CC BY
34
Защита деталей кормоприготовительных и кормораздаточных машин животноводства от коррозии
И.П. Павлов, аспирант, Чувашская ГСХА
Основным материалом для изготовления деталей кормоприготовительных и кормораздаточных машин животноводства является Ст3, которая подвержена повышенной коррозии.
Машины животноводческих ферм и комплексов имеют повышенную габаритность. Их поверхности заводы-изготовители защищают нанесением одного-двух слоёв эмалей по грунту ГФ-019, ГФ-020 или ГФ-021. В промышленности таким методом защищают более 95% поверхностей выпускаемых изделий [1]. Однако срок защитного действия в условиях животноводства не превышает полутора — двух лет, а применение ремонтной окраски затруднено из-за непрерывности технологического процесса содержания животных.
Объекты и методы. Исследовали сталь Ст3 на коррозионную стойкость в атмосфере помещений. Химический состав стали приведён в таблице 1 [2].
Микроклимат животноводческих помещений характеризуется повышенной относительной влажностью воздуха (70—95%), наличием на поверхностях деталей машин, особенно в осенне-
1. Химический состав стали Ст3, %
С Мп БІ Б Р
0,14-0,22 Сг до 0,3 0,4-0,69 N1 до 0,3 0,05-0,17 Си до 0,3 до 0,05 Л8 до 0,08 до 0,04 Ее остальное
2. Предельно допустимые концентрации газов в атмосфере животноводческих помещений
Наименование газов Предельно допустимые концентрации
% л/м3 мг/м3
Углекислый газ 0,25 2,5 4940
Аммиак - 0,026 20
Сероводород - 0,0064 10
3. Значения средних концентраций вредных газов в атмосфере свинарника-откормочника по сезонам года
Наименование газов Сезон года
Зима Весна Лето Осень
Сернистый ангидрид, мг/м3 Аммиак, мг/м3 Сероводород, мг/м3 Углекислый газ, % 5-9 31-41 6-9 0,330,37 0-3 24-32 5-8 0,26- 0,28 0-2 16-26 1-5 0,13- 0,16 2-5 22-32 6-10 0,25- 0,29
зимнее время, толстой плёнки влаги, доходящей до конденсата. Количество вредных веществ в атмосфере животноводческих помещений, в том числе сернистого ангидрида, намного превышает нормированную допускаемую концентрацию (табл. 2, 3) [3].
Влияние вредных газов изучали в специализированной среде. При этом влияние газов имитировали следующим образом: сернистый ангидрид — водным раствором Na2SO3 [3], сероводород — раствором [5], аммиак и
углекислый газ — растворами NH4OH и №^03 (табл. 4).
4. Основной уровень концентраций реагентов для постановки экспериментов, мг/л
Наименование газа Кодированное значение Основной уровень
Аммиак х1 5,5
Сероводород х2 15
Углекислый газ х3 12,5
Сернистый ангидрид х4 1,5
Эксперименты поставлены по плану N = 24, длительность опытов — 24 часа, температура — комнатная (+16 — +18 °С), без аэрации растворов.
Результаты исследований. Результаты экспериментов и статистической обработки их представлены в таблице 5.
Воспроизводимость экспериментов оценивалась критерием Кохрена:
^ _ шах$>2 _ 0,050408 _
" _ I_ 0,323537 _ (1)
_ 0,156 < Отабл(М _ 16; V _ 2) _ 0,0384.
Расчёт коэффициентов уравнения регрессии выполняли по выражениям:
, 1 лл -
Ь0 _ N I Уг ' Х0; (2)
Ъ _ NI Уг • хР; (3)
, 1 ЛЛ -
ЪЦ _ N I Уг ' Х1>' X • (4)
Уравнение регрессии приняло вид: у = 1,235 - 0,179^1 + 0,031х2 - 0,044х3 + 0,00029х4 — 0,00442^1^2 + 0,0065-хх + 0,048х1.х;4 — 0,00139х2х3 — 0,00575х2х4 — 0,0216х3х4 — 0,022х1х2х4 — 0,021х1х2х4 — 0,0055х1х3х4 — 0,018х2х3х4 — 0,0068х1х2х3х4.
5. Результаты экспериментов и статистический расчёт
Результаты опытов, г/м3 в сутки Средняя коррозия по строке, у Построчная дисперсия, Выход по
Вариант У1 У2 У3 полученному уравнению регрессии, у (у - у)2 у
1 1,336 1,320 1,331 1,329 0,006519 1,435 0,019458
2 1,137 1,120 1,136 1,131 0,009539 1,037 0,010229
3 1,302 1,305 1,332 1,313 0,016553 1,378 0,002171
4 1,259 1,253 1,227 1,246 0,016523 1,103 0,016412
5 1,180 1,148 1,152 1,160 0,017436 1,411 0,054311
6 1,096 1,095 1,064 1,085 0,018193 0,913 0,027266
7 1,400 1,300 1,399 1,343 0,011269 1,469 0,001146
8 1,209 1,212 1,194 1,205 0,009643 1,103 0,008634
9 1,276 1,303 1,279 1,281 0,016216 1,359 0,004144
10 1,272 1,200 1,200 1,224 0,041567 1,097 0,013177
11 1,290 1,299 1,276 1,289 0,011619 1,461 0,022951
12 1,440 1,432 1,391 1,421 0,026287 1,199 0,034682
13 1,123 1,105 1,080 1,112 0,024433 1,271 0,022734
14 1,128 1,144 1,184 1,152 0,038367 1,009 0,017751
15 1,207 1,166 1,115 1,146 0,050408 1,273 0,014074
16 1,288 1,270 1,276 1,278 0,009165 1,369 0,00648
^ Б2 = 0,32537 Сумма 0,278621
Сравнение коэффициентов по модулю показывает, что некоторые из них имеют незначительную величину, и переменные при них практически могут не оказывать влияния на происходящий процесс, поэтому могут быть исключены из полученного уравнения регрессии. Этот вопрос решается после выполнения полного статистического анализа уравнения в следующей последовательности:
1) дисперсия воспроизводимости:
= Ж = О-323537 =
N 16
2) дисперсия среднего значения:
шах (Б 1д; Б 2[ у])
2 г
Б2[у]_ 0,020221
= 0,006740; (6)
т 3
3) дисперсия коэффициентов регрессии:
} = ПЯ = °,°06740 = 0,000421; (7)
N 16
4) ошибка коэффициентов регрессии:
Б[Ь,} = д/Б 2{ЬІ} = 0,020524;
5) условия значимости:
Ьі - ^іЬі} ' {(р=0,05; 8= N(т-1)=32);
Ьі - 0,04351.
(8)
(9)
Тогда уравнение регрессии окончательно примет вид:
у = 1,235 - 0,179*1 + 0,031х2 -— 0,044*3 — 0,048х1х4.
Проверим полученное уравнение на адекватность к первоначальному через критерий Фишера:
(10)
К
< К
таб ’
расч шіи^; Б 2[ у])
где дисперсия адекватности выражена:
1
N - В
Х(Уі -уіУ?
(11)
(12)
где В — число коэффициентов уравнения регрессии после выбраковки независимых членов
(В = 5):
б 2
1
16 - 5
• 0,278621 = 0,025329. (13)
Тогда расчётное значение критерия Фишера будет иметь вид:
К
расч
0,025324
0,020221
= 1,2533;
(14)
Красч(V! = 4; V2 = 32; р = 0,05) = 2,52.
К < К
расч таб
(15)
Следовательно, остаточное уравнение регрессии адекватно первоначальному.
Вышеизложенное доказывает необходимость надежной изоляции поверхностей изделий от воздействия агрессивной среды помещений.
В качестве изоляционного материала предложен битум строительный, улучшенный методом введения в него до 5% по массе ингибированных маслорастворимых составов НГ-203 или АКОР-1 [6].
Выводы. 1. В воздухе атмосферы животноводческих помещений постоянно находятся вредные как для здоровья животных, так и действующие
агрессивно на конструкционные материалы газы в виде аммиака, сернистого ангидрида, углекислоты и сероводорода.
2. Вредные газы легко растворяются в плёнке влаги, адсорбированной из воздуха на поверхности деталей машин и технологического оборудования. Все вышеуказанные газы, кроме аммиака, способствуют активации электрохимической коррозии металлов.
3. При разработке защитных средств необходимо в них вводить летучие по действию аммиачные соединения.
4. Разработан способ повышения физикомеханических свойств битумов, применяемых
для гидроизоляции поверхностей деталей машин и технологического оборудования [6].
Литература
1. Гоц B.JL, Ратников В.Н., Гисин П.Г. Методы окраски промышленных изделий. М.: Химия, 1975. 264 с.
2. Раскатов В.И., Чуенков B.C. и др. Машиностроительные материалы: краткий справочник. М.: Машиносторение, 1980. 511 с.
3. Рязанов В.Е. Исследование коррозионного разрушения машин и оборудование свинарников-откормочников и способов их защиты (на примере раздатчика кормов РКС 3000М): дис.... канд. тех. наук. М.: ГОСНИТИ, 1978. 165 с.
4. Иофе З.А., Фан Льюнг Кам. Влияние сероводорода, ингибитора и pH на скорость электрохимической реакции и коррозии железа // Защита металлов. 1974. № 3. С. 300—303.
5. Павлов И.А., Павлов И.П., Сергеев В.М. Битумные композиции для защиты от коррозии сельскохозяйственной техники //Международный научный журнал. 2010. № 1. С. 46-50.
