CC BY
6
УДК 620.197.3 Ковалюк Е.Н.
ИНГИБИРОВАНИЕ КОРРОЗИИ СТАЛИ В СОЛЯНОЙ КИСЛОТЕ ПИРАЗОЛИНАМИ
Ковалюк Елена Николаевна, к.х.н., доцент, доцент кафедры «Технология электрохимических производств»; e-mail: ken.agta@mail.ru;
Ангарский государственный технический университет, Ангарск, Россия 665835 Иркутская область, г. Ангарск, ул. Чайковского, 60
Применение ингибиторов - эффективный метод защиты от коррозии, не требующий высоких капитальных затрат. В настоящей работе изучен ряд пиразолинов в качестве ингибиторов коррозии. Установлено, что все представленные соединения защищают сталь от коррозии в соляной кислоте со степенью защиты 21-79%. Ключевые слова: ингибиторы коррозии, пиразолины, гравиметрический метод.
INHIBITION OF STEEL CORROSION IN HYDROCHLORIC ACID PYRAZOLONES
Kovalyuk E.N.
Angara State Technical University, Angarsk, Russia
The use of inhibitors is an effective method of corrosion protection, which does not require high capital costs. In this paper, we studied a number of pyrazolines as corrosion inhibitors. It is established that all the presented compounds protect steel from corrosion in hydrochloric acid with a degree of protection of 21-79%. Keywords: corrosion inhibitors, pyrazolines, gravimetric method.
Нелегированные стали являются самыми распространенными конструкционными материалами. В процессе изготовления и эксплуатации деталей они подвергаются действию солянокислых растворов: при травлении в гальванотехнике, кислотных обработках скважин при добыче нефти, в технологических процессах, где производится и используется соляная кислота. Применение ингибиторов - эффективный метод защиты от коррозии, не требующий высоких капитальных затрат.
В настоящее время выбор ингибиторов, в основном, ведется эмпирическим путем и сопровождается большими затратами на синтез и коррозионные исследования, в то время, как эффективность полученных соединений может быть не достаточно высокой для практического применения. Поиск взаимосвязи ингибирующих свойств с параметрами химического строения органических соединений даст возможность научно обоснованного подхода к получению новых эффективных ингибиторов коррозии.
Согласно представлениям, развиваемым в монографии [1] и более поздних работах В.П. Григорьева с соавторами [2,3], электронная плотность на реакционном центре является одним из факторов, определяющих донорную функцию молекулы органического соединения, а также ее поверхностную активность. Кроме того, в качестве влияющих на эффективность ингибиторов факторов, можно отметить особенности геометрического строения (длины связей, углы между атомами), потенциал ионизации. Опубликован ряд работ, в том числе [4,5], в которых авторы привлекают метод квантово-химических расчетов для поиска взаимосвязи между ингибирующим действием органических веществ и их химическим строением.
В настоящее время для расчета квантово-химических дескрипторов молекул часто используют пакеты программ GAMESS, Gaussian, MOP AC, HYPERCHEM. Каждый из этих пакетов включает набор различных полуэмпирических или неэмпирических
методов. Определенный метод в большей степени подходит для решения конкретных задач - требуемых расчетных параметров, типа изучаемых атомов или молекул. При выборе метода нужно учитывать требования к аппаратному обеспечению, скорость работы программы, а также возможность ее приобретения.
Известно, что гетероатомные соединения, имеющие в составе молекулы атомы азота, кислорода, серы, фосфора, являются основой многих ингибиторов [6].
Задачей нашего исследования было определение степени защиты стали при ингибировании коррозии отдельными представителями пиразолинов, отличающихся заместителем в положении 1. На следующем этапе с использованием программы квантово-химических расчетов Gaussian будут определены параметры, характеризующие химическое строение молекул ингибиторов.
Пиразолины были синтезированы в Иркутском институте химии им. А.Е. Фаворского СО РАН.
Пиразолины и их производные отличаются высокой реакционной способностью, находят применение в качестве лекарственных средств для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, препаратов болеутоляющего и анестезирующего действия, служат сырьем для получения многих полезных веществ и материалов [7].
Скорость коррозии стали Ст.3 определена гравиметрическим методом согласно ГОСТ 9.505-86 в 20%-ном растворе соляной кислоты при температуре раствора 25оС. Используя массовый показатель коррозии, (г/(м2-ч)) в среде без ингибитора Km и с
ингибитором (Km ) , рассчитывали степень защиты Z
("/oX по формуле: 7_Km ~{Km) . 1
z =
Km -K„
•100
Характеристика ингибиторной активности пиразолинов при концентрации 0,01 моль/л приведена в таблице 1.
Таблица 1. Степень защиты стали при ингибировании коррозии пиразолинами
Номер соединения Структурная формула Степень защиты, 2, %
П1 СН3 I ксн3 № сн3 21,4
П2 тс N СН3 1 сн2сн2он 58,2
П3 СН3 II 1/Н3 N сН3 сн2сн2осн=сн2 67,1
П4 сН3 N ^Н3 N сн3 сн2снсн2осн=сн2 Он 77,1
П5 сн3"ГГ3 \Ан3 1 сн2снсн2осн2сн2О сн=сн2 он 63,1
П6 сн3 N N сн 1 сн2== сн—с6н5 79,8
Установлено, что все изученные соединения ингибируют коррозию стали в солянокислом растворе. При переходе от незамещенного пиразолина (П1) к замещенным при атоме азота соединениям (П2-П6), степень защиты возрастает. Ингибитор, имеющий в составе заместителя одновременно винилокси- и гидроксильную группы (П4), эффективнее ингибиторов П2 и П3.
Максимальный защитный эффект из приведенных в работе соединений имеет пиразолин П6, имеющий радикал фенил на конце углеводородной цепи заместителя при атоме азота.
Таким образом, замещенные пиразолины можно отнести к группе перспективных соединений при ингибировании кислотной коррозии стали, продолжить их изучение и оптимизацию строения молекул.
Список литературы
1. Григорьев В.П., Экилик В.В. Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии - Ростов: Издательство Ростовского университета, 1978. - 183 с.
2. Григорьев В.П., Кравченко В.М., Богинская В.В. Связь механизма торможения кислотной коррозии железа с полярными свойствами заместителей в смеси соединений реакционного
ряда // Защита металлов. - 2006. - Т. 42. - № 4. -С. 383-387.
3. Шпанько С.П., Григорьев В.П., Плеханова Е.В., Анисимова В.А., Толпыгин И.Е., Москаева О.В. Влияние строения ацилметильных производных азотистых гетеросистем на показатели кислотной коррозии малоуглеродистой стали // Коррозия: материалы, защита. - 2014. - № 8. - С. 28-34.
4. Мельников В. Г. Факторы химического строения, определяющие ингибиторный эффект солей азотистых оснований производных перфторполиэфиров // Защита металлов. - 2000. -№1. - С. 35-43.
5. Белоглазов Г.С. Квантово-химический расчет гербицидов и биоцидов, обладающих ингибирующим коррозию действием // Практика противокоррозионной защиты. - 2010. - №4 (58). - С. 5-14.
6. Решетников С.М. Ингибиторы кислотной коррозии металлов - Л.: Химия, 1986. - 142 с.
7. Садыков Е.Х. Виниловые соединения и ацетали на основе ациклических и циклических производных гидразина. Автореф. дисс. на соискание уч. ст. к.х.н. Иркутский институт химии им А.Е. Фаворского СО РАН. Иркутск. 2008.
