30 Янв

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ИНГИБИТОРОВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Финансовые потери от коррозии металлов в результате  их самопроизвольного разрушения за счет химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой исчисляются миллиардами  сум  ежегодно.

В настоящее время в  Республику импортируются ингибиторы из  ФРГ  и  России и потребность в них огромна, особенно в химической, электрохимической, нефте –химической, газовой промышленностях; в сетях водоснабжения и циркулирующих водах.

Одним из эффективных способов защиты металлов и их сплавов от  влияния  окружающей среды является применение ингибиторов – веществ, замедляющих коррозию металлов в различных природных или технологических условиях при их небольшой концентрации.

В результате исследования закономерностей формирования наноразмерных защитных покрытий фосфоновых кислот на низкоуглеродистой стали в водном растворе хлорида натрия и боратном буфере было обнаружено, что характер процессов (активация или пассивация) зависит как от концентрации фосфоновых кислот, так и структуры органического радикала в их молекулах. Во многом это связано с комплексообразующими свойствами, а также гидрофильностью молекул, его дает возможность целенаправленно регулировать защитные свойства фосфоновых кислот диверсификацией органических фрагментов [1]. Азагетероциклический фрагмент играет существенную роль в процессах образования тонких пленок органических веществ на поверхности металлов [2-3].

Важнейшим и широко практикуемым методом защиты от коррозии является введение в агрессивную среду специально подобранных соединений –ингибиторов коррозии.

Органические ингибиторы коррозии адсорбируются только на поверхности металла, и образующиеся продукты коррозии не адсорбируются. Органическими ингибиторами коррозии чаще всего бывают алифатические и ароматические соединения, имеющие в своем составе атомы азота, серы и кислорода [4].

В качестве исследуемой коррозионной среды использовали 5% соляную кислоту, широко применяемую в металлургических процессах. Защитное действие ингибиторов определяли весовым и объемным методами. Образцы низкоуглеродистой листовой стали 20 в виде пластин (30×20×1 мм) предварительно зачищали на шлифовальной машине резиновыми кругами, обезжиривали ацетоном и оставляли на сутки в эксикаторе.

Испытывали в статических условиях при 25-90 0C. Время экспозиции образцов в кислоте 8 ч при  различных температурах. Концентрацию ингибиторов выбирали в пределах 10-70 мг/л.

Объектами исследования явились гексаметиламинотиокарбамид (ГМАТК), гексаметиламинодитиокарбамид  (ГМАДТК) и их смеси с полифосфатом (ПФ) в различных молярных соотношениях. Исследования коррозионного поведения стали (Ст.20) проводили на образцах в форме пластин гравиметрическим методом.

Состав рабочего электрода Ст.20: C–0,17-0,24 %, Si-0,17-0,37%,             Mn-0,35-0,65 %; содержание Cu и Ni допускается не более 0,25%, As- не более 0,08%, S-не более 0,4%, Р-0,035%.

Результаты гравиметрических коррозионных испытаний приведены в табл., из которой следует, что соединения эффективны при ингибировании коррозии стали при 25 0С и, особенно, при 90 0С. Выявлено, что при одинаковой структуре молекул удлинение радикала (СH2) почти не отражается на эффективности ингибиторов. Очевидно, такие гетероатомы, как первичные и вторичные аминные и тиокарбамидные группы способствуют образованию на металле высокоэффективной адсорбционной пленки, значительно снижающей коррозию металла, причем такой эффект достигается при концентрации ингибитора 30 мг/л.

С повышением его содержания до 70 мг/л степень защиты усиливается незначительно, что дает основание считать концентрацию 30 мг/л оптимальной для прекращения коррозии при 50 и 90 0С. Очевидно, молекулы ингибиторов, химически взаимодействуя (особенно при высоких температурах) с поверхностными атомами металла, образуют стойкие хемо сорбционные защитные слои. Из-за высокой степени защиты выявить роль отдельных фрагментов и гетероатомов в общем ингибиторном эффекте довольно сложно. После введения в молекулу ингибитора нитрильных групп сохраняется высокий антикоррозионный эффект, особенно при 50 и 90 0С. Защитное действие различных ингибиторов в кислых растворах (Ф-1, рН=3,27) состава, г/л: H2SO4-73,5, Na2CO3-53 и обессоленной воде ТЭЦ ОАО «Алмалыкский ГМК» (Ф-2, рН=4,85) при различных температурах [зависимость Z=f(Т)] проходит через максимум. В фоновых растворах (Ф-1)  повышение температуры приводит к уменьшению Z кроме ГМАТК+ПФ, ГМАДТК+ПФ, где кривая проходит через максимум.

Зависимости защитного эффекта от температуры рабочего фонового раствора (Ф-2) и типа ингибитора. При добавлении ГМАТК+ПФ и ГМАДТК+ПФ с увеличением температуры до 250С кривые проходят через неглубокий минимум, при повышении  температуры от 50 до 900 С они проходит через неглубокий максимум.

Защитное действие двухкомпонентных ингибиторов ГМАТК+ПФ уменьшается с ростом  концентрации от 10 до 70 мг/л, проходя через размытый максимум при температуре 75-900С. В фоновых растворах (Ф-2) защитное действие ингибиторов уменьшается с ростом их концентрации от 30 до 50 мг/л, проходя также через размытый максимум.

Таблица

Влияние продолжительности коррозионных испытаний на эффективность защиты углеродистой стали в различных ингибиторов при фоновых растворах (Ф-1)

Ингибитор

Концентрация

ингибитора, мг/л

Т, С Скорость

коррозии,

г/(м2·ч)

Степень

защиты,

%

 

 

 

1

 

ГМАТК+ПФ

30 25 3,12 61,25
50 2,71 86,30
75 3,50 95,40
90 3,61 96,70
50 25 3,91 51,40
50 7,05 86,13
75 1,48 95,31
90 2,17 98,23
 

 

 

2

 

ГМАДТК+ПФ

30 25 1,85 78,62
50 2,60 91,94
75 4,52 96,15
90 3,21 98,57
50 25 0,70 90,08
50 1,00 95,31
75 1,25 98,23
90 1,78 98,36

Механизм парциальных электродных реакций на поверхности стали, покрытой двухкомпонентными ингибиторами, одинаков, поскольку зависит только от природы металла и среды погружения. Если рассматривать защитное действие аминов как результат их адсорбции на поверхность Ст.20 за счет донорно-акцепторного взаимодействия, тогда зависимость Z от природы ингибиторов обусловлена неодинаковым сродством RNH2 к стали, рост сродства аминов к металлу, должен увеличивать их защитное действие и снижать влияние природы растворителя.

Донорно-акцепторные взаимодействия аминов с металлом возможны за счет не поделенной электронной пары атома азота, несущего, дробный отрицательный заряд ваминогруппе. При равномразличия Z могут быть вызваны неодинаковой степенью заполнения поверхности стали молекулами RNH2, что с позиций локальных взаимодействий связано с особенностями микрорельефа поверхности адсорбента и константой распределения адсорбата между контактирующими фазами.

Механизм противокоррозионной защиты ингибиторов заключается в том, что фосфорсодержащие соли при протекании процесса коррозии в фоновых средах в случае присутствия ионов Fe3+  образуют комплексные соединения и малорастворимые соединения.

Таким образом, на основе проведенных гравиметрических исследований можно заключить, что наиболее эффективными в изученных средах являются азот и фосфор — содержащие  ингибиторы на основе различных аминосодержащих соединений и полифосфаты. Азот и фосфорсодержащих ингибиторов в среду которые показался высокую эффективность во всех исследованных условиях.

Литература

  1. Левина А.М. Синтез и антикоррозионные свойства некоторых аминометиленфосфоновых кислот // Новые химические технологии: производство и применение: Междунар. науч. –тех. конф: Пенза, 2009. –С. 35-37.
  2. Labjar. Corrosion inhibition of aminotris-(methylenephosphonic) acid // Materials Chemistry and Physics. 2010. –Vol.119, № 1. –Р. 330-336.
  3. Hofer, M.Textor, N.D.Spencer. Alkyl phosphate monolayers, self-assembled from aqueous solution onto metal oxide surfaces // Langmuir. -2001. Vol. 17, №13. –Р. 4014-4020.
  4. Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов / -Л. Химия, 1986. -144 с.
    АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ИНГИБИТОРОВ
    Written by: Атакулова Наргиза Абдуганиевна, Холиков Абдували Жонизокович, Акбаров Хамдам Икромович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 05/29/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)
    Available in: Ebook