книги из ГПНТБ / Ингибиторы коррозии металлов сборник трудов

Брайтон н Эванс [ 19j измеряли проникающую способность раз­ личных анионов. Для галогенид-ионов получен следующий ряд, в котором анионы расположены в порядке уменьшения нх проника­ ющей способности: С1~>:Вг~> J “ > F “. Неправильное, с точки зре­ ния авторов, положение ионов F" в этом ряду они объясняют его стремлением к образованию комплексных ионов HF2~.

Скорость коррозии металлов в растворах электролитов в значи­ тельной степени зависит от концентрации ионов электролита в рас­ творе. Гейн п Бауер [20] установили, что для каждого раствора со­ ли имеется «предельная» концентрация, при которой скорость кор­ розии минимальная, и «критическая» концентрация, при которой скорость коррозии минимальная. Так при коррозии железа в раст­ ворах КСI, по их данным, критическая концентрация равна 0,67 н.

В нашей работе была исследована зависимость скорости корро­ зии стали от концентрации ионов С1~, Вг~ и J - в нейтральных рас­ творах.

Испытания проводились на образцах стали 3. В качестве корро­ зионной среды были использованы водные растворы КС1, КВг п КЗ различной концентрации.

Растворы солей готовились на бидистплляте, pH растворов ус­ танавливалось 6,9. В течение опыта pH растворов не изменялось.

Измерение скорости коррозии проводилось при температуре 20± 1°С, продолжительность каждого опыта 5 суток. На поверх­ ности образцов продукты коррозии не были обнаружены, все они скапливались на дне сосуда в виде хлопьевидного осадка. Скорость

171

Вы в о д ы

1.Исследована зависимость скорости коррозии стали 5 от кон­ центрации растворов галогенидов калия.

2.Показано, что во всех случаях кривые зависимости скорости коррозии от концентрации раствора соли проходят через максимум.

3.Установлено, что «критическая» концентрация, при которой скорость коррозии минимальная, для ионов С1~ и Вг~ оказалась

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.А. И. Фрумкин, В. С. Багоцкий, 3. А. Иофа, Б. И. Кабанов, Кинетика элек­ тродных .процессов, М., 'МГУ, 1952 г.

2.3. А. Иофа, Вестник МГУ, № 2, 139, (1956).

3.3. А. Иофа, Л. А. Медведева, ДАН СССР, 69, 213, (1949).

электрохимии, т. I,, МГУ, 1965 г.

6.3. А. Иофа, В. А. Кузнецов, ЖФХ, 31, 201, (1947).

7.3. А. Иофа, В. В. Батраков, Хо Нгок Ба, Защита металлов 1, № I, 55, (1965).

8.И. И. Долин, Б. Б. Эргилер, ЖФХ, 14, № 7, 90, (1940).

9.В. Е. Казаринов, Электрохимия, 2, № 12, 1389, «(1966).

10.Г. И. Мансуров, В. Е. Казаринов, И. А. Балашова, Электрохимия, 2, № 12,

1395, (1966).

11.П. Д. Луковиев, С. Д. Левина, ЖФХ, 22, 1508, (1955).

12.3. А. Иофа, Ю.' А. Никифорова, В. В. Батраков, Со. Труды 3-го медународного канпресса по коррозии металлов, т. 2, Мир, М., 1967 г.

13.Т. Murakava, N. Иackerman, Corros. Sci., 4. 387, (1964).

14.Э. И. Михайлова, 3. А. Иофа, Электрохимия, 1, № 1, 107, (196).

15.А. Я. Шаталов, И. И. Лаврова, Труды Воронежского Гос. Университета, т. X,

1956 г.

16.Т. И. Хор, Сб. «Новые проблемы со,временной электрохимии», ИЛ, М., 1962 г.

17.Л. И. Фрейман, Я. М. Колотыркин, Защита металлов, 1, № 2, 161, (1965).

18.Э. Ходже, «Защитные пленки на металлах», Л. М. 1934 г.

19.S. С. Britten and U. В. Evans, J. C. S., 773, (1930).

20.E. Heyn und O. Bauer, Mitt. Mat., 26, 1, (1908).

21./. N. Friend, /. Iron Steel Inst, 18, 61, (1929).

22.C. Borgman, Ind. Eng. Chem., 29, 814, (1937).

С. Л. БАЛЕЗНН, О. В. ГАПУНИНА

О ЗАЩИТНОМ ДЕЙСТВИИ КАТАЛИНА НА КОРРОЗИЮ СТАЛИ В РАСТВОРАХ ХЛОРИДОВ

В работе рассматривается влияние ряда факторов на защитные свойства катапина в растворах хлорида аммония: концентрации ингибитора, состава раствора, различных примесей, pH, темпера-

173

туры, скорости движения раствора и аэрации — с целью установле­ ния оптимальных условий его применения в производственных ус­ ловиях.

Испытания проводились в растворах, приготовленных из химиче­ ски чистых солеи, состава, соответствующего их содержанию в про­ изводственных условиях (NH4C1— 183 г/л, NaCl — 98 г/л, pH = = 6,5).

Опыты проводились в стеклянных колбах, при температурах 20--80°С и в китящих (103°С) растворах. Для опытов при высоких температурах (120° п 140°) применялись автоклавы, изготовленные

Ш титана.

- Шлифованные образцы стали 10 размером 2 0 X 2 0 X 1 , 5 мм, из­ готовленные из цельнотянутых труб, испытывались в жидкой фазе и на границе раздела фаз. Перемешивание раствора при темпера­ туре 30° и 90° осуществлялось рампой мешалкой. Влияние аэрации изучалось в кипящем растворе путем продувки воздуха. Добавка ингибиторов (катаппна «К» и Na2S20 3 в количестве 0 , 1 —2,0 г/л) производилась 1 раз в начале испытаний. Продолжительность опы­ тов составляла 96 часов. Скорость коррозии определялась весовым методом. Было установлено, что для катаппна и тиосульфата на­ трия защитной концентрацией является соответственно 0,5 г/л и 0,3 г/л как для полностью, так и для частично погруженных об­ разцов. При их совместном присутствии в кипящем растворе ско­

ингибиторов, с увеличением концентрации катапипа до 2,0 г/л в ки­ пящем растворе, содержащем 0,3 г/л Na2S20 3, скорость коррозии несколько повышается (до 0,19 г/м2 -час). В растворах, нагретых до 80°С, повышение концентрации катаппна до 2 г/л как в присут­ ствии, так и в отсутствии Na2S20 3 вызывает незначительное умень­ шение скорости коррозии (с 0,03 г/м2• час до 0,02 г/м2 • час).

Величина защитной концентрации катаппна в смеси с 0,3 г/л Na2S20 3 не зависит от температуры раствора в интервале темпера­ тур 20° — 140°С и равна 0,3 г/л.

При длительности испытания — 24 часа защитное действие изу­ чаемого ингибитора с ростом температуры повышается и достига­ ет максимума при 120°—140°. В условиях длительных испытаний (96 часов) защитное действие смеси ингибиторов также увеличи­ вается с 63—67% при 20°С до 96—98% при 80—103°С. При тем­ пературе выше 103°С в длительных испытаниях с однократным вводом ингибиторов эффективность ингибиторов несколько снижа­ ется (до 95%), вследствие возможного термического разложения н частичной десорбции ингибитора.

Изучение влияния различных составляющих раствора и приме­ сей на скорость коррозии стали и на защитное действие ингибито­

174

ров проводилось при 80°С при полном погружении образцов. Из по­ лученных данных следует, что МН4С1 обладает более агрессивны­ ми свойствами, чем NaCl (рис. 1). Скорость коррозии в растворе N H 4 C I в 20 раз превышает скорость коррозии в NaCl при прочих, равных условиях (с 0,07 до 1,4 г/м2 -час). Это связано с пониже­ нием pH в результате гидролиза NH4C1 и характером труднораст-- воримых продуктов коррозии, а также способностью иона аммо­ ния образовывать различные комплексы с ионами железа и окис­ лами, играющих роль стимуляторов коррозионного процесса [2].

Рис. 1. Влияние состава раствора на ско­ рость коррозии при полном погружении

(80°С)

/—без добавок; 2—0,3 г/л NaaSXM: 3 —0 5 г/л ка-

тапина; 4—катапин-НМагЗЮз

О влиянии примесей, обычно присутствующих в производствен ных растворах (Na2S04, FeS04, FeCl3, Na2S20 3), на скорость кор­ розионного процесса можно судить по данным рис. 2. В неингибированном растворе резко проявляется деполяризующее действие ионов Fe3+ и ингибирующие свойства Na2S20 3, тогда как влияние Других ионов выражено слабо. В ингибированном растворе тио­ сульфат повышает защитные свойства катапнна, влияние остальных примесей в данном интервале концентраций не обнаружено.

175

этих же условиях скорость коррозии снижается соответственно с 0,17 г/м2-час до 0,06 г/м2 - час и подавляется язвенный характер разрушения в зоне границы раздела фаз.

Рис. 3. Зависимость скорости коррозии от pH рас­ твора при 80°С

1 без добавок; 2—0.5 г/'л катапинз

Опыты, проведенные в условиях непрерывной продувки воздуха, показали, что аэрация ускоряет ход коррозионного процесса как в отсутствии, так и в присутствии ингибитора (скорость коррозии увеличивается в 2 раза).

Скорость коррозии стали в исследуемом растворе существенно зависит от скорости перемешивания раствора при температурах 30°—90°С, особенно до скорости потока 0,5 м/сек., а в дальнейшем (до 5 м/сек.) ускорение незначительно. Например, при скорости по­ тока 2 м/сек. коррозия стали увеличивается при 30°С в 34,6 раза, а при 90°С — в 60,0 раз по сравнению со стационарными условия­ ми. Характер разрушения — язвенный.

Скорость коррозии при низкой температуре, в перемешивае­ мом ингибированном растворе снижается незначительно (на 20%), но характер разрушения становится равномерным. При повышении температуры защитное действие катаппна в смеси с КагБгОз уси­ ливается. Максимальная эффективность ингибитора отмечается при скорости потока 2—3 м/сек. п температуре 90°С. Скорость коррозии при этом снижается с 13,5 г/м2 - час до 0,12 г/м2• час (на 99,2%).

Вы в о д ы

1.Тормозящее действие катаппна в смеси с тиосульфатом нат­

рия на коррозию стали в растворах хлоридов аммония и натрия

повышается с ростом концентрации NH4C1 в растворе н темпера­ туры.

2.Для обеспечения наплучшей защиты углеродистой стали на границе раздела фаз pH растворов не должно превышать 6—6,3 а условиях, исключающих их аэрацию.

3.В горячих движущихся растворах максимальная эффектив­

ность ингибиторов наблюдается при скорости движения раствора 2—3 м;сек. При комнатных температурах скорость коррозии умень­ шается незначительно, но обеспечивается равномерный характер разрушения металла.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.В. Ю. Бабкина, О. В. Гапунина1 М. Р. Герасименко. Со. ННИТЭХИМ, Сер.ня «Оборудование, механизация и защита от (Коррозии в хим. промышленности», выл. 3. 1967.

2.Я. М. Колотыркин, Защита металлов, 3, № 2, 1966.

3.L. Horner, F. Rottger, Werkstoffe und Korrosior. 1964, \Ъ, N 2.

Э. //. ЖДАНОВА, И. Г. КЛЮЧНИКОВ

ВЛИЯНИЕ pH НА ЗАЩИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

При изучении механизма защитного действия замедлителей кор­ розии большое значение имеет выяснение характера влияния pH на скорость коррозионного процесса и эффективность ингибиторов.

Рис. 1. Зависимость скорости кор­ розии стали 10 от pi 1 в растворах ПАВ:

1—ализариновое масло; 2—препарат ОС-20; 3—алкамон ДС; 4—алкамон п- 5 сульфоолеип СК

pH

178

Исследовалось влияние концентрации водородных ионов на ско­ рость коррозии стали 10 в дистиллированной воде с добавками кис­ лоты и поверхностно-активных веществ (ПАВ), концентрация ко­ торых во всех случаях была равной 0,2%. Продолжительность испытаний 30 суток.

Как следует из рис. 1 изменение скорости коррозии от pH опре­ деляется, прежде всего, принадлежностью данного соединения к определенному классу ПАВ.

Среди аниояактивных соединений, к ним относится ализариновое масло и сульфоолеин СК, скорость коррозии возрастает с увеличе­ нием концентрации водородных ионов. Особенно это заметно в слу­ чае добавок ализаринового масла. Так при рН-7 скорость коррозии равна 4 - 10-3 г/м2 • сутки, а при рН-3 она равна 0,15 г/м2• сутки.

Изменение защитного действия данных соединений, по-видимо­ му, связано не столько с изменением коррозионной среды в резуль­ тате изменения pH, сколько с превращением самих веществ в рас­ творе.

Ализариновое масло и сульфоолеин СК представляют собой со­ ли высших жирных кислот, которые в водных растворах склонны к гидролизу, в результате которого образуется слабо диссоцииро­ ванная жирная кислота. Такие нейтральные молекулы кислоты ас­ социируются с ионами данного соединения, присутствующими в растворе в комплексы («кислые мыла») неопределенного стехио­ метрического состава xRCOOH• //RCOO~. В связи с этим концен­ трация исходной формы, отвечающей за защитное действие, умень­ шается п скорость коррозии возрастает.

Меньшая скорость коррозии в случае сульфооленна СК, чем ализаринового масла, при рН-3 объясняется повышенной стойко­ стью группы — S03Na в молекуле первого соединения, по сравне­ нию с группой — 0 S 0 3Na в молекуле ализаринового масла, кото­ рая проявляется в кислых средах. В результате гидролиза наблю­ дается некоторое подщелачивание раствора, что подтверждает из­ мерения pH раствора после коррозионных испытаний: исходное значение pH было равно 5 п 3, после опыта, в случае ализарино­ вого масла, оно стало равно соответственно 6,5 и 5,8.

На рис. 1 также следует, что в присутствии добавок ализарино­ вого масла наблюдается резкий переход в измеи-знии скорости кор­ розии от pH из области значений рН-7—5 к рН-3. В случае же сульфооленна СК скорость коррозии увеличивается равномерно. Такое различие в проведении данных соединений, по-видимому, свя­ зано с разным механизмом их защитного действия. Ингибирующее действие сульфооленна СК обусловлено его адсорбцией на метал­ лической поверхности за счет олеинового радикала [2], поэтому из­ менение pH, а следовательно гидролиз этого соединения не так ощу­ тимо сказывается на его защитном действии. Увеличение скорости