Влияние борной кислоты и этилендиамина на коррозионное поведение стали в растворе соляной кислоты Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»



ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 620.197.3

В.И. Левашова

д-р хим. наук, профессор, кафедра химии и химической технологии,

Стерлитамакский филиал ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет»

И.В. Янгирова

аспирант, кафедра химии и химической технологии,

Стерлитамакский филиал ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет»

ВЛИЯНИЕ БОРНОЙ КИСЛОТЫ И ЭТИЛЕНДИАМИНА НА КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ СТАЛИ В РАСТВОРЕ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ

Аннотация. Исследовано антикоррозионное действие композиции на основе борной кислоты и этилендиамина, приведены условия синтеза данной композиции.

Ключевые слова: этилендиамин, борная кислота, соляная кислота, коррозия, коэффициент торможения, степень защиты, ингибитор коррозии.

V.I. Levashova, Sterlitamak branch of Bashkir state university

I.V. Yangirova, Sterlitamak branch of Bashkir state university

INFLUENCE OF BORIC ACID AND ETHYLENE DIAMINE ON CORROSION BEHAVIOR OF

STEEL IN HYDROCHLORIC ACID SOLUTION

Abstract. Anticorrosive action of the composition on the basis of boric acid and ethylene diamine is studied, the conditions of synthesis of this composition are given.

Keywords: ethylenediamine, boric acid, hydrochloric acid, corrosion inhibition ratio, degree of protection, corrosion inhibitor.

Соляная кислота давно применяется в промышленности, однако выбор материалов для кислотопроводов и сейчас весьма сложен. Соляная кислота агрессивно воздействует на большинство сталей и сплавов [1].

Углеродистая сталь непригодна для использования соляной кислоты любой концентрации. Дорогие стали, содержащие различные добавки, обладают коррозионной устойчивостью только при действии разбавленной соляной кислоты. Трубопроводы из пластмасс не применяются по причине их малой прочности [1].

Из-за широкого спектра отраслей, где применяется соляная кислота, а также из-за проблемы подбора материалов аппаратуры, контактирующей с соляной кислотой, все большее значение приобретает разработка эффективных ингибиторов солянокислой коррозии.

Также применение ингибиторов коррозии предпочтительно обусловлено следующими экономическими факторами:

1) увеличение времени работы оборудования между ремонтами, в результате

уменьшаются затраты на ремонт и увеличивается выпуск продукции;

2) применение более дешевой аппаратуры вследствие использования углеродистых и нелегированных сталей вместо дорогостоящих коррозионностойких сталей;

3) экономия топлива, расходующегося на теплообмен;

4) уменьшение потерь технологического потока вследствие коррозионных разрушений технологической аппаратуры [2].

Наиболее эффективными ингибиторами коррозии в солянокислой среде являются органические соединения, содержащие азот и кислород. Из органических соединений применяются амины, пиридины, четвертичные соли пиридиновых оснований и др. [1]. Из-за ограниченности сырьевой базы, а также из-за недостаточной антикоррозионной эффективности названных соединений их непосредственное использование в качестве ингибиторов затруднено. Необходимо проводить подбор композиций данных соединений с менее дорогостоящими реагентами и проводить испытания их эффективности.

Нами был произведен синтез композиции на основе борной кислоты, этилен-диамина и уротропина, взятых в мольном соотношении 1:2:0,1 соответственно и растворенных в воде. Синтез осуществлялся в трехгорлой колбе, оснащенной холодильником, термометром, контактным термометром. Обогрев смеси осуществлялся с помощью водяной бани. Температура в бане задавалась с помощью контактного термометра. Синтез проводится при постоянной температуре. Перемешивание осуществлялось с помощью перемешивающего устройства.

Синтез композиции был осуществлен в две стадии: первой стадией является взаимодействие борной кислоты и этилендиамина в течение 4 часов при температуре 80оС; вторая стадия представлена растворением полученного соединения в водном растворе уротропина в течение 1-1,5 часов при температуре 40оС. Полученная композиция представляет собой вязкую жидкость красновато-оранжевого цвета, растворимую в соляной кислоте.

Исследования ингибирующих свойств данной композиции проводились гравиметрическим методом в течение 24 часов. Метод заключается в определении потери массы металлических образцов за время их пребывания в ингибированной и неинги-бированной испытуемых средах с последующей оценкой защитной способности ингибитора по изменению скорости коррозии. Испытуемыми средами служат ингибирован-ный и неингибированный 23% раствор соляной кислоты. В каждом режиме проводят испытания на образцах в количестве не менее трех для каждого испытания. Время испытания образцов в ингибированной и неингибированной испытуемых средах должно быть равным.

Скорость коррозии определяли по убыли массы образцов, отнесенной к единице поверхности за единицу времени.

т - т,

'2

вт

т - время испытания, ч.

В качестве основных параметров, определяющих защитную ингибирующую способность композиции, были определены защитный эффект и коэффициент торможения. Защитный эффект определен по следующей формуле:

V - V 7 = -^ • 100,

где Уко- скорость коррозии образцов в неингибированной среде, г- м~- ч~1; -/К1 - скорость коррозии образцов в ингибированной среде, г- м"2 ч"1.

Коэффициент торможения определяли, как отношение скорости коррозии стали в ингибированной среде к скорости коррозии стали в ингибированной среде [2]. Результаты исследований сведены в таблицу:

Таблица - Результаты исследований ингибирующей способности композиции

Время ис- Масса пластины Масса пласти- Защитный Коэффициент

пытания до испытания, ны после испы- эффект, % торможения

т, ч m1 , г тания, m2, г

24 15,1817 15,1084 98,57 69,98

24 15,6892 15,6128 98,51 67,25

24 17,6318 17,5620 98,64 73,63

Таким образом, данная композиция обладает ингибирующим действием со средним защитным эффектом, равным 98,57%, и средним коэффициентом торможения, равным 70,29. Данная композиция может быть использована в качестве активной основы ингибитора кислотной коррозии.

Список литературы:

1. Левинский М.И. Хлористый водород и соляная кислота / М.И. Левинский, А.Ф. Мазанко, И.Н. Новиков. - М.: Химия, 1985. - 160 с.

2. Гринева С.И. Защита металлов от коррозии с помощью ингибиторов: методические указания / С.И. Гринева, В.Н. Коробко. - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2004. - 11 с.

List of references:

1. Levinsky M.I. Hydrogen chloride and hydrochloric acid / M.I. Levinsky, A.F. Mazanko, I.N. No-vikov. - M.: Chemistry, 1985. - 160 p.

2. Grinyova S.I. Protection of metals from corrosion by inhibitors: guidelines / S.I. Grinyova, V.N. Korobko. - St. Petersburg: SPbSTI (TU), 2004. - 11 p.