416–419. [In Russian]
  37. Yurkinskiy V.P., Firsova Ye.G., Baturova L.P. Korrozionnaya stoykost svarnykh soyedineniy ryada konstruktsionnykh splavov v rasplave NaOH // Rasplavy. 2014. № 4. P. 53–59. [In Russian]
  38. Yurkinskiy V.P., Baturova L.P., Firsova Ye.G. Korrozionnaya stoykost staley v rasplave NaOH // Chernyye metally. 2014. № 4 (988). P. 73–77. [In Russian]
  39. GOST 9.907-2007. Metally, splavy, pokrytiya metallicheskiye. Metody udaleniya produktov korrozii posle korrozionnykh ispytaniy. M.: Standartinform. 2007. [In Russian]
  40. Batler Dzh.N. Ionnyye ravnovesiya. L.: Khimiya. 1973. [In Russian]
  41. Moiseyeva L.S., Kuksina O.V. O zavisimosti korrozii stali v beskislorodnoy vodnoy srede ot rN i davleniya SO2 // Zashchita metallov. 2003.39.№ 5. P. 542–551. [In Russian]
  42. Rabinovich V.A., Khavin Z.Ya. Kratkiy khimicheskiy spravochnik. SPb.: Khimiya. 1991. [In Russian]
  43. Lidin R.A., Andreyeva L.L., Molochko V.A. Spravochnik po neorganicheskoy khimii. M.: Khimiya. 1987. [In Russian]
  44. Makarenko V.D. Osnovy korrozionnogo razrusheniya truboprovodov : Uchebnoye posobiye / Makarenko V.D., Shatilo S.P., Zemenkov Yu.D., Bakharev M.S. / Pod red. V.D. Makarenko. Tyumen: TyumGNGU. 2009. [In Russian]
  45. Borshchevskiy A.M., Sukhotin A.M. Issledovaniye passivnogo sostoyaniya nikelya v kislykh i shchelochnykh sredakh mikrokulonometricheskim metodom // Zhurnal prikladnoy khimii. 1992.65. № 9. P. 1942–1946. [In Russian]
  46. Pourbaix M. Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, Pergamon Press, Oxford. 1966.
  47. Glemser O., Einerhand J. Die Struktur hxherer Nickelhydroxide // Z. Anorg.Chem. 1950. Bd. 261. P. 43–51.
  48. Glemser O., Einerhand J. The chemical processes at the nickel hydroxide auode of the Edison storage battery // Z. Elektrochem. Angew. Physik. Chem. 1950.54. P. 302–304.
  49. Kazarinov I.A., Volynskiy V.V., Klyuyev V.V., Novoselov M.A. Ot shchelochnykh akkumulyatorov k superkondensatoram. Oksidnonikelevyy elektrod: teoriya protsessov i sovremennyye tekhnologii yego izgotovleniya // Elektrokhimicheskaya energetika. 2017.17. №4. P. 173–224. [In Russian]
  50. Miomandr F., Sadki S., Odeber P., Mealle-Reno R. Elektrokhimiya. M: Tekhnosfera. 2008. [In Russian]
  51. StrekalovskayaNAD., Baturova L., Kondrateva A., Semencha A., Andreeva V. Electrochromic Thin-film Nickel-oxide Coatings for Systems with Adjustable Light Transmission // Phys. Status Solidi A: Applications and Materials Science 2024.221. №11.
  52. Damaskin B.B., Petriy O.A, Tsirlina G.A. Elektrokhimiya. M.: Khimiya, KolosS. 2008. [In Russian]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).