Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах - Иванов Е.С.
Скачать (прямая ссылка):
47
Рис. 19. Зависимость логарифма иигибнторного эффекта у от констант Гаммета <т для железа н никеля (II) в 1М НС1 с добавками 20 ммоль/л производных анилина: / — Н, 2 — 4-ОН, 3 — 4-ОС" , 4 — 4-СН3, 5 — 3-СН6, 6 — 4-Вг, 7 — 4-СООСЧ3, 8 — 4-СО ',Н5, 9 — 4-СООН
Рис. 20. Зависимость логарифма ингибиториого эффекта V от полярных .свойств заместителей в молекуле фосфониевой соли [(C6H5)s РС6Н(-Л] I для стали 10 в 1М H2SCU; R: 1 — NH2, 2 — ОН, 3 — ОСНз, 4 - СН3, 5 — Вг, 6 — СООН, 7 - N02
фосфониевых солей, аминокислот, бензальдегидов, пиридинов, азосоединений, имиазолов и др.).
В последнее время ряд корреляционных соотношений установлен не только между способностью некоторых классов органических веществ тормозить чисто коррозионный процесс и ст-константами, но и другими практически важными характеристиками: торможением наводороживания, коррозионного растрескивания, механическими характеристиками и т. п. [76]. В [89] показано, что между логарифмом коэффициентов торможения наводороживания и коррозионного растрескивания высокопрочных сталей в серной кислоте и а-константами Гаммета, существует линейная зависимость: с увеличением электроакцепторных свойств заместителя в молекуле фосфониевой соли эффективность торможения наводороживания и коррозионного растрескивания возрастает (рис. 20).
В настоящее время накоплен значительный экспериментальный материал, показывающий влияние природы и положения заместителей в молекуле ингибитора на его защитные свойства. Необходимо отметить, однако, что изложенные представления о влиянии электронной структуры органических соединений на их защитные свойства еще далеко не в полной мере объясняют все аспекты ингибирования п имеют ряд недостатков.
Несмотря на это, привлечение методов корреляционного анализа к проблеме ингибирования коррозии металлов является плодотворным и, видимо, позволит в недалеком будущем осуществить научно обоснованный подбор ингибиторов.
3.4. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИНГИБИТОРОВ НА ИХ ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА
Эффективность действия ингибиторов кислотной коррозии тесно связана с их концентрацией. Многочисленными исследованиями установлено, что при увеличении концентрации ингибитора защитное действие его, как правило, повышается. Однако известны и многочисленные случаи, когда понижение концентра-дии ингибитора ниже определенного уровня или повышение ее в определенных пределах, приводило к увеличению коррозии, т. е. ингибитор становился стимулятором.
В большинстве случаев характер зависимости скорость коррозии — концентрация ингибитора при коррозии сталей в кислых средах имеет вид, показанный на рис. 21, а. С увеличением концентрации ингибитора скорость растворения монотонно снижается, асимтотически приближаясь к некоторой оптималь-
48
]10п концентрации, ниже которой она не зависит от концентрации. Соответствен-,1:), ингибирующий эффект или защитное действие увеличиваются.
Для гомологов пиридина [43, с. 79J было установлено, что в интервале концентрации Ю-4—Ю-1 М. между логарифмом коэффициента торможения и логарифмом концентрации ингибитора С„вг существует линейная зависимость
lgV = a-fblgC„„r> (3.9)
где а и Ъ — константы.
Вышеуказанный характер зависимости р — СИНг обнаружен для многих классов органических ингибиторов: алифатических аминов, аминокислот, амино-спиртов, триазинов, ароматических аминов, производных органических кислот (фталевой, салициловой, бензойной), производных гексаметиленимина, холей
9,г/(п'-ч)
О 5 10 -10 11^3
Синг,г/л гдСш[Сим,тть/в)
Рис. 21. Зависимости р, 7 от концентрации ингибитора
а — типичная, б — скорости коррозии СтЗ в 4М НС1 при 60 °С от концентрации ингибиторов (/ — БА—6; 2 — катапин К; 3 — ПКУ-М, 4 — ПБ-5)
Рис. 22. Влияние концентрации уротропина (/) и формальдегида (2) иа скорость растворения
углеродистой стали в 2,5М H5SC>4
фосфония, имидазолинов, пиридинов и др. соединений). В большинстве своем защитные концентрации ингибиторов в кислых средах составляют 0,05—5 г/л. На рис. 21, б приведены типичные зависимости р — Синг для некоторых промышленных ингибиторов.
Для некоторых соединений, как, например, йодистых солей трифенилалкил-фосфония [46], пертехната калия, были обнаружены чрезвычайно низкие защитные концентрации в кислотах. Так, для [(СбНзРСвНп)]/ Сзащ=10_4М (0,02% по массе), для КТс04 Сзащ = 10-6М.
Обычно оптимальные концентрации ингибитора подбираются экспериментально на основе построения зависимостей р — СННг. Концентрация зависит от природы ингибитора и агрессивной среды, наличия в ней окислителей (ионов Fe2+, 02 и др.), природы металла (марки стали). Установленная в лабораторных Исследованиях оптимальная концентрация ингибитора может в производственных условиях оказаться недостаточной, вследствие неучтенных потерь ингибитора (испарения, частичного осаждения, окисления и т. п.). Поэтому в практике обычно применяют в начальные моменты так называемые «ударные» дозы, несколько превышающие оптимальные концентрации.
Как было отмечено ранее, при определенных концентрациях ингибитора (больших или меньших тех, при которой он проявляет ингибирующие свойства), °н может вызвать стимулирование коррозии.
