CC BY
20
@
KiMYA PROBLEML9R1 2019 №3 (17) ISSN 2221-8688
465
УДК: 620-197.3
ИНГИБИРОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ В ПРЕСНОЙ ВОДЕ
СМЕСЯМИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ И АМИНОВ
1С.Ч. Вердиев, 1Г.М. Тагирли, 1Т.А. Агаларова, 1А.С. Гусейнова, 1С.М. Велиева, 2С.З. Джафарова, 1C.P. Maмeдова
1Институт Катализа и Неорганической химии имени акад. М.Нагиева Национальной АН Азербайджана AZ-1143, г. Баку, пр. Г.Джавида, 11; e-mail: [email protected] 2Азербайджанский Государственный Экономический Университет AZ-1000, г. Баку, пр. Истиглалият, 6
Поступила в редакцию 10.03.2019
Электрохимическим и гравиметрическим методами исследованы влияние смесевых ингибиторов, содержащих неорганические окислители и моноэтаноламин (МЭА) на контактную коррозию стали Ст.3, находящейся в паре с медью и латунью. Установлено, что при введении их в пресную воду, используемую в охладительных системах, ток коррозии снижается примерно на порядок. Ключевые слова: макропара, контактная коррозия, Ст.3, медь, латунь, ингибиторы коррозии, электродвижущая сила (э.д.с.) БОТ: 10.32737/2221-8688-2019-3-465-469
Введение
При изготовлении и монтаже оборудования систем оборотного водоснабжения, как и любой современной конструкции, обычно используются различные металлы и сплавы. В частности, с целью повышения эффективности теплообмена в теплообменниках и конденсаторах, часто применяются трубы из меди и ее сплавов [1-4]. Медные сплавы составляют также значительную долю материалов, используемых при
производстве насосов, запорной арматуры и другого вспомогательного оборудования. В отдельных случаях имеет место использование и алюминиевых сплавов. В подобных условиях возможно
возникновение контактной коррозии, которая неизбежно приводит к
преждевременному выходу из строя оборудования, используемых в охлаждающих системах.
Анализ литературы показывает, что в последние годы в периодической печати эта проблема редко обсуждалась [5], а имеющиеся данные, в основном относятся к проблемам атмосферной коррозии [6]. Это обстоятельство вызывает потребность в рассмотрении влияния эффективных ингибиторов коррозии сталей, в том числе смесевых, на основе неорганических окислителей и аминов [7-11], которые уже использовались в охладительных системах, на коррозию меди и латуни, а также этих материалов в условиях их контакта со сталью.
Методика эксперимента
Скорость коррозии и защитное действие смесей неорганических соединений и аминов определяли весовым методом на цилиндрических образцах (Б =5 и 10см2) из стали марки Ст-3, медь-МЗ, латунь-Л68.
Образцы перед опытом тщательно шлифовались, обезжиривались ацетоном и после выдержки в эксикаторе с хлористым кальцием взвешивались на аналитических весах, с точностью до ± 0.0002.
466
С.Ч. ВЕРДИЕВ и др.
Исследования проводили в в стеклянной ячейке, приспособленной для электрохимических измерений, проводимых в условиях работы коррозионных макропар. Коррозию образцов исследовали в пресной озерной воде с рН 8.2 следующего состава (в мг/л): 38.2 (Ш++К+); 41.4 Са2+; 20.8 М§2+; 30.0 СГ ; 111.5 Б042- ; 134 НС03- ; 375.9 сухой остаток; при перемешивании раствора с постоянной скоростью (0.9±0.1м/с) в течении 10 сут. (с перерывами на ночь), и температуре 1 = 20°С.
Соотношение площадей поверхности стали к цветным металлам составляло 2:1. Потенциалы металлов измеряли по отношению к хлорид-серебряному электроду сравнения, используя универсальный вольтметр В7-21. В начале эксперимента эту величину и ток коррозионной пары регистрировали с промежутком времени 1 час, а в дальнейшем - через сутки. Измерение силы тока осуществляли с помощью миллиамперметра М-2020.
Результаты и их обсуждение
Как видно из данных, приведенных в табл.1 , скорость коррозии Ст 3 в пресной воде составляет 0.54 г/м 'час. Коррозионные потери цветных металлов незначительны, и эти металлы применительно к оборотным системам водоснабжения могут быть классифицированы как весьма стойкие даже в отсутствии замедлителей коррозии.
Введение смесевых ингибиторов в
пресную воду приводит к замедлению коррозии как черных, так и цветных металлов. Из изученных смесей наиболее сильно снижает коррозию стали композиция мо-либдата с моноэтаноламином, хотя это достигается относительно высокой её концентрацией (0.5 г/л). В присутствии этой композиции, наряду с торможением композиции стали, отсутствует защитное действие коррозии меди.
Табл.1. Влияние смесевых ингибиторов на коррозию металлов в перемешиваемой пресной воде при 1 = 20°С. Продолжительность испытаний - 10 сут.
Состав и концентрация Ингибитора (С, мг/л) Скорость коррозии (К, г/м -час)
Сталь-3 Латунь Л 68 Медь М3
1 Без ингибитора 0.540 0.003 0.003
2 5 К2Сг04+ 95 МЭА 0.190 <1.66-10-3 <1.66-10-3
3 10 К2СЮ4+ 90 МЭА 0.040 <1.66-10-3 <1.66-10-3
4 100 NN02+100 МЭА 0.040 0.002 <1.66-10-3
5 100 Ш2МоО4 + 400 МЭА 0.016 0.002 0.003
Несмотря на относительно низкую скорость коррозии, это явление представляет опасность из-за восстановления накапливающихся в системе катионов меди и осаждения меди на поверхности стали. Даже микроостровки металлической меди способны стимулировать локальную коррозию названных выше конструкционных материалов. Смесь нитрита с МЭА не-
сколько уступает в степени защиты стали молибдатно-аминной композиции, но это можно отнести и к тому, что ее концентрация в 2.5 раза ниже. Универсальным по отношению к рассмотренным металлам является композиция хромата калия (10 мг/л) с моноэтаноламином (90 мг/л).
При изготовлении и монтаже оборудования оборотных систем водоснабжения
с использованием различных металлов, как правило, применяются меры по устранению контактов между разнородными материалами с использованием различных изолирующих материалов. Однако в эксплуатационных условиях не всегда можно полностью исключить возможность нарушения изоляции и опасность возникновения коррозионных макрогальванических пар. Их интенсивное функционирование при наличии потока охлаждающей воды может способствовать резкому усилению коррозионного разрушения оборудования и его преждевременному выходу из строя.
В связи с этим представлял интерес изучить влияние смесевых ингибиторов, которые нередко обладают взаимным уси-
лением защитного действия их компотов [7, 8], на работу коррозионных пар типа сталь-медь и сталь-латунь.
Как видно из коррозионных диаграмм (Рис.1.), снятых для макропары сталь-медь в пресной воде, отсутствие ингибирующих добавок способствует возникновению таточно эффективно работающей коррозионной макропары с э.д.с. около 0.5 В. розионный ток, генерируемый парой сталь-медь, стабилизируясь во времени, достигает 1= 0. 44 мА. Аналогичная картина наблюдается и в случае пары сталь-латунь (рис.2.), хотя в этом случае коррозионный ток этой пары несколько меньше (1= 0.З мА).
Рис.1. Влияние смесевых ингибиторов на величину коррозионного тока макропары сталь-медь в пресной воде без (1) и с добавками ингибиторов (в мг/л): 2-10 К2СЮ4 + 90 МЭА; 3 - 100 ^МоО4 + 400 МЭА; 4-100 №^2 + 100 МЭА
Рис. 2. Влияние смесевых ингибиторов на величину коррозионного тока макропары сталь-латунь в пресной воде без (1) и с добавками ингибиторов (в мг/л): 2 - 10 К2СгО4 + 90МЭА; 3- 100 Ш2МоО4 + 400 МЭА; 4 - 100 №Ш2+100 МЭА
468
С.Ч. ВЕРДИЕВ и др.
Введение смесевых ингибиторов в водный раствор способствует не только ингибированию саморастворения стали, но и значительному снижению эффективности работы макропар, в результате чего величина коррозионных токов этих макропар уменьшается почти на порядок. В обоих случаях наблюдается снижение значений и коррозионных токов. Как видно из диаграмм, приведенных на рис.1 и 2, торможение работы макропар при введении в систему смесей Ш2Мо04 с МЭА и с МЭА вызвано за счет уменьшения э.д.с. гальванического элемента.
Так, если в не ингибированной среде э.д.с. для обеих макропар составляет величину порядка 0.5В, то в присутствии указанных выше ингибирующих смесей э.д.с. гальванических пар, за счет облагоражива-
ния потенциала стали уменьшается до 0.1 В. В случае же смеси МЭА с К2Сг04 изменение э.д.с. пары незначительно, т.к. при указанной концентрации хромат-иона не происходит существенного сдвига потенциала стали в положительную сторону. Уменьшение же величин коррозионных токов в данном случае, по-видимому, связано с увеличением анодной поляризуемости стали в присутствии хромата при си-нергетическом воздействии МЭА [7,8].
Таким образом, из анализа данных коррозионных диаграмм и табл. 1 следует, что в присутствие рекомендуемых смесе-вых ингибиторов при возникновении контакта между сталью и медью или латунью в пресный воде существенно подавляется коррозия стального оборудования.
Заключение
Проведенные исследования показали, что введенные в пресную воду смесе-вые ингибиторы, содержащие неорганические окислители и моноэтаноламин, спо-
собны снизить скорость контактной коррозии при образовании макропар сталь-медь и сталь-латунь почти на порядок.
References
1. Rosenfeld I.L. Corrosion and metal protection. Moscow: Metallurgiya Publ., 970, 448 p.
2. Tomin V.P., Korchevin N.A., Badeni-kov V.Ya. Problems of rational water use and corrosion protection of heat exchange equipment in the oil refining industry. Irkutsk, 1998. 136 c. (In Russian).
3. Burlov V.V., Altsybeeva A.I., Parputs I.V. Corrosion protection of oil refinery equipment. St. Petersburg: Khi-mizdat, 2005, 248 p. (In Russian).
4. The Nalco Water Handbook. Ed. by Daniel Flynn. New York: McGraw-Hill Professional. 2009.
5. Yesenin B.H., Denisovich L.I. Contact corrosion of metals in aqueous and aqueous-organic media Protection of Metals. 2007, vol. 43, no. 4, pp.390395.
6. Rosenfeld I.L., Persiantseva V.P. Atmospheric corrosion inhibitors. Moscow: Nauka Publ., 1985, 277 p.
7. Rosenfeld I.L., Verdiev S.L., Kyazi-mov A.M., Bayramov A.Kh. Protection of Metals, 1982, vol.18, no. 6, pp. 866-870.
8. Bairamov A.Kh., Verdiev S.Ch. Oxidising type inhibitors for protection of aluminium and steel surfaces in sodium chloride solutions. British corrosion journal. 1992, vol. 27, no. 2, pp. 128134.
9. Rosenfeld I.L., Kazansky L.P., Akimov A.G., Frolova L.V. X-ray electronic study of inorganic inhibitors on the surface of iron. Protection of Metals, 1979, vol.15, no. 3, pp. 349-452.
10. Kovyazina L.I., Mochalova L.P., Gom-zyakova L.A. The study of contact corrosion of some structural materials. Abstracts X Perm Conference "Corro-
si on and Metal Protection''. Perm, 1979, рр. 12-13. (In Russian). 11. Zobov E.V., Charapova T.V., Kokuno-va I.B. To the question of the mechan-
ism of the protective action of monoe-thanolamine on iron. Protection of Metals. 1971, vol. 2, no. 6, pp. 610611.
INHIBITION OF CONTACT CORROSION OF METALS IN FRESH WATER WITH MIXTURES OF OXIDANTS AND AMINES
1S.Ch. Verdiev, 1H.M.Tahirli, 1T.A. Agalarova, 1A.S. Huseynova, 1S.M. Velieva, 2S.Z. Jafarova, 1S.R. Mammadova
institute of Catalysis and Inorganic Chemistry named after Acad.M.Nagiyev 113, H.Javidave., AZ1143, Baku, Azerbaijan Republic; e-mail: [email protected] 2Azerbaijani State Economic University 6, Istiglaliyat str., AZ 1000, Baku, Azerbaijan Republic
The influence of synergetic mixtures of inhibitors based on inorganic oxidants and monoethano-lamine (MEA) on contact corrosion of steel St-3 coupled with copper and latten was explored by means of electrochemical and gravimetric methods. It revealed that insertion of synergetic mixtures into the fresh water used in the cooling systems reduces the corrosion current nearly to one range.
Keywords: macrocouple, contact corrosion, synergistic effect, copper, latten, inhibitors of corrosion, electromotive force (e.m.f).
ÍQMOLÍ SULARDA METALLARIN TOMAS KORROZÍYASININ OKSÍDLd§DÍRÍCÍLdR Vd AMÍNLORÍNBÍRGO QARI§IGI ÍLO ÍNGÍBÍRLd$DÍRÍLMdSÍ
1S.C. Verdiyev, 1H.M. Tahirli, 1T.M. Agalarova, 1A.S. Hüseynova. 1S.M. Valiyeva,
2S.Z. Cafarova, 1S.R. Mammadova
1AMEA -nin M.Nagiyev adina Kataliz va Qeyri-üzvi Kimya Insitutu AZ1143, Baki H.Cavidpr.,113; e-mail: [email protected] 2Azarbaycan Dovlat Iqtisad Universiteti AZ100 Baki,lsiqlaliyyat küg.,6
Mis va latunla tamasda olan Ct.3 ge§idli poladin tamas korroziyasina qeyri-üzvi okdisdla^diricilardan va monoetanolamindan ibarat olan ingibitor qari^ginin tasiri elektrokimyavi va qravimetrik üsullarla tadqiq edilmi^dir. Müayyan edilmi^dir ki, onlarin soyutma sistemlarinda istifada olunan suya alava edilmasi naticasinda korroziya carayaninin qiymati taqriban bir tartib azalir.
Agar sozlar: makrocüt, tamas korroziyasi, Ct3 markali polad, mis, latun, korroziya ingibitoru, elektrik harakat qüvvasi (e.h.q)
