Главная   Добавить в избранное Ингибиторы коррозии стали на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов | автореферат


Бесплатные Рефераты, дипломные работы, курсовые работы, доклады - скачать бесплатно Бесплатные Рефераты, дипломные работы, курсовые работы, доклады и т.п - скачать бесплатно.
 Поиск: 


Категории работ:
Рефераты
Дипломные работы
Курсовые работы
Контрольные работы
Доклады
Практические работы
Шпаргалки
Аттестационные работы
Отчеты по практике
Научные работы
Авторефераты
Учебные пособия
Статьи
Книги
Тесты
Лекции
Творческие работы
Презентации
Биографии
Монографии
Методички
Курсы лекций
Лабораторные работы
Задачи
Бизнес Планы
Диссертации
Разработки уроков
Конспекты уроков
Магистерские работы
Конспекты произведений
Анализы учебных пособий
Краткие изложения
Материалы конференций
Сочинения
Эссе
Анализы книг
Топики
Тезисы
Истории болезней

 



Ингибиторы коррозии стали на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов - автореферат


Категория: Авторефераты
Рубрика: Химия
Размер файла: 244 Kb
Количество загрузок:
22
Количество просмотров:
1490
Описание работы: автореферат на тему Ингибиторы коррозии стали на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов
Подробнее о работе: Читать или Скачать
Смотреть
Скачать



35

Министерство высшего и среднего специального

Образования республики Узбекистан

Национальный университет Узбекистана

имени Мирзо Улугбека

На правах рукописи

УДК 541.138.2; 546.185.4; 661.635.68.

02.00.04-Физическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Ингибиторы коррозии стали на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов

Холиков Абдували Жонизокович

Ташкент-2009

Общая характеристика диссертации

Актуальность работы. В промышленно-развитых странах ущерб от коррозии металлов превышает 5% национального продукта, поэтому создание и применение ингибиторов коррозии следует рассматривать как актуальную задачу. Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что имеются десятки компаний, специализирующихся по разработке ингибиторов и технологии их применения. Несмотря на то, что производство и ассортимент ингибиторов из года в год расширяются, их состав, технология получения, объем производства тщательно оберегаются зарубежными фирмами. Ингибиторы коррозии используются для создания стойких покрытий и химических соединений, связывающих кислород или другие ионы, служат в качестве добавок в композициях, для создания покрытий в циркулирующих водных системах, в сетях водоснабжения, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях, в любых энергетических установках, для защиты микроэлектроники и современной военной техники, их вводят в топлива, масла, смазки, строительные материалы. В настоящее время в республику импортируются ингибиторы российского и германского производств и потребность в них огромна, особенно в химической, электрохимической, нефте-химической, газовой промышленностях, в сетях водоснабжения и циркулирующих водах.

Современная классификация ингибиторов включает окислители, ингибиторы адсорбционного, комплексообразующего и полимерного типа. Такое разделение свидетельствует о разнообразии механизмов действия ингибиторов и возможности использования достижений различных областей химии для защиты металлов от коррозии. Особое значение имеют ингибиторы коррозии, используемые в водных средах.

Степень изученности проблемы. В связи с ужесточением требований к охране окружающей среды количественными методами прогнозирования показана ограниченная эффективность защиты металлов индивидуальными химическими соединениями, что резким образом ограничивает круг ранее известных ингибиторов. Поэтому все более актуальной становится разработка экологически безопасных, малотоксичных, многокомпонентных ингибиторов. Перспективными ингибиторами такого рода являются смеси, содержащие в своем составе соединения, способные образовывать самоорганизующиеся поверхностные слои. К настоящему времени такое модифицирование поверхности металлов является мало изученной областью. Хотя в последние годы появились публикации о свойствах полимерных ингибиторов, данное направление также находится в зачаточном состоянии.

Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР по программе 5Ф.2.6 1 за 2000-2002 годы по теме: "Электрохимические и защитные свойства новых ингибиторов и антикоррозионных покрытий" и гранту ОТ-Ф.3-151 по теме: "Полимеры как носители биологически активных соединений и ингибиторы" на 2007-2011 годы.

Цель исследования. Создание многокомпонентных ингибиторов полимерного типа, являющихся новым классом соединений эффективной ингибиторной защиты металлов от коррозии и исследование механизма ингибирования коррозии стали.

Задачи исследования:

исследование эффективности двухкомпонентных ингибиторов коррозии стали на основе различных фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов электрохимическими методами и определение степени защиты и коэффициента торможения в присутствии различных солей в зависимости от рН среды, температуры, состава и концентрации ингибитора;

исследование эффективности ингибиторов коррозии на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов гравиметрически и определение скорости коррозии, коэффициента торможения и степени защиты в зависимости от рН растворов в условиях, имитирующих производственные;

количественная оценка эффективности смесевых ингибиторов по коэффициентам взаимного влияния компонентов;

определение степени заполнения поверхности электрода, скорости растворения и константы адсорбционного равновесия по изотерме Ленгмюра методом поляризационных кривых;

проведение лабораторных испытаний разработанных ингибиторов в условиях, приближенных к производственным.

Объект и предмет исследования. Двухкомпонентные ингибиторы полимерного типа на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов, установление механизма ингибирования и выявление общих закономерностей, присущих такого рода ингибиторам.

Методы исследований: методы поляризационных кривых, поляризационного сопротивления, хронопотенциометрии и гравиметрии.

Основные положения, выносимые на защиту:

результаты электрохимических и гравиметрических исследований эффективности двухкомпонентных ингибиторов на основе различных полифосфатов и полиэлектролитов;

установленные зависимости эффективности ингибиторов от их состава и концентрации, рН среды, температуры;

механизм ингибирования коррозии стали разработанными ингибиторами полимерного типа;

результаты определения коэффициента взаимного влияния компонентов в смесевых ингибиторах полимерного типа, степени заполнения поверхности электрода и константы адсорбционного равновесия;

результаты лабораторных испытаний разработанных ингибиторов в условиях, приближенных к производственным.

Научная новизна. Созданы эффективные, экологически безопасные и экономически целесообразные ингибиторы коррозии стали на основе местного сырья, а также отходов и побочных продуктов химического и горно-металлургического производств. Полученные данные являются определенным вкладом в формирование нового научного направления эффективной ингибиторной защиты металлов, основанной на способности образования самоорганизующихся поверхностных слоев. К настоящему времени такое модифицирование поверхности металлов является мало изученной областью.

Предложен механизм защитного действия ингибиторов полимерного типа. Определены значения тока и скорости коррозии, степени защиты, коэффициента торможения в зависимости от рН среды, температуры, состава и концентрации ингибиторов и найдены оптимальные условия, обеспечивающие максимальную защиту. Установлена степень заполнения поверхности электрода, скорость растворения и определены константы адсорбционного равновесия и коэффициенты взаимного влияния компонентов в смесевых ингибиторах методом поляризационных кривых.

Научная и практическая значимость результатов исследования. Результаты исследований расширяют фундаментальные представления о механизме защитного действия ингибиторов полимерного типа и способствуют формированию нового направления эффективной ингибиторной защиты металлов.

Разработанные ингибиторы благодаря их низкой токсичности и высокой эффективности имеют хорошие перспективы применения в системах водоснабжения, циркулирующих оборотных водах, а также нефтедобывающей, нефтехимической и газохимической промышленностях.

Реализация результатов. Проведенные лабораторные испытания на Шуртанском газо-химическом комплексе двухкомпонентных ингибиторов на полимерной основе показали их высокую эффективность в нейтральной и слабощелочной средах. Теоретические предпосылки и предлагаемые механизмы, на основе которых разработаны двухкомпонентные ингибиторы полимерного типа, а также методики определения их эффективности внедрены в учебный процесс. По результатам проведенных исследований опубликовано методическое пособие для магистрантов, специализирующихся в области физической химии.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы достаточно полно изложены в материалах республиканских научно-технических и научно-практических конференций: "Ю?ори молекулали бирикмалар кимёси ва физикаси" (Тошкент, 2002), "Ўзбекистон минерал хомашёларини кимёвий ?айта ишлашнинг долзарб муаммолари" (Тошкент, 2003), на ежегодных традиционных конференциях профессорско-преподавательского состава химического факультета НУУз им. Мирзо Улугбека (Ташкент, 2004-2007 гг.), "Новые технологии получения композиционных материалов на основе местного сырья и их применение в производстве" (Ташкент, 2005), "Аналитик кимё фанининг долзарб муаммолари" (Термиз, 2005), "Кимёнинг долзарб муаммолари ва ў?итиш услубиёти" (Гулистан, 2005), "Современные технологии переработки местного сырья и продуктов" (Ташкент, 2005), "Аналитик кимё ва экологиянинг долзарб муаммолари" (Самар?анд, 2006), "Хоразм Маъмун академиясининг 1000 йиллигига ба?ишланган ёш олимларнинг ?ал?аро илмий конференцияси" (Хива, 2006), "Илм-заковатимиз сенга, она ватан" (Фар?она, 2006), "Биология ва кимёнинг долзарб муаммолари" (Тошкент, 2008), "Аналитик кимёнинг ?озирги замон ?олати ва ривожланиш исти?боллари" (Тошкент, 2008) и материалах международных научных и научно-технических конференций: "Высокие технологии и перспективы интеграции образования, науки и производства" (Ташкент, 2006), "Актуальные проблемы химии и физики полимеров" (Ташкент, 2006), "Получение нанокомпозитов, их структура и свойства" (Ташкент, 2007), "Химическая технология ХТ07" (Москва, 2007).

Опубликованность результатов. Основные материалы диссертационной работы отражены в 23 печатных работах, в том числе, в 5 научных статьях, 18 тезисах докладов в сборниках международных и республиканских научных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, выводов, списка цитированной литературы состоящей из 98 ссылок. Работа изложена на 118 страницах компьютерного текста, включая список литературы, 23 таблицы и 29 рисунков. Акты внедрений и испытаний приведены в приложении.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность диссертационной темы, формулируются цель и основные положения, выносимые на защиту, обсуждаются научная новизна, практическая ценность полученных результатов.

В первой главе представлен обзор литературы, состоящий из шести разделов, в которых рассмотрены современное состояние и тенденции развития противокоррозионной защиты коммунальных и охлаждающих систем оборотного водоснабжения. На основе данных научно-технической и патентной информации проанализировано существующее состояние в области разработки и применения ингибиторов полимерного типа. Показан принцип распределения нефтепродуктов и содержащихся в них агрессивных компонентов по фракциям, виды и зоны коррозионных разрушений. Анализ литературных данных позволил обосновать цель, задачи и выбор объектов исследования настоящей работы.

Во второй главе описаны используемые вещества, изготовление и подготовка электродов к работе, методики экспериментов.

В третьей главе приведены экспериментальные результаты и их обсуждение.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования явились полифосфаты и пирофосфаты натрия, кальция, фосфорная кислота, их смеси с полиэлектролитами (натрийкарбоксиметилцеллюлоза (NaКМЦ), унифлок и хлористый цинк при различных температурах и средах. Исследования коррозионного поведения стали (Ст.3) проводили на образцах в форме пластин. Действие солевой среды и ингибиторов на коррозионное поведение образцов Ст.3 определяли методами поляризационного сопротивления на приборе Р-5035И, поляризационных кривых, используя потенциостат ПИ-50.1.1 с программатором ПР-8 и гравиметрии по убыли массы образца после коррозионных испытаний. Одновременно испытывали по 5 параллельных образцов. Отбраковку резко выделившихся данных и расчет доверительных интервалов проводили с использованием квантиль распределения Стьюдента Р0,95. Для оценки воспроизводимости результатов использовали величины стандартного (S) и относительного стандартного (Sr) отклонений единичных измерений при различных концентрациях и соотношениях ингибиторов.

Исследования проведены в фоновых растворах состава 5% H2SO4 + 3% Na2SO4 и 4% NaOH + 3% Na2SO4 при различных рН и температурах. Растворы готовили из реактивов марки "х. ч." на дистилляте. Электроды изготовлены из Ст.3 состава, %:

Fe=98,36; C=0, 20; Mn=0,50; Si=0,15; P=0,04; S=0,05; Cr=0,30; Ni=0, 20; Cu=0, 20.

Исследование эффективности разработанных ингибиторов электрохимическими и гравиметрическим методами

Ингибирование поверхности металла на катодных и анодных участках подразумевает существование определенной разности потенциалов между ними и, следовательно, протекание электрического тока. Этот ток, называемый коррозионным, эквивалентен количеству прокорродировавшего металла. В процессе коррозии потенциалы катодных и анодных участков не остаются постоянными, наблюдается поляризация, следствием которой является сближение потенциалов катода и анода и уменьшение коррозионного тока. Исследование антикоррозионных свойств ингибиторов заключается в экспериментальном изучении поляризационного сопротивления стального электрода или зонда в растворе фона и в присутствии различных ингибиторов. Все экспериментальные данные получены с использованием в качестве фона 3% ного раствора Na2SO4. На рис.1 (а, б), в качестве примера, приведены результаты измерений поляризационного сопротивления стального зонда в слабокислых средах, а также в присутствии ингибиторов: растворов полифосфата натрия, пирофосфата кальция, полиэлектролитов, а также двухкомпонентных ингибиторов полифосфат-унифлок, полифосфат-NaКМЦ, пирофосфат-NaКМЦ, пирофосфат-желатин. Из рис.1 видно, что введение в фоновый раствор индивидуальных ингибиторов увеличивает поляризационное сопротивление, а при введении двухкомпонентных смешанных ингибиторов 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.

А Б

Рис. 1. Кривые поляризационного сопротивления стального электрода. В фоновом растворе (1); в присутствии 0,001% растворов ингибиторов: (NaPO3) n- NaКМЦ (2); (NaPO3) n- желатин (3); (NaPO3) n - унифлок (4) (а) и Са2Р2О7 - желатин (2); Са2Р2О7 - NaКМЦ (3); Са2Р2О7 (4); NaКМЦ (5); Желатин (6) (б).

На рис.2 (а, б) приведены результаты исследования кинетики электродных процессов и поляризационных измерений процесса коррозии стального электрода при различных температурах, а также в присутствии двухкомпонентных ингибиторов полифосфат натрия-унифлок и полифосфат натрия-желатин, из которого видно, что величина стационарного потенциала коррозии Ест. постоянна относительно нормального хлорсеребряного электрода в фоновом растворе и составляет - 0,670 В при температуре 20 0С. При добавлении к нему желатина значение потенциала коррозии увеличивается до - 0,490 В, наблюдается смещение поляризационных кривых на 180 мВ (рис.2 а), а при добавления унифлока на 190 мВ (рис.2 б) в сторону более положительных значений, характеризуя преимущественно торможение скорости анодной реакции. Одновременно с изменением потенциала коррозии наблюдается уменьшение тока коррозии, что указывает на смешанный механизм действия ингибитора.

Результаты расчетов значений стационарного потенциала (Ест) и тока коррозии (), коэффициента торможения (), степени защиты (Z) и относительного стандартного отклонения при различных температурах приведены в таблице 1. Как видно из таблицы, растворы ингибиторов (NaPO3) n- унифлок при эквимолярном соотношении компонентов, при всех изученных температурах эффективны и принимают значения степени защиты от 91,40 до 95,16%. Присутствие смешанного ингибитора (NaPO3) n- NaКМЦ оказывает значительно меньшее действие на процесс электрохимической коррозии. Так, если при 200С степень защиты данного смешанного ингибитора равна 76,80%, то с повышением температуры защитный эффект незначительно изменяется и при достижении 800С снижается до 68,93% (табл.1).

Отметим, что само по себе повышение величины скорости коррозии с ростом температуры не может служить доказательством того, что в ходе эксперимента увеличивалась доля активной поверхности металла. Достаточно высокие скорости коррозии могут наблюдаться в некоторых случаях и из пассивного состояния. Между тем, информация о состоянии поверхности стали в ходе коррозионных испытаний очень важна, так как

а

б

Рис. 2. Поляризационные кривые стального электрода. В фоновом растворе (1 и 1`); в присутствии 0,001% растворов смесей (NaPO3) n-желатин (а) и (NaPO3) n-унифлок (б) при эквимолярном соотношении компонентов (2 и 2`). (кривые 1 и 2 при 200С, кривые 1` и 2` при 800С).

Пассиваторы эффективны только в случае низких скоростей коррозии из пассивного состояния. Однозначно судить о состоянии поверхности образцов можно по величине электродного потенциала. В связи с этим параллельно коррозионным были проведены хронопотенциометрические измерения. Измерения потенциала электрода во времени в фоновом растворе (рН=5,00) в зависимости от температурных условий и добавок ионов Ca2+, Na+, Zn2+, PO, P2O, COO-, NH и Cl показали, что без каких-либо внешних воздействий со временем потенциал стали имеет тенденцию к облагораживанию. Таким образом, имеется выраженная тенденция к переходу стали в пассивное состояние, но для теории и практики эксплуатации оборудования из Ст.3 в слабокислых растворах необходимо выяснить насколько такое состояние устойчиво. Согласно экспериментальным данным наибольшим облагораживающим действием, среди индивидуальных ингибиторов на коррозионный потенциал стали при 20 0С, в первые 5 минут испытаний обладает полифосфат натрия. Добавка NaКМЦ слабо активирует поверхность сплава, а композиция, состоящая из полифосфата и желатина или унифлока, слабо пассивирует ее. С изменением температуры агрессивной среды до 80 0С качественная картина влияния добавок ингибиторов на значения коррозионного потенциала в начальный момент времени не меняется. Отметим весьма слабую зависимость потенциала электрода от времени при различных температурах в течение 0,5 часов испытаний в присутствии ингибиторов. Таким образом, наилучшими ингибирующими свойствами обладает композиция, состоящая из (NaPO3) n и унифлока, а композиции (NaPO3) n -NaКМЦ несколько менее предпочтительны. Действие анодных

Таблица 1.

Ингибитор

t, 0С

ст, В

c, мА

Z,%

Sr*10-2

Фон

20

0,670

405,28

-

-

-

(NaPO3) n

0,510

93,98

4,31

76,81

0,018

(NaPO3) n-NaКМЦ

0,540

94,02

4,31

76,80

0,013

(NаPO3) n-желатин

0,490

24,39

16,61

93,98

0,013

(NаPO3) n-унифлок

0,480

19,61

20,67

95,16

0,126

(NаPO3) n-ZnCl2

0,580

85,92

4,72

78,80

0,085

Фон

40

0,710

412,36

-

-

-

(NaPO3) n

0,540

105,81

3,90

74,34

0,051

(NaPO3) n-NaКМЦ

0,560

88,99

4,63

78,42

0,135

(NаPO3) n-желатин

0,560

36,82

11, 20

91,07

0,035

(NаPO3) n-унифлок

0,540

21,89

18,83

94,69

0,092

Фон

60

0,745

426,13

-

-

-

(NaPO3) n

0,590

126,05

3,38

70,42

0,092

(NaPO3) n-NaКМЦ

0,590

70,35

6,06

83,49

0,006

(NaPO3) n-желатин

0,600

44,87

9,50

89,47

0,162

NаPO3) n-унифлок

0,610

24,88

17,13

94,16

0, 203

Фон

80

0,780

448,07

-

-

-

(NaPO3) n

0,605

159,38

2,81

64,43

0,264

(NaPO3) n-NaКМЦ

0,630

139,22

3,22

68,93

0,038

(NaPO3) n-желатин

0,580

39,07

11,47

91,28

0,219

NаPO3) n-унифлок

0,580

39,56

11,31

91,40

0,162

(NаPO3) n-ZnCl2

0,725

75,95

5,90

83,05

0,183

Результаты электрохимического определения степени защитного действия (NaPO3) n и его смесей с полиэлектролитами или хлористым цинком (Синг. =0,001%) в фоновом растворе (рН=5,00) при различных температурах ингибиторов основано на пассивации анодных участков корродирующей поверхности металла. Легко восстанавливаясь на катодных поверхностях, они ведут себя как деполяризаторы, резко снижая скорость анодного перехода в раствор ионов корродирующего металла. К анодным замедлителям относятся и некоторые соединения, не обладающие окислительными свойствами: фосфаты и полифосфаты. Их ингибирующее действие проявляется только при наличии растворенного кислорода, который и играет роль пассиватора. Такие вещества лишь способствуют адсорбции кислорода на поверхности металла. Кроме того, они тормозят анодный процесс растворения из-за образования защитных слоев, представляющих собой труднорастворимые продукты взаимодействия ингибитора с ионами переходящего в раствор металла. Так, например, фосфаты, адсорбируясь на поверхности стали, образуют с ионами железа экранирующие слои, состоящие из Fe2O3 и FePO4. Полифосфаты в разбавленных растворах в нейтральной среде при обычных температурах имеют линейную структуру со степенью полимеризации от 3 до 200, т.е. они являются олигомерами с молекулярной массой около 8000-9000. По-видимому, именно поэтому они наиболее активны в этих условиях. А с повышением температуры или с изменением рН среды линейная структура полифосфатов переходит в

Таблица 2

Ингибитор

t, 0C

K, (г/м2*сут)

Z,%

Фон

20

118,84

-

-

Ca2P2O7

21,47

5,53

81,93

Ca2P2O7-NaКМЦ

9,40

12,64

92,09

Ca2P2O7-желатин

9,06

13,12

92,38

Ca2P2O7-унифлок

9,14

13,00

92,31

NALKO

16,98

7,00

85,71

KW-2353

17,34

6,85

85,41

Фон

40

119,37

-

-

Ca2P2O7

21,73

5,49

81,80

Ca2P2O7-NaКМЦ

10,30

11,59

91,37

Ca2P2O7-желатин

8,99

4,12

92,47

Ca2P2O7-унифлок

9,13

13,07

92,35

NALKO

19,06

6,23

84,03

KW-2353

19,73

6,05

83,47

Фон

60

131,24

-

-

Ca2P2O7

18,60

7,06

85,83

Ca2P2O7-NaКМЦ

12,86

10, 20

90, 20

Ca2P2O7-желатин

9,84

13,34

92,51

Ca2P2O7-унифлок

9,11

14,45

93,06

Фон

80

133,65

-

-

Ca2P2O7

12,15

11,00

90.90

Ca2P2O7-NaКМЦ

8,99

14,87

93,27

Ca2P2O7-желатин

8, 19

16,32

93,87

Ca2P2O7-унифлок

7,64

17,49

94,28

Результаты гравиметрического определения степени защиты пирофосфатом кальция и его смесей с полиэлектролитами (Синг. =0,001%) в фоновом растворе (рН=5,00) при различных температурах сетчатую или образовываются кольцевые метафосфаты, которые при дальнейшем увеличении температуры переходят в ортофосфаты. Такими изменениями структуры полифосфатов можно объяснить снижение степени защиты полифосфатов с увеличением температуры.

Известно, что при гидролизе полифосфата образуются дигидрофосфат-ионы:

Ионы H2PO ускоряют реакцию восстановления растворенного кислорода на катодных участках, которую можно представить следующим образом:

Ѕ O2+H2PO+2е - PO+H2O

Образующиеся в результате этой реакции ионы PO взаимодействуют с ионами Fe3+ и при этом на поверхности металла осаждается FePO4:

Fe3++ PO FePO4

В присутствии Fe3+ на катодных участках поверхности металла осаждаются фосфаты железа, образующие непроницаемый защитный слой:

PO+Fe3++2H2O FePO42H2O

Пирофосфат ионы более подвижны, по сравнению с полифосфатами, их защитный эффект несколько выше в изученных средах. Механизм противокоррозионной защиты пирофосфатов заключается в том, что они при протекании процесса коррозии в фоновых средах образовывают комплексные и малорастворимые соединения типа Me [Me2 (P2O7) 2] и Me [Me2 (PO3) 8], которые обладают устойчивостью в слабокислых и слабо щелочных средах рН=59, где значения Z изменяются в пределах 81,990,9% (табл.2). Результаты гравиметрических исследований и расчетов значений скорости коррозии, коэффициента торможения и степени защиты смешанными ингибиторами на основе Ca2P2O7 и полиэлектролитов при различных температурах также приведены в таблице 2. Видно, что наиболее значительные результаты, превышающие на 8-10% защитный эффект используемых в промышленности импортных ингибиторов "NALKO" (Германия) и "KW-2353" (Россия), получены в присутствии 0,001% ных растворов смешанного полимерного ингибитора Ca2P2O7-унифлок при их эквимолярном соотношении. Величина степени защиты данного полимерного ингибитора принимает значения в интервале от 92,31 до 94,28%.

При использовании в качестве ингибитора двухкомпонентной системы пирофосфата натрия с добавками NaКМЦ в нейтральных средах степень защиты от коррозии достигает до 96,83% (табл.3). Такую же высокую степень защиты имеют и двухкомпонентные ингибиторы на основе пирофосфата и унифлока, где Z достигает значения 97,64%. В растворах двухкомпонентных ингибиторов содержатся полиионы R-COO-, которые также могут адсорбироваться на поверхности стали. Наличие последних даже в отсутствие фосфатов способствует упрочнению пассивационного слоя, а с полифосфатами его использование особенно эффективно.

Представляло интерес выявление влияния рН среды на степень защиты исследуемых ингибиторов. При уменьшении кислотности эффективность однокомпонентного ингибитора падает, тогда как двухкомпонентные полимерные ингибиторы во всем интервале рН проявляют высокую степень защиты. Установлено явление синергизма в двухкомпонентных ингибиторах на полимерной основе, особенно сильно проявляющийся в системах (NaPO3) n-унифлок и Ca2P2O7-желатин при рН=79 и температурном интервале 2040 0С.

Таблица 3. Результаты гравиметрического определения степени защиты двухкомпонентного ингибитора в фоновом растворе при различных рН

Ингибитор

рН

t, 0C

K, (г/м2*сут)

Z,%

Sr*10-2

Na4P2O7-желатин

4

20

42,30

3,14

68,13

0,235

5

10,18

11,67

91,43

0,114

6

5,48

20,52

95,13

0,034

7

2,56

32,33

96,91

0,080

8

3,26

36,27

97,24

0,160

9

4,76

26, 20

96,18

0,009

Na4P2O7-NaКМЦ

4

45,88

2,89

65,43

0,051

5

17,34

6,85

85,41

0,285

6

6,33

17,76

94,37

0,094

7

2,62

31,59

96,83

0,068

8

5,08

28,12

96,31

0,097

9

4,93

25,12

96,07

0,008

Na4P2O7-унифлок

4

37,25

3,24

70,31

0,302

5

5,97

20,06

95,26

0,062

6

5,32

26,31

96,51

0,082

7

2,48

36,14

97,64

0,007

8

6,64

17,81

94,38

0,251

9

7,46

16,72

94,02

0,642

Таким образом, на основе проведенных электрохимических и гравиметрических исследований можно заключить, что наиболее эффективными в изученных средах являются двухкомпонентные ингибиторы на основе полифосфатов или пирофосфатов и производственного отхода - унифлока, а также желатина.

Количественная оценка эффективности смесевых ингибиторов по результатам электрохимических, коррозионных и гравиметрических исследований

Проведены исследования по определению совместного действия ингибиторов и поиску их наиболее эффективных композиций. Результаты получены для смеси ингибиторов, относящихся к одной реакционной серии, при их постоянной суммарной концентрации. Чтобы оптимизировать состав ингибиторных смесей необходимо установить все причины отклонения их действия от "аддитивности". Для этого требуются дополнительные исследования и в первую очередь по совместной адсорбции компонентов смесей на поверхности металла. В связи с этим заслуживают внимания эффекты взаимного усиления ингибирующего действия и адсорбции анионов. Так, в экспериментах по защите стали от коррозии смесями полифосфатов и полимеров при их определенных соотношениях наблюдается синергизм действия ингибиторов (рис.3).

Зависимость скорости коррозии стали в фоновом растворе от содержания пирофосфата в смеси двухкомпонентных ингибиторов.

Рис. 3. Желатин-Na4P2O7 (1); NaКМЦ-Na4P2O7 (2); унифлок-Ca2P2O7 (3) Синг. =0,001%, рН=8,00.

Для количественной оценки эффективности смешанного ингибитора в сравнении с его компонентами использовали коэффициент их взаимного влияния: , где и - коэффициенты торможения коррозии стали ингибитором; -скорость коррозии в присутствии смешанного ингибитора, -лишь одного из его компонентов. Условие соответствует взаимоусилению защитных свойств компонентов, - их взаимоослаблению.

Исследования показали, что при 20 0С и рН=8,00 наиболее эффективными оказались композиции (NaPO3) n-унифлок и Na4P2O7-унифлок при эквимолярно соотношении, где коэффициенты взаимного влияния принимают максимальные значения, равные 2,44 и 1,54, соответственно (табл.4). При повышенных температурах также наблюдались синергетические эффекты, что указывает на возможность совместного применения фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов в температурном интервале от 20 до 80 0С.

Обосновываясь на собственные исследования и литературные данные можно полагать, что при выдержке образцов стали в растворе двухкомпонентных ингибиторов на поверхности формируются два слоя - тонкий слой оксида железа, на котором равномерно располагается слой рыхлого фосфата железа, в результате образуется однородная поверхность, покрытая мономолекулярным слоем высокомолекулярного соединения.

Таблица 4. Значения коэффициента торможения и коэффициента взаимного влияния компонентов полимерных ингибиторов (рН=8,00, Т=20 0С и Синг. =10 мг/л)

Ингибитор

Соотношение компонентов

K, (г/м2*сут)

(NaPO3) n-унифлок

1: 3

12,66

9,85

14,05

0,70

1: 2

6,86

18, 19

14,05

1,30

1: 1

3,95

34,37

14,05

2,44

2: 1

5,27

23,65

14,05

1,69

3: 1

8,44

14,78

14,05

1,05

Na4P2O7-унифлок

1: 3

11,56

10,79

11,56

0,33

1: 2

9,40

13,27

11,56

1,15

1: 1

7,46

17,81

11,56

1,54

2: 1

7,98

16,03

11,56

1,38

3: 1

10,62

11,74

11,56

1,01

Таким образом, исследуемые ингибиторы показали высокую эффективность замедления процесса растворения стали в слабо кислых и нейтральных средах. Отличительными свойствами данных полифосфатов, пирофосфатов и полиэлектролитов являются низкая оптимальная концентрация, дешевизна, универсальность, нетоксичность, а также то, что они являются местным сырьем. Наиболее вероятный механизм их защитного действия, как отмечалось выше, заключается в образовании малорастворимых соединений с ионами железа и последующей адсорбции полимерного компонента на образовавшийся слой, приводящей к замедлению ег ...........



Страницы: [1] | 2 |


......
Для просмотра полного текста работы, скачайте ее - бесплатно.







 
 
Показывать только:


Портфель:
Выбранных работ  

Рубрики по алфавиту:
А Б В Г Д Е Ж З
И Й К Л М Н О П
Р С Т У Ф Х Ц Ч
Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

 

 

Ключевые слова страницы: Ингибиторы коррозии стали на основе фосфорсодержащих соединений и полиэлектролитов | автореферат

СтудентБанк.ру © 2013 - Банк рефератов, база студенческих работ, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам, а также отчеты по практике и многое другое - бесплатно.
Лучшие лицензионные казино с выводом денег