Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
М.В. Тюрина, К.Л., Анфилов, Я.Г. Авдеев. УСИЛЕНИЕ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ ДОБАВКАМИ КАТИОНОВ МЕДИ (II)
М.В. Тюрина1, К.Л. Анфилов2, Я.Г. Авдеев1
УСИЛЕНИЕ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ ДОБАВКАМИ КАТИОНОВ МЕДИ (II)
1Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Россия;
2Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калуга, Россия
E-mail: kanfilov@yandex.ru
Изучалось влияние катионов металлов на защитное действие нового азотсодержащего ингибитора кислотной коррозии – ИФХАН-92. Для сравнения параллельно проводилось изучение известного промышленного ингибитора катамина АБ. Исследования проводились в 2М H2SO4, в качестве добавок использовались катионы меди (II) и цинка.
В качестве добавок, повышающих защитное действие ингибиторов кислотной коррозии стали, рекомендуются катионы некоторых тяжелых металлов. В частности, проф. Н.И. Подобаев [1] успешно применял
добавки катионов олова (II) и хрома (III) для повышения защитного действия ацетиленовых соединений и их смесей с азотсодержащими ингибиторами при коррозии стали в соляной кислоте в интервале температур 130–170 °С. Существуют противоречивые взгляды на природу совместного действия катионов металлов и органических ингибиторов. Эффект усиления защитного действия ингибиторов объясняют образованием комплексных соединений катиона металла с молекулами ингибитора. Такие комплексы, адсорбируясь на поверхности металла, должны более эффективно тормозить коррозионный процесс, в сравнении с индивидуальным ингибитором [2]. Согласно другим взглядам [3], причина кроется в выделении на поверхности стали из раствора контактного металла, который тормозит коррозионный процесс.
Методики эксперимента
Скорость коррозии стали измеряли по потере массы образцов из стали Ст3 (не менее трех образцов на точку) размером 50×20×1,5 мм в 2М H2SO4 из расчета 50 мл раствора кислоты на образец. Перед опытом образцы зачищались с использованием абразивного круга (ISO 9001, зернистость 60) и обезжиривались ацетоном. Для приготовления растворов использовали серную кислоту (х.ч.) и дистиллированную воду. Продолжительность опытов 2 ч при температуре 25, 60 и 80 °С. Эффективность ингибиторов оценивали по величине степени защиты
Z = [(k0 – kin) / k0]?100 %,
где k0 и kin – скорость коррозии в фоновом растворе и в растворе с изучаемой добавкой.
Результаты и обсуждение
В фоновом растворе серной кислоты с повышением температуры скорость коррозии систематически возрастает и составляет 17,2; 117 и 366 г/(м2?ч)
при 25, 60 и 80 °С. Сама добавка катионов меди (II) либо не оказывает влияния на коррозию стали, либо вызывает ее стимуляцию (рисунок). На поверхности стали при концентрации меди (II) с(Cu2+) ? 5?10–4 М наблюдается выделение рыхлого осадка металлической меди.
Во всем исследованном диапазоне температур добавка индивидуального ИФХАН-92 эффективно тормозит коррозию стали (Z = 96,6–99,2 %). Присутствие в растворе катионов Cu(II) при концентрациях выше
1?10–6 М усиливает защитное действие ингибитора. При с(Cu2+) ? 5?10–4 М
происходит некоторое снижение влияния добавки меди (II) на коррозионный процесс. Вероятно, при этих концентрациях становится
заметным процесс растворения стали, вследствие контактного выделения меди из раствора. На это указывает и образование на поверхности стали плотного слоя металлической меди, прочно связанного со стальной подложкой.
Зависимость степени защиты стали в 2М H2SO4 (1, 1?, 1?)
от концентрации катионов Cu (II) в присутствии 5 мМ ИФХАН-92 (2, 2?, 2?) и 5мМ катамина АБ (3?):
1, 2 – 25°С; 1?, 2?, 3? – 60°С; 1?, 2? – 80°С
В отличие от катионов меди (II), ионы цинка в диапазоне концентраций 1?10–6–1,0 М не оказывают влияния на коррозию стали в присутствии ИФХАН-92. Полученный результат позволяет предположить, что усиление защитного действия ИФХАН-92 катионами меди (II) является следствием контактного выделения металлической меди на поверхности стали. Вероятно, металлическая медь локально выделяется на активных участках стальной поверхности, блокируя на них катодный и (или) анодный процесс, тем самым, усиливая действие органического ингибитора. Катионы цинка не способны к подобному восстановлению на поверхности стали до металлического состояния. Если бы, эффект усиления защитного действия ИФХАН-92 определялся образованием поверхностных комплексов катионов металла с ингибитором, обе добавки положительно повлияли на органический ингибитор, вследствие их хорошей комплексообразующей способности. Но на практике этого не наблюдается. Индивидуальный катамин АБ уступает в защитном действии ингибитору ИФХАН-92. В отличие от ИФХАН-92, присутствие катионов Cu (II) снижает защитное действие катамина АБ.
Разработана эффективная неорганическая добавка для ингибитора ИФХАН-92, которая при низкой концентрации (менее 0,5 мМ) существенно улучшает его защитное действие в широком диапазоне температур (25–80 °С).
ЛИТЕРАТУРА
1. Подобаев Н.И., Васильев В.В. // Ингибиторы коррозии металлов. М.: МГПИ, 1969. С.72.
2. Sayed S.Y., El-Deab M.S., El-Anadouli B.E., Ateya B.G. // J. Phys. Chem. B., 2003, Vol. 107, № 23, pp. 5575-5585.
3. Антропов Л.И., Макушин Е.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов / Под ред. Л.И. Антропова. – Киев: Техника, 1981. – С. 82-90.
4. Авдеев Я.Г., Белинский П.А., Кузнецов Ю.И., Зель О.О. // Коррозия: материалы, защита, 2008, № 8, С. 16.
5. Авдеев Я.Г., Белинский П.А., Кузнецов Ю.И., Зель О.О. // Коррозия: материалы, защита, 2009, № 1, С. 20.
6. Авдеев Я.Г., Белинский П.А., Кузнецов Ю.И., Зель О.О. // Коррозия: материалы, защита, 2010, № 1, С. 27.
7. Авдеев Я.Г., Фролова Л.В., Кузнецов Ю.И., Зель О.О. // Коррозия: материалы, защита, 2010, № 5, С. 22.
8. Авдеев Я.Г., Фролова Л.В., Кузнецов Ю.И., Зель О.О. // Коррозия: материалы, защита, 2010, № 8, С. 19.