Защита от коррозии стальных изделий пленками на основе минерального и синтетического отработанных моторных масел

Исследована эффективность покрытий на базе отработавших нефтяных моторных масел для защиты от коррозии на стали в нейтральном растворе электролита. Показано, что синтетическое отработанное моторное масло обладает большим защитным эффектом.

Аннотация статьи
отработанное масло
сталь
коррозия
пленка
Ключевые слова

По оценкам специалистов в литосферу и гидросферу сбрасывается до 84% всех отработанных масел. Такой большой объем загрязнений представляет большую опасность для окружающей среды. В отличие от нефти и других нефтепродуктов, отработанные масла при попадании в окружающую среду еще в меньшей степени обезвреживаются естественным путем (окисление, фотохимические реакции, биоразложение и другие процессы). Представляет интерес использовать отработавшие моторные масла для защиты металлоизделий от атмосферной коррозии [1].

Актуальность выбранного исследования несомненна, поскольку рассматривается альтернативное применение отработавших моторных масел в качестве противокоррозионного средства, что в свою очередь позволяет рационально использовать и сохранять металлофонд страны.

Атмосферная коррозия – это разрушение металлов при обычной температуре во влажной воде и протекает в тонких слоях влаги. Это наиболее распространенный вид коррозии, которому подвергаются в процессе эксплуатации машины, оборудование и сооружения при контакте с влажной и загрязненной атмосферой. Влага поглощает промышленные газы (сернистый газ, хлор, хлористый водород, окислы азота, окислы серы и другие газы).

Основным фактором, определяющим механизм и скорость атмосферной коррозии, является влажность поверхности металлоконструкций. Особенностью протекания атомосферной коррозии является то, что поверхность металла покрыта тонкой пленкой электролита. В качестве электролита может выступать как сама влага, так и продукты коррозии, впитавшие влагу.

Целью работы является исследование защитной эффективности консервационных составов на базе минерального и синтетического отработавших моторных масел (ММО).

Оба вида масла отработали не менее 500 мото-часов в сельскохозяйственной технике.

Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены образцы из стали Ст20 со средней площадью поверхности 14,7 см2. Поверхность стали предварительно подготавливали путем химического травления 2 М соляной кислотой, механической шлифовки, обезжиривания, после чего образцы сушили в сушильном шкафу и взвешивали на аналитических весах.

Для нанесения покрытия изучаемой композиции образцы погружали в бюксы с защитным составом. После этого они выдерживались в подвешенном состоянии на воздухе при комнатной температуре в течение суток для стекания избытка масляной композиции и формирования защитной пленки. Далее избыток масла снимали механическим путем.

Коррозионную стойкость оценивали проведением следующих гравиметрических лабораторных испытаний. Образцы выдерживали в нейтральном растворе хлорида натрия с массовой долей 3 %. Время испытаний составило 2, 4, 6 и 8 суток. После образцы промывали, механически очищались от продуктов коррозии, обезжиривались и взвешивались на аналитических весах.

Потери массы образцов определяли по формуле:

Δm = m1 – m2,

где m1 – масса образца до коррозионных испытаний; m2 – масса образца после коррозионных испытаний.

В дальнейшем оценивались коррозионные потери (скорость коррозии) стали по формуле:

K = Δm/(Sτ),

где S – площадь поверхности, τ – время испытаний.

Величина защитного действия масляных композиций определялась по формуле:

Z (K0-K)·100%/K0,

где K0 и K – величины скорости коррозии образцов стали без покрытия и с нанесенным консервационным материалом соответственно.

Проводился визуальный осмотр образцов с целью выявления характера и определения площади коррозионного разрушения. На образцах стали с нанесенным покрытием как минерального, так и синтетического ММО явных очагов коррозии не наблюдается.

Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты гравиметрических измерений на стали без покрытия и покрытой пленками исследуемых композиций в 3 %-ном растворе NaCl

τ, сут

K·10(без покрытия)

K·10(минеральное ММО)

K·10(синтетическое ММО)

2

24,15

6,08

4,13

4

31,89

6,54

4,37

6

39,59

6,81

5,10

8

48,84

8,07

6,03

Согласно полученным данным во всех случаях с течением времени наблюдается рост скорости коррозии стали. Однако нанесение защитных масляных композиций приводит к снижению коррозионных потерь. Причем максимально этот эффект наблюдается для оксидных покрытий, защищенных синтетическим отработанным маслом. Рост скорости коррозии можно объяснить следующим образом. Пленка масла, покрывающая стальной образец, безусловно, не является надежным барьером и является вполне проницаемой. Следует полагать, что в масляной композиции, образующей барьерный слой, имеются несплошности, представляющие, возможно, каналы переменного сечения, направленные нормально, тангенциально, либо под произвольным углом к поверхности защищаемой стали. Таким образом, через имеющиеся несплошности возможно осуществляется подвод электролита.

По данным коррозионных испытаний была оценена защитная эффективность оксидных и масляных покрытий на поверхности стали (табл. 2).

Максимальный защитный эффект наблюдается для стали Ст20, покрытой синтетическим ММО и составляет 70...75 %. В случае масляной пленки минерального масла защитный эффект составляет около 60…65 %. Меньшая защитная эффективность минерального моторного отработанного масла, очевидно, связана с тем, что пленка консервационных материалов, покрывающая металл, не является надежным барьером и вполне проницаема для водяных паров.

Таблица 2

Защитная эффективность пленок минерального и синтетического ММО

τ, ч

Z, % (минеральное ММО)

Z, % (синтетическое ММО)

2

57,95

71,44

4

61,93

75,57

6

64,81

72,57

8

60,99

73,60

Следует полагать, что в масляной композиции, образующей барьерный слой, имеются несплошности, через которые Повышенный защитный эффект синтетического ММО по сравнению с минеральным можно объяснить тем, что в природном нефтяном масле повышено содержание неорганических соединений (неорганических кислот, солей и др.), которые повышают агрессивность коррозионной среды.

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований было установлено, что отработавшие моторные масла можно использовать в качестве противокоррозионного средства при эксплуатации и хранении металлоизделий.

Текст статьи
  1. Защитная эффективность оксидных покрытий на стали и консервационных составов на базе отработавших нефтяных масел / А.Ю. Осетров, И.В. Зарапина, М.В. Щедрина и др. // Тенденции развития науки и образования. – 2019. – №55. – Часть 4. – С. 34–37.
Список литературы