Химия и химические технологии/5. Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий.

Токпаев Р.Р., Ph.D. Краснопёрова М.В., Ph.D. Соколов А.Ю.

Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан

Эмульгатор REDICOTE EM44 и активатор адгезии

WETFIX BE в качестве ингибиторов сероводородной

коррозии стали

Наиболее опасной для сталей является сероводородная коррозия, которая вызывает сильные разрушения металла. Существует много методов борьбы с коррозией: легирование металла, катодная защита, протекторная защита и т.д., но одним из наиболее эффективных и экономически выгодных методов борьбы с сероводородной коррозией является ингибиторная защита. Экономически выгодными являются ингибиторы [1], представляющие собой отходы или их композиции в сочетании с побочными продуктами производства [2].

В представленной работе были изучены защитные свойства выпускаемых промышленностью эмульгатора Redicote EM44 и активатора адгезии WETFIX BE. В качестве ингибиторов сероводородной коррозии стали данные вещества рассматриваются впервые.

Исследуемые среды: 3% раствор хлорида натрия, 3% раствор хлорида натрия + 0,8 г/л Н₂S. Область концентрации: 1*10^-5 – 1*10^-2 моль/л. Все исследования проведены на стали Ст3.

Для измерения скорости коррозии был использован гравиметрический метод. По результатам данного метода было установлено, что максимальный защитный эффект для вещества Redicote EM44 проявляется при концентрации 1*10^-4моль/л и составляет 85,7%, а для вещества WETFIX BE при концентрациях 1*10^-2 и 1*10^-3 защитный эффект 89,3% и 89,7% соответственно. При дальнейшем уменьшении концентрации (1*10^-4 – 1*10^-6 моль/л) наблюдается образование защитных пленок на поверхности стали.

Из снимков полученных методом электронной микроскопии видно, что на поверхности стали образовалась устойчивая хемосорбционная пленка. Анализ состава этой плёнки свидетельствует о наличии на поверхности стали фрагментов молекул ингибитора.

Для исследования механизма действия ингибиторов на коррозионное поведение стали в сероводородсодержащей среде был использован электрохимический метод снятия поляризационных кривых на потенциостате-гальваностате «Autolab». На рисунке 1 представлены поляризационные кривые для активатора адгезии WETFIX BE.

Рисунок 1 - Поляризационные кривые различных концентраций

WETFIX BE в 3% растворе NaCl + 0,8 г/л H₂S

Из поляризационных экспериментальных данных рассчитывали защитный эффект по формуле:

где i₀ – скорость коррозии металла в растворе без ингибитора; i_инг – скорость коррозии в растворе в присутствии ингибитора.

Рассчитанные значения защитного эффекта катодного и анодного процессов коррозии для эмульгатора REDICOTE EM44 и активатора адгезии WETFIX BE представлены в таблице 1.

Таблица 1. Значения защитного эффекта в 3% NaCl + 0,8 г/л H₂S

Вещество	Защитный эффект,%	С, %
		4×10^-^4	4×10^-^3	4×10^-^2	4×10^-^1
REDICOTE EM44	Zk	23,9	32,6	41,5	66,4
	Za	15,7	24,4	54,5	63,2
WETFIX BE	Zk	23,3	44,3	65,1	74,7
	Za	40,6	59,3	83,4	86,5

Полученные данные свидетельствуют, что Redicote EM44 является ингибитором катодного типа действия, а WETFIX BE анодного.

Защитные свойства многих ингибиторов объясняются их адсорбцией на поверхности металла. Для изучения адсорбции были проведены импедансные измерения. На рисунке 2 приведены емкостные кривые для активатора адгезии WETFIX BE.

Рисунок 2 – Кривые дифференциальной ёмкости в 3% NaCl + 0,8 г/л H₂S с добавками WETFIX BE

В результате проведенных опытов установлено, что исследованные вещества в среде хлорида натрия незначительно снижают емкость двойного электрического слоя, что, вероятно, связано с зависимостью адсорбции от времени. Полученные результаты показали, что для образования устойчивой адсорбционной пленки требуется значительное время. Добавки ингибиторов WETFIX BE и Redicote EM44 в хлоридную сероводородсодержащую среду сильно снижают емкость двойного электрического слоя, что свидетельствует о высокой адсорбируемости веществ на поверхности стали в этих условиях.

Для определения природы лимитирующей стадии электродного процесса проведены поляризационные измерения в зависимости от скорости вращения стального электрода. На полученных кривых не наблюдалось прямо пропорциональной зависимости, поэтому лимитирующей стадией процесса коррозии является стадия разряда-ионизации.

Коррозия стали в сероводородсодержащих средах сопровождается наводороживанием металла, поэтому было изучено действие данных ингибиторов на процесс проникновения атомарного водорода в криссталлическую решетку металла. Электрохимический метод водородопроницаемости позволил нам установить, что Redicote EM44 и WETFIX BE тормозят процессы наводороживания в хлоридной сероводородсодержащей среде. Также было изучено влияние температуры на защитные свойства ингибиторов (20 - 60ºС). С увеличением температуры емкость ДЭС уменьшается, что говорит о том, что исследуемые объекты хорошо адсорбируются на поверхности стали.

В результате проведенных исследований эмульгатор Redicote EM44 и активатор адгезии WETFIX BE проявили высокие защитные свойства, и могут быть использованы в качестве ингибиторов сероводородной коррозии стали.

Литература:

1. Юсулова С.С., Абдуллаев Г.А., Исхаков А.К., Курбанов Ф.К. Ингибитор сероводородной коррозии на основе отхода производства капролактама // Экспресс-информация. – 1985. – Вып. № 10 . – С.12-14.

2. Подобаев Н.И., Ларионов Е.А. Карбоксилаты и сульфатированные карбоксилаты – ингибиторы коррозии сталей в нейтральных средах // Защита металлов. – 1995. – Т.31, № 2. – С.201-205.