СИНТЕЗ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИЕ И АЛЬДЕГИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В КАЧЕСТВЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СРЕДСТВ

АННОТАЦИЯ

Установлено, что защитное действие изучаемых соединений зависит от природы гетероатомов молекулы, количества неподеленных пар p-электронов и электронной плотности (дипольного момента) в атомах, что в некоторой степени позволяет. Наибольший защитный эффект ацеталей и их гетероаналогов проявляется в образовании донорно-акцепторных связей между избыточными электронами атомов кислорода, серы и азота и пустыми d-орбиталями атомов металлов. Чем выше поверхностная плотность образующихся донорно-акцепторных связей, тем более выражено защитное действие ингибитора. Удаление накипи и продуктов коррозии объясняется созданием в порах адсорбционных слоев фосфатов.

ABSTRACT

It has been established that the protective effect of the studied compounds depends on the nature of the heteroatoms of the molecule, the number of lone pairs of p-electrons and the electron density (dipole moment) in the atoms, which to some extent allows. The greatest protective effect of acetals and their heteroanalogues is manifested in the formation of donor-acceptor bonds between excess electrons of oxygen, sulfur and nitrogen atoms and empty d-orbitals of metal atoms. The higher the surface density of the formed donor-acceptor bonds, the more pronounced the protective effect of the inhibitor. The removal of scale and corrosion products is explained by the creation of adsorption layers of phosphates in the pores.

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.

В настоящее время в мире в результате коррозии ежегодно до 20% металлоконструкций превращаются в коррозионные отходы, выход из строя коррозированных частей оборудования и агрегатов приводит к нарушению технологических процессов. Износ вышедших из строя металлических конструкций и оборудования под воздействием коррозии составляет 10-20% годового объема производства. Поэтому разработка эффективных ингибиторов, предотвращающих коррозию, и эффективных методов борьбы с коррозионными процессами с их помощью считается важной.

В мире ведутся научные исследования по созданию новых типов ингибиторов, определению физико-химических и физико-механических свойств, состава и структуры сырья используемого для производства дешевых и экологически чистых ингибиторов. В связи с этим, большое внимание уделяется внедрению инновационных непрерывных технологических систем производства ингибиторов на основе бициклических сероорганических соединений, также, разработка ингибиторов коррозии на основе дешевого, нетоксичного, экологически чистого, импортозамещающего местного сырья в защите металлических конструкционных материалов от коррозии и засоления дает высокую эффективность даже при низких концентрациях и их применение для защиты стальных конструкционных материалов от коррозии [1;2].

Синтез и исследование физико-химических свойств композиций ингибирующих коррозию. Тиомочевина— CS(NH₂)₂ — диамид тиоугольной кислоты, тиокарбамид, белые кристаллы горького вкуса, t_пл 180—182 °C (при быстром нагревании; при медленном — разлагается); умеренно растворима в воде, метаноле, пиридине, хорошо — в 50 %-ном водном пиридине.

Мочевина – Мочевина (карбамид) — химическое соединение, диамид угольной кислоты. Белые кристаллы, растворимые в полярных растворителях (воде, этаноле, жидком аммиаке) (Таблица 1.)

Таблица 1.

Физико-химические показатели мочевины

Кротоновый альдегид Кротоновая фракция - бесцветная жидкость с резким запахом. Растворяется в этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне, бензоле. При 5°С в 100 г. воды растворимость составляет 5г, при 18°С — 18,1 г; образует азеотропную смесь с содержанием кротонового альдегида 75,7 % и температурой кипения 84°С [3].

Сталь ст 20 в соответствии с ГОСТ 1050-88 (Дата последнего изменения: 12.09.2018) сталь марки 20 относится к углеродистым конструкционным сплавам и содержит элементы, приведенные в таблице 2.

Таблица 2.

Химический состав в % стали 20

ГОСТ 1050–88

Гравиметрический метод Ингибитор коррозии применяется в системах башенного охлаждения. Одним из самых эффективных ингибиторов коррозии в водных системах является ингибитор ИК-1, ИК-2.

Степень защиты ингибиторов коррозии вычисляли по формуле

                                                                (1)

V_ко- скорость коррозии образцов в не ингибированной среде, г*м^-2 ч

V_кi- скорость коррозии образцов в ингибированной среде, г*м^-2 ч

ИК-1, ИК-2.Показатель скорости коррозии К_масс, определяют по формуле

Результат обсуждений Во многом эксплуатационные качества металла зависят от концентрации углерода, так как с увеличением его концентрации повышается твердость и хрупкость материала [4]. По этим показателям сталь марки 20 классифицируется как «сталь конструкционная углеродистая качественная».

В таблице-3 представлена зависимость коэффициента торможения коррозии и эффективность защиты в 10% HCl и 15% H2SO4 при температуре 20^oС. Из результатов приведенных таблиц можно сказать, что изучаемый ингибитор ИК-1 с добавлением 50 мг/л в 10% НСl в течение 240 часов тормозит коррозию в 27,26 раза и степень защиты составляет 97,25%. А тот же ингибитор в тех же условиях в среде 10%-ной серной кислоты в течение 240 часов тормозит коррозию в 31,78 раз, степень защиты составляет 98,27%. Изучен коэффициент торможения ингибитора ИК-2 в тех же условиях при концентрации 500 мг/л. В серной кислоте торможение коррозии проявляло 156,50 раз, а степень защиты составляет 99,36%.

Таблица 3.

Уровень эффективности ингибиторов типа ИК-1 и ИК-2 в 10% растворе HCl и 15% H2SO4 при 35°С

В таблице 4 представлена зависимость коэффициента торможения коррозии и эффективность защиты в10% HCl и 15% H2SO4 при температуре 70^оС и 90^оС. Из данных таблиц можно сказать что, ингибитор ИК-1 с добавлением 500 мг/л при температуре 60ºC в среде соляной кислоты со временем в течение 240 часа тормозит коррозию 122,53 раза и степень защиты составляет 90,18%. Повышение времени (до 240 часов) указывает снижение коэффициента торможения (106,91) и степень защиты (99,06%) [5]. Ингибитор ИК-1 с добавлением 500 мг/л при температуре 95,5ºC в среде соляной кислоты со временим в течении 4 часов тормозят коррозию 51,4 раза и степень защиты составляет 99,72%. Установлено что эти показатели постоянные в пределах времени.

Таблица 4.

Уровни эффективности ингибиторов типа ИК-1 и ИК-2 при 70°С и 90°С

Заключение. Таким образом, результаты сканирующей электронной микроскопии и элементного анализа показывают, что микрофотографии поверхности стали-20 показали агрессивную атаку после погружения стали в раствор без ингибитора и с ингибитором [6]. В связи с этим напрашивается вывод, что сталь-20, использованная с добавлением ингибитора ИК-1, имеет наилучшие результаты по сравнению с композициями, полученными с добавлением  ингибитора марки ИК-2. 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 [7;8]. Видно, что ингибитор ИК-1, ИК-2, 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.