ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 6
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ................................ 14
1.1 Применение железокремниевых заземлителей в системах катодной
защиты............................................................................................................. 14
1.1.1 Конструктивные особенности анодных заземлителей ..................... 17
1.2 Структура и физико-химические свойства сплавов железо-кремний.... 21
1.3 Формирование защитных оксидных пленок на поверхности металлов и
сплавов и их свойства ..................................................................................... 24
1.3.1 Закономерности анодного растворения железо-кремниевых сплавов
...................................................................................................................... 27
1.3.2 Исследование анодного поведения железокремниевых сплавов ..... 30
1.3.2.1 Исследование анодного поведения материалов заземлителей под
действием постоянного и импульсного тока ............................................. 31
1.3.2.2 Влияние коррозионной среды и температуры на скорость
растворения материалов анодных заземлителей ...................................... 33
1.3.2.3 Влияние состава электролита на анодное растворение
ферросилида................................................................................................. 35
1.3.2.4 Анодное растворение силицидов железа в щелочном электролите
...................................................................................................................... 39
1.4 Модифицирование поверхности металлов и сплавов ............................. 40
1.4.1 Метод оксидирования......................................................................... 40
1.4.2 Метод фосфатирования ...................................................................... 42
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ..... 46
2.1 Характеристика исследуемых образцов .................................................. 46
2.2 Гравиметрические исследования анодного растворения........................ 47
2.3 Локальный электрохимический анализ (ЛЭА)........................................ 48
2.4 Рентгенофазовые исследования ............................................................... 49
2.5 Электронная микроскопия........................................................................ 49
2.6 Исследование морфологии поверхности материалов ............................. 50
2.7 Спектральный метод анализа ................................................................... 50
2.8 Определение эффективной площади анодных участков (ЭПАУ).......... 50
2.9 Определение твердости сплавов .............................................................. 52
2.10 Вольтамперометрические методы исследования .................................. 52
2.11 Импедансные измерения ........................................................................ 52
3
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА АНОДНОЕ
РАСТВОРЕНИЕ ЖЕЛЕЗОКРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ВЫСОКИМ
СОДЕРЖАНИЕМ КРЕМНИЯ........................................................................... 53
3.1 Изучение кинетики анодного растворения сплавов железо-кремний с
высоким содержанием кремния ..................................................................... 53
3.1.1 Динамика изменения скорости анодного растворения..................... 53
3.1.2 Влияние фазового состава пленок на скорость анодного растворения
железокремниевых сплавов ........................................................................ 55
3.1.3 Влияние эффективной площади анодных участков на скорость
анодного растворения железокремниевых сплавов................................... 71
3.1.4 Влияние поляризационного сопротивления на скорость анодного
растворения железокремниевых сплавов................................................... 74
3.1.5 Влияние структуры железокремниевого сплава на скорость
растворения.................................................................................................. 76
3.1.6 Математическая модель скорости растворения железокремниевых
сплавов с высоким содержанием кремния ................................................. 78
Выводы к главе 3................................................................................................ 85
ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНОСТИ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ
ЖЕЛЕЗОКРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ ФОСФАТИРОВАНИЯ .. 87
4.1 Разработка технологии фосфатирования................................................. 87
4.2 Изучение кинетики анодного растворения сплавов железо-кремний с
низким содержанием кремния после обработки в продуктах фосфорного
ангидрида ........................................................................................................ 93
4.2.1 Динамика изменения скорости анодного растворения..................... 93
4.2.2 Влияние фазового состава пленок на скорость анодного растворения
железокремниевых сплавов ........................................................................ 94
4.2.3 Влияние эффективной площади анодных участков на скорость
анодного растворения железокремниевых сплавов................................. 103
4.2.4 Влияние поляризационного сопротивления на скорость анодного
растворения железокремниевых сплавов................................................. 105
4.2.5 Влияние структуры железокремниевого сплава на скорость
растворения................................................................................................ 107
4.2.6 Математическая модель скорости растворения железокремниевых
сплавов с низким содержанием кремния после обработки в продуктах
фосфорного ангидрида .............................................................................. 108
Выводы к главе 4.............................................................................................. 114
4
ГЛАВА 5. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ
ЖЕЛЕЗОКРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ ТЕРМОДИФФУЗИОННЫМ
МЕТОДОМ ....................................................................................................... 115
5.1 Разработка технологии термодиффузионной обработки...................... 115
5.2 Изучение кинетики анодного растворения сплавов железо-кремний
после термической обработки...................................................................... 118
5.2.1 Динамика изменения скорости анодного растворения................... 118
5.2.2 Влияние фазового состава пленок на скорость анодного растворения
железокремниевых сплавов ...................................................................... 119
5.2.3 Влияние эффективной площади анодных участков на скорость
анодного растворения железокремниевых сплавов................................. 127
5.2.4 Влияние поляризационного сопротивления на скорость анодного
растворения железокремниевых сплавов................................................. 128
5.2.5 Влияние структуры железокремниевого сплава на скорость
растворения................................................................................................ 130
5.2.6 Математическая модель скорости растворения железокремниевых
сплавов после термической обработки .................................................... 131
Выводы к главе 5.............................................................................................. 136
ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО МАГНЕТИТА В КАЧЕСТВЕ
МАТЕРИАЛА АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ .............................................. 137
6.1 Характеристика образца ......................................................................... 137
6.2 Изучение кинетики анодного растворения природного магнетита ..... 142
6.2.1 Динамика изменения скорости анодного растворения................... 142
6.2.2 Влияние фазового состава пленок на скорость анодного растворения
природного магнетита ............................................................................... 143
Выводы к главе 6.............................................................................................. 149
ГЛАВА 7. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ
ГИДРОСООРУЖЕНИЯ С ВАРИАНТАМИ АНОДНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ
ПРИВЕДЕННЫЕ В РАБОТЕ .......................................................................... 150
7.1 Расчет системы ЭХЗ подводной части сооружения.............................. 150
7.1.1 Число точек расположения пакетов анодов .................................... 150
7.1.2 Минимальная защитная плотность тока.......................................... 151
7.1.3 Общий защитный ток на эксплуатационный период и номинальный
ток анода .................................................................................................... 151
7.1.4 Количество анодов............................................................................ 152
7.1.5 Сопротивление растеканию пакета анодов и подводящего кабеля154
7.1.6 Напряжение на станции катодной защиты...................................... 155
5
7.1.7 Мощность катодной станции ........................................................... 156
7.2 Расчет системы ЭХЗ для грунтовой части (донной) со стороны
акватории....................................................................................................... 158
7.2.1 Общий защитный ток и количество анодов .................................... 158
7.2.2 Сопротивление растеканию пакета анодов, подводящего и
берегового кабелей .................................................................................... 159
7.2.3 Напряжение на станции катодной защиты...................................... 159
7.2.4 Мощность катодной станции ........................................................... 160
7.3 Организация системы катодной защиты со стороны акватории .......... 160
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 164
ВЫВОДЫ.......................................................................................................... 166
Список используемых сокращений и обозначений........................................ 168
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................ 171
ПРИЛОЖЕНИЕ 1............................................................................................. 193
ПРИЛОЖЕНИЕ 2............................................................................................. 195
ПРИЛОЖЕНИЕ 3............................................................................................. 197
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ............................................................................................. 198
