Підвищення довговічності обладнання харчових виробництв на основі протикорозійних інгібованих систем - Автореферат

Аналіз даних по ремонту обладнання у харчовій промисловості показав, що на ліквідацію наслідків корозії металів потрібно близько 80% всіх вкладень на ремонт, а затрати, повязані з корозією, складають близько 2% від вартості основних виробничих фондів. Враховуючи значні збитки від корозійних руйнувань, наукові розробки безпечних нетоксичних інгібіторів корозії, протикорозійних матеріалів, захисних систем з використанням недефіцитної, дешевої української сировини набули особливої актуальності. Широке впровадження інгібіторів корозії та інгібованих захисних систем у харчовій промисловості гальмується їх недостатнім ступенем захисту, відсутністю обґрунтованих санітарно-екологічних та економічних характеристик. Досягнення поставленої мети вимагало вирішення таких завдань: - проаналізувати відомі способи інгібування середовищ, покриттів і захисних систем для попередження корозії обладнання харчових і переробних підприємств АПК; розробити нові нетоксичні інгібіторні композиції з ефектом синергізму, інгібовані модифікатори іржі і захисні полімерні системи, переважно на основі відходів харчових виробництв, для запобігання корозії обладнання, комунікацій і металоконструкцій харчових і переробних виробництв;Ступінь протикорозійного захисту інгібіторів обчислювали за формулою: (1) де V0, Vінг - відповідно, швидкості корозії без інгібітора та з інгібітором. Вплив інгібіторів на механічні властивості стальних зразків визначали на спеціальній установці по кількості перегинів до їх повного руйнування: (3) де n0, nінг - відповідно, кількість перегинів до зламу зразків, витриманих у середовищі без інгібітора та в інгібованому середовищі. Проведено пошук синергетичних інгібіторних композицій, в основу яких покладені нетоксичні компоненти та добавки безпечних промислових відходів: агримус, гідроксид натрію, нітрит натрію, білковий відстій, пивна шротина та інші, а також компоненти, що раніше не використовувались в якості інгібіторів: амтизол, гутимін, мікроорганізми Saccharomyces Caresbergensis Hansen, солодові паростки, декстрин, желатина. Дослідженнями ефективності захисту вуглецевої сталі в модельних технологічних середовищах встановлено, що високий інгібіторний ефект забезпечують наступні інгібіторні композиції (в %): у воді - 0,2 білкового відстою і 0,4 желатини; в 2%-ному розчині лимонної кислоти - 0,3 пивної дробини і 0,4 декстрину; в 5%-ному розчині хлориду натрію - 0,3 декстрину і 0,2 желатини, 0,5 пивної шротини або білкового відстою; в 5%-ному розчині гідроксиду калію - 0,4 пивної шротини, 0,1 декстрину, 0,2 желатини або білкового відстою. Добавки у водне середовище білкового відстою і пивної шротини зменшують значення кутових коефіцієнтів рівнянь Тафеля, знижують ємність подвійного електричного шару (ПЕШ) стального електрода у 1,5-3 рази, збільшують поляризаційний опір у 2-4,5 рази, зменшують силу струму корозії і швидкість розчинення сталі.На основі аналізу і систематизації можливих способів підвищення корозійної стійкості обладнання з використанням нетоксичних інгібіторів та на підґрунті закономірностей електрохімічної кінетики корозійних процесів поглиблені існуючі уявлення про механізм їхньої захисної дії в умовах тривалого контакту з основними і допоміжними технологічними середовищами переробних і харчових виробництв, що дозволило експериментально обґрунтувати і практично реалізувати новий підхід у вирішенні проблеми підвищення експлуатаційної надійності і довговічності обладнання, покладений в основу розробки та оптимізації за допомогою ЕОМ складу інгібіторних композицій і захисних систем з достатнім рівнем екологічної повноцінності, переважно з використанням відходів харчових виробництв, які мають високі протикорозійні властивості, забезпечують реалізацію синергетичного ефекту, розширюють температурний і часовий інтервал застосування, зберігають міцностні властивості конструкційних матеріалів і зменшують затрати на протикорозійний захист обладнання і комунікацій підприємств галузі. Впроваджені нові інгібітори корозії, інгібовані системи і покриття на підприємствах харчової і переробної галузей АПК, що дало можливість в 1,5 - 4 рази підвищити довговічність обладнання, знизити витрати матеріалів та енергоресурсів і отримати економічний ефект у розмірі 211,2 тис. грн. перелік опублікованих робіт за темою дисертації Особистий внесок: розробив методику оцінки ресурсу і вірогідності безвідмовної роботи за інтенсивністю корозії. Особистий внесок: аналіз деталей харчового обладнання, які мають малу довговічність, участь в організації дільниць захисту деталей. Особистий внесок: запропонував захисні покриття і дослідив умови формування сервовитних плівок на поверхнях деталей в корозійно-активних середовищах.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

На основі аналізу і систематизації можливих способів підвищення корозійної стійкості обладнання з використанням нетоксичних інгібіторів та на підґрунті закономірностей електрохімічної кінетики корозійних процесів поглиблені існуючі уявлення про механізм їхньої захисної дії в умовах тривалого контакту з основними і допоміжними технологічними середовищами переробних і харчових виробництв, що дозволило експериментально обґрунтувати і практично реалізувати новий підхід у вирішенні проблеми підвищення експлуатаційної надійності і довговічності обладнання, покладений в основу розробки та оптимізації за допомогою ЕОМ складу інгібіторних композицій і захисних систем з достатнім рівнем екологічної повноцінності, переважно з використанням відходів харчових виробництв, які мають високі протикорозійні властивості, забезпечують реалізацію синергетичного ефекту, розширюють температурний і часовий інтервал застосування, зберігають міцностні властивості конструкційних матеріалів і зменшують затрати на протикорозійний захист обладнання і комунікацій підприємств галузі.

Розроблені комплексна методика дослідження фізико-хімічних властивостей безпечних інгібіторів корозії металів з використанням сучасної дослідницької апаратури; методика оцінки ступеня екологічної повноцінності інгібованих протикорозійних композицій; установки і стенд для дослідження багатофакторного впливу інгібування середовищ на зниження корозійного руйнування металів.

Розроблені й оптимізовані по ступеню захисту й інгібіторному ефекту безпечні інгібітори корозії та інгібовані системи для тепло-, холодоносіїв, а також основних і допоміжних технологічних середовищ харчових і переробних виробництв.

Досліджений вплив нових нетоксичних інгібіторів корозії та інгібіторних композицій, створених переважно на основі відходів харчових виробництв, на підвищення механічних характеристик металів. Встановлено істотне покращення (в 1,5-4 рази) протикорозійних властивостей нових модифікаторів іржі, захисних покриттів та інгібованих систем для обладнання.

Вперше створений принципово новий протикорозійний засіб - біологічний інгібітор корозії (БІГК), який вигідно відрізняється від традиційних не лише високими фізико-хімічними, але й екологічними характеристиками, технологічністю і економічністю. Встановлено синергізм мікроорганізмів Saccharomyces Caresbergensis Hansen з іншими нетоксичними компонентами, які підвищують життєдіяльність мікроорганізмів і їхню захисну функцію.

Підтверджена екологічна повноцінність нових інгібованих захисних систем для попередження корозії металевих обєктів харчових і переробних підприємств.

Встановлено, що безпечні інгібіторні композиції ІГК-1 - ІГК-3 з ефектом синергізму і ступенем захисту 93-100% не тільки істотно знижують корозійне руйнування, але й здатні сприяти стабілізації якості продукції харчових підприємств.

Розроблений технологічний регламент очищення випарних установок на цукрових заводах з використанням інгібіторів і проект технічних умов для дослідно-промислового випуску інгібованих засобів захисту обладнання від корозії.

З використанням відходів харчових виробництв створені нетоксичні модифікатори іржі МІГ-1-МІГ-5 для забезпечення протикорозійного захисту устаткування харчових підприємств і належної його підготовки під нанесення захисних покриттів. Розроблені екологічно повноцінні, економічні і доступні інгібовані полімерні протикорозійні системи з використанням відходів харчових виробництв.

На основі закономірностей математичної статистики та теорії надійності, з використанням розробленої компютерної моделюючої програми, запропонована методика прогнозування показників надійності і довговічності обладнання за інтенсивністю корозії з урахуванням захисного ефекту інгібіторів.

Намічені шляхи створення протикорозійних комплексів харчових і переробних підприємств.

Впроваджені нові інгібітори корозії, інгібовані системи і покриття на підприємствах харчової і переробної галузей АПК, що дало можливість в 1,5 - 4 рази підвищити довговічність обладнання, знизити витрати матеріалів та енергоресурсів і отримати економічний ефект у розмірі 211,2 тис. грн.

перелік опублікованих робіт за темою дисертації

1. Сухенко В.Ю., Таран В.М., Сухенко Ю.Г. Прогнозування надійності і довговічності обладнання харчових виробництв за інтенсивністю корозії. // Цукор України. - 2006. - №1-2 (45). - С. 44-46. Особистий внесок: розробив методику оцінки ресурсу і вірогідності безвідмовної роботи за інтенсивністю корозії.

2. Сухенко Ю.Г., Сухенко В.Ю. Досвід організації дільниць зміцнювальних та відновлювальних технологій в харчовій і переробних галузях АПК // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво. - К.: УКРІНТЕІ, - 1999. - №5-6. - С.36. Особистий внесок: аналіз деталей харчового обладнання, які мають малу довговічність, участь в організації дільниць захисту деталей.

3. Шакалов В.М., Сухенко В.Ю., Таран В.М. Протикорозійні інгібітори для котлоагрегатів. // Харчова і переробна промисловість. - 2002. - №8 - С.27-28. Особистий внесок: запропоновані ефективні інгібітори для очищення устаткування в процесі експлуатації, технологія інгібування і склад протикорозійних комплексів.

4. Кавітаційна стійкість неметалевих конструкційних матеріалів / Ю.Г. Сухенко, О.А. Литвиненко, О.І. Некоз, В.Ю. Сухенко // Фізика і хімія твердого тіла. - 2003. - т.4, № 3. - С. 583-584. Особистий внесок: дослідив корозійно-механічну стійкість зразків з епоксидної смоли з наповнювачами.

5. Транспортно-консервационные и антикоррозионные составы для трубопроката и металлоконструкций / Г. Тищенко, В. Журавлев, В. Олейник, А. Коптилый, В. Сухенко, И. Лещинский, А. Набиркин // Фізико-хімічна механіка матеріалів: Спецвипуск “Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів”. - 2002. - №3. - С.651-654. Особистий внесок: запропонував поєднати в протикорозійних засобах властивості захисних і грунтовочних складів за рахунок введення добавок.

6. Сухенко Ю.Г., Таран В.М., Сухенко В.Ю. Транспортні системи дифузійних апаратів працюватимуть довше // Харчова і переробна промисловість. - 2003.- №5. -С. 26-27. Особистий внесок: дослідив спрацювання вузлів дифузійних апаратів і обґрунтував вибір захисних покриттів.

7. Сухенко В.Ю., Таран В.М., Сухенко Ю.Г. Застосування плазмового напилення для підвищення довговічності мясорізальних вовчків // Харчова промисловість. Міжвідомчий тематичн. наук. зб. - К.: УДУХТ. - вип.45, 2000. - С.229-234. Особистий внесок: запропонував захисні покриття і дослідив умови формування сервовитних плівок на поверхнях деталей в корозійно-активних середовищах.

8. Антикорозійний комплекс харчового підприємства / Г. Тищенко, В. Журавлев, В. Олейник, О. Коптілий, В Сухенко, І. Лещинський, О. Набіркин // Фізико-хімічна механіка матеріалів: Спецвипуск “Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів”. - 2002. - №3. - С. 870-873. Особистий внесок: обґрунтував поділ підприємства на окремі контури і технологію застосування інгібіторів.

9. Сухенко Ю.Г., Сухенко В.Ю., Тимохін В.В. Плазмове зміцнення ниткопровідних деталей текстильних машин // Проблемы легкой и текстильной промышленности. - 2001. - № 5. - С. 239-240. Особистий внесок: обґрунтував вибір захисних покриттів з мінімальною пористістю і високими адгезійно-механічними властивостями.

10. Моделирование защитного действия биологического ингибитора коррозии / Г.П. Тищенко, И.Г. Верясова, А.Ю. Росс, А.А. Лисияк, В.Ю. Сухенко. // Вопросы химии и химической технологии. - 2000. - №3. - С. 51-53. Особистий внесок: запропонував до складу біологічного інгібітора (БІГК) включити мікроорганізми Saccharomyces Caresbergensis Hansen і активувальну добавку, прийняв участь у розробці моделюючої програми і моделюванні захисної дії БІГК.

11. Сухенко В.Ю., Таран В.М., Сухенко Ю.Г. Дослідження інгібіторів корозії для теплообмінників // Наукові праці УДУХТ. - К.: УДУХТ, 2001. - №10, ч.ІІІ. - С.23-25. Особистий внесок: обґрунтував вибір інгібіторів для застосування у теплоенергетичному обладнанні.

12. Применение физических методов воздействия в пищевых производствах / Г.П. Тищенко, И.Г. Верясова, С.А. Бойко, А.Ю. Росс, В.Ю. Сухенко, Л.Г. Меньшикова // Вопросы химии и химической технологии. - 1999. - №3. - С. 42-45. Особистий внесок: дослідив режими обробки в електромагнітному полі захисних полімерних композицій і мікроструктури покриттів.

13. Сухенко В.Ю., Дзюб О.Г., Косенко В.А. Азотування в електролітах - перспективний спосіб підвищення довговічності деталей // Наукові праці УДУХТ. - К.: УДУХТ, 2001. - №10, ч. ІІІ. - С. 21-22. Особистий внесок: запропоновував спосіб нанесення корозійно- та зносостійких покрить.

14. Сухенко Ю., Таран В., Сухенко В. Газотермічне напилення деталей // Харчова і переробна промисловість. - 2003. - №6. - С. 28-29. Особистий внесок: запропонував покриття для захисту від корозійно-механічного зношування дифузійних апаратів цукрових заводів.

15. Моделирование химической стойкости ингибиторов модификаторов ржавчины / Г.П. Тищенко, И.Г. Верясова, А.Ю. Росс, Ю.С. Распопин, Сухенко В.Ю., В.С. Пшеничников // Вопросы химии и химической технологии. - 2000. - №1. - С. 327-329. Особистий внесок: провів апроксимацію експериментальних даних за допомогою моделюючої системи „CORRODERE”.

16. Стійкість газотермічних покриттів при кавітаційно-ерозійному зношуванні / Ю.Г. Сухенко, О.А. Литвиненко, О.І. Некоз, В.Ю. Сухенко // Фізика і хімія твердого тіла. - 2002. т. 4, №3. - С. 537-540. Особистий внесок: запропонував захисні покриття з високими адгезійними та когезійними властивостями.

17. Защита емкостей питьевой воды от коррозии /Г.П. Тищенко, И.М. Лещинский, А.Л. Набиркин, Ю.Г. Сухенко, В.Ю. Сухенко // Вопросы химии и химической технологии. - 2002 - №2. - С.101-102. Особистий внесок: запропоновані безпечні полімерні покриття і режими їх обробки в електромагнітному полі.

18. Сухенко Ю.Г., Тимохін В.В., Сухенко В.Ю. Повышение долговечности транспортных систем диффузионных аппаратов сахарных заводов // Сб. докл. IV Междунар. научн.-практ. конф. “Сахар-2004. Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса”. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2004. - С.50-56. Особистий внесок: застосовував біологічний інгібітор корозії для захисту дифузійних апаратів цукрових заводів, дослідив його електрохімічні характеристики.

19. Исследование влияния гальванотехнических отходов на физико-химические характеристики полимерных покрытий / Г.П. Тищенко, Л.В. Коптилый, А.П. Коптилый, В.Ю. Сухенко // Материалы 22-й ежегодной международной научн.-практ. конф. - Ялта, 1-5 июня 2002. - С. 120. Особистий внесок: дослідив корозійну стійкість епоксидних покрить з добавками відходів.

20. Сухенко В.Ю., Таран В.М. Застосування інгібіторів для захисту обладнання харчових виробництв від корозії. // Матеріали міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів. - К.: УДУХТ, 2002. - С. 50. Особистий внесок: запропонував компоненти інгібіторів на основі безпечних відходів харчових виробництв.

21. Исследование экологических свойств ингибированных средств противокоррозионной защиты / Г. Тищенко, И. Лещинский, А. Коптилый, В. Сухенко // Материалы международного симпозиума “Безопасность жизнедеятельности в XXI веке”. - Днепропетровск, 29-31 января 2001. - С. 71-72. Особистий внесок: дослідив ступінь екологічної повноцінності ґрунтовок, емалей і лаків.

22. Сухенко В.Ю., Таран В.М. Забезпечення корозійної стійкості алюмінієвих сплавів для виготовлення харчового обладнання. // Матеріали міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів. - К.: УДУХТ, 2002. - С. 102. Особистий внесок: запропонував електрично ізолювати біметалічні зєднання алюміній-сталь для попередження гальванічної корозії.

23. Безопасные транспортно-консервационные и маркировочные покрытия для трубопроводов / Г. Тищенко, В. Журавлев, А. Коптилый, В. Сухенко // Материалы международного симпозиума “Безопасность жизнедеятельности в XXI веке”. - Днепропетровск, 29-31 января 2001.- С. 72-73. Особистий внесок: дослідив експлуатаційні характеристики покриттів.

24. Карапота В.В, Сухенко В.Ю. Захист деталей технологічного обладнання від абразивного зношування застосуванням плазмових покриттів // Матеріали 61-ї студентської наукової конференції. - К.: УДУХТ, 1995. - С. 69. Особистий внесок: дослідив корозійна стійкість захисних покриттів в технологічних рідинах бурякоцукрового виробництва.

25. Вишневський В.В., Сухенко Ю.Г., Сухенко В.Ю. Вплив вібротертя на довговічність деталей обладнання харчових виробництв // Матеріали 66-ї студентської наук. конф. - К.: УДУХТ, 2000. - С. 38. Особистий внесок: дослідив вплив вібрацій на корозійно-механічне спрацювання сталей в агресивних середовищах.

26. Сухенко В.Ю., Сухенко Ю.Г., Некоз О.І. Використання прогресивних технологій газотермічного зміцнення і відновлення деталей харчового обладнання // Матеріали 62-ї студентської наукової конференції. -К.: УДУХТ, 1996. - С. 182. Особистий внесок: досліджене корозійно-механічне спрацювання захисних покриттів.

За результатами досліджень здобувачем подані заявки на винаходи №№ 2004070596 „Біологічний інгібітор корозії”, 2004070597 „Спосіб захисту від корозії і зношування деталей з чорних металів, які працюють у воді”, 2004070598 „Склад для покриття” (співавтори по всіх заявках: Таран В.М., Тищенко Г.П., Сухенко Ю.Г.), а також передана до друку монографія „Інтенсифікація процесів і захист обладнання харчових виробництв”, в якій глава 4, що присвячена захисту обладнання від корозії за допомогою інгібіторів, написана особисто здобувачем (співавтори Г.П. Тищенко, М.Д. Хоменко, П.П. Єрмаков і Ю.Г. Сухенко)

Размещено на .ru