Физико-химическое исследование механизма ингибирования коррозии стали тиогликольурилов

Physico-chemical investigation of mechanism of inhibition of steel corrosion by thioglycoluril
Цитировать:
Акбаров Х.И., Бердимуродов Э.Т., Холиков А.Ж. Физико-химическое исследование механизма ингибирования коррозии стали тиогликольурилов // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 3 (45). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/5559 (дата обращения: 04.12.2022).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В работе представлены данные по измерению процесса коррозии в 1 M NaOH + 1 M NaCl среде и способе снижения скорости коррозии. Рассмотрены результаты применения ингибиторов коррозии, а также зависимость эффективности действия ингибиторов от их количественного соотношения.

ABSTRACT

In this work the investigation of corrosion processes in 1 M NaOH + 1 M NaCl medium and the learning decrease corrosion rate were shown. It is clear from results the effectiveness of inhibitor was dependent on its quantitative ratio.

 

Ключевые слова: ингибитор, защита металла, азотсодержащее соединение.

Keywords: inhibitor, protection of metal, nitrogenous compound.

 

Введение. Выбор тиогликольурилов (3a,6а-бистолилтиогликольурил (БТГУ)) в качестве ингибитора коррозии основан на присутствии азота и кислорода в системе макроциклических молекул, что способствует электрофильной атаке. Это делает исследование их ингибирующих свойств значимым для производства экологически чистых и дешевых ингибиторов. БТГУ имеют сильную хемосорбцию на поверхности металла, это условие играет главную роль для адсорбционных свойств [1-2].

БТГУ содержит центры для π-электронов и донорных кислородов, которые играют большую роль в росте его адсорбционных свойств на поверхности металла в щелочной среде, содержащей ионы хлорида. Адсорбция БТГУ на поверхности низкоуглеродистой стали уменьшает площадь поверхности, доступную для атаки агрессивного иона из среды, содержащей сульфокислоты и ионы хлорида [3].

Основной целью этой исследовательской работы является изучение ингибирования коррозии стали (Ст. Н80) ингибиторами коррозии на основе БТГУ с использованием электрохимических измерений, для определения ингибирующих потенциалов в среде
1 M NaOH + 1 M NaCl, изучение влияния температуры на коррозию низкоуглеродистой стали.

Материалы и методы. Эксперименты прово­дились на образце низкоуглеродистой стали Н80, имеющем состав, % (мас.): Fe – 97.402 ; С – 0,397;
Mn – 1,59; Si – 0,162; Р – 0,013; S – 0,005; Сr – 0,12; Ni – 0,087; Сu – 0,203, Al - 0,021. ГОСТ 633-80.

Образцы из низкоуглеродистой стали, использо­ванные в эксперименте по снижению веса, механически разрезали на размеры 2.5 см × 2.5 см × 0.1 см, зачищали бумагой на основе SiC сорта 300, 450 и 550 соответственно. Для электрохимических исследований образцы из мягкой стали, имеющие размер 1.0 см ×
1.0 см × 0.1 см, механически разрезали и абразировали аналогично предыдущей процедуре с открытой площадью 1 см2 (остальные покрыты Araldite-смолой) с длиной стержня 3 см. Перед началом эксперимента образцы низкоугле­родистой стали промывали дистиллированной водой и затем спиртом, обезжиривали в ацетоне, сушили и хранили в вакуумном эксикаторе.

Электрохимические измерения. Мы исполь­зовали Gamry Potentiostat / Galvanostat (Модель G-300), содержащий программное обеспечение EIS Gamry Instruments Inc., США, содержащее программный пакет Echem Analyst 6.22 для расчета электрохимических параметров. Прибор состоит из трехэлектродного стеклянного блока, в котором в качестве противоэлектрода выступает чистая платиновая фольга, насыщенная каломель выступает в качестве эталонного электрода и прямоугольного образца мягкой стали образца рабочего электрода Ст. Н80. Время погружения рабочего электрода составляет 30 мин, потому что в течение этого времени потенциал состояния не изменялся до проведения электрохимических экспериментов.

Сопротивление поляризации. Измерения поляризационного сопротивления проводились с параметрами поляризационного сопротивления, которые от –0.02 до 0.02 мВ, скорость сканирования (мВ/с) составляет 0.125, площадь образца 1 см2, плотность г/см3 составляет 7.87.

Результаты и их обсуждение. Результаты измерения поляризационного сопротивления в исследуемых растворах представлены в таблице 1. В таблице 1 в качестве примера приведены результаты измерений поляризационного сопротивления стального зонда в среде 1 M NaOH + 1 M NaCl, а также в присутствии ингибиторов: БТГУ. Видно, что введение в фоновый раствор индивидуальных инги­биторов увеличивает поляризационное сопротив­ление, а при введении азот- и серосодержащих ингибиторов БТГУ наблюдается еще большее увеличение поляризационного сопротивления стального зонда. Такой результат указывает на резкое торможение электрохимического процесса и позволяет получить предварительные результаты об эффективности тех или иных ингибиторов.

Таблица 1.

Параметры поляризационных сопротивлений ингибиторов с различной концентрацией при 313 К в 1 M NaOH + 1 M NaCl -ном растворе

Концентрация, мг/л

Eк , мВ

Rп , Ω/см2

СК, ммг-1

η, %

Ст. Н80

-316,5

1,120

17,541

-

100

-278,4

11,40

1,722

90,18

150

-252,4

20,89

0,940

94,64

200

-228,4

55,44

0,354

97,98

   

В щелочном растворе без ингибитора интегральная величина поляризационного сопротивления за время эксперимента составила 1,120 Ω/см2, в присутствии растворов БТГУ интегральная величина поляризационного сопротивления за время эксперимента составила Rп=55,44 Ω/см2 при температуры 200 мг/л.

Таким образом, в работе впервые показано, что введение в БТГУ приводит к снижению скорости разряда протонов и ионизации металла, не только в активационной области, но и в области предельных токов. Снижение же предельных токов однозначно указывает на появление дополнительных диффузионных ограничений, связанных с образование фазовых поверхностных слоев. Образование фазовых слоев, в свою очередь, приводит к выводу о необходимости пересмотра корректности и применимости существующих адсорбционных теорий ингибиторной защиты металлов от коррозии. По степени снижения предельных токов разряда протонов и катодного восстановления кислорода можно судить как о степени защиты металлов от коррозионного разрушения, так и о механизме такой защиты.

Заключение. Эти ингибиторы доступные, нетоксичные, биоразлагаемые, эффективные и дешевые. Поляризационное сопротивление показало, что ингибиторы коррозии на основе БТГУ, катализируют растворение оксидной пленки.

 

Список литературы:
1. D. Dwivedi, K.Lepkova, T. Becker, carbon steel corrosion: a review of key surface properties and characterization methods/ RSC Adv., 2017, 7, 4580.
2. Anees A. Khadom, Ahmed N. Abd, Nagham Arif Ahmed, Xanthium strumarium leaves extracts as a friendly corrosion inhibitor of low carbon steel in hydrochloric acid: Kinetics and mathematical studies, South African Journal of Chemical Engineering, 25 (2018) 13-21.
3. Priyanka Singh, Ambrish Singh, M.A. Quraishi, Thiopyrimidine derivatives as new and effective corrosion inhibitors for mild steel in hydrochloric acid: Electrochemical and quantum chemical studies, 60 (2016) 588–601.

 

Информация об авторах

доктор химический наук, профессор кафедры физической и коллоидной химии Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека, 100174, Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок

Doctor of Chemical sciences, professor, Physical and colloid chemistry Chair of Mirzo Ulugbek National University of Uzbekistan, 100174, Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok

ст. науч. сотр., Каршиниский Государственный Университет, 180103, Узбекистан, Кашкадарьинский область, г. Карши, ул. Кучабаг, дом №17

Senior Research Fellow, Karshi State University, 180103, Uzbekistan, Kashkadaryo region, Karshi City, Kuchabog Street 17

д-р хим. наук, доцент, Национальный Университет Узбекистана, 100012, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Университет, дом № 10

Doctor of Chemical Sciences, Associate Professor, National University of Uzbekistan, 100012, Uzbekistan, Tashkent City, Universety Street 10

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top