Управление научно-исследовательских и опытно-констукторских работ (Управление НИОКР)

 
Руководство Задачи Научные
 лаборатории
Научные
направления
Научные
 школы
Проекты и
разработки
Ведущие
ученые

Научная школа ТГТУ
«Проблемы коррозии и защиты металлов»


Руководители: д. х. н., профессор Вигдорович В.И.,
                            д.х.н., профессор Цыганкова Л.Е.

В Тамбовской области имеется большое количество производств, в технологических процессах которых конструкционные металлические материалы подвергаются наводороживанию, резко снижающему функциональные характеристики реакторов, аппаратов, установок (ОАО «Пигмент», ОАО «Котовский лакокрасочный завод», гальванические цехи и участки предприятий и др.). В других случаях предприятия Тамбовщины выпускают оборудование для проведения технологических процессов, вызывающих наводороживание и снижающих их срок службы (ОАО «Гальванотехника», предприятия химического машиностроения). В том и другом случаях результаты проекта дадут методы и решения для снижения негативного воздействия наводороживания при деятельности этих предприятий, цехов и участков.

Примером негативного воздействия водородной хрупкости являются систематические разливы нефти на нефтепроводе «Дружба» (Бондарский и Мичуринский районы области). Исследования, проводимые школой, посвящены развитию теоретических основ защиты металлов от наводороживания, обуславливающего резкое, до катастрофического снижение их механических характеристик. В основу работы положены широкие исследования роли растворителя, природы сольватной формы восстанавливающихся доноров протонов, молекул, сольватирующих поверхность металла, и механизма действия стимуляторов диффузии в него водорода. Рассматриваются процессы на наноуровне на железе и углеродистой стали как наиболее широко используемых конструкционных материалах при потенциале коррозии и в условиях их катодной и анодной поляризации, определяющих заряд поверхности металлической фазы. Такой подход позволяет однозначно понять особенности явления и разработать методы, существенно снижающие наводороживание металлов и ухудшения их механических характеристик в растворах электролитов, в частности, посредством введения в них ингибиторов.
Результаты научной работы опубликованы в центральных и зарубежных журналах. В их числе такие всемирно известные издания, как «J. Electroanalitical Chemistry» (ведущий международный электрохимический журнал, в котором публикуются известные учёные всего мира); «Электрохимия» (РАН), «Защита металлов» (РАН), «Химия и химическая технология» (Известия ВУЗов РФ). Статьи опубликованы и в ведущих специализированных журналах: «Практика противокоррозионной защиты» (журнал топливно-энергетического комплекса страны), «Коррозия: материалы, защита», «Все материалы. Энциклопедический справочник», «Инженерная экология» и др.

Исследования проводятся по четырём направлениям единой темы. В рамках проблемы "Теоретические основы наводороживания металлов", тесно связанной с проблемами водородной энергетики, впервые показано, что сток адсорбированного водорода с поверхности кристалла может на 90-95 % протекать за счёт абсорбции его твёрдой фазой. Большой объём исследований проведён по направлению «Научные основы и практика создания малокомпонентных антикоррозионных материалов нового поколения для защиты металлов от атмосферной коррозии». Это - тематика, по которой сего¬дня в Российской Федерации работают всего 2-3 коллектива. В рамках указанного направления изучалось влияние тонких масляных плёнок на кинетику парциальных электродных реакций восстановления растворённого кислорода и ионов водорода. Исследована проницаемость масляных плёнок по отношению к молекулам химических соединений больших размеров (бензотриазол и оксиэтилированные амины с 14-17 окси-этильными группами в молекуле). Это крайне важно для создания ингибированных масляных композиций с позиции особенностей влияния замедлителей коррозии, вводимых в защитные составы или коррозионно-агрессивную среду. Впервые выявлены, описаны и интерпретированы закономерности, до сих пор неизвестные в теории защиты металлов от коррозии неметаллическими барьерными покрытиями.
В рамках этого направления также изучено влияние природы органического связующего масляных композиций на их защитную эффективность; адсорбционная способность поверхностно-активных веществ (ингибиторов), концентрирующихся на поверхности металла из масляной фазы при одновременной возможности их перехода в жидкую агрессивную среду в виде мицеллярных образований. Дана первоначальная теоретическая (термодинамическая) интерпретация адсорбционных процессов и показано, при каких условиях растворитель-основа остаётся индифферентной средой (от природы которой не зависят функциональные свойства защитных материалов).

Изучены применительно к таким составам условия, при которых возможна адсорбционная бескислородная пассивация углеродистой стали органическими соединениями, вводимыми в масляную фазу. По существу, разработан новый метод защиты металлов от атмосферной и почвенной коррозии, изучены его особенности, как функция природы связующего и поверхностно-активного вещества, концентрации последних и потенциала стали. Этот метод может найти широкое применение совместно с известной катодной защитой подземных сооружений или вместо неё.

Проблема коррозии и защиты металлических конструкционных материалов является одной из приоритетных в нашей стране (наряду с изучением и разработкой на-номатериалов и нанотехнологий, проблем экологической безопасности, энергообеспечения страны и жизнедеятельности живых систем). По этому направлению в ноябре 2006 г. также защищены две кандидатские диссертации (химические науки).

Третье направление - «Научные основы и практика создания универсальных ингибиторов коррозии металлов». Изучались материалы и процессы применительно к защите металлов от коррозии в углекислотных, сероводородных и комплексных (серо-водородно-углекислотных) средах. Эти исследования тесно связаны с разработкой отечественной сырьевой базы и импортозамещения в рамках названного выше приоритетного направления.

Изучались продукты серии «ЭМ» на базе пиридиновых оснований, имидазолинов и ряда других соединений с целью установления универсальности их действия не только как ингибиторов углекислотно-сероводородной коррозии, но и наводороживания и бактерицидной способности.

Активно проводятся исследования и в рамках направления «Химия региональных экосистем». Продолжается оценка состояния атмосферы и гидросферы (поверхностные воды) г. Тамбова. Прежде всего изучена экологическая обстановка на наиболее загруженных магистралях областного центра. Выяснялась фактическая концентрация оксида углерода (II), сероводорода, оксидов азота как функция времени суток, дней недели, интенсивности потока автотранспорта, метеоусловий. Изучена интегральная загрязнённость вод р. Цны, её канала, пруда Бокинского рыбхоза. Выполнен хоздоговор для областного управления по охране окружающей среды и природопользованию, в котором детально оценена ситуация в Тамбове за 2000 - 2005 гг. и подготовлены материалы для организации автоматизированного мониторинга.

За последние 3 года опубликована в ведущих (по направлению) отечественных центральных журналах и зарубежных изданиях 50 научная работа (список прилагается ниже), сделано 37 докладов на научных конференциях Международного (в том числе и за границей), всероссийского и межрегионального уровня, аспирантами защищено 16 диссертаций на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Выполнено 2 хозяйственных договора на сумму 276 тысяч рублей (заказчик -• НИИХИМПОЛИМЕР) на темы:

- Оценка защитной эффективности и бактерицидных свойств технологических смесей на базе пиридиновых оснований.

- Оценка эффективности и технологичности ряда промышленных смесей имидазолинов и полиаминов как универсальных ингибиторов коррозии углеродистой стали в условиях нефтедобычи.

Завершены исследования по тематическому плану Министерства образования Российской Федерации в рамках научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» на тему «Теоретические основы разработки консервационных антикоррозионных композиций с использованием полифункционалъных продуктов растительного происхождения» на сумму 430 тыс. руб.

Гранты:

1. Министерство образования РФ. Программа «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2003 - 2005гг. Проект 03. 06. 001. «Научные основы разработки малокомпонентных антикоррозионных консервационных материалов нового поколения на базе отработанных нефтепродуктов»

2. Министерство образования РФ (тематический план Министерства). 2001-2005гг.
Проект 1. 1. 01. «Теоретические основы разработки антикоррозионных консервационных композиций с использованием полифункциональных продуктов растительного происхождения».

3. Министерство образования РФ. Программа «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2003 - 2005гг. Проект 09.01.001. «Теория и практика разработки нового поколения маслорастворимых консервационных составов на базе утилизируемых материалов ВПК».

4. РФФИ. 2006 - 2007гг. Проект 06-03-96306 «Научные основы разработки универсальных ингибиторов углекислотной и сероводородной коррозии и наводороживания на основе региональной сырьевой базы».

5. РФФИ (через Воронежский госуниверситет). Целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» 2006г., № 10 - 2006. «Гомологические смеси высших аминов как универсальные ингибиторы коррозии».

6. Хоздоговор, финансируемый НИИХИМПОЛИМЕР (г. Тамбов), 2005г., №6/2005 «Оценка защитной эффективности и бактерицидных свойств технологических смесей на базе пиридиновых оснований»

7. Хоздоговор, финансируемый НИИХИМПОЛИМЕР (г. Тамбов), 2004г., №1/2005 «Оценка эффективности и технологичности ряда промышленных смесей имидазолинов и полиаминов как универсальных ингибиторов коррозии углеродистой стали в условиях нефтедобычи».

8. Хозяйственный договор, финансируемый ЗАО «АМДОР» г. Санкт-Петербург. 2004г., №1Е/2004 «Изучение защитных и бактерицидных свойств аминопроизводных».

9. Хоздоговор, финансируемый Всероссийским институтом коррозии (г. Москва) 2002г., №04/2002 «Научные основы разработки малокомпонентных антикоррозионных материалов нового поколения на базе отработанных продуктов основных химических производств».

Наукоемкая продукция:

Научные основы разработки малокомпонентных антикоррозионных консервационных материалов нового поколения на базе отработанных нефтепродуктов;

Теоретические основы разработки антикоррозионных консервационных композиций с использованием полифункциональных продуктов растительного происхождения;

Теория и практика разработки нового поколения маслорастворимых консервационных составов на базе утилизируемых материалов ВПК;
Научные основы разработки универсальных ингибиторов углекислотной и сероводо¬родной коррозии и наводороживания на основе региональной сырьевой базы;

Гомологические смеси высших аминов как универсальные ингибиторы коррозии;

Оценка эффективности и бактерицидных свойств технологических смесей на базе пиридиновых оснований;

Оценка эффективности и технологичности ряда промышленных смесей имидазолинов и полиаминов как универсальных ингибиторов коррозии углеродистой стали в условиях нефтедобычи;

Изучение защитных и бактерицидных свойств аминопроизводных;

Обзор и анализ имеющийся правовой базы для подготовки исходных данных для проектирования системы химической безопасности и санитарно-гигиенического мониторинга;

Издание учебного пособия «Основы промышленной экологии»;

Написание и издание учебного пособия «Качественные химические реакции в экологии»;

Написание и издание учебного пособия «Практикум по химической экологии (атмосфера, гидро- и литосфера).

Инновационная деятельность.

Связана с передачей результатов разработок заказчику по договорам, библиотекам высших учебных заведений (ТГУ им. Г.Р. Державина, ТГТУ), другим учебным заведениям (через управление по охране окружающей среды и природопользованию Тамбовской области).

Связь с производством.

Результаты НИОКР в экономику региона осуществляются посредством передачи их предприятиям Тамбовской области, а также внедрением совместных исследований с Всероссийским научно-исследовательским и проектно-технологическим институтом по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ВИИТиН, г. Тамбов) в сельскохозяйственное производство. Отметим передачу результатов исследований по коррозионной стойкости металлических конструкционных материалов в средах гальванических производств руководству ОАО «Гальванотехника», г. Тамбов большую разработку для НИИХИМПОЛИМЕР, г. Тамбов по использованию отходов их производства в качестве универсальных ингибиторов сероводородной и углекислотной коррозии и наводороживания.

Большое социально-экологическое исследование было проведено по заданию Управления по охране окружающей среды и природопользованию Тамбовской области, связанное с выбором мест для организации автоматизированного мониторинга Тамбова (в рамках пилотного проекта по проектированию системы его химической безопасности и санитарно-гигиенического мониторинга) и передано заказчику.

Творческие связи с отраслями экономики региона, предприятиями, организациями, вузами. Совместные научные, научно-производственные проекты.

Коллектив, возглавляемый Вигдоровичем В.И., поддерживает тесные постоянные контакты и творческие связи с Тамбовским государственным техническим университетом (кафедры химии, природопользования (зав. кафедрами д.х.н. Килимник А.Б., д.т.н. Попов Н.С.), с кафедрой физики (профессор кафедры д.х.н. Поликарпов В.М., с которым имеются и общие публикации)), с НИИХИМПОЛИМЕР, г. Тамбов (разработка совместного проекта по использованию его продуктов в качестве универсальных ингибиторов коррозии металлов), с Управлением по охране окружающей среды и природопользованию Тамбовской области, готовится совместная работа с ОАО «Пигмент» по вопросам барражной закачки сточных вод.