Производство азотных, фосфорных ингибиторов коррозии на основе местного сырья и изучение процессов коррозии в металлических трубах

АННОТАЦИЯ

В статье изучены закономерности влияния концентрации ингибитора коррозии в Газоконденсат Н₂S на коррозию стали. «ИК-2» ингибирует коррозию Ст-20 с максимальной эффективностью ингибирования 96,5% при 50-95°С и при максимальным уровне концентрации (4,5%) ингибитора. 

ABSTRACT

The article studies the regularities of the influence of the concentration of the corrosion inhibitor in the H₂S gas condensate on the corrosion of steel.  "IK-2" inhibits corrosion of St-20 with a maximum inhibition efficiency of 96.5% at 50-95°C and at a maximum concentration level (4.5%) of the inhibitor.

Ключевые слова: ингибиторы коррозии, коррозия металла, фосфатная кислота, мочевина, оксид цинка. 

Keywords: corrosion inhibitors, metal corrosion, phosphate acid, urea, zinc oxide. 

Введение Использование ингибиторов коррозии - универсальный, эффективный и экономичный метод защиты металлов от коррозии. Он может быть внедрен без нарушения существующей технологии, практически не требуя дополнительного оборудования. Ингибиторную защиту от коррозии и коррозии под напряжением можно внедрять в любой отрасли народного хозяйства. Ингибиторы используются фактически в любых агрессивных средах в пресной и морской воде, в оборотных водах и охлаждающих растворах, в растворах минеральных и органических кислот и оснований, в эмульсионных системах, в атмосферных условиях и Т.Д.

Единой классификации ингибиторов кислотной коррозии не существует. Традиционно ингибиторы можно классифицировать по механизму действия, химическому составу, типу и назначению агрессивной среды [1].

По механизму действия все ингибиторы, независимо от их химического состава, типа агрессивной среды, делятся на 2 группы: адсорбционные и пассивные. По способности ингибировать электродные процессы ингибиторы адсорбции делятся на катодные, анодные и смешанные.

Углеводороды и гетероциклы можно разделить на элементоорганические (цинк-, кремнийорганические) и металлоорганические ингибиторы, которые содержат азот, кислород, серу, фосфор, в зависимости от функциональной группы или гетероатома, составляющего молекулу.

Методика синтеза олигомерного ингибитора коррозии. Синтез олигомерного ингибитора коррозии ИК– 2. В трехгорлую колбу емкостью на 0,5л, снабженной холодильником и мешалкой загружают 60 г моноэтаноламин, 25,5г растительные масла и при перемешивании и при температуре 85-90 ^оС  в течение 4 часов. Затем полученный  продукт осаждают аддукт (Фасфат кислота, мочевина, рух оксид) 120-160 ^оС в течение 6 часов.  Выход целевого продукта составляет  88-96%. Полученный продукт хорошо растворяется в воде. Плотность  1,133 г/см³.

Скорость общей коррозии определялась по образцам металла в виде пластин из стали марки Ст 20 размером 110×12×1 мм с чистотой поверхности V 1,7. Каждое значение величины скорости коррозии рассчитывалось по результатам испытаний не менее 10 контрольных стальных образцов. Скорость коррозии рассчитывалась по формуле [2; 3]:

где - скорость коррозии, г/(м²·ч);

А - потеря массы образца металла за время исследования, г;

S - площадь поверхности образца, м²;

Т - продолжительность испытаний, часы.

Защитное действие ингибирующих составов рассчитывалось по формуле:

где z - защитное действие, %;

_о - скорость общей коррозии без ингибитора, г/(м ²·ч);

- скорость общей коррозии с ингибитором, г/(м²·ч).

Результаты и их обсуждение. Ингибитор коррозии ИК-2, ИК-4 синтезированный на основе вторичного сырья, смог снизить содержание сероводорода в газовых или жидких потоках смесью 1: 0,35 с диэтаноламином, кратоновым альдегидом и оксидом цинка, добавками мочевины (таблица 1).

Таблица 1

Физико-химические свойства олигомерного ингибитора ИК-2

Рисунок 1. Ингибитор олигомеров марки ИК-2 ИК-спектр

Структура нового многофункционального композиционного ингибитора на основе вторичного сырья (ИК-2) изучена химическим анализом, гравиметрическими методами, методами ИК-спектроскопии с использованием современных методов физико-химического анализа. На ИК-2 спектре видны типичные колебания гидроксильной группы в межмолекулярных водородных связях в области 3500 см-¹  и 3422 см-¹;  Видна вибрационная полоса метильной группы с бензольным кольцом, закрепленным на вершине  в области 3078 см-¹; Кривые асимметричной высокочастотной вибрации групп метилена -СН₂- и СН₃ наблюдаются в областях между 2922 и 2852 см-¹; Ароматические кольца разбиты в области 1650-2000 см-¹. Длинные линии изгиба в области 1444 см-¹ относятся к метиленовым связям и связаны с деформационной вибрацией ароматического кольца С-H при 1078 см-¹, которая показывает сильную линию при 883 см-¹ [3].

Используя результаты анализа и использование современных методов исследования, были протестированы результаты ингибиторов коррозии в агрессивных средах при 95 ° С в течение 240 ч. (рис. 2)

а                                                                          б

Рисунок 2. Влияние ИК-2 (a) и Газоконденсат Н₂S (b) на металл Ст-20 при 95° C

На  рисунке 2 видно, что ингибиторная природа ингибитора коррозии металла ИК-2 выше, чем у ингибитора Газоконденсат Н₂S (таблица 2).  

Таблица 2

Определение защитного действия ингибиторов в газоконденсатных растворах

Заключение.  Результаты исследований показывают, что эффективность применяемого олигомерного ингибитора коррозии можно наблюдать при наличии в них ароматических колец, состава термостабильных и стабильных структур.

Можно видеть, что ингибитор ИК-2, синтезированный на основе местного сырья, показал свою эффективность при испытаниях в агрессивной среде [4]. Степень защиты синтезированного ингибитора ИК-2 составила 94,29%, в результате ингибирования коррозии металлических пластинок  в технических 5%-ых растворах NaCl.

Список литературы:

1. A.KH Narzullaev, KН.S Beknazarov, AT Jalilov  Influence of nitrogen, sulfur, phosphorus-containing corrosion inhibitors obtained on the basis of secondary raw materials on st 20 metal in aggressive environments. Scientific Bulletin of Namangan State University, 2021 PP 77-81.
2. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 в 1М HCl // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2019. № 2(56).
3. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Защита стали от коррозии олигомерными ингибиторами и их композицими // Химия и химическая технология. -2015. -№1. –С. 50-52.
4. Таджиходжаева У.Б., Мирвалиев З.З., Джалилов А.Т. Исследование   свойств смазочных материалов, полученных на основе  вторичных продуктов// Научно-технический и практический журнал композитных материалов.-Тошкент, 2008.-№1.-Б.20-23.