АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ИНГИБИТОРОВ

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

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.
Labjar. Corrosion inhibition of aminotris-(methylenephosphonic) acid // Materials Chemistry and Physics. 2010. –Vol.119, № 1. –Р. 330-336.
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.
Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов / -Л. Химия, 1986. -144 с.[schema type=»book» name=»АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ВОДОРАСТВОРИМЫХ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ИНГИБИТОРОВ» author=»Атакулова Наргиза Абдуганиевна, Холиков Абдували Жонизокович, Акбаров Хамдам Икромович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-29″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)» ebook=»yes» ]

euroasia

Похожие записи