ПРОИЗВОДСТВО НОВЫХ ОЛИГОМЕРНЫХ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, СОДЕРЖАЩИХ АЗОТИСТЫЕ И МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В КАЧЕСТВЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СРЕДСТВ

АННОТАЦИЯ

Защитное действие органических ингибиторов, содержащих азот, фосфор и серу, весьма разнообразно и каждый из них имеет относительно специфический механизм. В результате образования защитного слоя, который растет на поверхности стальной пластины, окисление поверхности также уменьшается, в результате чего защитные свойства увеличиваются. Исследованные ингибиторы показали высокую эффективность в замедлении процесса коррозии стальных образцов в кислых и нейтральных условиях. Отличием этих ингибиторов от других ингибиторов является их низкая концентрация, сохранение эффективности в различных средах и условиях, высоких температурах, нетоксичность и безопасность для окружающей среды.

ABSTRACT

The protective effect of organic inhibitors containing nitrogen, phosphorus and sulfur is very diverse and each of them has a relatively specific mechanism. As a result of the formation of a protective layer that grows on the surface of the steel plate, surface oxidation is also reduced, resulting in increased protective properties. The inhibitors studied showed high efficiency in slowing down the corrosion process of steel samples under acidic and neutral conditions. The difference between these inhibitors and other inhibitors is their low concentration, retention of effectiveness in various environments and conditions, high temperatures, non-toxicity and safety for the environment.

Ключевые слова: ингибиторы коррозии, коррозия металла, содержащие фосфор, серу микрогальванических, этиленгликол, агрессивных компонент.

Keywords: corrosion inhibitors, metal corrosion, containing phosphorus, microgalvanic sulfur, ethylene glycol, aggressive components.

Проблема защиты от коррозии оборудования предприятий химической и нефтехимической промышленности остается актуальной и на сегодняшний день. Одним из наиболее распространенных и дорогостоящих видов оборудования водооборотных систем промышленных предприятий являются теплообменники. Главной причиной отказов водоохлаждаемых теплообменников является коррозионное разрушение поверхностей теплообмена, что обусловлено специфическими условиями их эксплуатации.

Авторами работ [1] получен новый фактический материал по ингибированию коррозии стали в оборотной воде оксиаминами. Изучено влияние различных факторов на электрохимическое поведение стали в оборотной воде, а также на коррозию стали в воде в присутствии ингибиторов. Показано, что оксиамины относятся к классу анодных ингибиторов адсорбционного типа. Установлено, что повышение температуры, а также теплоотдача от металла к среде существенно затрудняют адсорбцию молекул ингибиторов на поверхности металла, что отрицательно влияет на эффективность защитного действия оксиаминов. С ростом скорости движения среды эффективность оксиаминов возрастает.

Для исследований были выбраны ингибиторы класса оксиаминов, а именно: 1. N-метил-β-оксиэтиламин СН₃ - NH - СН₂ - СН₂ - ОН и N-метил-β-диоксиэтиламин СН₃ - N – (СН₂ - СН₂ – ОН)₂.

Данные ингибиторы вводились в модельный раствор непосредственно перед испытаниями. Защитные свойства ингибиторов изучали в интервале температур 293-353 К в статических условиях, при ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости, а также в условиях теплоотдачи от металла к раствору при ламинарном течении жидкости [2].

Научная значимость результатов исследования заключается в получении нового композиционного ингибитора коррозии для предотвращения коррозии углеродистой стали на основе вторичных продуктов производства и местных сырьевых ресурсов, а также разработкой научного обоснования состава и технологии производства[3].

Практическая значимость результатов исследования заключается в получении важных для производственной промышленности ингибиторов коррозии, которые дают возможность по разработанной технологической схеме производить композиционные материалы, применяемые в различных отраслях в производственном масштабе [4,5].

Гравиметрический метод Также были проведены экспериментальные работы по определению скорости коррозии стального электрода в различных средах в присутствии исследованных ингибиторов при их различных концентрациях и соотношениях в определенном температурном интервале гравиметрическим методом. После выдержки образцов в течение 320 ч продукты коррозии удаляли скальпелем и гравиметрические определяли скорость коррозии (К) и коррозионные потери (Х), относящиеся к холостому опыту (коррозия в без ингибиторном растворе) [6,7].

[г/м^-2∙сут]                                                                     (1)

,   Z=100 – X, %                                                                     (2)

где: m₁-масса металлической пластины до выдержки, г: m₂-масса металлической пластины после выдержки, г: S-плошадь металлической пластины, м²: τ₁-время выдержки, сут.

Методика синтеза олигомерного ингибитора коррозии. Получение олигомерных ингибиторов коррозии на основе диэтаноламин с (тио) мочевина (ИК-2) и (тио) мочевина (ИК-4). Задачей данного раздела была оценка влияние технологических параметров на конденсации взаимодействия диэтаноламин с (тио) мочевина и на протекание их олигомеризации в массе [8,9]. Известно, что взаимодействие диэтаноламин и (тио)мочевинных соединений в массе зависит от их строения, концентрации и других факторов, и рассмотрение концентрационных эффектов в реакциях позволяет в ряде случаев оценить влияние реагентов на их реакционную способность таблица 1.

Таблица 1

Физико-химические характеристики композиции, ингибирующей коррозию, ИК–2

На ИК-спектре ИК-2 видны асимметричные и симметричные валентные колебания полос 3293, 3348, см-¹ NН₂ групп, появление полос валентных колебаний при 2919, 2849 oтносится к acимметричным валентным кoлебаниям СН₂-групп. Aсимметричные и симметричные деформационные колебания карбонильной группы и обратимые колебания карбонильных групп соответствуют спектру между 1456, 1557 и 1642 см^-1. Низкие полосы интенсивности в спектре 1309 и 721 см^-1 обусловлены вращательными и маятниковыми колебаниями метиленовой группы. Пoлоса нa длине волны 1232 см^-1 спектра обусловлена деформационными колебаниями соединений фосфора -P = O в области 1266 см^-1.

Полосы поглощения  в областях 868 и 1642 см^-1, подтверждают наличие –NH₂ групп. Кроме того, на ИК-спектре в областях 800 см^-1 и 1456 см^-1 появляются узкие малоинтенсивные полосы, содержащие связи металла [9].

Рисунок 1. ИК-спектр композиции, ингибирующей коррозию ИК–2

Физико-химические свойства синтезированной композиции, ингибирующей коррозию, ИК–4 приведены в табл.2. при оптимальных условиях (Т= 150°С, τ=2ч) высокий выход олигомерного соединения получается при соотношении моноэтаноламин, аддукт и растительное масло 2:1:1. Среда синтезированного ингибитора коррозии составляют pH 6,5-7,5.

Таблица 2.

Физико-химические характеристики композиции, ингибирующей коррозию, ИК–4

Результаты исследования состава синтезированного ингибитора коррозии ИК-4 исследованы методом ИК-спектроскопии. Асимметричные и симметричные деформационные колебания метиленовых групп и обратимые колебания метиленовой группы соответствуют спектру между 1456 и 1378 см¹. В ИК-спектроскопическом анализе аминогруппы можно увидеть, в основном, в областях 1135 см^-1 и 1240-1378 см^-1 и 722, 1740 см^-1. В области 1165 см^-1 проявляется валентность -P-O- группы. Возникающие на поверхности полосы низкой плотности при 722 см^-1, обусловлены вращательными и маятниковыми колебаниями метиленовой группы. Полосы поглощения в областях 889 и 1600см^-1, подтверждают наличие –NH₂ групп. Кроме того, на ИК-спектре в областях 889 см^-1 и 1460см^-1 появляются узкие малоинтенсивные полосы, содержащие связи металла.

Рисунок 2. ИК-спектр композиции, ингибирующей коррозию

Заключение. Разработан новый способ получения олигомерных ингибиторов коррозии. Предлагается использование олигомерных ингибиторов коррозии, которые за счет пленкообразующих способностей олигомера могут образовать тонкие пленочные покрытия, на внутренних поверхностях оборудования обладая ингибирующей способностью и защищать оборудование от коррозии. Результаты исследования показывают, что эффективность применяемого олигомерного ингибитора коррозии можно наблюдать при наличии в них ароматических колец в составе термостабильных и стабильных структур.  Видно, что ингибитор ИК-2, ИК-4, синтезированный на основе местного сырья, показал свою эффективность при испытаниях в агрессивной среде [9].  

Список литературы:

1. Кузнецов М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Котов В.Ф. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1992. - 238 с.
2. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение антикоррозионных свойств новых олигомерных ингибиторов коррозии // Композиционные материалы. 2014. -№ 3. –С. 20-24.
3. Narzullayev A.X., Djalilov A.T., Beknazarov X.S. Evaluation of inhibiting properties of ic-dalr-1 corrosion inhibitor in aqueous and saline media. //Austrian Journal of Technical and Natural Sciences № 5–6, 2019. May–June. - P. 55-57.
4. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 В 1М HCL Universum: Химия и биология 2(56) 2019 г. -С. 34-39.
5. Джалилов А.Т., Бекназаров Х.С., Нуркулов Э.Н. Антипирены для защиты древесины от горения // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 1 (70). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/8704 (дата обращения: 16.11.2021).
6. Х.С Бекназаров, А.Т Джалилов, А.С Султанов. Стойкость к термоокислительной деструкции полиэтилена, стабилизированного производными госсипола. Пластические массы 2007. № 4. с- 39-40.
7. Нуркулов Э.Н, Бекназаров Х.С, Джалилов А.Т, Набиев Д.А. Исследование и применение фосфор, азот, бор и металл содержаших антипиренов для повышения огнестойкости свойств древесины. Universum: Технические науки. Выпуск: 8(77). Август 2020. Часть 3.
8. 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).
9. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Защита стали от коррозии олигомерными  ингибиторами и их композицими // Химия и химическая технология. -2015. -№1. –С. 50-52.