Влияние тиомочевины на кинетику разряда ионов водорода на железе в водных и водно этиленгликолевых растворах HCl

Алехина О.В.; Дьячкова Т.П.

ВЛИЯНИЕ АМДОР ИК-7 НА КОРРОЗИЮ СТАЛИ В СЛАБОКИСЛЫХ СЕРОВОДОРОДНЫХ И УГЛЕКИСЛОТНЫХ СРЕДАХ

Была исследована коррозионная стойкость стали СтЗ в сероводородных и углекислотных средах, содержащих 5,8 г/л №С1, при различных значениях pH (2-6), создаваемых НС1. В качестве ингибитора коррозии использовался ингибитор АМДОР ИК-7. Время экспозиции электродов 24 ч. Методика коррозионных испытаний общепринятая. Для исследования механизма действия ингибиторов сероводородной и углекислотной коррозии стали использовали потенциостати-ческий метод измерения поляризационных кривых (потенциостат П-5827М) и метод линейного поляризационного сопротивления (коррозиметр «КАРТЕК-00025»),

Эффективность АМДОР ИК-7 растет с увеличением кислотности среды и концентрации ингибирующей добавки (табл. I). В присутствии С02 скорость коррозии стали уменьшается при pH - 2,0, свидетельствуя об его ингибирующем действии, видимо, поэтому защитная эффективность ИК-7 ниже, чем в отсутствии С02. Добавление сероводорода приводит к увеличению защитного эффекта. В средах, содержащих одновременно СО: и Н25, защитная эффективность ингибитора довольно велика, но меньше, чем в чисто сероводородных растворах.

Измерение стационарных потенциалов стали в исследуемых средах показало, что введение ингибитора приводит к его облагораживанию. Это свидетельствует о том, что в механизме торможения коррозии преобладает анодный контроль. Анодные кривые при всех pH имеют вид, характерный для активно растворяющегося металла. Увеличение концентрации ингибитора вызы-

вает закономерное смещение их в область более положительных потенциалов, замедляя ионизацию металла. По катодным поляризационным кривым были рассчитаны некоторые кинетические параметры реакции выделения водорода (РВВ) в исследуемых растворах с pH = 2 - 4, откуда следует, что характеристики РВВ приближены к требованиям теории замедленного разряда.

Таблица 1

Влияние ИК-7 на величину защитного эффекта £ % стали в слабокислых средах, содержащих 5,8 г/л №С1 при различных pH, с добавками СО, и Н28.

Продолжительность испытаний 24 ч

pH Сн.г, мг/л фон без добавок газов фон + 200 мг/л НзБ фон + 1000 мг/л НгЭ фон + 1 атм. С02 фон + 200 мг/л НгБ + 1 атм. С02

50 92 96 96 63 86

2,0 100 91 96 80 57 87

200 94 97 98 67 89

50 44 85 86 86 74

4,0 100 49 88 88 84 80

200 63 89 91 87 86

50 30 75 85 85 84

6,0 100 60 80 88 71 78

200 51 89 90 86 85

ВЛИЯНИЕ ТИОМОЧЕВИНЫ НА КИНЕТИКУ РАЗРЯДА ИОНОВ ВОДОРОДА НА ЖЕЛЕЗЕ В ВОДНЫХ И ВОДНО-ЭТИЛЕНГЛИКОЛЕВЫХ РАСТВОРАХ НС1

Ранее было показано, что в условно безводных (у.б.) этиленгликолевых растворах НС1 разряд ионов водорода на железе протекает в условиях замедленного разряда. Введение добавок тиомочевины (ТМ) не влияет на кинетические параметры реакции катодного восстановления доноров протонов, однако сказывается на величине перенапряжения водорода, заметно понижая его.

В настоящем сообщении представлены результаты исследования влияния тиомочевины (ЫН2)2С5 (0,5-10 ммоль/л) на кинетику разряда ионов водорода на железе армко в водных и водно-этиленглнколевых (содержащих 2 % и 10 % Н20) растворах НС1 (0,05— 0,99 моль/л). Перенапряжение водорода измерено относительно равновесного водородного электрода в том же растворе, не содержащем (МН2)2С5.

Таблица 1

Кинетические параметры разряда ионов водорода на железе армко в растворах состава .г М НС1 + (1 - х) М 1лС1.

Водородная атмосфера. Комнатная температура

^*н2о. мас.% г ммоль/л -дЕ /д(&к, мВ дЕ/д(8Сн., мВ / \ к дПн ,8(8‘к > мВ -Эл,, /д^Сн. , мВ д(8‘к )

2 0 110 100 1 110 66 0,5

1 70 72 1 70 8 0,15

5 86 66 0,8 82 22 0,3

10 90 100 1 90 60 0,54

10 0 30/105 40/55 -/0,6 30/100 0/30 0/0,3

1 30/100 110/120 -/1 30/100 30/35 -/0.4

5 35/100 60/100 -/1 35/100 20/35 0,65/0,4

10 35/100 60/90 -/1 35/110 40/35 -/0,55

100 0 НО 70 0,85 100 40 0,45

1 110 100 0,95 110 40 0.4

5 120 95 0,8 110 50 0,5

В водных и водно-этиленгликолевых средах, в отличие от у.б. этиленгликолевых, ТМ повышает г|н на железе. Величина (с1г)/с11§Сгм)0 не зависит от концентрации ионов водорода.

Кинетические параметры разряда ионов водорода на железе армко в исследуемых средах представлены в таблице I.

Из данных табл. 1 видно, что в растворах с 2 мае. % Н>0 кинетические параметры РВВ наиболее близко соответствуют требованиям теории замедленного разряда.

С увеличением содержания воды до 10 мае. % наблюдается иная картина. В этом случае на КПК можно

выделить два тафелевских участка. На одном из них кинетические параметры процесса близки к требованиям теории рекомбинации, а на другом - к теории замедленного разряда.

Это говорит о наличии на поверхности железа участков, на которых катодный процесс реализуется по различным механизмам.

При переходе к чисто водным средам замедленной стадией вновь становится разряд доноров протонов.

Введение добавок ТМ не оказывает влияния на механизм катодного процесса в исследуемых средах.

Значительный научный интерес представляет оценка влияния природы растворителя на кинетические закономерности разряда протонов в различной сольватной форме на железе и диффузию водорода через стальную мембрану. Обстоятельные исследования в этой области позволяют учесть различные аспекты роли растворителя и как среды, и как реагента в этих процессах и обеспечить более глубокие подходы к объяснению закономерностей изучаемых явлений.

С этой целью параллельно исследованы кинетика разряда ионов водорода на железе армко в кислых растворах системы С2Н5ОН - Н20 (до 18 мае. %) - НС1 с переменной мольной долей воды и составом электролита дг М НС1 + (1 - д:) М 1ЛС1 и поток диффузии водорода /н через стальную мембрану (СтЗ, толщиной 300 мкм) при потенциале саморастворения.

Согласно экспериментально полученным кинетическим параметрам, процесс восстановления ионов водорода, независимо от их сольватной формы, проте-

кает по механизму Фольмера - Тафеля с замедленной стадией рекомбинации. Переход к средам с Снго “

= 18 мае. % приводит к смене лимитирующей стадии и замедлению реакции разряда сольватированных протонов.

Абсолютное значение /ц, полученное с использованием статистической обработки по методу малых выборок, в этанольных растворах НС1 с 0,15-1,45 мае. % Н20, составляет 0,64 ± 0,06 А/см2. Увеличение воды в этаноле до 11,4-18,0 мае. % снижает /н до 0,24 ± ± 0,03 А/см2.

Дополнительно иследовано влияние концентрации стимулятора наводороживания ионов СЫБ (0,5-10 мМ), вводимых в виде роданида калня, на кинетику разряда протонов и величину /н. Влияние КСЫЯ оценивали в растворах, содержащих 18 мае. % воды, когда растворимость соли является достаточной для целей эксперимента. Детали эксперимента будут изложены в докладе.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Алехина О. В., Дьячкова Т. П.

Текст научной работы на тему «Влияние тиомочевины на кинетику разряда ионов водорода на железе в водных и водно этиленгликолевых растворах HCl»