Повышение коррозионной стойкости конструкционных сталей комбинированными методами ХТО, включающими цинкование и азотирование тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Косачев Артем Вячеславович

• Косачев Артем Вячеславович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Косачев Артем Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ СТАЛЕЙ

ОТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ

1.1 Проблема коррозии в машиностроении и основные тенденции ее решения

1.1.1 Особенности коррозии деталей и металлоконструкций в атмосферных и промышленных условиях

1.1.2 Стали, применяемые для деталей и металлоконструкций, эксплуатируемых в условиях атмосферной коррозии

1.2 Физико-химические механизмы коррозионных процессов

1.2.1 Виды коррозии

1.2.2 Электрохимические процессы коррозии металлов

1.2.3 Показатели коррозии и модели коррозионного износа

1.2.4 Сопоставление способов защиты сталей от электрохимической коррозии

1.3 Защита от коррозии путем нанесения цинковых покрытий

1.3.1 Сравнительный анализ способов нанесения цинковых покрытий

1.3.2 Термодиффузионный способ формирования цинковых покрытий

1.3.3 Цинкнаполненные покрытия, получаемые способом холодного цинкования

1.4 Защита стали от коррозии при помощи современных способов химико-термической обработки

1.4.1 Антикоррозионное азотирование

1.4.2 Создание коррозионностойких покрытий методами многокомпонентных ХТО, включающих металлизацию и азотирование

1.4.3 Критерии выбора металлов для поверхностного легирования железа в сочетании с насыщением азотом

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Обоснование выбора сталей для исследования

2.2 Методы нанесения покрытий, включающие цинкование и азотирование

2.2.1 Одновременный метод: диффузионная металлизация цинком, совмещенная с азотированием

2.2.2 Последовательный метод: азотирование цинкнаполненых покрытий

2.3 Методы исследования структуры и фазового состава образцов

2.3.1 Металлографический анализ микроструктуры

2.3.2 Дюрометрический анализ

2.3.3 Определение химического состава поверхностных слоев образцов методом растровой электронной микроскопии

2.3.4 Определение химического состава поверхностных слоев образцов стали методом Оже-спектроскопии

2.4 Методы коррозионных испытаний

2.4.1 Электрохимический метод испытаний на коррозию

2.4.2 Испытания на равномерную коррозию методом поляризационного сопротивления

2.4.3 Испытания на коррозионную стойкость в соляном тумане

2.5 Испытания механических свойств образцов с покрытиями

2.5.1 Трибологические испытания

2.5.2 Адгезионные испытания

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ НАСЫЩЕНИИ ЖЕЛЕЗА И СТАЛЕЙ ЦИНКОМ И АЗОТОМ

3.1 Физико-химический анализ взаимодействий в системе Fe-Zn-N

3.1.1 Взаимодействие в системе Fe-Zn

3.1.2 Взаимодействие в системе Fe-N

3.1.3 Взаимодействие в многокомпонентных системах на основе Fe-Zn-N

3.2 Описание кинетики насыщения железа цинком на основе диффузионной модели

3.2.1 Моделирование кинетики формирования многофазных диффузионных слоев

3.2.2 Анализ модельных концентрационных кривых при диффузионном насыщении железа цинком

3.2.3 Решение диффузионной задачи с учетом диффузии железа в цинковое покрытие

3.2.4 Анализ механизмов формирования диффузионных слоев при взаимодействии в системе Fe-Zn

3.3 Анализ механизмов коррозионной защиты цинковых покрытий

3.3.1 Анализ механизмов защиты от коррозии цинкнаполненных покрытий

3.3.2 Влияние различных факторов на механизм коррозии цинкнаполненного покрытия

3.3.3 Влияние фазового состава цинкового покрытия на коррозионную стойкость

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 СТРОЕНИЕ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СЛОЕВ ПОСЛЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ, СОЧЕТАЮЩИХ ДИФФУЗИОННОЕ НАСЫЩЕНИЕ ЦИНКОМ И АЗОТОМ

4.1 Строение диффузионных слоев в сталях после диффузионной металлизации цинком в среде аммиака (ДМЦ +азотирование)

4.1.1 Микроструктура и характеристики диффузионных слоев

4.1.2 Исследование химического и фазового состава модифицированных слоев методом растровой электронной микроскопии

4.1.3 Исследование распределения элементов по толщине модифицированного ДМЦ слоя

4.1.4 Исследование фазового состава поверхностного цинкового покрытия

4.1.5 Исследование состава переходной зоны диффузионного слоя методом Оже-спектроскопии

4.2 Строение азотированных цинкнаполненных покрытий

4.2.1 Микроструктура и характеристики азотированных цинкнаполненных покрытий

4.2.2 Исследование химического и фазового состава азотированных ЦНП методом растровой электронной микроскопии

4.2.3 Исследование распределения элементов по толщине азотированного ЦНП и фазового состава цинкового покрытия

4.2.4 Исследование состава переходной зоны под азотированным ЦНП методом Оже-спектроскопии

Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5 СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННЫХ СЛОЕВ ПОСЛЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ, СОЧЕТАЮЩИХ ДИФФУЗИОННОЕ НАСЫЩЕНИЕ ЦИНКОМ И АЗОТОМ

5.1 Коррозионная стойкость слоев и покрытий, формируемых комбинированными методами цинкования и азотирования

5.1.1 Электрохимические испытания азотированных ДМЦ и ЦНП слоев на коррозию в слабоагрессивных средах

5.1.2 Исследование пассивационных кривых сталей в кислотной среде после диффузионной металлизации цинком и азотирования

5.1.3 Исследование влияния параметров исходного ЦНП на антикоррозионные свойства комбинированных покрытий

5.1.4 Сравнение показателей коррозии после различных видов обработки

5.2 Испытания механических свойств комбинированных цинковых покрытий

5.2.1 Сравнительные испытания адгезионной стойкости

5.2.2 Износостойкость комбинированных цинковых покрытий

5.3 Рекомендации по применению разработанных комбинированных способов обработки, включающих цинкование и азотирование

5.3.1 Обоснование условий применения комбинированных способов ХТО

5.3.2 Взаимосвязь полученных свойств со структурой покрытия

5.3.3 Примеры возможного применения комбинированных ХТО для конкретных изделий

Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение коррозионной стойкости конструкционных сталей комбинированными методами ХТО, включающими цинкование и азотирование»

ВВЕДЕНИЕ

Коррозия металлических изделий представляет серьезную проблему, поскольку наносит значительный экономический и экологический ущерб национальным экономикам.

Мировые запасы металлов ограничены, потери из-за коррозионных процессов ведут к дополнительным затратам, и могут достигать 4% ВВП [1]. Из-за коррозии ежегодно расходуется до 20% выплавляемого в мире металла. Анализ коррозионных потерь показывает, что за период с 1820 г. до 1923г. при общем мировом производстве железа 1766 млн. т. 40% уничтожено коррозией [2]. В российской промышленности потери металлов вследствие коррозии составляют до 12 % от общего годового фонда расхода металлов [3]. В настоящее время общий металлофонд Российской Федерации составляет 1,6 млрд т, при этом 40-50% металлических конструкций и сооружений работают в агрессивных средах, 30% в слабоагрессивных, и только около 10% не требуют антикоррозионной защиты.

Прямые потери от коррозии включают затраты на замену конструкций, оборудования, деталей машин, подвергшихся коррозии, а также затраты на антикоррозионную защиту. Косвенные потери от коррозии связаны с простоем и ремонтом оборудования, устранением последствий производственных аварий, произошедших из-за коррозии. В связи с этим повышаются требования к эксплуатационно-технической надежности машин и металлоконструкций, долговечности, безопасности и их коррозионной стойкости. Увеличение металлоемкости таких отраслей, как металлургия, строительная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная отрасли, где металлоконструкции эксплуатируются в средах повышенной агрессивности, ведет также к росту потерь от коррозии.

В современных условиях необходимость повышения эффективности коррозионной защиты металлов в машиностроении и других отраслях определяется следующими соображениями:

• повышенными требованиями к сроку службы деталей машин и металлоконструкций, их надежности в случае возникновения аварийных ситуаций;

• экономическими факторами, связанными с уменьшением материальных потерь металла и ремонтных затрат;

• экологическими факторами, связанными с предотвращением загрязнения окружающей среды продуктами коррозии.

Не менее значимыми являются и социальные аспекты повышения эффективности коррозионной защиты, связанные с надежностью деталей машин и металлоконструкций при возникновении техногенных аварийных ситуаций.

При производстве изделий машиностроения и металлоконструкций инженерных сооружений (зданий, мостов, железных дорог) использование дорогостоящих коррозионностойких материалов зачастую является экономически невыгодным. В большинстве случаев применяются недорогие углеродистые или низколегированные стали, которые в той или иной степени подвержены коррозии, в том числе атмосферной. Статистика показывает, что использование специализированных коррозионностойких материалов (легированных сталей) составляет лишь 20% от всей совокупности методов коррозионной защиты.

По данным Всероссийского НИИ по защите от коррозии на сегодняшний день наиболее эффективным решением для повышения срока службы деталей и конструкций является применение защитных покрытий. Подобные покрытия должны обладать высокой атмосферостойкостью, влагостойкостью, выносливостью по отношению к агрессивным средам, иметь высокую адгезию к металлу, высокую прочность на изгиб и удар, обеспечивать долгий срок эксплуатации (не менее 10.. .20 лет). Во многих случаях детали эксплуатируются в условиях повышенных нагрузок на их поверхность, что создает дополнительные требования к износостойкости покрытий. В связи с этим разработка недорогих и простых технологических решений по созданию высокоэффективных функциональных защитных слоев и покрытий на сталях является актуальной задачей.

Самым широко применяющимся методом защиты металлоконструкций от коррозии является нанесение изолирующих лакокрасочных покрытий (почти 40%). Однако этот способ защиты не всегда может быть использован в силу экономических, технических или технологических причин.

Постоянно совершенствуются способы защиты сталей от коррозии, заключающиеся в нанесении металлических защитных покрытий, среди которых цинковые покрытия являются наиболее распространенными. Металлические покрытия не только защищают сталь от коррозии, но и придают поверхности новые свойства - твердость, прочность, износостойкость.

Нанесение цинковых покрытий является одним их самых распространенных.

Существует множество способов формирования цинковых покрытий на сталях, различающихся методом нанесения: гальваническое осаждение, горячее цинкование из расплава, холодное цинкование методом окрашивания, создание термодидиффузионных слоев на основе цинка (диффузионная металлизация). Подробный анализ этих методов, проведенный в 1 главе настоящей работы, показывает, что наиболее качественные покрытия создаются именно при диффузионной металлизации цинком (ДМЦ). Но этот способ имеет недостатки: риск разупрочнения сердцевины стальной детали вследствие высоких температур, а также значительная стоимость процесса.

Преимущества так называемых цинкнаполненных покрытий (ЦНП), получаемых способом холодного цинкования, заключаются в простоте нанесения и доступности для осуществления. Их основной и весьма существенный недостаток - низкая адгезия со стальной подложкой, что обусловлено отсутствием диффузии атомов основы и покрытия, в отличие от метода ДМЦ.

Проблему адгезии можно решить путем усовершенствования способа нанесения цинкнаполненных покрытий: последующим нагревом стали с ЦНП для активизации диффузии цинка в железо и создания переходного диффузионного слоя методами химико-термической обработки.

Многие процессы химико-термической обработки (ХТО) эффективны для повышения коррозионной стойкости сталей, например, различные виды диффузионной металлизации (хромирование, алитирование и др.). Более того, методы ХТО применяются для поверхностного упрочнения деталей, поскольку повышают твердость, износостойкость и другие характеристики диффузионного слоя. Азотирование является тем видом ХТО, которое позволяет сочетать поверхностное упрочнение с повышением стойкости сталей к коррозии в некоторых средах. Развитию и широкому внедрению процессов химико -термической обработки и, в частности, азотирования, в нашей стране способствовали исследования научных школ под руководством выдающихся ученых А.Н. Минкевича, Ю.М. Лахтина, Б.Н. Арзамасова, А.К. Тихонова, С.А. Герасимова.

В настоящей работе предлагается проводить нагрев цинкнаполненных покрытий в среде аммиака, там самым активируя диффузионное проникновение азота в металл для осуществления процесса азотирования, которое дает возможность дополнительного упрочнения поверхностного слоя.

Подобные комбинированные методы химико-термической обработки, состоящие из диффузионной металлизации (например, хромом, ванадием, титаном, алюминием и др.) в сочетании с азотированием, хорошо зарекомендовали себя при упрочнении различных деталей машин, установлено повышение твердости и износостойкости углеродистых сталей, а в ряде случаев и коррозионной стойкости.

Подобные решения создания комбинированных слоев и покрытий на основе цинка и азота отсутствуют. Поэтому в настоящей работе проводятся всесторонние металловедческие исследования модифицированных слоев на сталях, полученных в результате одновременного диффузионного насыщения поверхности цинком и азотом. Причем исследования выполняются как в условиях термодиффузионной металлизации цинком в азотосодержащей среде, так и в отношении азотирования предварительно сформированного цинк-наполненного покрытия. Исследования нацелены на выявление возможности осуществления совместной диффузии цинка и

азота в сталь, а также возможности диффузии азота под цинковое покрытие, на установление закономерностей структуры и фазового состава модифицированных слоев, характера их упрочнения и влияния на свойства поверхности: коррозию, износ, адгезию с металлом-подложкой.

Целью настоящей работы является разработка комбинированных процессов химико-термической обработки сталей, включающих цинкование и азотирование, для повышения коррозионной стойкости, износостойкости и обеспечения адгезии цинковых покрытий к стальной подложке, на основе комплексного металловедческого исследования модифицированных слоев, полученных в результате диффузионного насыщения поверхности цинком и азотом.

Объектом исследования являются конструкционные углеродистые и низколегированные стали, применяющиеся для деталей машин и металлоконструкций, работающих в условиях атмосферной коррозии.

Предметом исследования являются комбинированные процессы поверхностного модифицирования сталей, включающие цинкование и азотирование.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решаются следующие задачи:

• Выполнить сравнительный анализ методов формирования цинковых покрытий на сталях на основе обзора литературных источников для обоснования выбора способов цинкования для комбинированных процессов ХТО в сочетании с азотированием.

• Обосновать выбор методов экспериментальных исследований структуры, химического состава модифицированных слоев, методов испытаний на коррозию, износ и адгезию.

• Провести теоретический анализ взаимодействия элементов в двух- и трехкомпонентных системах, включающих Fe, и К, на основе диаграмм состояния; определить условия образования возможных фаз;

• Определить зависимости, связывающие параметры процесса диффузионного насыщения с характеристиками модифицированного слоя на основе модели диффузии цинка в железо из покрытия фиксированной толщины.

• Экспериментально установить и проанализировать закономерности строения модифицированных слоев в сталях после комбинированных процессов, включающих цинкование и азотирование, в зависимости от параметров комбинированных процессов.

• Установить зависимости физико-химических и механических свойств поверхностных слоев в сталях (микротвердости, износостойкости, коррозионной стойкости, адгезионных свойств), полученных комбинированными способами ХТО, от параметров процессов.

• Предложить рекомендации по рациональным режимам комбинированных способов обработки, включающей цинкование и азотирование, для стальных изделий, применяющихся в различных эксплуатационных условиях.

Научная новизна. Разработаны новые процессы модифицирования поверхности сталей, комбинирующие цинкование и азотирование: 1) диффузионная металлизация цинком в азотосодержащей среде (ДМЦ+азотирование) и 2) азотирование предварительно нанесенного на поверхность стали цинкнаполненного покрытия (ЦНП+азотирование).

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено формирование после комбинированных процессов однотипных по строению модифицированных слоев с образованием в стальной подложке диффузионных зон твердых растворов цинка и азота в железе.

Установлены различия в механизмах диффузии элементов при процессах ДМЦ+азотирование и ЦНП+азотирование. В первом случае одновременно с диффузией азота из газовой фазы происходит диффузия в железо цинка из обмазки, что сопровождается образованием железо-цинковых интерметаллидов в диффузионной зоне. Во втором случае происходит диффузия цинка в железо из покрытия параллельно с диффузией азота из газовой фазы через цинковое покрытие. Встречная диффузия железа из основы в ЦНП приводит к

формированию зоны интерметаллидов на границе диффузионной зоны с покрытием.

Коррозионностойкие модифицированные слои такого строения обладают повышенной твердостью, износостойкостью и хорошей адгезией со стальной подложкой.

Научная и практическая значимость результатов проведенных исследований. Научная значимость результатов исследований заключается в расширении знаний о закономерностях протекания комбинированных процессов химико-термической обработки: кинетики диффузии элементов в металл при насыщении низкоуглеродистых и конструкционных сталей цинком и азотом, влияния параметров диффузионного насыщения цинком и азотом на структурное состояние, фазовый состав и свойства модифицированных слоев.

Практическая значимость заключается в разработке технологических комбинированных способов азотирования и цинкования изделий из конструкционных сталей, работающих в агрессивных средах, для повышения их эксплуатационных свойств (износостойкости и коррозионной стойкости). В результате использования разработанных комбинированных способов обработки для упрочнения деталей машиностроения достигается эффект энерго- и ресурсосбережения за счет увеличения срока службы изделий и замены легированных сталей на более дешевые углеродистые и низколегированные стали. Обработанные с помощью комбинированного способа диффузионного цинкования и азотирования (патент на изобретение № 2639755 «Способ газового азотирования изделий из конструкционных сталей» от 27.06.2016) стальные болты соединений стыков балочного пролетного строения путепровода показали значительное увеличение их ресурса работы при воздействии динамических нагрузок (акт испытаний от 25.01.2018 г.).

Результаты аналитической и исследовательской глав диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Технологии конструкционных материалов» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) в преподавании

дисциплин: «Конструкционные и защитно-отделочные материалы», «Конструкционные стали для транспортных сооружений», «Новые технологические методы и материалы в машиностроении». Материалы методической части работы использованы при подготовке учебного пособия «Основы электрохимической коррозии металлов и сплавов».

Методология и методы исследования. Методология исследования базируется на классическом материаловедческом подходе комплексного взаимосвязанного изучения строения и свойств модифицированных поверхностных слоев в металлах, сочетающем теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования включают анализ фазовых и структурных превращений в двойных и тройных системах Бе^п-К на основе диаграмм состояния и моделирование диффузии элемента в полубесконечное тело из источника конечной толщины (цинкового покрытия).

Для экспериментальных исследований строения модифицированных слоев применены современные методы металлографического анализа, растровой электронной микроскопии, Оже-электронной спектроскопии. Для исследования механических свойств использовали дюрометрические испытания, испытания на износ и адгезию. Исследования коррозионной стойкости покрытий и слоев проводили электрохимическими методами, методом поляризационного сопротивления и путем испытаний в соляном тумане.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности строения модифицированных слоев в углеродистых и низколегированных конструкционных сталях, полученных при диффузионной металлизации цинком в сочетании с азотированием, в зависимости от параметров комбинированного процесса.

2. Закономерности строения азотированного цинкнаполненного покрытия в зависимости от характеристик исходного ЦНП.

3. Закономерности коррозионного поведения в различных средах сталей с модифицированными слоями и покрытиями, полученными в результате комбинированных ХТО, включающих цинкование и азотирование.

4. Закономерности влияния процесса азотирования на физико-механические характеристики цинковых слоев и покрытий в углеродистых и низкоуглеродистых конструкционных сталях: микротвердость, износостойкость, адгезионную стойкость.

Достоверность результатов подтверждается использованием современных методов экспериментальных исследований структуры металлов, репрезентативным объемом испытаний физико-химических, электрохимических и механических свойств исследуемых сталей, а также сопоставлением полученных результатов с результатами анализа российских и зарубежных литературных источников по тематике исследования.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно выполнены библиографический анализ, теоретические исследования, лабораторные эксперименты в соответствии с составленным планом, анализ микроструктуры и свойств модифицированных слоев исследуемых сталей после комбинированных способов обработки, проведена интерпретация результатов, выработаны рекомендации по использованию разработанных способов для поверхностного упрочнения деталей.

Апробация результатов работы.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на 73-й,74-й,75-й,76-й научно-методических и научно-практических конференциях МАДИ (20152018 гг.), V Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы подготовки современных инженеров и научно-педагогических кадров», (Москва, 2015), VIII Международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии на современном этапе развития машиностроения» (Москва, 2016), 24-м Конгрессе IFHTSE «Европейская Конференция по Термообработке и инженерии поверхности» (Франция, 2017). Результаты были представлены также на 3-й Международной научно-практической конференции «Современные материалы, техника и технология» (Курск, 2013), конференции «Поколение будущего-2013. Взгляд молодых ученых» (Курск, 2013), XII Международной научно-практической конференции «Современные

инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск,2015), V Международной молодежной научной конференции (Курск, 2015).

Результаты исследований опубликованы в 16 печатных работах, из которых 4 опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 10 в журналах, входящих в базу данных Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), 1 - в журнале, входящем в международную базу Scopus, 1 -патент.

Работа выполнялась на кафедре «Технологии конструкционных материалов» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) в соответствии с планами научно-исследовательских работ. Отдельные этапы работ выполнялись в рамках НИР 11.1593.2014/K «Совершенствование теоретико-методологических основ разработки поверхностно-упрочненных конструкционных материалов» по проектной части Государственного Задания Министерства образования и науки РФ в сфере научной деятельности и НИР по гранту Российского Научного Фонда 17-19-01473 «Исследование структурных и фазовых превращений в системах «железо-металл-азот» при модифицировании стальной поверхности комбинированными методами, включающими металлизацию и азотирование».

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 163 источников и приложений. Работа содержит 199 страниц основного текста, 104 рисунка, 43 таблицы. В приложение помещены акты о внедрении результатов работы, патент.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ СТАЛЕЙ

ОТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ

1.1 Проблема коррозии в машиностроении и основные тенденции ее решения

Металлы под воздействием различных физико-химических факторов разрушаются или утрачивают свои эксплуатационные качества. В международном стандарте ISO 8044:1989 под коррозией понимают физико-химическое взаимодействие между металлом и средой, в результате которого изменяются свойства металла, сопровождающиеся ухудшением его функциональных характеристик. Основная причина коррозии металлов и сплавов - их термодинамическая неустойчивость, т.е. возможность самопроизвольного протекания коррозионных процессов при конкретных внешних условиях. Разрушение металлов может происходить в результате химического, электрохимического, механического и других воздействий среды. Способность металлов противостоять коррозионному воздействию внешней среды называется коррозионной стойкостью.

1.1.1 Особенности коррозии деталей и металлоконструкций в атмосферных и

промышленных условиях

Коррозионное повреждение деталей и металлоконструкций происходит при любых климатических условиях, и его скорость определяется как внешними факторами агрессивной среды, так и внутренними факторами (склонности металлических конструкций разной формы к коррозии, его электрохимическими характеристиками).

Например, металлоконструкции мостов (несущие фермы, рельсы, бетонные опоры, фундаменты), эксплуатация которых происходит на открытом воздухе, постоянно подвергаются разрушению, что снижает грузоподъемность, надежность и срок эксплуатации объектов. Под влиянием агрессивной

окружающей среды стальные детали мостовых сооружений подвергаются и коррозионным повреждениям [1,4]. Наблюдаются коррозионное растрескивание (в зоне действия растягивающих или сжимающих напряжений, а также остаточных деформаций), коррозионная усталость (возникает при знакопеременных нагрузках и приводит к понижению предела усталости металла в присутствие коррозионной среды), контактная коррозия, щелевая коррозия, коррозия при трении.

Развитие коррозионных процессов определяют следующие факторы, связанные со степенью агрессивности среды: относительная влажность воздуха, время периодического увлажнения поверхности стали, загрязненность атмосферы агрессивными газами (SO2, NO2, CO2), запыленность, перепады температур воздуха, наличие в воздухе солей, бактерий, значение кислотности pH водных пленок конденсата воды.

Наиболее распространенными причинами повреждений мостовых конструкций, эксплуатируемых в промышленных условиях, являются [2,5]:

- коррозия арматуры - 44,3%;

- коррозия стальных элементов (балок и ферм) - 41,2%;

- коррозионные трещины в элементах пролетного строения и опор - 30%;

- коррозия опорных частей конструкций и их неправильная установка - более 60%.

Снижение долговечности металлоконструкций по сравнению с нормативной базой связано с [6,7]:

- усилением влияния агрессивности окружающей среды;

- более интенсивным развитием транспорта и более интенсивной автомобилизацией и отставанием в развитии автомобильных дорог и мостовых сооружений на них;

- возрастанием уровня напряженно-деформированного состояния из-за увеличения интенсивности движения;

- недостаточностью требований к качеству проектирования, изготовления и монтажа сооружений;

- внешними и внутренними воздействиями случайного характера, (землетрясения, паводки, экологические катастрофы);

- недооценкой значимости проблемы первичной и вторичной антикоррозионной защиты;

- отсутствием передвижных лабораторий для контроля за развитием коррозионных процессов в конструкциях.

Главной причиной коррозии является увлажнение поверхностей металла, особенно в местах скопления пыли и грязи (горизонтальные листы Т- и Н-образных сечений, фасонки, связи, узлы сквозных ферм и балочных клеток) [8-12].

Как показывает анализ, наименьший коррозионный износ наблюдается у слитных и гладких сечений круглых и прямоугольных труб; эффективны также коробчатое замкнутое сечение из двух уголков и закрытые сверху коробчатые сечения из гнутых профилей. Наименее коррозионно-устойчивы сечения из уголков и швеллеров с щелями, Н-образные профили [2,13]. Коррозионный износ уменьшается в 2,5 раза при замене традиционных типов сечений из двух уголков трубчатыми [13].

На степень коррозионного износа металлоконструкций влияет также положение металлоконструкций относительно горизонта: при разном угле наклона к горизонту износ горизонтально расположенного элемента конструкции и износ наклонно расположенного сильно отличаются [14].

На металлических конструкциях, контактирующих с электролитами, возникают и протекают процессы электрохимической коррозии. Регулярные обследования и наблюдения за состоянием металлических конструкций мостов показали, что коррозии подвергаются пояса продольных и поперечных балок, горизонтальные ребра жесткости, горизонтальные элементы связей и прикрепляющие их фасонки, пояса ферм корытного профиля, сложные конструктивные элементы и узлы, заклепочные и болтовые соединения.

Анализ результатов многолетнего обследования мостовых сооружений позволил выделить типовые дефекты стальных конструкций, окрашиваемых

поверхностей и готовых лакокрасочных покрытий, возникающих при устройстве

антикоррозионной защиты [2,15]:

- наличие узких зазоров между конструктивными элементами, в которых возможно возникновение интенсивной щелевой коррозии, натекания ржавчины на окрашенную поверхность;

- наличие мест застаивания воды;

- наличие открытых зазоров в болтовых соединениях между монтажными накладками и частями конструкций, в которой возможно возникновение интенсивной щелевой коррозии;

- язвы (питтинги) и кратеры на стальной поверхности;

- механические дефекты-сколы, расщепления, прокатные расслоения, грубый профиль сварочного шва, отсутствие закольцовки сварного шва, наружные поры в сварном шве, кратеры в начале и в конце сварного шва, острые кромки отверстий после сверления и др.;

- недостаточная степень абразивно-струйной очистки металлической поверхности (ниже Sa 2,5 ISO 8501-1), остатки прокатной окалины, ржавчины, остатки старого покрытия;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Косачев Артем Вячеславович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ангал, Р. Коррозия и защита от коррозии: пер с англ. / Р. Ангал. -Долгопрудный: Интеллект, 2013. - 344с.

2. Защита от коррозии металлических и железобетонных мостовых конструкций методом окрашивания / И.Г. Овчинников, А.И. Ликверман, О.Н. Распоров, Е.С. Иванов, В.М. Мезенов, И.И. Овчинников. - Саратов: Изд-во «Кубик», 2014. - 504 с.

3. Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, А.В. Хорошилов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002 - 336с.

4. Фомин, Г.С. Коррозия и защита от коррозии. Энциклопедия международных стандартов / Г.С. Фомин. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1994. - 443 с.

5. Овчинникова, Т.С. Коррозия и антикоррозионная защита железобетонных мостовых конструкций / Т.С. Овчинникова, А.Н. Маринин, И.Г. Овчинников // Интернет-журнал Науковедение. - 2014. - № 5 (24). - С. 11.

6. Диагностика мостовых сооружений / И.Г. Овчинников, В.И. Кононович, О.Н. Распоров, И.И. Овчинников. - Саратов: СГТУ, 2003. - 181с.

7. Осипов, В.О. Долговечность металлических пролетных строений эксплуатируемых железнодорожных мостов / В.О.Осипов. - М.: Транспорт, 1982. - 287с.

8. Кириллов, В.С. Эксплуатация и реконструкция мостов и труб на автомобильных дорогах / В.С.Кириллов. - М.: Транспорт, 1971. - 196с.

9. Новожилова, Н.И. Прогнозирование надежности конструкций стальных и сталежелезобетонных мостов / Н.И. Новожилова, В.А. Быстров, В.Л. Шайкевич. -Л.: ЛИСИ, 1989. - 96с.

10. Новожилова, Н.И. Усталость металла мостовых конструкций и способы ее учета: учеб. пособие / Н.И. Новожилова. - Л.: ЛИСИ, 1985. - 86с.

11. ОДМ 218.4.002-2009. Рекомендации по защите от коррозии конструкций, эксплуатируемых на автомобильных дорогах Российской Федерации мостовых сооружений, ограждений и дорожных знаков / Роавтодор. - М., 2009. - 94с.

12. Серебрянников, И.В. Антикоррозионная защита металлических конструкций мостов / И.В. Серебрянников, В.К. Матвеев, В.В. Черкасов // Путь и путевое хозяйство. - 2008. - №5. - С.10-12.

13. Проектирование металлических конструкций: учеб. пособие для вузов / В.В. Бирюлев, И.И. Кошин, И.И. Крылов, А.В. Сильверстов. - Л.: Стройиздат, 1990. -432 с.

14. Овчинников, И.И. Моделирование поведения мостовых металлоконструкций, подвергающихся коррозионному износу / И.И. Овчинников, Е. Фпузи, М.Ю. Шпанкель // Дороги и мосты. - 2010. - № 24. - С. 150-168.

15.Руководство по защите металлоконструкций от коррозии металлических пролетных сооружений эксплуатируемых автодорожных мостов / Росавтодор, Министерство транспорта РФ. - М., 2003. - 77с.

16. Кириллов, В.С. Эксплуатация и реконструкция мостов и труб на автомобильных дорогах / В.С. Кириллов. - М.: Наука, 1971. - 196 с.

17. Старцев, С.А. Проблемы обследования строительных конструкций, имеющих признаки биоповреждения / С.А. Старцев // Инженерно-строительный журнал. -2010. - № 7. - С. 41-46.

18. Коррозия и защита металлических конструкций и оборудования: учеб. пособие / И.М. Жарский, Н.П. Иванова, Д.В. Куис, Н.А. Свидунович. - Минск: Выш. шк., 2012. - 303 с.

19. Яковлева, М.В. Строительные конструкции. Подготовка, усиление, защита от коррозии: учеб. пособие / М.В. Яковлева, Е.А. Фролов, А.Е. Фролов. - М.: Форум, 2015. - 208 с.

20. Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов: учеб. пособие для вузов / Н.П. Жук. - М.: Металлургия, 1976. - 472 с.

21. Мигунов, В.Н. Влияние жидких хлоридсодержащих сред и переменной эксплуатационной нагрузки на деформационные свойства железобетонных элементов и характеристики коррозионного поражения арматуры в расчётных поперечных трещинах бетона / В.Н. Мигунов, И.Г. Овчинников, К.В. Шамшина // Интернет-журнал Науковедение. - 2015. - Т. 7, № 6 (31). - С. 144.

22. Овчинников, И.Г. Моделирование поведения железобетонных элементов конструкций в условиях воздействия хлоридсодержащих сред / И.Г. Овчинников, В.В. Раткин, А.А. Землянский; Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов, 2000. - 232 с.

23. Овчинников, И.Г. Работоспособность сталежелезобетонных элементов конструкций в условиях воздействия хлоридсодержащих сред: монография / И.Г. Овчинников, В.В. Раткин, Р.Б. Гарибов; Сарат. гос. техн. ун-т. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2002. - 154 с.

24. Ульянин, Е.А. Коррозионностойкие стали и сплавы: справочник / Е.А. Ульянин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1991. - 256 с.

25.Туфанов, Д.Г. Коррозионная стойкость нержавеющих сталей, сплавов и чистых металлов: справочник / Д.Г. Туфанов. -5-е изд. перераб. и доп. - М.: Металлургия,

1990. - 320 с.

26. Коррозия: справочник / К. А. Чендлер, Дж. К. Хадсон, Дж. Р. Степнерс и др.; под ред. Л. Л. Шрайера, сокр. пер. с англ. В. С. Синявского. - М. : Металлургия, 1981. - 631 с.

27. Чертов, В.М. Цинкование - одна из причин водородной хрупкости высокопрочной стали / В.М. Чертов // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. - 2005. - № 7. - С. 28-31.

28. Малахов, А.И. Основы металловедения и теории коррозии / А.И. Малахов, А.П. Жуков. - М.: Высшая школа, 1978. - 192с.

29. Томашов, Н.Д. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы / Н.Д. Томашов, Г.П. Чернова. - М.: Металлургия, 1986. - 359 с.

30. Улиг, Г.Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: пер с англ. / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви; под ред. А. М. Сухотина. - Л.: Химия,1989. - 456с.

31. Маттссон, Э. Электрохимическая коррозия / Э. Маттссон; пер. со швед. В.М. Новаковского, Т.Я. Сафоновой; под ред. Я.М. Колотыркина. - М.: Металлургия,

1991. - 156 с.

32. Кеше, Г. Коррозия металлов. Физико-химические принципы и актуальные проблемы / Г. Кеше; пер. с нем. под ред. Я.М. Колотыркина, В.В. Лосева. - М.: Металлургия, 1984. - 400 с.

33. Скорчеллетти, В.В. Теоретические основы коррозии металлов / В.В. Скорчеллетти. - Л.: Химия, 1973. - 264 с.

34. Скалли, Дж. Основы учения о коррозии и защите металлов: монография / Дж. Скалли; пер. с англ. проф. А. В. Шрейдера. - М.: Мир, 1978. - 223 с.

35. Кокодеев, А.В. Обеспечение безаварийной эксплуатации мостов и других транспортных сооружений путем обследования и мониторинга их подводных частей: состояние проблемы в России / А.В. Кокодеев, И.Г. Овчинников // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. - 2015. - № 1. - С. 69-87.

36. Особенности подводного обследования транспортных сооружений. 1. Повреждения подводной части транспортных сооружений / И.И. Овчинников, И.Г. Овчинников, А.А. Шеин, В.Г. Грацинский, К.М. Вдовин // Интернет-журнал Науковедение. - 2013. - № 6 (19). - С. 149.

37. Теоретические основы общей химии / А.И. Горбунов, А.А. Гуров, Г.Г. Филиппов, В.Н. Шаповал. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 719 с.

38. Дамаскин, Б.Б. Электрохимия: учеб. пособие / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина. - 3-е изд., испр. - СПб.: Лань, 2015. - 672 с.

39. Мальцева, Г.Н. Коррозия и защита оборудования от коррозии: учеб. пособие / Г.Н. Мальцева. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2000. - 211 с.

40. Фрейман, Л.И. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите / Л.И. Фрейман, В.А. Макаров, И.Е. Брыксин; под ред. акад. Я.М. Колотыркина. - Л.: Химия, 1972. - 238 с.

41. Stern, M. Electrochemical Polarization. I. A Theoretical Analysis of the Shape of Polarization Curves / M. Stern, A.L. Geary // Journal of the electrochemical society. -1957. - Vol. 104. - P. 56-63.

42. Stern, M. A Method For Determining Corrosion Rates From Linear Polarization Data / M. Stern // Corrosion. - 1958. - Vol. 14. - P. 60-64.

43. Антропов, Л.И. Определение скорости коррозии и эффективности ингибиторов методом поляризационного сопротивления / Л.И. Антропов, М.А. Герасименко, Ю.С. Герасименко // Защита металлов. - 1966. - Т. 2, №2 2. - С. 115-121.

44. Основы электрохимической коррозии металлов и сплавов: учеб. пособие / Л.Г. Петрова, Г.Ю. Тимофеева, П.Е. Демин, А.В. Косачев; под общ.ред. Г.Ю. Тимофеевой. - М.: МАДИ, 2016. - 167 с.

45. Центральный металлический портал РФ [Электронный ресурс]. - 2017. -Режим доступа: http://metallicheckiy-portal.ru/, свободный.

46. Шлугер, М.А. Коррозия и защита металов / М.А. Шлугер, Ф.Ф. Ожогин, Е.А. Ефимов. - М.: Металлургия, 1961. - 216 с.

47. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий / А.И. Кикин, А.А. Васильев, Б.Н. Кошутин и др.; под ред. А.И. Кикина. -М.: Стройиздат, 1984. - 302 с.

48. Неверов, А.С. Коррозия и защита материалов: учеб. пособие / А.С. Неверов, Д.А. Родченко, М.И. Цырлин. - М.: Форум: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 224 с.

49. Константинов, В.М. Антикоррозионные цинковые покрытия на стальных изделиях: перспективы термодиффузионных покрытий / В.М. Константинов, Н.И. Иваницкий, Л.А. Астрейко // Литье и металлургия. - 2013. - № 4 (73). - С. 107-110.

50. Проскуркин, Е.В. Защитные цинковые покрытия: сопоставительный анализ свойств, рациональные области применения. Ч. 1 / Е.В. Проскуркин // Оборудование. - 2005. - №3. - С. 66-71.

51. Проскуркин, Е.В. Защитные цинковые покрытия для жёстких коррозионно-эрозионных условий эксплуатации/ Е.В. Проскуркин // Территория Нефтегаз. -2007. - № 9. - С. 42-51.

52. Проскуркин, Е.В. Диффузионные цинковые покрытия / Е.В. Проскуркин, Н.С. Горбунов. - М.: Металлургия, 1972. - 248 с.

53. Проскуркин, Е.В. Цинкование: справочник / Е.В. Проскуркин, В.А. Попович, А.Т. Мороз; под ред. Е.В. Проскуркина. - М.: Металлургия, 1988. - 528 с.

54. Окулов, В.В. Цинкование. Техника и технология / В.В. Окулов; под ред. В.Н. Кудрявцева. - М.: Глобус, 2008. - 252 с.

55. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля. ГОСТ Р 9.316-2006 // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. -№ 2. - С. 54-56.

56. Тюрин, А.Г. Диаграммы химической и электрохимической устойчивости термодиффузионных цинковых покрытий / А.Г. Тюрин, Р.Г. Галин // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2005. - Т. 41, № 5.- С. 508-514.

57. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Госстрой России. - М.: ФГУП ФПП, 2005. - 239 с.

58. Проскуркин, Е.В. Анализ цинковых покрытий на основе их структурных и электрохимических свойств / Е.В.Проскуркин, Д.А. Сухомлин // Коррозия: материалы, защита. - 2013.- № 10. - С. 30-38.

59. Проскуркин, Е.В. Эволюция цинковых покрытий: коррозионная стойкость, физико-химические характеристики, рациональные области применения / Е.В. Проскуркин, Д.А. Сухомлин // Коррозия: материалы, защита. - 2014. - № 7.-С. 40-47.

60. Макаров, А.П. Основные тенденции развития термодиффузионного цинкования в России / А.П. Макаров // Практика противокоррозионной защиты. -2009. - № 2 (52). - С. 9-22.

61. Сотсков, Н.И. Перспективные направления в области термодиффузионного цинкования элементов стальных конструкций / Н.И. Сотсков, А.П. Макаров, Г.П. Якубова // Промышленное и гражданское строительство. - 2004. - № 5. - С.31-32.

62. Сотсков, Н.И. Исследование физико-химических и технологических процессов при термодиффузионном цинковании / Н.И. Сотсков, Б.М. Жуков // Промышленное и гражданское строительство. - 2009. - № 5. -С. 28-31.

63. Булойчик, И.А. Термодиффузионное цинкование улучшаемых и пружинных сталей / И.А.Булойчик // Литье и металлургия. - 2013. - № 4 (73). - С. 121-124.

64. Костантинов, В.М. Применение процессов диффузионного цинкования для термически упрочненных изделий из металла / В.М. Костантинов, П.С. Гурченко, И.А. Булойчик // Литейные процессы. - 2014. - № 13. - С. 136-145.

65. Булойчик, И.А. Исследования характера формирования цинковых диффузионных слоев на сталях в различном структурном состоянии / И.А. Булойчик // Литейные процессы. - 2014. - № 13. - С. 150-155.

66. Костантинов, В.М. Особенности реализации процессов термодиффузионного цинкования при антикоррозионной защите термообработанных стальных изделий / В.М. Костантинов, И.А. Булойчик // Перспективные материалы в строительстве и технике (ПМСТ-2014): материалы Международной научной конференции молодых ученых. - Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2014. - С. 439-445.

67. Константинов, В.М. Анализ перспективных технологий цинкования в условиях современного производства / В.М. Константинов, И.А. Булойчик, Д.В. Гегеня // Инновационные технологии, автоматизация и мехатроника в машино- и приборостроении: материалы международной научно-практической конференции; Минск, 11 апреля 2012 года. - Минск: Бизнесофсет, 2012. - С. 110-111.

68. Константинов, В.М. Исследование изменения прочности термообработанных стальных деталей после диффузионного цинкования / В.М. Константинов, И.А. Булойчик // Вестник Брестского государственного технического университета. -2012. - № 4.- С. 35-37.

69. Гуляев, А.П. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

70. Субботина, О.Ю. Особенности применения и испытания цинкнаполненных покрытий разного типа / О.Ю. Субботина, О.В. Ярославцева // Промышленная окраска. - 2007. - № 1.-С. 38-44.

71. Субботина, О.Ю. Цинкнаполненные покрытия: особенности применения и испытаний / О.Ю. Субботина, О.В. Ярославцева // Территория Нефтегаз. - 2006. -№ 12. - С. 34-39.

72. Лахтин, Ю.М. Азотирование стали / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган. - М.: Машиностроение, 1976. - 256 с.

73. Лахтин, Ю.М. Химико-термическая обработка металлов / Ю.М. Лахтин, Б.Н. Арзамасов. - М.: Металлургия, 1985. - 256 с.

74. Теория и технология азотирования / Ю.М. Лахтин, Я.Д. Коган, Г.И. Шпис, З. Бёмер. - М.: Металлургия, 1991. - 320 с.

75. Шестопалова, Л.П. Повышение эксплуатационных характеристик легированных сталей при контролируемом оксиазотировании / Л.П. Шестопалова // Технология металлов. - 2016. - № 4. - С. 2-12.

76. Александров, В.А. Получение многослойных модифицированных покрытий на поверхности стальных изделий для повышения эксплуатационных характеристик / В.А. Александров // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2014. - № 12 (120). - С. 13-18.

77. Демин, П.Е. Повышение коррозионной стойкости стальных заглушек на двигателях способами комбинированной металлизации алюминием и титаном / П.Е. Демин, Л.Г. Петрова, В.А. Александров // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2013. - № 9 (105). - С. 20-23.

78. А.с. 63519 СССР. Способ предохранения стальных деталей от азотирования / С.Ф. Юрьев, А.М. Ямпольский. - № 808 (320757); заявл. 14.12.1944; опубл. 30.04.1944; http://www.findpatent.ru/patent/6/63519.html

79. Пат. 2201995 Российская Федерация, МПК С23С10/36. Способ термодиффузионного цинкования / Мамлеев Р.Ф., Айрапетов В.М., Сагитов Р.Ш., Москалев А.П., Лев Л.Х. - № 2001127116/02; заявл. 08.10.01 опубл. 10.04.03.

80. Пат. 2221899 Российская Федерация, МПК С23С10/36. Способ диффузионного цинкования металлических материалов / Баландин Ю.А., Папшев А.В.; патентообладатель ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат". - № 200115837/02; заявл. 13.06.02; опубл. 20.01.04.

81. Castro-Maldonado, J.J. Nitrogen implantation into steel wire coated with zinc used as reinforcement in power transmission conductors / J.J. Castro-Maldonado, H.J. Dulce-Moreno, E.D. V-Nino // Journal of Physics: Conference Series. - 2013. - Vol. 466. -012005; doi:10.1088/1742-6596/466/1/012005

82. Senthil Kumar, M. Fatigue behavior of NI-ZN composite coating on EN8 steel by pulse electroplating / M. Senthil Kumar, S. Ragunathan, M. Suresh // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2016. - Vol. 11, NO. 2. - Р. 1376-1383.

83. The effect of nitriding on adhesion and mechanical properties of electroless Ni-P coating on AISI 4140 steel / Marcos E. Soares, Paulo Soares, Peterson R. Souza, Roberto M. Souza, Ricardo D. Torres // Journal Surface Engineering. - 2017. - Vol. 33, issue 2. - P. 116-121.

84. Effect of plasma nitriding on adhesion strength of CrTiAlN coatings on H13 steels by closed field unbalanced magnetron sputter ion plating / P.L. Ge, M.D. Bao, H.J. Zhang, K. You, X.P. Liu // Surface and Coatings Technology. - 2013. - Vol. 229. - P. 146-150.

85. Бацанов, С.С. Структурная химия. Факты и зависимости С.С. Бацанов. - М: Диалог-МГУ, 2000. - 292 с.

86.Криштал. М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах / М.А. Криштал. - М.: Металлургиздат, 1963. - 277 с.

87. Штейнберг, С.С. Металловедение / С.С. Штейнберг; под ред. И.Н. Богачева, В.Д. Садовского. - Свердловск: ГНТИ, 1961. - 598 с.

88. Лахтин, Ю.М., Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений / Ю.М. Латхин, В.П. Леонтьева. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

89. Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; под ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

90. Мосты из атмосферостойкой стали / А.Д. Конюхов, А.К. Шуртаков, В.П. Харчевников, А.И. Шелест, Т.Н. Воробьева // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. - 2011. - № 4. - С. 16-20.

91. Демин, П.Е. Химико-термическая обработка стали в плазме гидростатического разряда: дис. ... канд. тех. наук: 05.16.09 / Демин Пётр Евгеньевич; МАДИ. - М., 2010. - 151 с.

92. Формирование композиционных наноструктурных покрытий на стальных деталях методами химико-термической обработки / Л.Г. Петрова, В.А. Александров, П.Е. Демин, В.П. Дробков // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - 2010. -№ 51. - С. 7-13.

93. Розенфельд, И.Л. Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия / И.Л. Розенфельд, Ф.И. Рубинштейн. - М.: Химия, 1980. - 200 с.

94.Орлов, В.А. Цинксиликатные покрытия на основе жидкого стекла / В.А. Орлов // Лакокрасочные материалы и их применение. - 1980. - № 3. - С. 34-35. 95.Электропроводимость и поляризуемостьцинкнаполненных лакокрасочных покрытий / Т.Н. Останина, А.С. Соловьев, В.М. Рудой, А.С. Белобородова // Вестник УГТУ-УПИ. Физико-химические основы технологий материалов новой техники. - 2001. - № 2 (14). - С. 214-225.

96. Электропроводность металлнаполненных полимерных композиций / В.М. Рудой, О.В. Ярославцева, Т.Н. Останина, Л.П. Юркина, О.Ю. Субботина // Защита металлов. - 1998. - Т. 34, № 5. - С. 527-532.

97.Орлов, В.А. Цинк-силикатные покрытия: научное издание / В.А. Орлов. - М.: Машиностроение, 1984. - 103 с.

98. Оценка пористости цинкнаполненных лакокрасочных композиций / В.М. Рудой, Н.Г. Россина, Т.Н. Останина, А.С. Соловьев, О.В. Ярославцева, О.С. Белобородова // Вестник УГТУ-УПИ. Серия химическая. - 2003. - № 3 (15). -С. 106-111.

99. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. - М.: Стандартинформ, 2008. - 19 с.

100. Чернышова, Т.Д. Методические указания по лабораторному практикуму по физике металлов. Исследование микротвердости металлов / Т.Д. Чернышова, С.П. Грибков. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2000. - 17 с.

101. Электронный оже-спектрометр РН1-680 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://old.misis.ru/spglnk/b66c65e3, свободный.

102. Фельдман, Л. Основы анализа поверхности и тонких пленок / Л. Фельдман, Д. Майер. - М.: Мир, 1989. - 344 с.

103. Бриггса, Д. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Д. Бриггса, М.П. Сиха; пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 600 с.

104. Стандатизованные методы коррозионных испытаний: учеб. пособие / Р.А. Кайдриков, С.С. Виноградова, Л.Р. Назмиева, И.О. Егорова. - Казань: КГТУ, 2011. - 150 с.

105. Коррозия и защита металлов: учеб. пособие / Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев, В.Э. Ткачева, С.С. Виноградова, Л.Р. Назмиева. - Казань: КГТУ, 2007. - 200 с.

106. Семенов, И.Н. Химия: учебник для вузов / И.Н. Семенов, И.Л. Перфилова. -СПб.: Химиздат, 2000. - 656 с.

107. Шаталов, А.Я. Электрохимические основы теории коррозии металлов / А.Я. Шаталов. - Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1971. - 178 с.

108. Электрохимия / Ф. Миомандр, С. Садки, П. Одебер, Р. Меалле-Рено; пер. с фр. В.Н. Грасевича; под ред. Ю.Д. Гамбурга, В.А. Сафонова. - М.: Техносфера, 2008. - 360 с.

109. Ануфриев, Н.Г. Применение методов поляризационного сопротивления и амперометрии нулевого сопротивления для изучения коррозионного поведения металлов в водных растворах / Н.Г. Ануфриев // Практика противокоррозионной защиты. - 2003. - № 4. - С.10-13.

110.0пределение эффективности применения метода линейного поляризационного сопротивления для автоматизированного мониторинга коррозионной активности рабочих и технологических сред в теплоэнергетике / В.А. Рыженкова, С.И. Погорелов, Н.А. Нарядкина, Н.Г. Ануфриев // Практика противокоррозионной защиты. - 2012. - № 2 (64). - С. 42-47.

111. Ануфриев, Н.Г. Новые возможности применения метода линейного поляризационного сопротивления в коррозионных исследованиях и на практике / Н.Г. Ануфриев // Коррозия: материалы, защита. - 2012. - № 1. - С. 36-43.

112. Ануфриев, Н.Г. Электрохимическая оценка защитной способности конверсионных покрытий на цинке / Н.Г. Ануфриев // Коррозия: материалы, защита. - 2010. - № 11. - С. 32-37.

113. Anufriev, N.G. Opportunities and experience of application of modem polarizing resistance method for corrosion monitoring in heat supply systems / N.G. Anufriev // Практика противокоррозионной защиты. - 2015. - № 1 (75). - С. 40-44.

114. Ануфриев, Н.Г. Особенности и применение цинк-силикатных защитных покрытий на стали / Н.Г. Ануфриев, А.П. Акользин // Практика противокоррозионной защиты. - 2010. - № 2 (56). - С.6 -19.

115. Ануфриев, Н.Г. Применение современных цинк-наполненных грунтовок для защиты металлоконструкций от коррозии // Н.Г. Ануфриев, Е.Е. Комарова, Н.Е. Смирнова // Коррозия: материалы, защита. - 2003. - № 2. -С. 29-31.

116. ГОСТ 9.308-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и не металлические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1987. - 21 с.

117. ГОСТ 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. -М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999. - 18 с.

118. CSM INSTRUMENTS. Трибометр (TRB). Техническое описание [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lab-nnz.ru/wp-content/uploads/1-TRB TS 2011-RUS.pdf, свободный.

119. Измерители адгезии ПСО - МГ4 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lanfor.ru/files/0014894.pdf, свободный.

120. Петрова, Л.Г. Материаловедение: учеб. пособие / Л.Г. Петрова, Г.В. Гладова, О.В. Чудина; под общ.ред. Л.Г. Петровой. - М.: МАДИ (ГТУ), 2008. - 288 с.

121. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т.3. Кн. 2 / под общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 2000. - 448 с.

122. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: справоч. изд-е / О.А. Банных, П.Б. Будберг, С.П. Алисова и др. - М.. Металлургия, 1986. - 440 с.

123. Диаграммы состояния двойных металлических систем.Т.2 / под общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1997. - 1024 с.

124. Kubaschewski, O. Iron-Binary Phase Diagrams / O. Kubaschewski. - Berlin: Springer-Verlag, 1982. - 185 p.

125. Burton, P.B. Phase Diagram of Binary Iron Alloys / P.B. Burton, P. Perrot. -American Society for Metals, Metal Park. OH, 1993. - Р. 459-466.

126. Massalski, T.B. Binary alloy phase diagrams / T.B. Massalski, H. Okamoto; ASM International. - Materials Park, Ohio: ASM International, 1990. - 3589 p.

127. Liu, Z. T. Ball-milling of Fe-Zn intermetallics / Z. T. Liu, O. N. C. Uwakweh // Journal of Materials Researches. - 1996. - Vol. 11, issue 7. - P. 1665-1672.

128. Part III. Kinetics of the (Zn) - Coating Deposition During Stable and Meta-Stable Solidifications / W. Wolczynski, B. Kucharska, G. Garzel, A. Sypien, Z. Pogoda, T. Okane // Archives of Metallurgy and Materials. -2015. - Vol. 60, issue 1. - Р. 199-207.

129. Diversification of Intermetallic Zn Phases Growth on Steel During Hot-Dip Galvanizing / S. Wegrzynkiewicz, D. Jedrzejczyk, I. Szlapa, M. Hajduga, S. Boczkal // Archives of Metallurgy and Materials. - 2016. - Vol. 61, issue 2. - P. 515-520.

130. Structure refinement of the 51p phase in the Fe-Zn system by single-crystal X-ray diffraction combined with scanning transmission electron microscopy / Norihiko L. Okamoto, Katsushi Tanaka, Akira Yasuhara, Haruyuki Inui / Acta crystallographica Section B, Structural science, crystal engineering and materials. - 2014. - Vol. 70. - P. 275-282.

131. Влияние технологии цинкования муфт насосно-компрессорных труб в нефтедобывающей промышленности на структуру и свойства покрытий / И.А. Чижов, Е.А. Меркушкин, П.А. Пачколина, В.В. Березовская / Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2013. - №2 4. - С. 343-366.

132. Campbell, F.C. Metals Fabrication - Understanding the Basics / F.C. Campbell. -ASM International, 2013. - 449 p.

133. Description of structure of Fe-Zn intermetalic compounds present in hot-dip galvanized coatings on steel / P. Pokorny, J. Kolisko, L. Balik, P. Novak // Metalurgija. - 2015. - Vol. 54, No. 4. - P. 707-710.

134. Influence of a Substrate Surface on the (Zn) - Coating Formation/ S. Wegrzynkiewicz, D. Jedrzejczyk, I. Szlapa, M. Hajduga, S. Boczkal // Archives of Metallurgy and Materials. - 2014. - Vol. 59, issue 4. - P. 1373-1378.

135. Javaherdashti, R. Corrosion and Materials in the Oil and Gas Industries / R. Javaherdashti, Ch. Nwaoha, H. Tan. - London: CRC Press, 2013. - 715 p.

136. Гольдшмидт, Х.Дж. Сплавы внедрения: вып. 1 / Х.Дж. Гольдшмидт; под ред. Н.Т. Чеботарева; пер. с англ. С.Н. Горина, Б.А. Клыпина. - М.: Мир, 1971. - 424 с.

137. Самсонов, Г.В. Нитриды / Г.В. Самсонов. - Киев: Навукова думка. 1969. -380 с.

138. Stadelmaier, H.H. Alloys of Nitrogen and the Transition Metals Mn, Fe, Co and Ni with Mg, Al, Zn and Cd / H.H. Stadelmaier, T.S. Yun // Z. Metallkd. - 1961. - Vol. 52. - P. 477-480.

139. Raghavan, V. Phase Diagrams of Ternary Iron Alloys: sec. A-B. 131 Fe-X1-X2 Systems / V. Raghavan, Indian Institute of Metals, International Data Program for Alloy Phase Diagrams, National Standard Reference Data System (U.S.), American Society for Metals. - ASM International, 1992. 1022 p.

140. Unusual precipitation of amorphous silicon nitride upon nitriding Fe-2at.%Si alloy / Sai Ramudu Meka, Kyung Sub Jung, Ewald Bischoff, Eric Jan Mittemeijer // Philosophical Magazine. - 2012. - Vol. 92, issue 11. - P. 1435-1455.

141. Зайт, В. Диффузия в металлах. Процессы обмена мест / В. Зайт. - М.: Изд-во иностр. лит, 1958. - 381 с.

142. Бокштейн, Б.С. Диффузия в металлах / Б.С. Бокштейн. - М.: Металлургия, 1978. - 248 с.

143. Бокштейн, Б.С. Физическая химия: термодинамика и кинетика: учебник / Б.С. Бокштейн, М.И. Менделеев, Ю.В. Похвиснев. - М.: Изд. дом МИСиС, 2012. - 258 с.

144. Richter, I. Diffusion of Zn in a-Fe single crystals / I. Richter, M. Feller-Kniepmeier / Phys Status Solidi (a). - 1981. - Vol. 68, issue 1. - P. 289-300.

145. Температуроустойчивые защитные покрытия. Труды III семинара по жаростойким покрытиям. - Л.: Наука, 1968. - 355 с.

146. Жуков Б.М., Сотсков Н.И. Термодиффузионные цинковые покрытия стали и чугуна [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.zdc.ru/zdc3/articles/articles 21.html, свободный.

147. Бугаков, В.З. Диффузия в металлах и сплавах / В.З. Бугаков. - М.; Л.: Гостехиздат, 1949. - 212 с.

148. Степин, С.Н. Протекторные цинконаполенные грунтовки, влияние компонентов на противокоррозионную эффективность. Часть 1 / С.Н. Степин, С.И. Толстошеева, А.П. Светлаков // Вестник Технологического университета. -2016. -Т. 19, № 9. - С. 122-128.

149. New approach to the Determination оТ the Catodic Protection Periodin Zinc- Rich Paints / C.M. Abreu, M. Izouierdo, P. Merino, X.R. Novoa, C. Ре^ // Corrosion. -1999. - Vol.55, issue 12. - P. 1173-1181.

150. Meroufela, A. EIS Characterisation of new Zinc-Rich Powder coating / A. Meroufela, S. Touzain // Progress in Organic Coatings. - 2007. - Vol.59, issue3. - P. 197-205.

151. Iijima, M High corrosion resistance mechanizm of chrome-free zinc-rich paint/ M. Iijima // National Association for Surface Finishing Annual International Technical Conference SUR/FIN 2008. - Washington, DC, 2008. - P. 322-332.

152. Influence of zinc content on anti-corrosion performance of zinc-rich coatings / G.X. Li, B.J. Li, Y.L. Peng, W.T. Yue // Applied Mechanics and Materials. - 2013. -Vols. 423-426. - P. 169-172.

153. Универсальный коррозиметр «Эксперт-004» для организации коррозионного контроля на предприятиях и в лабораториях // Энергосбережение и водоподготовка. - 2004. - № 1. - С. 29.

154. Атеф, Эль-Сайед Махмуд. Разработка ускоренных электрохимических методов коррозионного контроля и способов защиты от коррозии оборудования в нефтегазовой промышленности: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.03 / Атеф Эль-Сайед Махмуд; Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева. - М., 2008. - 132 с.

155. Гусев, В.М. Влияние динамических термодиффузионных цинковых покрытий на коррозионную стойкость углеродистых и низколегированных сталей / В.М. Гусев, Б.В. Мордынский, М.Г. Фролова // Сталь. - 2015. - № 1. - С. 77-79.

156. Локальная коррозия сталей в условиях эквипотенциальности поверхности / И.И. Реформатская, А.Н. Подобаев, О.Ю. Артамонов, А.Е. Афонькин, Д.С. Шишлов // Практика противокоррозионной защиты. - 2011. - № 3 (61). - С. 36-45.

157. Электрохимический шум как характеристика склонности углеродистых и низколегированных сталей к локальной коррозии / О.Ю. Артамонов, И.И. Реформатская, И.И. Ащеулова, А.Н. Подобаев // 10-я Научно практическая конференция «Фундаментальные аспекты коррозионного материаловедения и защиты металлов от коррозии» памяти Г.В. Акимова. - М., 2011. - С. 62.

158. Особенности структурно-фазового строения и коррозионной стойкости углеродистых сталей с покрытиями, полученными методом термодиффузионного динамического цинкования / В.М. Гусев, А.А. Максимов, О.Ю. Елагина, Е.С. Бубнова // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. - 2014. - № 1. - С. 26-29.

159. Чижов, И.А. Исследование структуры и свойств цинковых покрытий с целью оценки их эксплуатационной надежности: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.09 / Чижов Игорь Александрович; Урал. федер. ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. - Екатеринбург, 2015. - 126 с.

160. Влияние термического отжига на свойства пленок оксида цинка, легированных азотом и фосфором / Е.А. Черебыло, Л.С. Паршина, О.А. Новодворский, О.Д. Храмова, В.Я. Панченко // Труды 2 Всероссийской научной школы для молодежи «Концентрированные потоки энергии в индустрии наносистем, материалов и живых систем». - М.: МИЭМ, 2009. - С. 332-335.

161. Плэмбек, Дж. Электрохимические методы анализа / Дж. Плэмбек. - М.: Мир, 1985. - 496 с.

162. Современные подходы к повышению коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности сталей для нефтепромысловых трубопроводов / И.Г. Родионова, А.И. Зайцев, О.Н. Бакланова, А.В. Голованов, Н.И. Эндель, Э.Т. Шаповалов, Г.В. Семернин. - М.: Металлургиздат, 2012. - 172 с.

163. СТО 00190242-001-2008. «Методика определения стойкости углеродистых и низколегированных сталей против локальной коррозии», разработанной ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина». - М., 2008.

ПРИЛОЖЕНИЕ АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ И АПРОБАЦИИ, ПАТЕНТ

СПРАВК

об использовании результатов диссертационной

1ева A.B. в учебном процессе

УТВЕРЖДАЮ АДИ (направление годической работе) _М.Ю. Карелина

2018 т.

Настоящим подтверждаем, что результаты аналитической и исследовательской частей диссертационной работы Косачева A.B. «Повышение коррозионной стойкое..\ конструкционных сталей комбинированными методами ХТО, включающими цинкование и азотирование» используются при реализации учебного процесса на кафедре «Технологии конструкционных материалов» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) в преподавании следующих дисциплин:

1. «Конструкционные и защитно-отделочные материалы» для студентов специальности 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства», специализации «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование» - в разделе лекционного курса «Защитные и отделочные материэпы и область их применения»;

2. «Конструкционные стали для транспортных сооружений» для бакалавров по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», направленности (профили) «Автодорожные мосты и тоннели», «Городские транспортные сооружения» - в лабораторной работе «Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей».

3. «Новые технологические методы и материалы в машиностроении» для магистров по направлению подготовки 15.04.01 «Машиностроение», направленность (профиль) «Технология машиностроения» - раздел лекционного курса «Повышение коррозионной стойкости сталей при нанесении защитных покрытий».

Результаты методической части диссертационного исследования Косачева A.B. использованы при разработке учебного пособия: «Основы электрохимической коррозии металлов и сплавов» (Петрова Л.Г., Тимофеева Г.Ю.. Демин ПТ.. Косачев A.B./ М„ МАДИ, 2016 - 148 е.), рекомендованного для студентов строительных и машиностроительных специальностей МАДИ: 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства», 23.05.02 «Транспортные средства специального назначения», а также для студентов магистерской подготовки по «Технологии машиностроения» и кадров высшей квалификации (аспирантура) по «Технологии материалов».

Зав. кафедрой ТКМ МАДИ >

д.т.н. профессор

Доцент кафедры ТКМ МАДИ к.т.н. Доцент кафедры ТКМ МАДИ к.т.н.